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“5G”技术专题｜第三期：新型手机天线材料的应用及产业链介绍

近几年，以集成电路为代表的微电子工业取得了迅猛的发展，各种配套材料的发展同样占据十分重要的地位，为微电子工业配套的专用化学材料主要包括集成电路和分立器件化学品，印刷电路化学品，显示器件化学品等，聚酰亚胺（PI）可以说是目前电子化学品中最有发展前途的有机高分子材料之一，目前PI在微电子工业中应用于以下几个方面，芯片表面的钝化与封装，多层布线的层间绝缘材料和用于制图，通孔的光致抗蚀剂材料，柔性印刷电路板的基体材料以及液晶显示器的取向膜材料等。

虽然常规PI材料在微电子工业中得到广泛应用，但目前在一些特殊领域中的应用却由于其特殊的分子结构而受到限制，主要表现为固化温度偏高，颜色偏深，介电常数偏高等。在现代微电子工业中为了达到更高的集成度，芯片越来越小，这样芯片中信号传输的延迟时间也会增加，这种延迟时间与所用层间绝缘材料的介电常数成正比，因此为了提高信号的传输速度，就必须降低PI层间绝缘材料的介电常数，针对常规PI材料所存在的诸多缺陷，人们做了大量改性工作，其中将含氟及含氟取代基引入PI的分子结构成为改善PI性质的措施之一。

MPI材料简介

1.1MPI材料的概念和合成方法

MPI（ModifiedPolyimide）是改良的聚酰亚胺，是非结晶性的材料，MPI是通过对PI的氟化物配方改良制得的高性能PI，将含氟取代基引入到PI的分子结构中。氟原子独特的物理化学性质，可在保持PI优良综合性能的同时，赋予其许多独特的性质。如氟原子较大的电负性可以切断PI分子结构中电子云的共轭，因此制品的颜色很浅，其较强的疏水性使PI制品的吸湿率很低，而其较低的摩尔极化率使PI的介电常数较低等。

MPI和其他PI合成的原理类似，都是采用二胺和二酐通过缩水聚合反应制备的，只不过在MPI的某些单体的结构中引入了氟原子。引入氟的二酐称为含氟二酐，引入氟的二胺称为含氟二胺。MPI的合成方法有两种：一是在聚合过程中或大分子反应中形成酰亚胺环；二是以含有酰亚胺环的单体聚合成聚酰亚胺。

1.2MPI材料的应用

从理论上讲，含氟PI可应用于某些常规PI无法胜任或应用受到限制的领域，如在光通讯领域内用作光波导材料、二阶非线性光学材料、光折变材料、光敏材料以及光电材料，在液晶显示器件中用作取向膜材料，在集成电路元器件封装中用作低介电常数涂层等。

MPI材料的耐热性和PI一样优越，由于含有耐水的氟原子，所以吸水率很低，这种特性使其具有了作为近代电子和光学材料的基本特性。

MPI材料的介电常数比PI低，介电常数与吸水性有重要关系，MPI材料吸水性低，所以介电常数稳定性好。在微电子装置中可作为层间绝缘体使用，材料低而稳定的介电常数是其最重要的性质之一。

传统的聚酰亚胺是黄色的，但MPI材料有良好的透光性，在300-400nm间才有明显的吸收，这种特性可使其成为优质的液晶显示器件中用作取向膜材料。

有些光学材料除了良好的透光性以外，往往对材料的折射率要精密控制，例如光导纤维，通光的芯材和外套皮材的折射率差要严格控制，MPI可通过共聚合的方法控制折射率，从而用于光波导材料。

MPI的又一特性是优良的溶解性，聚酰亚胺的主链中有许多芳环，所以一般是不溶的，而MPI含氟量高，在许多溶剂中可溶，这就避免了聚酰胺酸在热亚胺化过程中，由于脱除小分子水留下“空穴”而引起光散射，从而体现出优良的非线性光学性质。

二、MPI材料应用于5G手机天线

5G的应用终端之一是智能手机，伴随着1G到5G的发展，手机通信使用的无线电波频率逐渐提高，波长变短，天线也越来越短。由于电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，频率越高，要求天线材料的损耗越小。4G时代的天线制造材料是采用PI膜（聚酰亚胺），但PI在10Ghz以上频率时，由于热量积累引起的温度变化会导致天线形变，产生传输损耗，导致波形失真，影响传输速度，无法满足5G天线的需求，而MPI（改性聚酰亚胺）恰好能改善这个状况。

MPI（ModifiedPolyimide）是改良的聚酰亚胺，是非结晶性的材料，基本上在各种温度下都可进行操作，特别是在低温压合铜箔时，能够轻易的与铜的表面接着。MPI的介电常数，吸湿性和传输损耗介于PI和LCP之间，在10-15GHz的高频信号处理上可以满足5G时代的信号处理需求。

2.1MPI的产业链

MPI从树脂材料到最后的手机天线模组需经过如下步骤：MPI树脂/薄膜—挠性覆铜板FCCL—柔性电路板FPC—智能手机（MPI不需要模组环节)。MPI树脂经过加工后得到MPI薄膜，MPI薄膜包裹铜箔制得MPIFCCL，软板企业再将MPIFCCL加工成FPC，最后通过天线模组企业进行整合后出售给终端手机制造商。

MPI树脂/膜MP