液晶高分子（Liquid Cystal Polymer:LCP）為典型芳香族高分子材料，依耐熱性高低大略分為三個類型，如圖一所示。具有剛直棒狀之分子結(jié)構(gòu)與列向性為其材料特征，因此LCP具有優(yōu)異的耐熱及機械特性，被廣泛應用于3C電子產(chǎn)品、航太、軍用及汽車等產(chǎn)業(yè)。近年來LCP應用蓬勃發(fā)展，在許多高值化及高端應用領(lǐng)域可看到。 LCP的相關(guān)產(chǎn)品，其中又以LCP薄膜發(fā)展最受矚目。因其具有低吸濕、低介電常數(shù)及低介電損耗的特性，且隨著5G高速傳輸?shù)臅r代來臨，目前應用于手持行動通訊軟性銅箔基板（FCCL）的PI膜將不敷使用。

市場趨勢

目前全球LCP產(chǎn)能約為4.14萬噸，供應商集中在美、日兩國,美國產(chǎn)能約1.7萬噸，主要大廠是泰科納（Ticona），該公司在并購杜邦（DuPont）LCP廠后，目前年產(chǎn)能在2.2萬噸，日本較具規(guī)模的公司為寶理（Polyplastics）及住友化學（Sumitomo），年產(chǎn)能分別為1萬噸與9,200噸。目前寶理在位于富士的工廠有新廠擴產(chǎn)計劃，該廠在2012年投產(chǎn)5,000噸的LCP產(chǎn)能。而住友化學是從美國Carborundum 公司引進技術(shù)，保有精密零組件市場。根據(jù)日本富士總研指出，目前LCP樹脂全球預估到2020年全球LCP樹脂產(chǎn)量約達3.5~4萬噸，主要應用在電子與通訊產(chǎn)業(yè)，在未來5G的高頻傳輸需求下，LCP材料有望取代目前普遍使用的PI材料，LCP市場將出現(xiàn)供不應求的窘境。

液晶高分子(LCP)膜材應用

LCP膜材的多樣應用性與日俱增。隨著高頻通訊傳輸時代的來臨，預估2018年全球智能手機出貨量將超過15億支，平板電腦出貨量將超過3億臺，一支智慧型手機約使用8~12片軟板，預估2020年后全球市場年增長率將年增10%，且需求量逐年增加。一般Connetor射出用線性LCP，因其無糾纏至剛直棒狀的高分子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)極低的熔融黏度及近似牛頓流體型之熔融流變行為，不易進行高熔融強度需求之押出成膜或吹膜等加工成型制程。因此，借助分子設計之LCP膜材料，以順利進行押膜等成型加工制程，研制高性能LCP膜材料，已成為全球各LCP Maker眾所努力之研發(fā)目標。此高性能LCP膜材料之潛在應用領(lǐng)域如下：1LCP用基材；2TBGA及CSP用Interposer；高密度構(gòu)裝用多層基板；4高頻基板；5IC Packaging用絕緣Film/Tape；Bear Chip及CSP貼合主機板用接著Tape；7TAB用Carrier Film及Adhesive Film。

LCP在吸水率、阻氣特性、介電常數(shù)及尺寸穩(wěn)定性皆凌駕目前所使用之PI構(gòu)裝材料,可因應次世代電子構(gòu)裝材料及高性能工程塑膠基材之需求。LCP具有比PI膜材料更低之吸水率、介電常數(shù)、損失系數(shù)、熱膨脹系數(shù)（CTE）及較優(yōu)之尺寸穩(wěn)定性、阻氣性及熱傳導率，且具有可回收再利用之熱可塑材料特性，可直接進行熱帖合銅箔，而不需要Epoxy背膠。而LCP材料合成所需之關(guān)鍵單體原料，如p-HBA、BP及TPA等，國內(nèi)皆有生產(chǎn)，因此更具有低原料成本的優(yōu)勢競爭力，預期應用到次世代電子構(gòu)裝材料之潛力無窮。

液晶高分子（LCP）薄膜加工技術(shù)目前發(fā)展情形

LCP材料具有高分子排列順向性，于加工制膜后LCP分子流動特性受加工制程影響，且對薄膜機械性質(zhì)之影響。最早投入LCP制作開發(fā)的Superex(Foster-Miller)公司，借由旋轉(zhuǎn)模頭調(diào)控不同方向剪切應力，以調(diào)控分子排列順向性，如圖六所示；日商Kuraray則透過吹膜制程中的吹脹制程，進一步調(diào)控MD/TD方向的薄膜特性；Primatec(Japan Gore-Tex)則提及可透過雙軸延伸二次加工方式來增加TD方向分子排列特性等。

