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LCP薄膜在FCCL中的应用升温

宁波塑料协会 发表于 2019-6-11 13:44:03

随着5G技术的发展和柔性手机被多家品牌推出以来,FCCL及相关薄膜成为人们关注的焦点,特别是LCP(液晶聚合物)薄膜和高端PI(聚酰亚胺)薄膜国产化也不断刷新人们的视野。FCCL的绝缘基膜大多采用聚酰亚胺(PI)膜和聚酯(PET)膜,还有聚萘酯膜(PEN)等。但PET膜和PEN膜耐热性不佳,PI膜吸湿性太大,这一缺点有可能导致在高温条件下FPC的可靠性降低,其中也包括水汽在高温时蒸发所造成铜箔的氧化和剥离强度降低等危害。此外,PI膜吸潮后造成的卷曲现象,都会造成使用方面的困扰,所以业界正持续努力的开发新的高性能高分子材料,以希望取代PI膜,其中最有影响力的是液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer,简称LCP)和聚醚醚酮(PEEK)。从薄膜的基本性能来看,这两大类高分子材料完全可以有效弥补PI膜的缺陷,主要包括低吸湿性、低热膨胀系数、低介电常数及高尺寸稳定性等,本文重点介绍LCP薄膜。

LCP薄膜的特点

目前,LCP的合成主要是缩聚反应,合成的LCP主要有:主链型的聚酰胺类、聚酯类、聚醚类、聚噻唑类聚咪唑类等;侧链型的有聚异氰酸酯类、聚偶氮类、聚二甲基硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等。此外还有一些特殊机构的高分子液晶等。LCP与其他有机高分子材料相比,具有较为独特的分子结构和热行为,它的分子由刚性棒状大分子链组成受热熔融或被溶剂溶解后不再具有固体物质的大部分性质,而是形成一种具有固体和液体部分性质的过渡中间相态——液晶态,其分子排列介于理想的液体和晶体之间,呈一位或而为的远程有序,分子排列子在位置上显示无序性,但在分子去向上仍有一定的有序性,表现出良好的各向异性。LCP的各向异性使其具有高强度、高模量和自增强性能,突出的耐热性能,优异的耐冷热交变性能,优良的耐腐蚀性、阻燃性、电性能和成型加工性能。其线膨胀系数和摩擦系数极小,还具有优异的耐辐射性能和对微波良好的透明性,其在电子器件、精密器械零件、家电产品配件、医疗器械、汽车零部件及化工设备零件等领域有着广泛应用。

而且从电子产品中介电性能的关键指标看,LCP的介电性能远好于PI,这在高端领域的FPC应用中具备很强的优势。
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尽管LCP薄膜性能优势明显,但因为LCP树脂及薄膜的制造工艺掌握在国外企业,目前还没有实现国产化,如下是某品牌LCP薄膜相关性能指标。
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LCP薄膜在FCCL的应用

由于PI膜存在结构性缺陷,业界对LCP的研究越来越多。下图列举了典型的LCP基FCCL和PI基FCCL基本性能对比,LCP基FCCL的缺陷是剥离强度较低。
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LCP的最大优势在与其很低的吸湿性和优异的尺寸稳定性,在极潮湿的环境下依然能保持很好的尺寸稳定性和剥离强度,且LCP的界质损耗比较小,几乎和PTFE在同一水平,适用于高频线路。主要用于LCP、PDP的驱动器、IC封装、t-BGA、无线LAN、通信网络设备和高速数字连接器等。

LCP薄膜存在的问题

LCP虽然性能优异,但也存在着成型加工工艺不易控制、制品的物理性质呈各向异性、与成型时剪切流动成直角的方向力学性能较差、易于原纤维化等缺点,所以需要对其改性,以提高LCP膜的力学性能。另一方面LCP原料价格昂贵,从而导致了LCP的价格较高,这是影响LCP发展的最主要的问题,因此降低成本已成为生产商的研究重点。

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