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I film di polimeri a cristalli liquidi (LCP) nell'industria elettronica

1 Introduzione

Il polimero a cristalli liquidi (LCP) è una classe unica di polimeri ad alte prestazioni che mostra un comportamento cristallino liquido quando riscaldato o disciolto in solventi. Questa proprietà conferisce agli LCP una combinazione distintiva di fluidità e ordine molecolare, risultando in un materiale noto per la sua eccezionale resistenza termica, proprietà dielettriche e stabilità dimensionale.

Caratterizzati da una struttura molecolare rigida a forma di asta, gli LCP mostrano un impaccamento molecolare stretto ed elevate forze intermolecolari, offrendo prestazioni superiori ad alta temperatura, assorbimento d'acqua ultra-basso e caratteristiche di flusso eccezionali. Con il loro sviluppo negli anni '70, i materiali LCP si sono evoluti in Tipo I, II e III, ciascuno caratterizzato da composizioni strutturali e proprietà termiche uniche che si adattano a varie applicazioni di elettronica, telecomunicazioni e produzione industriale.

Tra i prodotti LCP, i film LCP sono particolarmente apprezzati per la loro stabilità in condizioni di alta velocità e alta frequenza, rendendoli ideali per sistemi di comunicazione e confezionamento elettronico avanzati.

Fig. 1 Principio del display a cristalli liquidi

2 Introduzione alla pellicola LCP

2.1 Cos'è la pellicola LCP?

Il polimero a cristalli liquidi (LCP) è una macromolecola che può esistere in uno stato di cristalli liquidi dopo essere stata fusa dal calore o disciolta dal solvente. Dopo essere stata fusa o disciolta dal solvente, verrà trasformata da una sostanza fissa rigida a una sostanza liquida con fluidità, mantenendo l'orientamento e l'ordine della sostanza cristallina. Pertanto, la fluidità liquida e le molecole cristalline si formano in una disposizione ordinata delle caratteristiche dello stato di cristalli liquidi, note come "super plastiche ingegneristiche". Dalla struttura molecolare, LCP ha una struttura a catena molecolare rigida a forma di asta, la catena molecolare può essere una disposizione altamente orientata, la struttura dell'impilamento di forze intermolecolari vicine e grandi. Grazie alla sua speciale struttura molecolare, rispetto ad altri materiali polimerici, ha un'eccellente resistenza alle alte temperature, proprietà dielettriche, buona stabilità dimensionale, fluidità ultra elevata e assorbimento d'acqua ultra basso.

Fig. 2 Struttura molecolare dei diversi stati della materia

2.2 Cronologia dello sviluppo del film LCP

Lo sviluppo dei polimeri a cristalli liquidi (LCP) è avvenuto nell'arco di diversi decenni, con innovazioni provenienti da diverse regioni e aziende. La storia della produzione di LCP può essere fatta risalire ai primi anni '70, quando furono introdotti vari tipi di LCP.

  • LCP di tipo I: il primo LCP commercializzato, noto come Ekonol, è stato sviluppato negli Stati Uniti nel 1972. Era basato su monomeri come l'acido p-idrossibenzoico (PHB), il bisfenolo A (BP) e l'acido tereftalico (TPA), che gli conferivano una struttura molecolare altamente rigida e un'eccellente resistenza al calore, rendendolo adatto a componenti elettronici come i connettori. Nel 1979, Sumitomo Chemical in Giappone ha ulteriormente sviluppato questa tecnologia con lo sviluppo indipendente della serie E2000, posizionando il Giappone come attore chiave nella produzione di LCP.
  • LCP di tipo II: nel 1984, Hoechst-Celanese introdusse l'LCP di tipo II, con il marchio Vectra, segnando un significativo balzo in avanti nella tecnologia LCP. L'LCP di tipo II, costituito da acido p-idrossibenzoico (PHB) e acido 6-idrossi-2-naftoico (HNA), offriva una composizione molecolare più semplice e migliori proprietà meccaniche, rendendolo particolarmente adatto per i materiali delle antenne. Nel 1996, questa tecnologia si era diffusa a livello globale, con Polyplastics che produceva LCP con il marchio LAPEROS.
  • LCP di tipo III: Eastman Kodak ha introdotto l'LCP di tipo III nel 1976, con inizio della produzione nel 1986 con il marchio X-7G. Questo tipo presentava una struttura flessibile a base di estere, che combinava HBA (acido p-idrossibenzoico) e PET (polietilene tereftalato), ma la sua ridotta resistenza al calore ne limitava l'applicazione principalmente a tubi di collegamento in plastica e sensori.

