面向 6G 时代的低介电热固性胶带：支持智能手机内部组件的开发

开发支持毫米波的智能手机内部组件

目前使用的第 5 代 （5G） 智能手机存在毫米波 （28 GHz） 通信基础设施建设缓慢和通信距离短等问题。因此，使用 6 GHz 以下的频段，称为 Sub 6，主要是因为它们的可用性。然而，考虑到未来几年流量的增加，向毫米波 （28 GHz） 频段的过渡被认为是不可避免的。此外，预计将于 2030 年左右开始实施使用 90 至 300 GHz 之间的亚太赫兹次太赫兹波和 3 THz 左右的极高频段的 6G 通信。

本文介绍了一种将低介电粘合片用作智能手机内部高频天线电路板的技术，以及另一项降低传输损耗的相关关键技术。本文最后介绍了迪睿合专为这一技术而开发的低介电热固性胶带。

下图说明了今年（2023 年）在商店上市的新智能手机型号的内部组件。在标有“连接 FPC”的组件中使用了具有低介电性能的热固性胶带，以红色表示。连接 FPC 板是指将接收 5G 毫米波无线电信号（以黄色表示）的“封装天线”（AiP） 组件连接到根据接收到的无线电信号进行计算的主电路板的布线电路板。连接 FPC 板不仅用于将外部接收到的下行信号发送到主电路板，还将处理后的信号从主电路板中继到 AiP。这些上行信号从那里从天线传输。

下图说明了智能手机的通信组件以及传输和接收处理流程。最左边的组件是被称为“应用处理器 （AP）”的 IC 芯片，它本质上是智能手机的大脑，相当于 PC 的 CPU。最右边的组件是天线，用于发送和接收信号。

首先要介绍的主题是组件。下图左侧的 application 和 baseband 处理器安装在称为主板的较大印刷电路板上。前面提到的 AiP（封装内天线）由多个组件组成，包括调制信号波的射频收发器和天线。通常，天线安装在外壳外部附近，并与主板分开，以便有效地传输和接收信号。这些元件的电路通过连接 FPC 板互连。它可以超过外壳长边长度的一半，具体取决于智能手机的设计。

这里我们将以毫米波段 (28GHz) 的AiP为例进行解释，但目前连接FPC有8到10GHz频率的模拟信号。通过安装在AiP中的RF收发器执行称为“上变频”的频率转换，用于发送 (上变频) 和用于接收 (下变频) 的频率转换。这是因为28GHz电信号容易在传输路径中衰减和丢失。

下图展示了使用本公司低介电常数热固性胶带的连接低介电粘合片板的剖面图。改性聚酰亚胺（PI）层之间使用了迪睿合的D5300系列低介电常数热固性胶带。

FPC本身到28GHz兼容天线

下图说明了预计从 2023 年下半年开始用于智能手机的技术。天线接收到的毫米波通过 FPC 板从 AiP 发送到主板，频率为原来的 28 GHz。来自主板的上行信号也以 28 GHz 的高频传输。实现这种机制需要将连接器和连接 FPC 板中的高频模拟信号的衰减降至最低。以原始的 28 GHz 频率而不是下转换的 8 GHz 频率交换信号，简化了天线侧的处理，从而可以简化和集成功能并提高处理速度（见下图）。因此，为了实现这一机制，各种研究工作正在进行中。

有些人正在尝试进一步发展这种机制，采用 FPC 板作为天线板。目前，智能手机天线是通过在刚性或陶瓷板上蚀刻或印刷用作天线的金属线图案来制造的。上述想法包括用薄的、可弯曲的 FPC 板代替坚固的刚性或陶瓷板，并将其用作天线。FPC 板的成本低于刚性和陶瓷板，也被认为有助于制造更薄的智能手机。

要将FPC用作毫米波兼容天线板，需要开发可以传输28GHz信号的FPC。当然，FPC层压的粘合片也需要具有低介电性能，以兼容毫米波。本文对粘合片的低介电特性进行了详细解释，请看一下。

防热措施：智能手机毫米波频段的主要挑战

下图说明了当前可用型号的智能手机的内部组件。需要更高耐热性的组件用黄色标记，其目标温度用红色标记。
应用处理器 （AP） 是负责智能手机中信息处理的 IC 芯片。在密集加工过程中，其温度可以达到约 90°C，这反过来又会对其周围组件产生热影响。此外，许多智能手机的设计将 AiP 和电池的温度分别保持在大约 60°C 和 40°C 以下。

如上所述，可以肯定的是，即将推出的智能手机将使用毫米波频段，这带来了智能手机外壳内温度升高的挑战。添加更多发热组件，例如 AiP 和信号处理 IC 芯片，往往会提高智能手机的内部温度。

内部温度升高还会导致FPC板中使用的改性聚酰亚胺和其他塑料的温度升高。通常，塑料的介电损耗角正切会随着温度升高而降低，如下图右侧的图表所示。这会导致电路板（包括FPC板）的信号传输延迟。

因此，在使用高频信号的电路板中，由绝缘材料组成的FPC是理想的，即使温度升高，介电正切也不会改变，信号损耗也不会增加。

​低介电热固性胶带：支撑智能手机的未来

迪睿合公司推测，FPC板中高频信号的利用率会有所提高。这种转变是由于设计变更允许信号通过 FPC 板传输而无需下变频频率，以及将 FPC 板用作天线的持续研究，如上所述。此外，由于智能手机内部增加了热源，FPC 板本身的温度可能会升高。因此，我们有信心，即使在高频和高温条件下，热固性胶带也能保持稳定的低介电性能。

下图显示了每种绝缘材料的介电特性 (介电相切) 。红线是已经发布的粘合板 (型号:D5330)，蓝线是计划很快上市的开发产品。左侧的图表显示了介电正切与频率之间的关系。Dexcerials的目标是Df<0.002,这是一种优于液晶聚合物 (LCP) 的介电正切，但传统产品 (D5330) 略微超出目标区域，而开发的产品则在目标范围内。是的。右侧的图表显示了介电相切与环境温度之间的关系。开发的产品在高达90°C的目标内，并且还抑制了变化量本身。

我们的低介电热固性胶带可以经济高效地粘合到液态聚合物和改性聚酰亚胺层上，或快速传输低介电粘合片板的关键材料。因此，它能够使用现有的制造设备制造能够支持 5G（毫米波）信号的低介电粘合片板（有关详细信息，请参阅本文）。请及时了解迪睿合的产品开发情况，该产品开发旨在满足包括智能手机制造商在内的所有客户的需求，以应对即将到来的 6G 时代。