几种5G用挠性覆铜板结构

林均秀

（珠海元盛电子科技股份有限公司，广东 珠海 519060）

0 前言

通信技术已进入到第5代（5G）时代，通讯设备中使用到大量的印制电路板（PCB），包括挠性印制板（FPCB），为保证信号的高速传输以及减少失真，5G通讯对FPCB材料提出了更严格的低介质损耗（Df）要求。

FPCB所用的挠性覆铜板（FCCL）基材材绝大多数是聚酰亚胺（PI）膜，但常规PI由于其分子链结构导致Df较大，吸水率较大，这两个特点都不适合高频高速材料的要求。由此出现了对PI膜进行改性，以及寻找全新的树脂基材，达到低介电常数（Dk）、低介质损耗（Df）以及低吸水率的FCCL，可以用于5G通讯。

本文将对目前行业中较常用的可以应用于5G的 FCCL的材料种类进行介绍，分为均质材料和改性PI（MPI）两大类。

1 均质材料FCCL

1.1 液晶聚合物膜FCCL

液晶聚合物（LCP：Liquid Crystal Polymer）聚对亚苯基对苯二甲酰胺是一种物理性能优异的热塑性材料，I型热致（熔融）型[1]可以加工成电子行业应用的薄膜，结构式如图1，可以应用于FCCL制造。

图1 热致（熔融）型LCP结构式

LCP薄膜加热可熔，在熔点附近温度与高频用的低粗糙度铜箔压合在一起就形成LCP基FCCL。5G用途的FCCL铜箔厚度为12 μm 或18 μm，LCP薄膜厚度为25 μm～100 μm。

1.2 涂布LCP FCCL

在铜箔上涂布LCP树脂溶液，烘干后去除溶剂，LCP面再与铜箔压合[2]就可以生产成涂布LCP型FCCL。层叠与LCP膜类FCCL是一样的，也是均质LCP材料。通常情况下涂布LCP型FCCL中的LCP基材不能像LCP膜类那样可以加热熔融，这类FCCL在制造FPCB多层板时内层需要搭配合适的纯胶膜使用。

1.3 PEEK FCCL

聚醚醚酮（PEEK）是一种芳香族结晶性热塑性聚合物，耐温性较好，可以在250 ℃下长期使用[3]。耐受反复的高温高压蒸气消毒以及耐辐射，适合医疗器械的特殊场合应用（见图2）。

图2 PPEK结构式

PEEK薄膜与低粗糙度铜箔压合在一起就形成PEEK型FCCL，PEEK FCCL也拥有较好的电性能，可以应用于5G通讯领域。

1.4 其它低损耗材料

聚苯醚（PPO）是一种性能优良的热塑性塑料，由 2，6-二甲基苯酚合成，Dk为2.45，Df是0.0007，吸水率0.05%；聚四氟乙烯（PTFE）是以四氟乙烯作为单体的聚合物，俗称“塑料王”，Dk为1.8，Df是0.0008，吸水率0.01%Dk。以上这些都是高频性能非常优秀的高分子材料，但由于这些材料物理性能与现有的PCB/FPC工艺无法配合，并且线性膨胀系数与铜箔不能匹配，导致产品尺寸不稳定[4]，因此需要改性才能应用于FCCL。目前尚未见到这些物质的纯粹的均质材料的 FCCL（见图3）。

2 MPI型 FCCL

2.1 改性PI（MPI）2层FCCL

PI是FPC行业最主要的FCCL原材料，应用已非常成熟。由于其分了链结构中H原子较多导致吸湿性较大，常规PI材料高频性能并不优越。为了既不影响PI的物理性能而又获得更好的电学性能，可以在分子链侧链上引入柔性功能团例如氟素元素对PI进行改性造成MPI，以达到降低Dk、Df和吸水率的效果[1]（如图4）。

MPI膜与铜箔结合在一起就是其中一种MPI FCCL，MPI型FCCL的高频性能与普通PI比较电性能相比已有较大改观。

图3 均质材料的FCCL电性能与结构

图4 MPI结构式

2.2 MPI型“3层”FCCL

由于MPI制造成本相对普通PI有较大幅度上升，纯粹MPI的2层FCCL成本也大幅上升。结合成本和性能的需求，可以开发出两种MPI型“3层”FCCL。

一种是采用普通PI作为芯材，加上改性TPI胶，再加上低粗糙度铜箔，制造出MPI型“3层”FCCL。严格来讲这种含TPI的FCCL并没有归于传统的3层结构中，因此我们称之为“3层”。这种成本相对较低的FCCL相对传统材料在高频性能上也有一定改善。

2.3 MPI配合TPI型FCCL

另外一种结构与将芯材改为MPI，配合改性TPI使用。这样的FCCL得到更稳定高频性能，但成本相对也更高一些。

图5 MPI型FCCL的电性能与结构

2.4 橡胶改性胶类FCCL

由于成本和技术问题，2层MPI FCCL有一定制约性。通过对FCCL常用胶粘剂改性，例如引入橡胶基团改性，涂覆在MPI上再制造成FCCL，这种叠构的FCCL的高频性能也得到一定程度的改善。

2.5 含醚类胶FCCL

醚类（PPO、TPE等）树脂高频下有较低的Dk、Df表现，引入醚类树脂基团对FCCL所用的胶粘剂进行改性，也可以制造出FCCL。这类FCCL也表现出较好的高频性能指标，可以应用于5G通讯领域。

2.6 含氟类胶FCCL

PTFE具有良好的高频性能，但其表面接触角高达114°不与水润湿，纯的PTFE膜无法直接制造FCCL应用于FPC行业。将氟素引入胶粘剂改性，可以开发出高频性能良好的5G FCCL，而且可以适应现有的FPC制造技术，生产工艺和设备无需改造。经这样改性后的FCCL高频性能数据显示稳定，并且数据随着胶粘剂厚度不同而有较明显变化（见图5）。

3 结束语

随着5G通讯技术商业化进展，5G技术应用走进千家万户，渗入到人们日常生活的方方面面，造福社会。5G FCCL种类将越来越多，材料各种性能也越来越完善。相信不久的将来，各种结构的5G FCCL将呈现百花齐放的局面。