Fig. 3 Storia dello sviluppo di LCP

2.3 Classificazione dei film LCP

I film LCP possono essere classificati in base alle loro proprietà molecolari, ai metodi di lavorazione e alle applicazioni finali. Queste classificazioni aiutano a determinare il materiale LCP appropriato per vari scopi industriali.

2.3.1. Classificazione in base alla formazione di cristalli liquidi

A seconda delle diverse condizioni di generazione dei cristalli liquidi, gli LCP possono essere classificati in LCP liotropici (LLCP), LCP termotropici (TLCP) e cristalli liquidi piezotropici.

  • I cristalli liquidi piezotropici sono relativamente rari;
  • Gli LCP liotropici devono essere lavorati in soluzione e sono generalmente utilizzati come fibre e rivestimenti;
  • Gli LCP termotropici possono essere lavorati allo stato fuso per produrre materiali di qualità per stampaggio a iniezione, di qualità per fibre e di qualità per film. Sono attualmente i più ampiamente utilizzati.

Fig. 4 Diagramma schematico di LLCP e TLCP

2.3.2. Classificazione per grado di prodotto

In base ai requisiti del prodotto, l'LCP può essere suddiviso in materiali per stampaggio a iniezione, film e materiali in fibra.

  • Il materiale LCP di grado di iniezione è utilizzato principalmente per lo stampaggio a iniezione per formare geometrie complesse tramite fluidità ad alte temperature. Ha un'eccellente resistenza al calore, resistenza chimica e resistenza meccanica ed è adatto per la produzione di parti ad alta precisione.
  • Il film LCP di qualità viene utilizzato principalmente per produrre film ad alte prestazioni con buona resistenza al calore, isolamento elettrico e stabilità chimica. Il vantaggio principale dei film LCP è la loro bassa costante dielettrica e la bassa perdita dielettrica, che li rendono particolarmente adatti per applicazioni ad alta frequenza nei settori dell'elettronica e dell'elettricità.
  • LCP di grado fibra può essere trasformato in fibre ad alta resistenza con elevata resistenza alla trazione e modulo ed è spesso utilizzato per rinforzare materiali compositi. LCP di grado fibra ha un'eccellente resistenza al calore, stabilità chimica e stabilità dimensionale, rendendolo adatto per applicazioni in fibra ad alte prestazioni.

2.3.3. Classificazione in base alla resistenza al calore e alla struttura molecolare

In base alla differenza tra i monomeri sintetizzati e le proprietà di produzione del calore, i materiali LCP possono essere classificati in tipo I, tipo II e tipo III.

  • La struttura molecolare della membrana LCP di tipo I è composta da acido p-idrossibenzoico, bisfenolo A e acido ftalico (PHB, BP e TPA). La temperatura di distorsione termica dell'LCP di tipo I è di 250-350 ℃, la resistenza al calore è relativamente buona; ma al contrario, le prestazioni di elaborazione dell'LCP di tipo I sono deboli, utilizzate principalmente per componenti elettronici come i connettori.
  • Il monomero di tipo II del film LCP di tipo II è costituito da acido p-idrossibenzoico e acido 6-idrossi-2-naftalene carbossilico (PHB e HNA), l'intervallo di temperatura di distorsione termica è di 180-250 ℃; nell'elevata resistenza al calore, allo stesso tempo si tiene conto delle prestazioni di lavorazione del materiale, il più adatto per l'uso come materiali per antenne.
  • Il monomero di tipo III è costituito da HBA e PET, la temperatura di distorsione al calore è 100-200 ℃, la temperatura di distorsione al calore del LCP di tipo III e le prestazioni di resistenza al calore sono relativamente deboli, quindi è meno utilizzato al momento.

