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岛津试验机助您认识5G时代新膜材

提供来源:上海百贺 日期:2020年09月23日

第5代移动通信技术(简称5G)是继4G通讯之后目前全新一代蜂窝移动通信技术,5G通讯的特点是高数据速率,低延迟,低能耗,低成本,超大系统容量以及大规模设备连接。

为了满足高性能与便携性,5G电子产品的轻薄化,元器件的小型化势在必行,对于电感生产厂商的工艺要求也大大提升。纳米级小型化、高精度、代表即将到来的新一代的技术产品,可广泛应用于5G供应链端及模块端应用,小型化的高精密电子元器件将会继续扩充产能,将在模块化产品及5G市场中快速推动,对于部件轻薄化,薄膜化的需求随着5G应用落地,其应用于开发已有较大幅度增长。本文将为您揭示5G时代的7种薄膜新材料。

 

5G新材料薄膜与力学测试项

01

 
 

绝缘弯折两兼顾—— LCP膜

 

LCP薄膜是一种特殊的绝缘材料,具备低吸湿、耐老化性佳、高阻气性以及低介电常数等特性,其拉伸强度与弯曲模量也非常优异。LCP材料是国际上公认的5G信号天线与柔性电路板(FPC)必不可少的绝缘材料。5G要求更高的电磁波传输速度、更小的信号传播损失, LCP正是满足这些苛刻要求的材料,还可以用特殊的LCP绝缘材料隔绝数个信号间相互干扰。当前,各大厂商推出的5G手机多采用了多层LCP天线,而柔性多层电路板与LCP 薄膜相结合而诞生的新型树脂多层基板,具有优越的高频特性,具备可挠性,使轻薄可弯曲电路结构成为可能。使用LCP材料可以为手机电池等组件节约大量空间,提高手机内部空间的利用率。5G手机内部精良,天线和电路板小型化,堆叠化是大势所趋,LCP材料的广泛应用已迎来集中爆发期。岛津已做过一些测定LCP材料的拉伸强度的试验,在LCP生产与质量控制领域将会发挥更大的作用。

 

02

 
 

5G天线不可少——MPI膜

 

随着5G设备的普及,PI软板已无法满足消费者的需求,因此改性PI(MPI)进入了大家的视线。LCP固然优异,但工艺复杂,成本高,是传统PI天线的20倍。虽然MPI在传输损耗、尺寸稳定性和可弯折性等方面并不如LCP,但其而且其成本只有LCP的70%。而MPI材质天线在10-15GHz的高频甚至更高频的信号处理上的表现有望媲美LCP天线,故在5G发展中MPI有望替代部分PI,成为中低频段天线的重要材料。对MPI膜要求有良好的柔软性,机械性能,耐热耐化学能力以及较低的吸水性。

 

03

 
 

芯片面板穿纱衣——非导电粘合膜

 

 

非导电粘合膜(NCF)
非导电粘合膜是将IC芯片电极表面和电路表面粘合在一起的绝缘膜,主要用作底部填充和TSV(硅通孔)晶片的粘合材料。与传统的二维芯片把所有的模块放在平面层相比,三维芯片允许多层堆叠,而TSV用来提供多个晶片垂直方向的通信。其中TSV是3D芯片堆叠技术的关键,而NCF膜则是实现这项技术不可缺少的材料。
晶圆级非导电性薄膜可用于倒装晶片安装和 TSV 管芯叠积,间隙和凸点节距都非常小。为了减少客户的加工程序,晶圆级非导电性薄膜贴有背面研磨胶带或切割胶带(二合一结构)。因为对 NCF 进行了晶圆级层压,因此,可放心处理薄晶圆,不会出现任何破损。

 

 

04

 
 

元件固定都需要——MLCC用离型膜

 

MLCC离型膜主要应用于微型片式多层陶瓷电容涂布层,要求具有优异的机械强度与化学性能,才能保证手机显示屏与摄像头电流电阻的稳定。MLCC离型膜主要原材料为PET基膜。
有调查显示,5G将带动移动端,小型基站、毫米波装置等建置量增加一倍。智能手机所需MLCC 元件平均数量约550 颗到900 颗左右,而5G 手机,平均每部手机所需MLCC 数量将超过1,000 颗。预期从4G 过渡到5G 手机,平均每部所需MLCC元件数量将增加33%。另外,设计复杂度更高的5G 基站,结合多输入多输出技术(MIMO)天线系统,需要更高容值的被动元件,未来的需求量和发展前景非常可观。

