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LCP薄膜——5G技术关键一步

2022-11-11 来源:高分子物理学公众号 浏览数:1


液晶聚合物(LCP)薄膜

 

LCP薄膜性能

 

LCP薄膜具有良好的挠曲性、多层结构设计和介电性能,可满足电子产品小型化的趋势要求,是高频挠性覆铜板的理想基材。但LCP材料因其纵横向取向性差异极大、加工工艺不易控制、易于原纤维化等技术瓶颈,致使LCP薄膜加工技术门槛极高,商业化加工产品少。

信号传输的载体是天线,提供了信息交互的通道。为了实现更高的传输速度,对天线的信号收发能力提出了更高的要求,天线性能是决定通信质量的重要因素,传统 PI 材质天线在高频传输中易受到严重损耗,而液晶聚合物材料可以有效降低此类损耗。液晶高分子聚合物(LCP)是一种适用于高频段的芳香族热塑性聚酯类新型高分子材料, 具有良好的热稳定性、耐辐射与腐蚀性、电绝缘性。

 

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加工方式

1.溶液流延法

溶液流延法采用的LCP原材料并非市面上常见的热致型LCP,而是经特殊单体聚合而成的溶致型LCP,该种LCP原材料可溶解于DMFDMSONMP等强极性溶剂中。

 

生产流程

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溶液流延法的优点是加工设备相对简单和成熟,纵横向取向度容易控制。

但其加工出来的LCP薄膜也具有非常明显的缺陷:溶致型LCP材料溶解后的固含量低,最高仅8~10%,使用溶剂量大,溶剂沸点高,污染严重;耐热性较差;可溶性LCP原材料供应来源有限等。

 

2.双向拉伸法

LCP的双向拉伸需在熔融状态下进行,因此需要使用支撑膜以保证LCP发生熔融后的强度,而PTFE(聚四氟乙烯)本身可进行双向拉伸,可带动LCP分子进行同步取向

 

生产流程

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采用特殊的双向拉伸法制造的LCP薄膜,具有纵横向匹配性好、厚度公差好的优点,可生产较厚的LCP薄膜(厚度可达0.2 mm)。但该生产工艺对设备要求最高,加工工艺复杂,投资较大,PTFE材料价格昂贵。目前仅有日本村田和Gore公司实现了该种生产工艺的产业化,具有极高的技术门槛,对后进入者有很高的投资风险。

 

3.吹膜法

吹膜法是目前最成熟、已商业化的LCP薄膜生产工艺,能有效打破分子链的各向异性。

 

生产流程 

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吹膜法是唯一经过系统研究的加工方法,其设备投资相对较小,技术成熟度最高。目前可乐丽采用吹膜法制造LCP薄膜,产品应用成熟,市场认可度最高。但吹膜法无法生产较厚的LCP薄膜,厚度均匀性较差,同时吹膜法得到的LCP薄膜必须经过离热处理,延长了生产路线,增加了加工难度。目前国内暂没有合格的工业级产品面市。

 

应用领域

 

5G领域手机端,LCP凭借低且稳定的传输损耗、可弯折性、尺寸稳定性及低吸水率,是技术方面最符合天线要求的材料。

以苹果公司为例,iPhone8首次引入LCP软板的天线方案,2018年的三款机型仍继续采用LCP天线方案,分别使用3/3/2LCP天线。这是苹果公司在为5G时代进行提前布局。

随着我国在5G产业的大力发展和电子产品产业链的完整性,对LCP薄膜的需求和用量必将与日剧增,应用前景广阔。我国近年来在LCP薄膜上进行大量的研究工作,从LCP膜级树脂到成膜工艺均取得了长足的进步,但与国外还有极大差距。国内研究者应更注重基础研究和加工设备研究相结合,早日实现LCP薄膜产品的技术突破。

同时LCP薄膜还可用于耳机振动膜、高阻隔 包装膜、汽车雷达和物联网等领域。

 

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