С развитием технологий пятого поколения связи (5G) возрастает интерес к материалам, способным работать на миллиметровых волнах (ммВт) и в терагерцовом (ТГц) диапазоне. Традиционные материалы для печатных плат и корпусов электроники сталкиваются с серьезными ограничениями из-за высоких диэлектрических потерь и значительного поглощения. На этом фоне жидкокристаллические полимеры (LCP) становятся перспективным выбором для приложений сверхвысоких частот (СВЧ).
Преимущества LCP в 5G и СВЧ-приложениях
LCP характеризуются уникальными свойствами:
- Низкий тангенс угла диэлектрических потерь (до 1,8 ТГц), что обеспечивает минимальные потери сигнала.
- Легкость и компактность, что важно для мобильных устройств.
- Высокая герметичность, предотвращающая повреждение от влаги и внешней среды.
Уже сегодня LCP используются для создания гибких антенн, включая интегральные решения "антенна-в-корпусе" и "система-в-корпусе", востребованные в устройствах 5G. Также эти материалы находят применение в микроэлектромеханических системах (MEMS), биомедицинской электронике и микрофлюидике.
Критерии выбора материалов для СВЧ-устройств
Выбор материалов для работы в СВЧ- и ТГц-диапазонах требует учета множества факторов:
- Стабильность формы и размеров в различных условиях эксплуатации.
- Чистота обработки поверхностей.
- Допуск на толщину и однородность состава.
- Электропроводность, диэлектрическая проницаемость, и, конечно, тангенс угла диэлектрических потерь.
На фоне импортозамещения большинство полосковых СВЧ-устройств в РФ строятся на отечественных керамических материалах, таких как ситаллы и LTCC (низкотемпературная совместно обжигаемая керамика). Однако LTCC остается сложной и дорогой технологией, доступной ограниченному числу производителей.
Особенности LCP как диэлектриков
LCP являются ароматическими термопластичными полиэфирами, разделяемыми на лиотропные и термотропные. В электронике преобладает второй тип, который:
- Работает на частотах до десятков гигагерц.
- Устойчив к различным дестабилизирующим факторам.
- Обладает низким влагопоглощением (менее 0,04%) и стабильностью размеров.
- Применяется в массовом производстве сложных электронных компонентов.
Такие свойства делают LCP идеальным материалом для малогабаритной электроники, обеспечивая высокую текучесть и точность литья под давлением.
Применение LCP в 5G и СВЧ-устройствах
Одним из ключевых применений жидкокристаллических полимеров является создание устройств для работы в миллиметровом и терагерцовом диапазонах. Читайте о них подробнее в нашей статье. А также про сравнение LCP с другими материалами и перспективах для СВЧ-устройств на основе LCP.