Tabella 1 3 Tipi di LCP

Tipi

Temperatura di deformazione termica

Struttura molecolare

Tipo I

250-350℃

Tipo II

180-250℃

Tipo III

100-200℃

3 Caratteristiche del prodotto in pellicola LCP

3.1 Costante dielettrica bassa e stabile e perdita dielettrica ad alta velocità e alta frequenza

La costante dielettrica è un parametro che misura la capacità di un materiale di immagazzinare energia elettrica sotto un campo elettrico. I film LCP hanno costanti dielettriche estremamente basse, in genere tra 2,9 e 3,5, il che li rende ideali per applicazioni ad alta velocità e alta frequenza. Più bassa è la costante dielettrica, più velocemente il segnale elettrico viaggia attraverso il materiale, il che aumenta la velocità di comunicazione complessiva. Allo stesso tempo, bassi valori Dk aiutano a ridurre il ritardo e la distorsione del segnale, specialmente quando si trasmettono segnali ad alta frequenza. La bassa costante dielettrica consente agli LCP di mantenere prestazioni eccellenti a frequenze superiori a 10 GHz, rendendoli adatti all'uso in bande di onde millimetriche e apparecchiature di comunicazione 5G.

La perdita dielettrica è la perdita di energia convertita in calore da un materiale sotto l'azione di un campo elettrico e riflette la perdita di energia di un materiale nella conduzione di un segnale. La perdita dielettrica degli LCP è estremamente bassa, in genere nell'intervallo da 0,002 a 0,004. La sua perdita di energia rimane piccola anche ad alte frequenze. Un basso valore Df significa che si perde meno energia durante la trasmissione del segnale ad alte frequenze, il che è fondamentale per mantenere l'integrità del segnale e ridurre l'interferenza del rumore. Soprattutto nella banda GHz, una bassa perdita dielettrica riduce efficacemente l'attenuazione del segnale nel collegamento di trasmissione e garantisce l'integrità dei dati su lunghe distanze o ad alte velocità. I ​​materiali LCP generano meno calore e sono meno suscettibili alla distorsione del segnale o al deterioramento del materiale dovuto all'aumento della temperatura, garantendo un funzionamento stabile per lunghi periodi in ambienti ad alta frequenza e alta temperatura.

La bassa costante dielettrica e la bassa perdita dielettrica dei film LCP consentono loro di eccellere non solo a temperature normali, ma anche in un ampio intervallo di temperature (da -50°C a oltre 250°C). Ciò li rende ideali per la trasmissione di segnali ad alta velocità e alta frequenza in ambienti estremi.

La costante dielettrica costantemente bassa e la bassa perdita dielettrica dei film LCP (polimero a cristalli liquidi) nelle applicazioni ad alta velocità e alta frequenza sono le ragioni principali del loro diffuso interesse e utilizzo nell'elettronica moderna, nelle comunicazioni e nella trasmissione di segnali ad alta frequenza.

Fig 5 LCP riduce significativamente le perdite di trasmissione ad alta frequenza

3.2 Basso assorbimento d'acqua e basso coefficiente di dilatazione lineare termica

I film LCP (Liquid Crystal Polymer) offrono vantaggi significativi nelle applicazioni di elettronica e comunicazione ad alta precisione grazie al loro basso assorbimento d'acqua e al basso coefficiente di espansione lineare. Queste due caratteristiche svolgono un ruolo chiave nella stabilità delle prestazioni del film LCP in ambienti difficili, in particolare dove umidità e temperatura possono variare notevolmente.

L'assorbimento d'acqua è la capacità di un materiale di assorbire acqua dal suo ambiente. La pellicola LCP ha un tasso di assorbimento d'acqua estremamente basso, in genere inferiore allo 0,04%. Ciò significa che non assorbe praticamente umidità e le sue prestazioni rimangono stabili anche in ambienti con elevata umidità. L'assorbimento d'acqua può influenzare significativamente le proprietà elettriche del materiale, aumentando la costante dielettrica e la perdita dielettrica. Tuttavia, a causa dell'assorbimento d'acqua estremamente basso delle pellicole LCP, l'umidità ha un effetto molto limitato sulle loro proprietà elettriche, garantendo una trasmissione del segnale di qualità in ambienti umidi. Il basso assorbimento d'acqua significa che le dimensioni fisiche del materiale non cambiano in modo significativo a causa dell'assorbimento d'acqua, garantendo che mantenga un'elevata precisione in ambienti in cui l'umidità fluttua. Queste proprietà conferiscono alle superfici delle pellicole LCP una buona resistenza all'umidità, rendendole adatte all'uso in pacchetti elettronici sensibili all'ambiente e dispositivi esterni per fornire una protezione aggiuntiva.