國際發(fā)展趨勢與工研院于高分子（LCP）材料之能量

目前全球LCP樹脂供應商約超過10家，但不同于樹脂，LCP膜加工技術(shù)制程門檻高，現(xiàn)今市場上公開具備或銷售LCP之制程技術(shù)、專利或產(chǎn)品的公司，主要有美國Superex、日本Kuraray、日本Primatec、日本Sumitomo。以日本Kuraray占高頻軟板應用市場大宗（全球市占率>90%），Kuraray生產(chǎn)的LCP膜商品，厚度范圍為25~175μm。在2016年的Film Tech OSAKA展會中，日本千代田公司發(fā)表膜厚為25μm的LCP薄膜，熔點約為317℃，Dk =2.81，Df =0.001，

Polyplastics公司在此展會中也發(fā)表了低介電的LCP材料，主要強調(diào)與玻纖形成復材后可維持低介電的特性，測試頻率為10GHz TD方向時，RSL11123 LCP的產(chǎn)品的Dk =2.8/ Df =0.002,且耐熱溫度達230℃；RSL10986 LCP的產(chǎn)品的Dk =2.9/ Df =0.005, 且耐熱溫度達230℃；并展示了目前LCP/GF復材以用于iPhone 6手機部件，未來到了5G時代，LCP材料應會有更多通訊產(chǎn)品上的應用。

工研院材化所研究團隊對于LCP材料之聚合制程、熱性質(zhì)、黏彈性、精密制膜加工薄膜性質(zhì)評估等進行整合。透過耐溫的液晶高分子構(gòu)型及分子機構(gòu)設計，利用乙醯化及熔融聚合等制程，可以有效提升材料分子量及黏度，由原材端分子設計調(diào)控LCP材料，達到兼顧高耐熱、高韌性、高熔融強度及干擾LCP高度方向排列性（Isotropic）,有利于增進LCP制膜加工視窗。將市售商品Kuraray CTF-50,TZ-50與自制LCP膜之電氣性質(zhì)進行分析評估，從表三的數(shù)據(jù)分析可知，自制LCP薄膜具有優(yōu)異的介電特性，Df =0.0014，應具有較高的高頻訊號傳輸特性。進一步將自制LCP薄膜進行銅箔壓合制程，LCP膜透過表面電漿處理并進行壓合參數(shù)設定，在壓合溫度低于300℃、壓合壓力40Kgf/cm2 、壓合時間為55分鐘的條件下，壓合后接著強度測試結(jié)果如表四，自制LCP Film具有高接著強度，Peel Strength (lb/in)大于22以上，推測可與更低Roughness壓合銅貼合，利于5G高頻傳輸?shù)膽谩?/p>

結(jié)論及建議

LCP薄膜為搞經(jīng)濟價值產(chǎn)品，開發(fā)低吸濕、高頻下低介電常數(shù)與低耗散因子之軟性無接著劑LCP基板材料，可應用于ICT可攜式高頻基板，例如高速資料通路、高頻和高速的應用（Wireless LAN、ITS(ETC Atennas、Millimeter Wave for ASV)、LCD或PDF的驅(qū)動器、IC封裝（TBGA）以及多層板等。目前此材料仍需仰賴國外進口，但國內(nèi)的軟板產(chǎn)業(yè)已很成熟，再加上深耕兩岸完整的分工體系，僅需加緊腳步開發(fā)、即可快速建立國內(nèi)軟板技術(shù)，提升我國國際競爭力。伴隨目前電子通訊產(chǎn)品、無線系統(tǒng)的發(fā)展，LCP薄膜需求量日益增長。近年來工研院投入LCP分子結(jié)構(gòu)聚合設計技術(shù)、薄膜微結(jié)構(gòu)解析與精密流變以及薄膜加工等研究，除了善用國內(nèi)生產(chǎn)之LCP聚合關(guān)鍵單體，降低生產(chǎn)成本與串聯(lián)國內(nèi)廠商，為避免受限國外文獻與專利之薄膜制程技術(shù)，致力于建立自主LCP膜材配方、薄膜加工設備設計及建立流變平臺，更有限連接原料聚合設計端與產(chǎn)品加工應用端，未來也可協(xié)助國內(nèi)相關(guān)業(yè)者進行新產(chǎn)品開發(fā)，縮短研發(fā)時程、大幅提升產(chǎn)業(yè)之競爭力。

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