激光切割Kapon復(fù)合膠膜工藝改進(jìn)研究

何燕春 劉鑫 袁莓婷

摘 要

針對(duì)惡劣環(huán)境條件下計(jì)算機(jī)印制電路組件，粘接冷板在提高電路組件的可靠性同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電路組件的快速散熱。Kapton復(fù)合膠膜屬于宇航級(jí)復(fù)合粘接材料，其主要應(yīng)用于導(dǎo)熱板與印制電路板的粘接。使用激光切割設(shè)備一次成型加工Kapton復(fù)合膠膜，可實(shí)現(xiàn)膠膜復(fù)雜外形和孔的同時(shí)切割，提高粘接效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。本文分析了激光切割Kapton復(fù)合膠膜的切割孔合格率與激光功率、頻率、噴嘴走速、司服電機(jī)加速度之間的關(guān)系，并進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化其工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞

Kapton;復(fù)合膠膜;激光切割;粘接

中圖分類號(hào)： TG456 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.019

0 引言

Kapton復(fù)合膠膜屬于宇航級(jí)復(fù)合粘接材料，應(yīng)用于導(dǎo)熱板與印制電路板的粘接[1-2]，使用激光切割設(shè)備一次成型加工Kapton復(fù)合膠膜，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜外形的切割[3-4]。但由于該膠膜為4層復(fù)合材料組成，各層材料物化性質(zhì)、對(duì)激光波長(zhǎng)吸收均不相同，在使用激光切割設(shè)備制備膠膜[5-6]，檢驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)大批膠膜對(duì)孔切割不合格現(xiàn)象;檢查切割Kapton復(fù)合膠膜樣件64張，孔切割不合格數(shù)2248，切割合格率僅為9%。

1 原因分析及影響因素確認(rèn)

從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)因素進(jìn)行分析，經(jīng)排查人員的技能水平、設(shè)備精度、材料情況、環(huán)境溫濕度等均滿足要求，確認(rèn)激光功率、頻率、噴嘴走速、司服電機(jī)加速度與孔切割缺陷情況如下：

由圖可知，激光功率、頻率、噴嘴走速、司服電機(jī)加速度均對(duì)孔切割合格率有影響。

為進(jìn)一步提高孔成型合格率，通過(guò)DOE試驗(yàn)尋找高孔合格率的切割參數(shù)。因四因素之間相互影響，且需使用3D響應(yīng)面曲線得到其之間相互影響趨勢(shì)變化和參數(shù)得到最高的激光切割合格率，故按Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，對(duì)24全因素試驗(yàn)進(jìn)行編排，其試驗(yàn)編排與試驗(yàn)結(jié)果見表1。

通過(guò)Design-Expert進(jìn)行二次響應(yīng)面回歸分析，得到如下多元二次響應(yīng)面回歸模型如下所示：Y（%）=-232.9431+0.63 802×1+0.071235×2+0.015739×321.55125×4+8.66667×10-6×1×2+8.44000×10-5×1×3+1.30952×10-3×1×4-1.63 333×10-6×2×3+4.08730×10-4×2×4+3.96825×10-7×3×4-7.72493×10-3×12-7.43037×10-5×22-1.63804×10-6×32-0.49599×42，根據(jù)所得到的模型，優(yōu)化最優(yōu)工藝參數(shù)，見圖2。

2 試驗(yàn)結(jié)果及驗(yàn)證

依據(jù)圖2優(yōu)化的最優(yōu)試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)備可調(diào)精度范圍選取最優(yōu)工藝參數(shù)，見表2。

因此，最優(yōu)工藝參數(shù)為噴嘴走速80mm/s，激光功率70%，激光頻率6500kHz，伺服電機(jī)加速度450 mm/s2時(shí)，孔切透率的平均值為97.4%，與預(yù)測(cè)值98.7%比較接近，說(shuō)明此模型是合理的。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)調(diào)整，工藝改進(jìn)后激光切割Kapton復(fù)合膠膜孔切透率由原有的9%提升至97.4%。

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