島津試驗(yàn)機(jī)助您認(rèn)識(shí)5G時(shí)代新膜材

提供來源:上海百賀日期：2020年09月23日

第5代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）是繼4G通訊之后目前全新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，5G通訊的特點(diǎn)是高數(shù)據(jù)速率，低延遲，低能耗，低成本，超大系統(tǒng)容量以及大規(guī)模設(shè)備連接。

為了滿足高性能與便攜性，5G電子產(chǎn)品的輕薄化，元器件的小型化勢(shì)在必行，對(duì)于電感生產(chǎn)廠商的工藝要求也大大提升。納米級(jí)小型化、高精度、代表即將到來的新一代的技術(shù)產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于5G供應(yīng)鏈端及模塊端應(yīng)用，小型化的電子元器件將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，將在模塊化產(chǎn)品及5G市場(chǎng)中快速推動(dòng)，對(duì)于部件輕薄化，薄膜化的需求隨著5G應(yīng)用落地，其應(yīng)用于開發(fā)已有較大幅度增長(zhǎng)。本文將為您揭示5G時(shí)代的7種薄膜新材料。

5G新材料薄膜與力學(xué)測(cè)試項(xiàng)

絕緣彎折兩兼顧—— LCP膜

LCP薄膜是一種特殊的絕緣材料，具備低吸濕、耐老化性佳、高阻氣性以及低介電常數(shù)等特性，其拉伸強(qiáng)度與彎曲模量也非常優(yōu)異。LCP材料是國(guó)際上公認(rèn)的5G信號(hào)天線與柔性電路板（FPC）必不可少的絕緣材料。5G要求更高的電磁波傳輸速度、更小的信號(hào)傳播損失， LCP正是滿足這些苛刻要求的材料，還可以用特殊的LCP絕緣材料隔絕數(shù)個(gè)信號(hào)間相互干擾。當(dāng)前，各大廠商推出的5G手機(jī)多采用了多層LCP天線，而柔性多層電路板與LCP 薄膜相結(jié)合而誕生的新型樹脂多層基板，具有優(yōu)越的高頻特性，具備可撓性，使輕薄可彎曲電路結(jié)構(gòu)成為可能。使用LCP材料可以為手機(jī)電池等組件節(jié)約大量空間，提高手機(jī)內(nèi)部空間的利用率。5G手機(jī)內(nèi)部精良，天線和電路板小型化，堆疊化是大勢(shì)所趨，LCP材料的廣泛應(yīng)用已迎來集中爆發(fā)期。島津已做過一些測(cè)定LCP材料的拉伸強(qiáng)度的試驗(yàn)，在LCP生產(chǎn)與質(zhì)量控制領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮更大的作用。

5G天線不可少——MPI膜

隨著5G設(shè)備的普及，PI軟板已無法滿足消費(fèi)者的需求，因此改性PI（MPI）進(jìn)入了大家的視線。LCP固然優(yōu)異，但工藝復(fù)雜，成本高，是傳統(tǒng)PI天線的20倍。雖然MPI在傳輸損耗、尺寸穩(wěn)定性和可彎折性等方面并不如LCP，但其而且其成本只有LCP的70%。而MPI材質(zhì)天線在10-15GHz的高頻甚至更高頻的信號(hào)處理上的表現(xiàn)有望媲美LCP天線，故在5G發(fā)展中MPI有望替代部分PI，成為中低頻段天線的重要材料。對(duì)MPI膜要求有良好的柔軟性，機(jī)械性能，耐熱耐化學(xué)能力以及較低的吸水性。

芯片面板穿紗衣——非導(dǎo)電粘合膜

非導(dǎo)電粘合膜（NCF）

非導(dǎo)電粘合膜是將IC芯片電極表面和電路表面粘合在一起的絕緣膜，主要用作底部填充和TSV（硅通孔）晶片的粘合材料。與傳統(tǒng)的二維芯片把所有的模塊放在平面層相比，三維芯片允許多層堆疊，而TSV用來提供多個(gè)晶片垂直方向的通信。其中TSV是3D芯片堆疊技術(shù)的關(guān)鍵，而NCF膜則是實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)不可缺少的材料。

晶圓級(jí)非導(dǎo)電性薄膜可用于倒裝晶片安裝和 TSV 管芯疊積，間隙和凸點(diǎn)節(jié)距都非常小。為了減少客戶的加工程序，晶圓級(jí)非導(dǎo)電性薄膜貼有背面研磨膠帶或切割膠帶（二合一結(jié)構(gòu)）。因?yàn)閷?duì) NCF 進(jìn)行了晶圓級(jí)層壓，因此，可放心處理薄晶圓，不會(huì)出現(xiàn)任何破損。

元件固定都需要——MLCC用離型膜

MLCC離型膜主要應(yīng)用于微型片式多層陶瓷電容涂布層，要求具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度與化學(xué)性能，才能保證手機(jī)顯示屏與攝像頭電流電阻的穩(wěn)定。MLCC離型膜主要原材料為PET基膜。

