ПЭТ и новые подложки FPC
PET, линейный полимерный материал, образованный поликонденсацией терефталевой кислоты и этиленгликоля, долгое время доминировал на рынке FPC среднего и низкого уровня благодаря зрелому процессу синтеза, низкой стоимости производства и базовой гибкости. Его основные характеристики можно резюмировать как "достаточные, но не выдающиеся".
С точки зрения химических и механических свойств, PET содержит в своей молекулярной цепи структуру бензольного кольца, что обеспечивает определенную степень химической стойкости (устойчивость к слабым кислотам, щелочам, обычным растворителям и спиртам). Его прочность на разрыв составляет примерно 50-70 МПа, а удлинение при разрыве — около 150%-200%, что делает его подходящим для приложений с низкочастотным изгибом (например, гибкие кабели клавиатур и внутренние цепи в электронных игрушках).
Однако молекулярная цепь не имеет модификации жестких групп, что делает материал склонным к усталостному растрескиванию после длительного изгиба и неспособным выдерживать "миллионы сгибов", необходимых для телефонов с гибкими экранами. Что касается тепловых характеристик, температура стеклования (Tg) PET составляет всего 70-80°C (температура, при которой материал переходит из твердого и хрупкого состояния в гибкое), температура термического разложения составляет около 350°C, а верхний предел кратковременной термостойкости — только 120°C.
Когда FPC подвергаются воздействию высоких температур (например, в моторном отсеке автомобиля или внутри устройства быстрой зарядки), подложка PET имеет тенденцию размягчаться и деформироваться, что приводит к уменьшению расстояния между линиями и коротким замыканиям сигналов. Поэтому он не подходит для высокотемпературных сред.
С точки зрения электрических характеристик, диэлектрическая проницаемость (Dk) PET составляет примерно 3.3-3.8, а диэлектрические потери (Df) — около 0.01-0.02 на частоте 1 МГц, что достаточно для передачи низкочастотных сигналов, таких как 2G/3G. Однако с увеличением частот до миллиметровых волн 5G (выше 24 ГГц) диэлектрическая проницаемость становится более нестабильной, диэлектрические потери увеличиваются до более чем 0.05, а затухание сигнала превышает 30%, что не соответствует требованиям "низких потерь" для высокочастотной связи.
Поскольку стоимость подложек PET составляет всего одну треть или одну пятую от стоимости новых подложек, а сложность их обработки низка (легко режутся, прессуются и свариваются), они в основном используются в приложениях с низкими требованиями к производительности. Это включает гибкие цепи в пультах дистанционного управления и ремешках электронных часов в недорогой потребительской электронике, гибкие соединители для стиральных машин и кондиционеров в бытовой технике, а также недорогие гибкие носители цепей для простых датчиков, таких как датчики температуры и влажности.
Основная цель исследований и разработок новых подложек заключается в устранении недостатков PET в термостойкости, высокочастотной работе и высокой надежности. В настоящее время основными типами являются модифицированный PI, LCP, PEN и ультратонкое стекло, каждое из которых оптимизировано для определенных приложений.
Среди них PI (полиимид) сам по себе является традиционной подложкой FPC среднего и высокого уровня, но новый PI дополнительно улучшает свои характеристики за счет "допирования неорганическими наполнителями" (например, оксид алюминия, нитрид бора) или "модификации сополимеризации" (введение атомов фтора, цепей силоксана): с точки зрения тепловых характеристик, Tg увеличивается до 250-320°C, а верхний предел кратковременной термостойкости достигает 280°C, что позволяет выдерживать высокотемпературные условия моторного отсека автомобиля (150-200°C) и оборудования для быстрой зарядки (180°C); с точки зрения электрических характеристик, диэлектрическая проницаемость снижается до 2.8-3.2, а диэлектрические потери стабилизируются на уровне 0.008-0.015, что позволяет адаптироваться к передаче сигналов в диапазоне частот 5G Sub-6GHz (3.5 ГГц); с точки зрения механических свойств, прочность на разрыв достигает 150-200 МПа, а срок службы при усталостных изгибах превышает 500,000 циклов, что делает его пригодным для использования в "цепях области шарнира" складных экранов мобильных телефонов.