Il coefficiente di espansione termica (CTE) è la proporzione della lunghezza di un materiale che si espande con l'aumento della temperatura man mano che la temperatura cambia. Il coefficiente di espansione lineare del film LCP è in genere compreso tra 10 ppm/°C e 17 ppm/°C, che è molto più basso di quello di molti altri materiali plastici ingegneristici e materiali ad alta frequenza. Il basso CTE consente ai film LCP di rimanere praticamente invariati dimensionalmente durante drastici cambiamenti di temperatura, assicurando che non si deformino ad alte temperature o in condizioni di cicli caldi e freddi. Ciò è fondamentale per l'elettronica di precisione e i circuiti ad alta frequenza, dove il basso CTE dell'LCP è vicino a quello dei materiali conduttivi comunemente utilizzati come il rame, riducendo al minimo la delaminazione, la rottura o il guasto della connessione dovuti a disallineamenti di espansione durante i cicli termici. Soprattutto nelle schede di circuiti ad alta velocità e ad alta frequenza, questa caratteristica può migliorare notevolmente l'affidabilità del dispositivo. Per le applicazioni che richiedono un'elevata precisione dimensionale, come circuiti flessibili, sensori e pacchetti microelettronici, il basso CTE garantisce la stabilità dimensionale dei film LCP durante il trattamento termico, la lavorazione e l'uso a lungo termine.

Fig. 6 Confronto della perdita di trasmissione prima e dopo l'assorbimento di umidità tra substrato LCP e substrato PI

3.3 Elevata stabilità dimensionale e proprietà barriera

I film LCP (Liquid Crystal Polymer) sono importanti nelle applicazioni ad alte prestazioni grazie alla loro eccezionale stabilità dimensionale e alle proprietà barriera.

L'elevata stabilità dimensionale dei film LCP è dovuta alla loro struttura molecolare unica, in particolare alla disposizione cristallina liquida delle molecole, che consente al materiale di mantenere le sue dimensioni e forma quando sottoposto a calore o stress. Il coefficiente di espansione termica (CTE) dei film LCP è estremamente basso, rendendoli praticamente immuni all'espansione o contrazione termica a temperature elevate e a forti sbalzi di temperatura. 17 ppm/°C, con conseguente praticamente nessuna espansione o contrazione termica a temperature elevate e forti sbalzi di temperatura. Rispetto ad altri materiali polimerici, i film LCP mostrano una minima variazione dimensionale a temperature elevate, il che è importante nei dispositivi sensibili al calore. I film LCP hanno una buona resistenza al calore e possono in genere funzionare in ambienti superiori a 250°C mantenendo le loro dimensioni fisiche e morfologia. Questa caratteristica consente di mantenere un'elevata precisione in ambienti ad alta temperatura ed evitare la deformazione del materiale indotta dal calore.

Inoltre, la disposizione molecolare e i legami molecolari ad alta resistenza del film LCP gli conferiscono un'eccellente resistenza alla trazione e all'impatto, consentendogli di mantenere la sua forma e le sue dimensioni originali anche sotto stress meccanico. Ciò è fondamentale per l'affidabilità dell'elettronica di precisione. Grazie a questa elevata stabilità dimensionale, i film LCP sono ampiamente utilizzati in circuiti stampati ad alta frequenza, circuiti flessibili, pacchetti elettronici di precisione e altre aree in cui sono richieste dimensioni altamente precise e stabili per garantire l'affidabilità dei dispositivi in ​​un uso a lungo termine e in ambienti difficili.

