特性 构成高速传输电路板的绝缘材料和低介电结合片所需的“低介电损耗因数”和“低介电损耗因数”

要求电路基板绝缘材料的低介电特性

在选择用于高速传输的电路板的绝缘材料时，最重要的规格是“介电常数 （Dk）”和“介电损耗角正切 （Df）”。

简单地说，介电常数是表示“电力难以通过”的数值。玻璃和塑料等与金属相比，是很难通电的物质，所以介电常数会变高。更准确地说，介电常数是一个物理性质值，它指示物质在电场作用下电极化的程度。

相对介电常数是材料介电常数的常用数值。相对介电常数表示真空介电常数为1时物质介电常数的相对值。例如，空气的相对介电常数约为1、橡胶为2、水为80、作为电容器材料的钛酸钡为5000。相对介电常数越低，信号传播的速度越快，电信号在导体中的传播速度由以下公式表示:。

另一个重要的项目是介电正切，它表示电介质中电能损失的程度。值越小，损耗越小，也就意味着容易导电。在FPC等中使用的零件材料中，介电正切越大，吸收的电能越多，信号传输效率越低，频率越高，这种现象就越严重。

电路板中信号传播时的介电损耗和传输损耗由以下公式表示。此公式表明，介电常数、介电相切具有显著影响。换句话说，对于使用高频的器件，这意味着选择具有低介电特性的材料非常重要。

​液晶聚合物 FPC 在高速传输方面的弱点

用作电路板的 FPC 也必须采用相应的材料，以防止高速信号的丢失和衰减。以下是用于智能手机和其他设备的多层FPC（3层或以上导电层）的横截面图。在最外层放置了大面积的铜层，铜 （Cu） 电路，电信号在中心通过，绝缘材料（聚酰亚胺树脂 （PI） 和粘合片）位于电路内部。在实践中，使用双面铜箔的双面 CCL（覆铜板）和单面 CCL 作为起始材料，并为每个 CCL 形成电路。这两者用粘合片粘合，形成图中所示的结构。

聚酰亚胺的物理特性具有高介电常数和介电损耗角正切，而传统 FPC 在高频元件上具有高信号延迟和损耗。聚酰亚胺还存在容易从空气中吸收水分（高吸水率）的问题。由于水是一种具有极高介电常数和耗散正切的物质，随着基板吸水率的增加，信号延迟和损耗的程度也必然会增加。因此，用于高速传输的 FPC 的组成材料也必须具有低吸水特性。

下图所示的高速传输用 FPC 就是为了解决这些问题而开发的。在用于高速传输的 FPC 中，使用具有低介电常数和低介电损耗角正切特性的液晶聚合物 （LCP） 或改性聚酰亚胺 （改性 PI） 代替传统的聚酰亚胺。具有低介电常数和低介电损耗角正切的材料也用于层间粘合材料（粘合片材）。

为了支持高速传输，基材的介电常数和耗散因数必须比传统材料（聚酰亚胺）高一个数量级。一个特别重要的规范是介电损耗角正切 （Df）。FR-4 是一种经常用作刚性板材料的材料，其 Df 为 0.02，而通常用于 FPC 的聚酰亚胺的 Df 约为 0.01。

相比之下，LCP的Df值更小，为0.002。在选择FPC基材的另一个重要指标吸水率 (%) 方面，与聚酰亚胺的1~2%相比，LCP约为0.04%，存在很大差异。

但是，LCP也有弱点。下表显示了ABC的三种FPC特性。

（A） 传统低介电粘合片（基材 = 聚酰亚胺，粘合片 = 环氧树脂热固性粘合剂）
（B） 高速传输用低介电粘合片（基材=液晶聚合物、粘合片=液晶聚合物）
（C） 迪睿合提出的高速传输用低介电粘合片（基材=液晶聚合物或改性聚酰亚胺、接合片=本公司的低Dk/Df接合片材）

（A）由于绝缘材料的介电常数和介电正切本来就很高，因此不适用于需要高速传输电路板。（B）由于绝缘材料全部由液晶聚合物构成，因此电气性能优异，但存在对构成电路的铜的粘接低（机械性能问题）、粘接时需要300℃以上的高温（FPC制造工艺问题）、能够生产的厂家有限（材料采购问题）等问题。

低介电粘合片的各种好处

另一方面，Dexcerials提出的 (C) 具有以下优点。

1. 介电常数小于LCP,允许传输延迟小于LCP
2. 可采用低于 200°C 的工艺进行粘合，因此可使用传统的 FPC 制造工艺/设备。
3. 对低介电基材 LCP 和改性聚酰亚胺具有足够的附着力，可在满足 FPC 所需的机械特性的同时实现高速传输。

我们的低 Dk 粘合片材的另一个特点是其低吸水性。下表显示了使用每种材料进行吸水率测试前后的介电常数值和耗散因数。我们的粘合片材与 LCP 一样，具有优异的低吸水率，吸水前后的值没有介电损耗角正切变化，表明它在实际使用条件下保持高速传输。

铜箔与基材结合力强

“集肤效应”是处理高速传输等高频元件电信号的设备设计中必须考虑的重要项目之一。 集肤效应是一种现象，其中流经导体的电信号频率越高，仅在导体表面流动的电流就越多。电流流经的有效表面的厚度称为“集肤深度”，频率越高，该值就越小。随着电流流过的横截面积变小，电路的交流电阻增加，导致导体损耗。

FPC 中使用的覆铜板 （CCL） 的铜表面乍一看似乎是平坦的，但在微米尺度上则不是。如上所述，如果由于集肤效应，电流仅流过非常浅的表面，则电流将沿着这个粗糙的表面流动，从而导致更长的传导路径和延迟信号到达。如果假设高速传输，由于集肤效应引起的导体损耗是不可避免的。另一方面，可以通过展平导体表面来改善延迟。因此，在高速传输的 FPC 中，铜表面通过化学处理变得光滑，如下右图所示。

需要注意的是，铜表面越平坦，与树脂的附着力就越弱，就越容易出现导致树脂从电路上剥落的缺陷。最初，液晶聚合物具有“难以粘附”其他材料的特性，并且不容易粘合在一起。构成高速传输 FPC 的键合片需要在难以键合的液晶聚合物和表面光滑的铜之间具有很强的粘合力。

左下角的照片是将我们的低介电焊片（型号：D5320P-25）的样品放在层压有光滑表面处理的 CCL 的片材上，并进行了浮焊测试。即使在高温 （288°C） 焊锡槽中漂浮 30 秒后，也没有发生“空洞”，如右图所示，表明保持了初始接合状态。

如上所述，我们的低介电焊片实现了制造 5G 设备 FPC 所需的低传输损耗，提高了铜和 LCP 之间的粘合力，并实现了高速传输的光滑表面，并可以使用现有设备进行制造。低介电粘合片制造商的另一个主要优势是产品能够在室温下储存。普通的热固性胶粘剂必须小心处理，因为如果在室温下放置，它们会变硬，并且需要采取措施防止在使用过程中结露。但是，我们的产品可以在室温下储存，没有问题。详细的产品规格如下，请考虑我们的产品，并与我们联系。

https://www.dexerials.jp/products/double-coated-tape/a1_comp_ldbs.html