面向 6G 時代的低介電熱固性膠帶：支援智慧手機內部元件的開發

開發支援毫米波的智慧手機內部元件

目前使用的第 5 代 （5G） 智慧型手機存在毫米波 （28 GHz） 通信基礎設施建設緩慢和通信距離短等問題。因此，使用 6 GHz 以下的頻段，稱為 Sub 6，主要是因為它們的可用性。然而，考慮到未來幾年流量的增加，向毫米波 （28 GHz） 頻段的過渡被認為是不可避免的。此外，預計將於 2030 年左右開始實施使用 90 至 300 GHz 之間的亞太赫茲次太赫茲波和 3 THz 左右的極高頻段的 6G 通信。

本文介紹了一種將低介電貼合片用作智慧手機內部高頻天線電路板的技術，以及另一項降低傳輸損耗的相關關鍵技術。本文最後介紹了迪睿合專為這一技術而開發的低介電熱固性膠帶。

下圖說明瞭今年（2023年）在商店上市的新智慧手機型號的內部元件。在標有「連接 FPC」的元件中使用了具有低介電性能的熱固性膠帶，以紅色表示。連接 FPC 板是指將接收 5G 毫米波無線電信號（以黃色表示）的「封裝天線」（AiP） 元件連接到根據接收到的無線電信號進行計算的主電路板的佈線電路板。連接 FPC 板不僅用於將外部接收到的下行信號發送到主電路板，還將處理後的信號從主電路板中繼到 AiP。這些上行信號從那裡從天線傳輸。

下圖說明瞭智能手機的通信元件以及傳輸和接收處理流程。最左邊的元件是被稱為「應用處理器 （AP）」的IC晶片，它本質上是智慧手機的大腦，相當於PC的CPU。最右邊的元件是天線，用於發送和接收信號。

首先要介紹的主題是元件。下圖左側的 application 和 baseband 處理器安裝在稱為主機板的較大印刷電路板上。前面提到的 AiP（封裝內天線）由多個元件組成，包括數據信號波的射頻收發器和天線。通常，天線安裝在外殼外部附近，並與主機板分開，以便有效地傳輸和接收信號。這些元件的電路通過連接 FPC 板互連。它可以超過外殼長邊長度的一半，具體取決於智慧手機的設計。

這裡我們將以毫米波段 (28GHz) 的AiP為例進行解釋，但目前連接FPC有8到10GHz頻率的模擬信號。通過安裝在AiP中的RF收發器執行稱為“上變頻”的頻率轉換，用於發送 (上變頻) 和用於接收 (下變頻) 的頻率轉換。這是因為28GHz電信號容易在傳輸路徑中衰減和丟失。

下圖展示了使用本公司低介電常數熱固性膠帶的連接低介電貼合片板的剖面圖。改質聚醯亞胺（PI）層之間使用了迪睿合的D5300系列低介電常數熱固性膠帶。

FPC本身到28GHz兼容天線

下圖說明了預計從 2023 年下半年開始用於智慧手機的技術。天線接收到的毫米波通過 FPC 板從 AiP 發送到主機板，頻率為原來的 28 GHz。來自主機板的上行信號也以 28 GHz 的高頻傳輸。實現這種機制需要將連接器和連接 FPC 板中的高頻模擬信號的衰減降至最低。以原始的 28 GHz 頻率而不是下轉換的 8 GHz 頻率交換信號，簡化了天線側的處理，從而可以簡化和整合功能並提高處理速度（見下圖）。因此，為了實現這一機制，各種研究工作正在進行中。

有些人正在嘗試進一步發展這種機制，採用 FPC 板作為天線板。目前，智慧手機天線是通過在剛性或陶瓷板上蝕刻或印刷用作天線的金屬線圖案來製造的。上述想法包括用薄的、可彎曲的 FPC 板代替堅固的剛性或陶瓷板，並將其用作天線。FPC 板的成本低於剛性和陶瓷板，也被認為有助於製造更薄的智能手機。

要將FPC用作毫米波相容天線基板，需要開發能夠傳輸28GHz訊號的FPC。當然，FPC層壓的黏合片也需要具有低介電性能，以相容於毫米波。本文對黏合片的低介電特性進行了詳細解釋，請看一下。

防熱措施：智能手機毫米波頻段的主要挑戰

下圖說明瞭當前可用型號的智慧手機的內部元件。需要更高耐熱性的元件用黃色標記，其目標溫度用紅色標記。
應用處理器 （AP） 是負責智慧手機中資訊處理的 IC 晶片。在密集加工過程中，其溫度可以達到約 90°C，這反過來又會對其周圍元件產生熱影響。此外，許多智慧手機的設計將 AiP 和電池的溫度分別保持在大約 60°C 和 40°C 以下。

如上所述，可以肯定的是，即將推出的智能手機將使用毫米波頻段，這帶來了智慧手機外殼內溫度升高的挑戰。添加更多發熱元件，例如 AiP 和訊號處理 IC 晶片，往往會提高智慧手機的內部溫度。

內部溫度升高也會導致FPC板中使用的改質聚醯亞胺和其他塑膠的溫度升高。通常，塑膠的介電損耗角正切會隨著溫度升高而降低，如下圖右側的圖表所示。這會導致電路板（包括FPC板）的訊號傳輸延遲。

因此，在使用高頻信號的電路板中，由絕緣材料組成的FPC是理想的，即使溫度升高，介電正切也不會改變，信號損耗也不會增加。

​低介電熱固性膠帶：支撐智慧手機的未來

Dexerials 估計 FPC 板對較高頻率信號的利用率會增加。這種轉變是由於設計上的改變，使得訊號可以透過 FPC 板進行傳輸，而不需要將頻率向下轉換，以及如上文所詳述，將 FPC 板作為天線使用的持續研究。此外，由於智能手機內部增加了熱源，FPC 板本身的溫度可能會升高。因此，我們深信，即使在高頻率與高溫的條件下，仍能維持穩定低介電特性的熱固性膠帶仍有其需求。

下圖顯示了每種絕緣材料的介電特性 (介電相切) 。紅線是已經發佈的粘合板 (型號:D5330)，藍線是計劃很快上市的開發產品。左側的圖表顯示了介電正切與頻率之間的關係。Dexcerials的目標是Df<0.002,這是一種優於液晶聚合物 (LCP) 的介電正切，但傳統產品 (D5330) 略微超出目標區域，而開發的產品則在目標範圍內。是的。右側的圖表顯示了介電相切與環境溫度之間的關係。開發的產品在高達90°C的目標內，並且還抑制了變化量本身。

我們的低介電熱固性膠帶可以經濟高效地粘合到液態聚合物和改性聚醯亞胺層上，或快速傳輸低介電貼合片板的關鍵材料。因此，它能夠使用現有的製造設備製造能夠支援 5G（毫米波）信號的低介電貼合片板（有關詳細資訊，請參閱本文）。請及時瞭解迪睿合的產品開發情況，該產品開發旨在滿足包括智慧手機製造商在內的所有客戶的需求，以應對即將到來的 6G 時代。