I film LCP hanno eccellenti proprietà barriera a gas, umidità, sostanze chimiche, ecc., rendendoli eccellenti in molti ambienti difficili. I film LCP hanno proprietà barriera estremamente elevate a un'ampia gamma di gas (ad esempio, ossigeno, anidride carbonica, azoto, ecc.). Questa proprietà è fondamentale per prolungare la durata di componenti elettronici e apparecchiature di precisione, in particolare quando è richiesta la prevenzione dell'ossidazione. I film LCP hanno un assorbimento d'acqua molto basso, in genere inferiore allo 0,04%, e bloccano efficacemente la penetrazione del vapore acqueo. Ciò conferisce loro un'eccellente stabilità in ambienti umidi e impedisce all'umidità di influenzare le proprietà elettriche del materiale. Di conseguenza, i film LCP sono comunemente utilizzati in dispositivi elettronici e pacchetti che richiedono elevata affidabilità e resistenza all'umidità. I ​​film LCP sono anche chimicamente inerti, il che li rende resistenti a un'ampia gamma di acidi, alcali, solventi e sostanze chimiche. Ciò è fondamentale nella produzione e nelle applicazioni di componenti chimici, farmaceutici ed elettronici, poiché consente un'esposizione a lungo termine ad ambienti corrosivi senza degradazione o danni.

Fig. 7 La speciale struttura molecolare dell'LCP determina le sue prestazioni uniche ed eccellenti rispetto ad altri materiali termoplastici

3.4 Eccezionale resistenza al calore ed eccellenti proprietà di alternanza caldo/freddo

La resistenza al calore e le proprietà di alternanza caldo/freddo dei film LCP (Liquid Crystal Polymer) sono fattori chiave che li distinguono nelle applicazioni elettroniche, di comunicazione e industriali di fascia alta. Queste proprietà consentono ai film LCP di mantenere caratteristiche fisiche ed elettriche stabili in ambienti con variazioni estreme di temperatura, garantendo affidabilità e durata dei dispositivi a lungo termine.

La resistenza al calore dei film LCP è dovuta alla loro esclusiva struttura molecolare allo stato di cristalli liquidi, che conferisce un'eccellente stabilità al materiale a temperature elevate. Con temperature di distorsione termica che in genere vanno da 250 °C a oltre 320 °C, è in grado di funzionare per lunghi periodi in ambienti a temperature estremamente elevate senza significative deformazioni fisiche o degradazioni delle prestazioni. Questa stabilità alle alte temperature rende LCP un materiale ideale per applicazioni elettroniche e meccaniche in ambienti ad alta temperatura. I film LCP mantengono la loro eccellente resistenza meccanica e le proprietà elettriche ad alte temperature, garantendo la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature durante il funzionamento ad alta temperatura. Ad esempio, nei circuiti ad alta frequenza e nelle apparecchiature di comunicazione 5G, i film LCP mantengono una bassa costante dielettrica e una bassa perdita dielettrica, mantenendo eccellenti prestazioni di trasmissione del segnale anche ad alte temperature. I materiali LCP sono autoestinguenti e possono essere rapidamente spenti anche se esposti a una fonte di fuoco, il che li rende eccellenti nei componenti elettronici, nell'automotive, nell'aerospaziale e in altri campi, riducendo il rischio di incendi causati da alte temperature o malfunzionamenti elettrici. Rischio di incendio dovuto a temperature elevate o malfunzionamenti elettrici.

Fig. 8 "Resistenza al calore dei film LCP dalla struttura molecolare dei cristalli liquidi"

I film LCP hanno anche eccellenti proprietà di resistenza al caldo e al freddo. Le proprietà di alternanza caldo-freddo si riferiscono alla capacità di un materiale di mantenere la sua stabilità fisica e chimica quando sottoposto a frequenti cambiamenti di temperatura, e i film LCP eccellono in tali ambienti, resistendo efficacemente allo stress meccanico, alla fatica e alla degradazione del materiale causata da drastici cambiamenti di temperatura.