LCP — это жидкокристаллический полимер, состоящий из ароматических полиэфиров. Его молекулярные цепи демонстрируют упорядоченную структуру, что делает его естественно подходящим для высокочастотных приложений.
Его электрические свойства включают диэлектрическую проницаемость всего 2.9-3.2 (с колебаниями менее 5%) на частоте 100 ГГц, диэлектрические потери на уровне 0.002-0.004 и коэффициент затухания сигнала менее 5%, что делает его единственной жизнеспособной подложкой для миллиметровых антенн 5G и FPC для спутникового коммуникационного оборудования. Что касается тепловой и экологической стабильности, его Tg варьируется от 140 до 300°C, температура термического разложения превышает 400°C, а водопоглощение составляет всего 0.02% (значительно ниже, чем у PET — 0.3%).
Его электрические характеристики остаются практически стабильными во влажных и высокотемпературных условиях, что делает его подходящим для наружных базовых станций и аэрокосмического оборудования. Однако его недостатками являются высокая сложность обработки (требуется литье под высоким давлением при температуре 300-350°C) и стоимость, которая в 8-10 раз выше, чем у PET, что ограничивает его использование высококлассными и высокочастотными приложениями.
PEN имеет химическую структуру, схожую с PET, но бензольное кольцо в молекулярной цепи заменено на нафталиновое кольцо (которое более жесткое), что позволяет достичь как улучшенных характеристик, так и управляемых затрат. С точки зрения тепловых характеристик, его Tg составляет 120-130°C, а кратковременная термостойкость достигает 180°C, что делает его подходящим для приложений, где PET не подходит (например, электроника автомобильных салонов и гибкие цепи для светодиодного освещения).
С точки зрения механической и атмосферостойкости, его прочность на разрыв составляет 80-100 МПа, а устойчивость к УФ-старению в три раза выше, чем у PET, что позволяет использовать его в гибких цепях для наружных фотогальванических модулей. При стоимости, составляющей половину стоимости улучшенного PI, он является отличным выбором для замены PET в приложениях среднего уровня.
Ультратонкое стекло — это неорганическая, неметаллическая подложка. Уменьшение толщины до 10-100 мкм обеспечивает гибкость, преодолевая пределы производительности органических подложек. С точки зрения термостойкости и устойчивости к атмосферным воздействиям, оно обладает температурным пределом выше 600°C, устойчивостью к царапинам и химической коррозии (включая устойчивость к сильным кислотам и щелочам), что делает его подходящим для экстремальных условий (например, промышленного оборудования и космических аппаратов).
С точки зрения электрических характеристик, оно обладает диэлектрической проницаемостью 3.8-4.0 (стабильной на высоких частотах), диэлектрическими потерями 0.005-0.008 и изоляционной прочностью, в пять раз превышающей показатели PET, что делает его подходящим для высоковольтных гибких цепей. Однако его недостатками являются высокая хрупкость (требуется радиус сгиба более 5 мм) и стоимость, в два-три раза превышающая стоимость LCP. В настоящее время оно используется только для цепей внутри дисплеев складных экранов и высококлассных медицинских устройств.
С точки зрения отрасли, PET и новые подложки не являются заменителями, а скорее дополняют друг друга и сосуществуют. Граница применения PET сосредоточена на сценариях "низкая стоимость, низкая производительность, комнатная температура и низкая частота", таких как недорогая потребительская электроника и простые цепи бытовой техники. Он не может быть полностью заменен в краткосрочной перспективе, поскольку его ценовое преимущество не имеет аналогов среди новых подложек, а такие сценарии не предъявляют чрезмерно высоких требований к производительности.
Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химической продукции с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы массовые товары, специализированные химикаты или услуги по индивидуальным закупкам, TDD-Global заслуживает вашего доверия как первый выбор.
