5G高頻覆銅板專用LCP薄膜一體化生產(chǎn)技術(shù)解決方案
液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer,簡稱LCP)是介于各向同性的液體和完全有序晶體的一種中間態(tài)(即液晶態(tài))物質(zhì),它既具有液體較好的流動性,又具有晶體結(jié)構(gòu)較完整的有序性。按照液晶形成條件的不同,可將液晶分為溶致型液晶(LLCP)和熱致型液晶(TLCP)。液晶高分子聚合物同時具有液晶的性質(zhì)和高分子材料的性質(zhì),這些獨特的性質(zhì)賦予了它許多優(yōu)異的綜合性能,被譽為“21世紀超級工程材料”。
LCP性能特征
LCP是一種性能優(yōu)異的工程塑料,主要特征如下:
v?優(yōu)秀的力學性能(高強度、高模量)?
v?極小的線膨脹系數(shù)
v?突出的耐熱性
v?優(yōu)良的電性能(穩(wěn)定的低介電常數(shù)和介電損耗因子)
v?極佳的阻燃性
v?抗化學腐蝕性強
v?耐輻射、抗老化性能優(yōu)異
v?極低的吸水吸濕率
v?非常環(huán)保,不含鹵素
v?分子自取向性強,成膜難度極高
?
從FCCL用LCP基材與目前應用最廣泛的PI基材性能對比可知:
PI基材適應的傳輸速度在6Gbps以下,工作頻率越高,其信號傳輸衰減損耗越大。因此,其只適應在較低頻率下使用,在高頻領(lǐng)域性能劣化非常明顯。
PI基材的吸濕率顯著高于LCP基材,在材料吸濕后,LCP基材的傳輸損耗隨著工作頻率的升高只有輕微的劣化,但PI基材在未吸濕情況下,其傳輸損耗明顯大于LCP基材,吸濕后,其信號傳輸衰減程度隨著工作頻率的升高加速擴大。
顯然,PI薄膜基材已完全不能適應5G高頻高速傳輸信號的要求,LCP薄膜基材是5G時代高頻覆銅板最佳選擇,在15GHz以上的高頻條件下,LCP薄膜呈現(xiàn)出無可比擬的性能優(yōu)勢,成為5G商用戰(zhàn)略支撐材料,已納入我國新材料“十四五”規(guī)劃攻關(guān)體系。
?
LCP成膜機理與工藝特征
由于LCP分子具有很強的取向,流動時在剪切應力作用下容易形成單一的取向排列,因此,LCP很難通過傳統(tǒng)的流延或者吹膜方式成膜。
LCP分子流動特性及排列方向?qū)Ρ∧こ尚凸に囉绊懯疽鈭D
?
現(xiàn)有成熟工藝有兩種:雙向旋轉(zhuǎn)模頭吹膜+熱處理;流延+雙向拉伸。前一種工藝使用更多一些。下面是典型旋轉(zhuǎn)模頭結(jié)構(gòu)及吹膜工藝示意圖以及普通模頭與雙向旋轉(zhuǎn)模頭吹膜工藝對比圖。
吹膜關(guān)鍵工藝解構(gòu)示意圖
吹膜工藝對比示意圖
由此可知,LCP的成膜不能采用普通模頭,必須采用雙向旋轉(zhuǎn)模頭。
?
LCP吹膜及后處理一體化生產(chǎn)線
上海聯(lián)凈自主開發(fā)的LCP專用吹膜生產(chǎn)線樹脂加工溫度寬,產(chǎn)品厚度波動?。煽刂圃凇?0%以內(nèi)),吹膜后可在線進行產(chǎn)品的熱處理,將產(chǎn)品熱膨脹系數(shù)(CTE)調(diào)整到合適的范圍,并將厚度波動縮小到±2~4%,以確保成品膜的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子穩(wěn)定。產(chǎn)品規(guī)格適用于膜厚75μm以下的5G產(chǎn)品類型。
?
對LCP吹膜法生產(chǎn)出來的薄膜須進行后續(xù)高溫輥壓和熱處理,減少膜厚度的波動性、調(diào)整薄膜的熱膨脹系數(shù)、消除薄膜的內(nèi)應力,提升介電常數(shù)的均勻性、尺寸穩(wěn)定性及塑性加工成型性能。
如客戶已有吹膜生產(chǎn)線,則只需再配置薄膜熱處理生產(chǎn)線即可。
生產(chǎn)線主要工藝參數(shù):
生產(chǎn)線速度:3~30m/min
LCP薄膜寬度:1100mm
LCP薄膜厚度:25μm,50μm,75μm
薄膜厚度偏差:±2~4%
擠出機直徑:φ75mm
擠出量:120kg/hr(max)
模頭型式:雙向旋轉(zhuǎn)模頭
支撐載體類型:鋁箔/銅箔/PI膜
支撐載體厚度:20~80μm
熱壓輥機械精度:±0.001mm(@RT),±0.005mm(@PT)
LCP樹脂廠商:
國外:塞拉尼斯、寶理塑料、住友化學、東麗
國內(nèi):臺灣南亞、普利特、沃特股份、金發(fā)科技、長春集團、上海聯(lián)凈