I film LCP sono altamente resistenti allo shock termico, ovvero il materiale non subisce cambiamenti dimensionali significativi o crepe dovute all'espansione e alla contrazione termica durante il rapido riscaldamento e raffreddamento. Questa caratteristica è fondamentale per apparecchiature e componenti che devono subire frequenti fluttuazioni di temperatura, come l'elettronica aerospaziale e ad alta frequenza. Allo stesso tempo, i film LCP hanno un coefficiente di espansione termica molto basso (tipicamente tra 10 ppm/°C e 17 ppm/°C), che consente loro di subire cicli caldi e freddi senza i cambiamenti dimensionali significativi che si verificano con altri materiali. Ciò non solo migliora la durata del materiale, ma previene anche problemi come la deformazione del materiale, la formazione di crepe o la separazione degli strati intermedi che possono verificarsi durante le transizioni di temperatura.

Inoltre, la disposizione molecolare del film LCP è strutturata in modo che non vi sia affaticamento o degradazione delle prestazioni dopo molti cicli di caldo o freddo, e la resistenza meccanica e le proprietà elettriche vengono mantenute nel tempo. Ciò è particolarmente importante per la trasmissione di segnali ad alta frequenza e l'elettronica di precisione, garantendone la stabilità a lungo termine in ambienti operativi estremi.

Rispetto ad altri materiali ad alte prestazioni come poliimmide (PI) e politetrafluoroetilene (PTFE), i film LCP non solo hanno una maggiore resistenza al calore, ma hanno anche prestazioni migliori in termini di proprietà di alternanza caldo e freddo. Mentre i film PI eccellono nella resistenza al calore, hanno un elevato coefficiente di espansione termica, che li rende suscettibili all'instabilità dimensionale durante frequenti cicli caldo e freddo. Sebbene il PTFE abbia una migliore resistenza chimica, la sua resistenza meccanica e le sue proprietà elettriche non sono buone come quelle dell'LCP nelle applicazioni ad alta frequenza.

3.5 Eccellenti proprietà meccaniche (elevata resistenza, elevato modulo)

I film LCP (Liquid Crystal Polymer) hanno eccellenti proprietà meccaniche, in particolare elevata resistenza e alto modulo, che li rendono eccellenti in applicazioni che richiedono resistenza a sollecitazioni meccaniche e carichi elevati. La sua struttura molecolare unica conferisce al materiale proprietà meccaniche estremamente forti, pur mantenendo leggerezza e stabilità dimensionale. L'elevata resistenza dei film LCP è il risultato della struttura allo stato cristallino liquido altamente ordinata delle catene molecolari, che formano una disposizione regolare nella direzione di trazione, conferendo un'eccellente resistenza alla trazione e alla frattura sotto sollecitazioni meccaniche. La resistenza alla trazione dei film LCP è in genere compresa tra 150 MPa e 300 La resistenza alla trazione dei film LCP può in genere raggiungere 150 MPa - 300 MPa, che è molto più alta di quella di molti polimeri tradizionali. Ciò significa che i film LCP sono meno suscettibili a frattura o deformazione quando sottoposti a sollecitazioni meccaniche e possono resistere efficacemente a sollecitazioni di trazione esterne. Sebbene il materiale LCP presenti un'elevata resistenza grazie alla sua rigidità, anche la sua resistenza all'impatto è adeguata in alcune applicazioni. La sua capacità di mantenere proprietà meccaniche stabili quando sottoposto a urti o vibrazioni esterne lo rende altamente affidabile nei dispositivi elettronici, nell'elettronica automobilistica e nelle applicazioni industriali. Nonostante la sua elevata resistenza, il film LCP ha una bassa densità (circa 1,4-1,6 g/cm³), il che lo rende un materiale leggero e ad alte prestazioni adatto all'uso in aree con severi requisiti di peso, come l'industria aerospaziale e l'elettronica di consumo. Il film LCP ha un modulo estremamente elevato, che è una misura della rigidità di un materiale e, di conseguenza, il film LCP mostra un'eccellente rigidità e resistenza alla deformazione. Il modulo di Young del film LCP è in genere nell'intervallo di 10 GPa. Il modulo di Young del film LCP è in genere compreso tra 10 GPa e 25 GPa, il che significa che ha una deformazione elastica molto ridotta sotto stress. Questa proprietà gli consente di mantenere un elevato grado di stabilità della forma in strutture di precisione che sono meno suscettibili a flessione o deformazione. L'elevato modulo di flessione del film LCP significa anche che resiste alla deformazione sotto forze di flessione, il che è fondamentale per le applicazioni che richiedono stabilità meccanica e resistenza alla fatica, come i circuiti stampati flessibili (FPC) e le antenne. Grazie al suo elevato modulo, il film LCP mostra una deformazione minima sotto stress, il che è particolarmente importante in scenari che richiedono elevata precisione e mantenimento dimensionale, come il packaging di componenti elettronici, materiali per antenne e strutture micromeccaniche.