有調(diào)查顯示，5G將帶動(dòng)移動(dòng)端，小型基站、毫米波裝置等建置量增加一倍。智能手機(jī)所需MLCC 元件平均數(shù)量約550 顆到900 顆左右，而5G 手機(jī)，平均每部手機(jī)所需MLCC 數(shù)量將超過1,000 顆。預(yù)期從4G 過渡到5G 手機(jī)，平均每部所需MLCC元件數(shù)量將增加33%。另外，設(shè)計(jì)復(fù)雜度更高的5G 基站，結(jié)合多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）天線系統(tǒng)，需要更高容值的被動(dòng)元件，未來的需求量和發(fā)展前景非?？捎^。

阻燃絕緣全防護(hù)——PEN膜

PEN薄膜主要被用于絕緣膜、座位傳感器等、電容器膜、F級(jí)絕緣膜等方面的應(yīng)用中。近年來，它在5G手機(jī)鋰電池的柔性印刷電路板（FPC）中的應(yīng)用也取得了進(jìn)展，由于PEN即使燃燒也不會(huì)碳化，還可以通過短路防止二次損壞。

PEN膜還具有優(yōu)良的力學(xué)性能，PEN的拉伸強(qiáng)度和彈性模量均比PET高出50%。而且PEN的力學(xué)性能穩(wěn)定，熱收縮率低，硬度高，高溫下尺寸變化小，可防水域氣體的滲透，抗沖擊性能強(qiáng)，絕緣性好，即使在高溫高壓情況下，其彈性模量、強(qiáng)度、蠕變和壽命仍能保持幾乎不變。另外，還具有優(yōu)良的電氣性能，PEN有與PET相當(dāng)?shù)碾娖餍阅?，其介電常?shù)、體積電阻率、導(dǎo)電率等均與PET接近，但其導(dǎo)電率隨溫度變化小，是電器絕緣和保護(hù)的理想膜材。

健康阻擾都做到——電磁屏蔽膜

隨著5G設(shè)備普及，信號(hào)串?dāng)_會(huì)成為通信的核心待解決問題。5G高頻基站外殼一般是鋁合金壓鑄件，既要防止外界電磁波干擾，又要防止自身產(chǎn)生的電磁輻射干擾外界和危害人體健康，需要在接縫處用電磁屏蔽膜隔開屏蔽。使基站殼體形成一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)電體，材料的導(dǎo)電性越強(qiáng)，渦流效應(yīng)越明顯，通過導(dǎo)電體的渦流效應(yīng)和反射效應(yīng)將電磁波限制在基站內(nèi)部，從而防止電磁波泄漏造成輻射。

除了對(duì)導(dǎo)電性有要求以外，電磁屏蔽膜還要滿足特定的機(jī)械性能才能滿足實(shí)際應(yīng)用需要，例如基站集成商對(duì)拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，抗老化性等都有嚴(yán)格的要求。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、通信設(shè)備等行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大以及相關(guān)電子產(chǎn)品向輕薄化、小型化、輕量化方向發(fā)展，電磁屏蔽膜行業(yè)的使用率將會(huì)逐步擴(kuò)大。

終端穿上“凱夫拉”——芳綸纖維膜

芳綸纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫的優(yōu)異性能，具有突出的耐沖擊和電磁波透過性等特性。將芳綸與薄鋁板、環(huán)氧無緯布交疊熱壓后形成的超混復(fù)合層板，具有較高的比模量和比強(qiáng)度，抗疲勞壽命是鋁合金板的100倍～1000倍，可用于飛機(jī)的機(jī)身等部位。芳綸纖維制備的樹脂基增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于飛機(jī)客體中，可使飛機(jī)總重量大大減輕。隨著軍用防護(hù)服引入，凱夫拉爾芳綸纖維防彈衣與防彈盔不僅體積小、質(zhì)量輕，而且防彈效能提高了40%。防彈芳綸無緯布與高性能聚乙烯薄膜制成的軟質(zhì)防彈背心，具有更好的防彈性能和耐熱性。

5G手機(jī)已普及全屏，玻璃背板等新材料的應(yīng)用，手機(jī)掉落摔碎以及隨后帶來的一大筆維修費(fèi)用著實(shí)讓人頭痛，手機(jī)保護(hù)套已經(jīng)成為了手機(jī)用戶的標(biāo)準(zhǔn)配置，隨著人們將芳綸纖維嵌入手機(jī)防護(hù)殼，既不會(huì)過度增加手機(jī)重量，又能防摔防砸，還具有非常好的電磁波透過率，不會(huì)影響手機(jī)信號(hào)和通話質(zhì)量，相當(dāng)于為5G手機(jī)穿上了堅(jiān)固通透的“防彈衣”。

島津提供完善的解決方案

島津試驗(yàn)機(jī)長(zhǎng)期為薄膜類型材料測(cè)試積累技術(shù)儲(chǔ)備，能提供完善的解決方案。

島津推出的AGX-V采用智能橫梁，多處理器，多控制單元實(shí)現(xiàn)高速采樣和高精度自動(dòng)控制。搭載了用戶界面的智能控制器和支持直觀操作的試驗(yàn)軟件。

島津AGX-V