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作為新一代通信技術(shù),5G頻譜分為兩個頻率范圍FR1和FR2,F(xiàn)R1即通常所講的5G Sub-6GHz(6GHz以下)頻段,F(xiàn)R2則是5G毫米波頻段。目前的5G手機大多是在Sub-6GHz,而不是真正的5G毫米波手機。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法

在不久前的2021年世界移動通信大會(MWC 2021)上,小米、OPPO、vivo、中興、榮耀、三星等多家主流手機廠商均表示將在全球范圍內(nèi)共同支持5G毫米波的發(fā)展,真正的5G毫米波手機時代即將到來。

一、LCP是毫米波高頻基材的極佳選擇


LCP薄膜具有介電常數(shù)低,介電損耗低、吸水率低、性能穩(wěn)定的特性,是一種非常理想的5G高頻高速FCCL基材,可廣泛應(yīng)用于5G手機天線、攝像頭軟板、筆記本電腦高速傳輸線、智能手表天線等領(lǐng)域。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法
圖 LCP、MPI、PI隨頻率變化的損耗情況

作為5G手機天線的材料選擇,MPI和LCP之爭一直是大家討論的熱點。如上圖所示,在這個頻率范圍,MPI和LCP的介電損耗并無明顯差異,因此,可采用MPI作為傳輸線軟板基材,而隨著頻率的升高,MPI的損耗明顯,在大于15GHz以上的頻段甚至毫米波頻率范圍內(nèi),LCP的介電性能更優(yōu)于MPI。此外,LCP吸水率非常低,相比于PI性能更穩(wěn)定。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法
圖   LCP和PI吸濕后對損耗的影響

而說到介電損耗,LCP并不是介電損耗最優(yōu)的材料,介電損耗更低的PTFE也適用于高頻FCCL,但PTFE與銅箔的結(jié)合力差,剝離力差,熱收縮率大,影響了使用。而LCP的剝離力和結(jié)合力雖不如MPI,但基本上可以做到7~9N左右,可滿足基板的使用要求。因此,整體來看,LCP尤其適合用作5G毫米波高頻基材。
 高頻基材LCP薄膜的4種制備方法

5G手機天線材料的選擇除了考慮優(yōu)異的性能外,成本也占有相當(dāng)大的比重,LCP由于成本較高,也讓很多手機廠商望而卻步。目前行業(yè)最大的瓶頸在于:LCP膜樹脂以及如何做成薄膜產(chǎn)品。

  • LCP薄膜級樹脂生產(chǎn)企業(yè)有:住友化學(xué)、塞拉尼斯、寶理、世洋樹脂等,國內(nèi)有沃特股份、金發(fā)科技、普利特、聚嘉新材、清研高分子、南通海迪等;

  • LCP薄膜生產(chǎn)企業(yè)有:美國Superex polymer、伊勢村田制作所、Kuraray、日本千代田、日本DENKA、日本KGK、沃特股份、普利特、聚嘉新材、金發(fā)科技、信維通信、南京貝迪等。

二、LCP薄膜的制備方法介紹


LCP薄膜制備是目前LCP天線的主要瓶頸之一,目前LCP薄膜生產(chǎn)方法主要是吹膜法、流延法以及溶液法,當(dāng)然,不同的成膜工藝對樹脂要求不同。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法  
圖  成膜工藝比較

一、吹膜法


吹膜法是將LCP樹脂經(jīng)擠出機熔融塑化后,經(jīng)環(huán)形口模擠成管坯,同時以注入管坯里的壓縮空氣將其進一步吹脹,經(jīng)過冷卻、牽引、收卷后得到LCP薄膜。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法
圖  吹塑法成膜

二、擠出流延法(雙拉法)


擠出流延法是將LCP樹脂經(jīng)擠出機加熱、熔融、塑化,通過T型結(jié)構(gòu)成型模具擠出,流延至冷卻輥上,經(jīng)冷卻降溫定型,再經(jīng)牽引、切邊后收卷,最終得到LCP薄膜產(chǎn)品。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法高頻基材LCP薄膜的4種制備方法   
圖  流延法工藝流程圖

三、涂布法(溶液法)


涂布法/溶液法:將可溶性LCP樹脂通過常規(guī)溶劑進行溶解形成LCP溶液,然后涂布到承載膜上得到LCP薄膜,或直接涂覆到銅箔上得到FCCL。

高頻基材LCP薄膜的4種制備方法
圖 涂布法

溶液法制膜過程中,LCP從無定形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)過熱處理的薄膜,解決了LCP薄膜的異向性問題,撕裂強度較好,且制膜精度高,可在制膜過程添加填料助劑賦予覆銅板特殊功能。目前可溶性LCP樹脂僅見住友化學(xué)有開發(fā)。

四、擠出壓延法


擠出壓延法是將LCP樹脂熔融塑化后,經(jīng)過輥筒的多次擠壓和延展,再冷卻定型后得到LCP薄膜。目前此方法正在開發(fā)中,壓延法效率較高,成本較低,但是由于壓延是單向的,薄膜的異向性問題有待解決。

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高頻基材LCP薄膜的4種制備方法

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高頻基材LCP薄膜的4種制備方法

原文始發(fā)于微信公眾號(5G材料論壇):高頻基材LCP薄膜的4種制備方法

作者 ab

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