I film LCP non solo mostrano elevata resistenza e modulo a temperatura ambiente, ma mantengono anche le loro eccellenti proprietà meccaniche a temperature elevate. I film LCP possono mantenere la loro elevata resistenza e modulo a temperature elevate oltre i 250 °C senza degradazione significativa dovuta all'aumento di temperatura. Ciò li rende ideali per applicazioni meccaniche in ambienti ad alta temperatura, come apparecchiature elettroniche ad alta temperatura e componenti di motori per autoveicoli. Resistenza in ambienti a bassa temperatura: i film LCP mantengono la loro elevata resistenza e rigidità anche a basse temperature e possono mostrare buone proprietà meccaniche anche a temperature estreme, motivo per cui sono utilizzati in un'ampia gamma di apparecchiature aerospaziali e militari, specialmente in ambienti a bassa temperatura e ad alto stress.

Fig. 9 LCP è utilizzato nell'avionica per la sua resistenza meccanica e le sue proprietà elettriche

Tabella 2. Proprietà principali dei film LCP (polimero a cristalli liquidi)

Proprietà

Valori

Costante dielettrica (Dk)

2.9 - 3.5

Dielectric Loss (Df)

0.002 - 0.004

Assorbimento d'acqua

< 0.04%

Coefficiente di espansione termica (CTE)

10 - 17 ppm/°C

Intervallo di temperatura di esercizio

-50°C to over 250°C

Tensile Strength

150 - 300 MPa

Modulo di Young

10 - 25 GPa

Applicazioni chiave

High-frequency applications, 5G communications, Flexible circuits, Aerospace

4 Conclusion

I film LCP sono materiali leader per applicazioni ad alte prestazioni grazie alla loro combinazione unica di proprietà. I ​​film LCP hanno costanti dielettriche e perdite costantemente basse, assorbimento d'acqua estremamente basso e bassi coefficienti di espansione termica per mantenere l'integrità delle prestazioni anche in ambienti difficili. I film LCP offrono un'eccellente stabilità dimensionale, elevata resistenza ed eccellente resistenza alle fluttuazioni di temperatura, rendendoli adatti a una varietà di applicazioni, tra cui circuiti stampati ad alta frequenza, circuiti flessibili e imballaggi elettronici di precisione. I film LCP offrono proprietà meccaniche, termiche e dielettriche bilanciate rispetto ad altri materiali ad alte prestazioni, garantendo affidabilità in condizioni estreme. Man mano che i dispositivi elettronici continuano a spostarsi verso frequenze più elevate e miniaturizzazione, i film LCP svolgeranno un ruolo chiave nel supportare questi progressi tecnologici.

Materiali avanzati di Stanford (SAM) è un fornitore chiave di pellicole LCP di alta qualità, che supporta queste applicazioni critiche con soluzioni di materiali affidabili.

Letture correlate:

Polimero a cristalli liquidi

Polimeri cristallini liquidi a catena principale per applicazioni ottiche

 

About the author

Chin Trento

Chin Trento ha conseguito una laurea in chimica applicata presso l'Università dell'Illinois. Il suo background formativo gli fornisce un'ampia base da cui partire per affrontare molti argomenti. Da oltre quattro anni lavora alla scrittura di materiali avanzati presso lo Stanford Advanced Materials (SAM). Il suo scopo principale nello scrivere questi articoli è quello di fornire ai lettori una risorsa gratuita ma di qualità. Accetta volentieri feedback su refusi, errori o differenze di opinione che i lettori incontrano.
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