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5g时代下的高性能特种工程塑料薄膜pi、lcp、ptfe、pps、peek、pen -凯发k8娱乐官网入口

2022-11-15 来源:艾邦高分子公众号

图 拍摄于沃特

近年来,高性能薄膜产业化呈爆发式发展,各种低介电常数低介电损耗的薄膜基材纷纷涌现,如为了降低介电常数和介电损耗而特殊改性的pi薄膜(mpi),为了适应覆铜工艺而调整了耐温性能的pps薄膜,性能优异但成型极难的lcp薄膜等。下面我们就来简单聊一聊这些高性能特种工程塑料薄膜。

一、聚酰亚胺pi薄膜

fpc是pi薄膜的主要应用领域,pi具有优良的机械强度、弯折性能、持续稳定性、耐热性、绝缘特性等优点。

图 pi 薄膜的应用

聚酰亚胺(pi)可作为4g以及sub-6频段所使用的软性电路板(fpc)基材,但毫米波频段对于能控制传输损失,且介电特性更低的材料有更进一步的需求。由于pi基材吸水率较大,介电常数和介质损耗因子也较大,尤其对工作频率超过10ghz的产品影响显著,因此很难满足毫米波频段的要求。

pi的介电性能可通过改性改善提升,如通过氟化物配方降低介电损耗,在10-15ghz高频信号上的表现足与lcp媲美。例如钟化推出的用于毫米波频段的高耐热pi薄膜产品pixeo™ ib,在高频下的介电损耗低至0.0025。且mpi比lcp的优势是在加工工艺、价格方面,mpi更易加工生产,可量产,价格亲民,业内认为mpi与lcp将是并存的一个局面。

图 钟化,5g毫米波高耐热聚酰亚胺 pixeo™ ib

去年,日本旗胜就采用改性聚酰亚胺(mpi)开发新结构的5g高速传输用fpc,可满足毫米波天线模块、包括sub6在内的5g基站、数据中心以及汽车联网等多种应用要求。

表 lcp fpc和mpi fpc主要物性比较

目前,fpc用pi薄膜主要由杜邦、钟化、skpi、达迈科技等生产,在全球市场上始终保持着高占有率。国内瑞华泰、国风塑业、丹邦科技等少数企业也具备fpc用电子pi薄膜的供应能力,产能规模与skpi、钟渊化学等存在差距。

二、液晶聚合物lcp薄膜

lcp薄膜具有低吸湿性,高耐化性,高阻气性的特点,与pi相比,lcp的介电常数和介电损耗随着频率的变化波动非常小,高频信号传输稳定性优越,非常适合毫米波应用。

图 宁波聚嘉,lcp薄膜

但是lcp剥离强度较低,在成型加工工艺方面不易控制,工艺复杂、良品率低、议价能力低、供应厂商少,大规模商用lcp尚无法实现。这也是前面我们说的mpi和lcp之战不分胜负的原因。

整体来看,lcp薄膜相当被看好,被称作5g天线革命性核心膜材,近几年,全球lcp薄膜生产企业数量不断增加,对lcp薄膜的开发和投入不断增多,技术壁垒有望突破。lcp薄膜相关生产企业:

国外:村田制作所、kuraray、日本千代田、日本电化株式会、kgk;

国内:沃特股份、普利特、聚嘉新材、金发科技、南京贝迪、东材科技等等。

三、聚四氟乙烯ptfe薄膜

ptfe具有很好的耐水性、耐溶剂性、耐热性以及耐化学腐蚀性,特别是其介电常数和介质损耗非常低且稳定,介电常数为2.1(10ghz),介质损耗为0.0001(10ghz)。ptfe良好的性能使其在高频线路板领域有良好的应用前景。

图 agc ea-2000薄膜

但ptfe也有一些缺点,如热膨胀系数(cte)远高于铜箔的热膨胀系数,且ptfe的表面能低,与铜箔的附着力较差等。对其进行改性时采用的如化学浸渍、等离子处理等方法都会在其表面产生极性官能团,因而往往会导致介电常数升高。同时,添加中空结构的填料或引入空气则极可能等同于在ptfe中引入缺陷,降低力学性能。

毫无疑问,ptfe是极适合毫米波高频领域应用的材料,被业内认为是未来天线基板材料,也是各家开发的重点,例如住友电工就成功量产了5g通信用氟树脂fpc,旗胜也针对氟树脂fpc进行开发研究。

目前ptfe薄膜生产企业有 霓佳斯、agc、中兴化成、德清科赛、东材科技等企业。

四、聚苯硫醚pps薄膜

由于lcp的成本高且加工性能难度较大,新材料替代就成了大家开发的重点。在5g时代,pps将在薄膜、基板等电子市场有所增长。低介电pps与lcp相比较,它主要有这些优点:成本价格低、低介电可行性高、介电损耗更低、金属结合力强、耐温阻燃等等。

图 东丽 pps薄膜用于fpc

低介电pps薄膜的开发将有望替代lcp在柔性线路板上的应用。例如东丽推出了5g高频高速传输的柔性电路板(fpc)用耐高温pps薄膜,这种新pps薄膜在250°c的加热试验中不会变形,耐高温性能可满足线路板加工,且保留了pps优异的介电性能。

pps薄膜相关企业有:日本东丽、浙江新和成、沃特股份、德阳科吉等。

五、聚醚醚酮peek薄膜

很多人都知道peek薄膜可用于微型扬声器振膜等领域,但peek薄膜作为高频高速基材也极具前景,peek在高频20ghz下,介电常数3.2,介电损耗为0.0035,完全满足材料要求,可用于5g射频天线柔性基板,这也是目前研究热点,例如罗杰斯采用peek薄膜制作fccl。

peek薄膜相关企业有:威格斯、鹏孚隆、沃特股份、达孚新材料等。

图 达孚新材 peek薄膜

六、pen薄膜

pen薄膜即聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)薄膜,它的高频特性优于pi薄膜,相比于lcp薄膜,介电性能较差,但在成本竞争力、稳定供应性方面,pen较具优势。帝人有开发相关材料。

 

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