 

 

05

 
 

阻燃绝缘全防护——PEN膜

 

PEN薄膜主要被用于绝缘膜、座位传感器等、电容器膜、F级绝缘膜等方面的应用中。近年来,它在5G手机锂电池的柔性印刷电路板(FPC)中的应用也取得了进展,由于PEN即使燃烧也不会碳化,还可以通过短路防止二次损坏。
PEN膜还具有优良的力学性能,PEN的拉伸强度和弹性模量均比PET高出50%。而且PEN的力学性能稳定,热收缩率低,硬度高,高温下尺寸变化小,可防水域气体的渗透,抗冲击性能强,绝缘性好,即使在高温高压情况下,其弹性模量、强度、蠕变和寿命仍能保持几乎不变。另外,还具有优良的电气性能,PEN有与PET相当的电器性能,其介电常数、体积电阻率、导电率等均与PET接近,但其导电率随温度变化小,是电器绝缘和保护的理想膜材。

 

 

06

 
 

健康阻扰都做到——电磁屏蔽膜

 

 

随着5G设备普及,信号串扰会成为通信的核心待解决问题。5G高频基站外壳一般是铝合金压铸件,既要防止外界电磁波干扰,又要防止自身产生的电磁辐射干扰外界和危害人体健康,需要在接缝处用电磁屏蔽膜隔开屏蔽。使基站壳体形成一个连续的导电体,材料的导电性越强,涡流效应越明显,通过导电体的涡流效应和反射效应将电磁波限制在基站内部,从而防止电磁波泄漏造成辐射。
除了对导电性有要求以外,电磁屏蔽膜还要满足特定的机械性能才能满足实际应用需要,例如基站集成商对拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、压缩永久形变,抗老化性等都有严格的要求。随着消费电子产品、汽车电子产品、通信设备等行业规模的扩大以及相关电子产品向轻薄化、小型化、轻量化方向发展,电磁屏蔽膜行业的使用率将会逐步扩大。

 

 

07

 
 

终端穿上“凯夫拉”——芳纶纤维膜

 

芳纶纤维具有高强度、高模量、耐高温的优异性能,具有突出的耐冲击和电磁波透过性等特性。将芳纶与薄铝板、环氧无纬布交叠热压后形成的超混复合层板,具有较高的比模量和比强度,抗疲劳寿命是铝合金板的100倍~1000倍,可用于飞机的机身等部位。芳纶纤维制备的树脂基增强复合材料应用于飞机客体中,可使飞机总重量大大减轻。随着军用防护服引入,凯夫拉尔芳纶纤维防弹衣与防弹盔不仅体积小、质量轻,而且防弹效能提高了40%。高档防弹芳纶无纬布与高性能聚乙烯薄膜制成的软质防弹背心,具有更好的防弹性能和耐热性。
5G手机已普及全屏,玻璃背板等新材料的应用,手机掉落摔碎以及随后带来的一大笔维修费用着实让人头痛,手机保护套已经成为了手机用户的标准配置,随着人们将芳纶纤维嵌入手机防护壳,既不会过度增加手机重量,又能防摔防砸,还具有非常好的电磁波透过率,不会影响手机信号和通话质量,相当于为5G手机穿上了坚固通透的“防弹衣”。

 

                                                      

岛津提供完善的解决方案

 

岛津试验机长期为薄膜类型材料测试积累技术储备,能提供完善的解决方案。

岛津最新推出的AGX-V电子万能试验机采用智能横梁,多处理器,多控制单元实现高速采样和高精度自动控制。搭载了用户界面的智能控制器和支持直观操作的试验软件。

 

岛津最新AGX-V电子万能试验机

高精度测量:

  • 在传感器额定容量的1/1000~1/1范围内,误差小于测得值的±0.5%

  • 在传感器额定容量的1/100~1/1范围内,误差小于测得值的±0.3%

  • 在传感器额定容量的1/2000~1/1范围内,误差小于测得值的±1%

数据采集:10KHz(数据采样间隔0.1ms),大幅度提高了材料试验结果的准确性。

 

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