高熔融强度液晶高分子材料研制及应用技术.doc

高熔融強度液晶高分子材料研製及應用技術一、緣起1二、高性能LCP膜材料之特性2三、結論9圖表 14圖表 24圖表 34圖表 45圖表 55圖表 66圖表 76圖表 87圖表 98圖表 108一、緣起 液晶高分子(LCP)由於俱有剛直棒狀之分子可透過加工配向呈現高強度、高耐熱、低CTE、低介電常數、低吸水率及高阻氣特性和優越之電氣性能等之潛在特性，預期應用於耐熱電子材料及高性能工程塑膠基材將極具發展潛力。 目前LCP依其耐熱性不同，大略分為3類型，第()型LCP之熱變形溫度(HDT)大於270以上，代表性之分子結構如下所示，生產廠商如住友之EkonolR及Amoco之XyderR，其主要應用於如耐高溫SMT型連接器。 第()型LCP之HDT介於240270之間，其帶有Kink分子結構如下所示，生產廠商如Hoechst之VectraR，由於分子排列不對稱，其耐溫性稍低，因此應用於一般型之連接器。 第()型LCP之HDT小於240，其帶有Aliphatic分子結構如下所示，生產廠商如三菱之EPER，其加熱溫度略低且加工流動性佳，因此使用於一般工程塑膠及工業纖維之應用。 目前由於LCP之分子尺寸屬棒狀分子，一旦配向後即形成分子級之阻隔屏障，因此在低吸水率及高阻氣性具特殊功效。下表1所示為()型LCP與高性能PI工程塑膠之主要性能比較，可看出LCP在吸水率，阻氣特性，介電常數及尺寸安定性皆凌駕PI許多，可因應次世代電子構裝材料及高性能工程塑膠基材之需求。表一：()型LCP與高性能PI工程塑膠性能比較性能LCPPI(Capton)R吸水率(23/24hr, %)0.042.9CTE (ppm/)1618介電常數(3GHz)3.03.5Tg()310300楊氏係數(kgf/cm2)700350氧透過性(cc.20m /m2.day.atm)0.3490水氣透過性(g.20m /m2.day.atm)0.13105Source：CaptonR及VectraR之目錄性能資料 目前Connector射出用線性LCP因其剛直棒狀之分子結構呈現極低之熔融粘度及近似牛頓流體型之熔融流變行為，因此不易進行高熔融強度需求之押出成膜或吹膜等加工成形及其成膜後之雙軸延伸配向加工製程。爰此，本研究於今年精密與機能性化學技術開發與應用科技專案計畫項下，提出高熔融強度LCP材料研製與應用技術，本研究藉助分子設計，據此研製俱高熔融強度加工特性之LCP材料，俾利能順利進行押膜等成形加工製程，研製高性能LCP膜材料，此高性能LCP膜材料應用領域如下： FPC用基材 Interpose for TBGA & CSP(圖8) 高密度構裝用多層基板 高頻基板 IC Pakaging用絕緣Film/Tape Bear Chip及CSP貼合主機板用接著Tape TAB用Carrier-Film及Adhensive-Film 高耐熱工程塑膠 回目錄二、高性能LCP膜材料之特性 表25及圖19所示為高性能LCP膜材料之性能，並與PI做比較，可看出LCP俱有比PI膜材料有更低之吸水率/介電常數/損失係數/熱膨脹係數(CTE)及較優之尺寸安定性/阻氣性/熱傳導率，另俱可回收再利用之熱可塑材料特性，可直接進行熱貼合銅箔， 且可使用較價廉之電解銅箔來貼合，而不需用Epoxy背膠。Tab.2 Main Strong Points of LCP Film Low Water Absorbing Property Supreme Dimensional Stability to Humidity Excellent Thermal Resistance High Fabrication Quality Coefficient of Thermal Expansion (CTE) Excellent Electrical Properties(Low D.K.) Flammability Prominent Gas Barrier Properties High Thermal Conductivity Water Absorbing Capacity 0.04% Good Electric Insulating Properties under High Humidity Dimensional Change for Water Absorbing 4ppm%RH Solder Resistance 280, 120sec Thermoplasticity CTE of Circuit Board is adjustable to that of Silicone Especially in High Frequency Region UL94VTM-0 Practically almost no Gas Permeability for Moisture Vapor, Oxygen and so on Efficient Removal of Heat from the Semiconductor Junetion to the Substrate Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Tab.3 Gas Barrier Properties of LCP Film圖表 1Source：日本Kuraray公司出品LCP膜技術資料Tab.4 Chemical Resistance of LCP Film圖表 2Source：日本Kuraray公司出品LCP膜技術資料Tab.5 Impurities in LCP Film圖表 3Source：日本Kuraray公司出品LCP膜技術資料圖表 4Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.1 Accumulated Dimensional Stability of LCP Film圖表 5Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.2 Accumulated Dimensional Stability of LCP Film圖表 6Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.3 Results of Reliability Test of LCP Film圖表 7Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.5 Frequency Property (Dissipation Factor) of LCP Film圖表 8Source：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.6 Moisture Dependence (Dielectric Constant) of LCP Film圖表 9資料來源：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.8 IC構裝之輕薄短小化圖表 10資料來源：日本Gore-Tex公司出品LCP膜技術資料Fig.9 QFP、BGA、CSP覆晶元件的外觀比較回目錄三、結論 LCP俱有比PI膜材料