液晶高分子薄膜加工之流變應用評估：材料世界網

近年來，隨著光電、航太、生醫及行動通訊於高頻傳輸等領域之快速發展，針對高性能工程塑膠之需求量大幅提升，液晶高分子(LCP)因其具備低吸水率、抗化性佳、高阻氣性，以及低介電常數/介電耗損因子等特性而成為主要研究材料之一。

工研院材化所研究團隊透過精密聚合技術、材料微結構解析、流變應用平台及精密製膜加工等技術之開發與建立，試圖了解材料之本質性與微結構及膜材加工製程之關聯，最適化LCP膜材之加工條件，企圖開發具有低介電常數/介電耗損連續式製程之LCP薄膜。本研究主要於開發複合材料配方，並將其應用於製程調控，透過流變與加工連結，改善成膜品質，同時以此平台做為未來新材料加工適性評估之依據。

市場趨勢
目前全球LCP樹脂市場概況與應用分布如圖一，預估至2017年全球LCP樹脂產量約達4.8~5.0萬公噸，主要應用在電子與通訊產業，由於LCP材料具有良好的耐候性、低吸濕性、耐化學性等優點，目前電路板上的連接器材料為主要應用領域。LCP材料介電傳導較目前市面上PI材料來的佳，材料性能比較如表一，在未來4G/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，截至2015年，LCP材料在軟板應用成長率超過20%。目前LCP原料與膜材生產公司集中在美國與日本，其發展與現況如表二。

LCP薄膜加工技術目前發展
如前所述，LCP材料具強烈順向性，於加工製膜後，其中 LCP分子流動特性受加工製程影響，對薄膜機械性質影響示意圖如圖三。其中最早投入 LCP膜材製作開發的Superex（Foster-Miller）公司，藉由旋轉模頭調控不同方向剪切應力，以調控分子排列順向性，如圖四所示；日商Kuraray則是透過吹膜製程中之吹脹製程，近一步調控 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。

工研院研究團隊對於 LCP材料之聚合製程、熱性質、黏彈性、精密製膜加工、薄膜性質評估等進行整合。透過熱性質及流變儀分析，了解 LCP材料並無明顯熔點熱焓值（∆H: 1~5 J/g），具 LCP材料流動溫度接近熔點。以流變儀解析其流動及加工行為（圖五），LCP材料熔融黏度隨著加工溫度提高而下降，並且當加工溫度高於T_m時，其黏度下降較為劇烈，顯示若於加工製程中，此現象可能造成黏度過低而無法有效地押出成膜；並需了解其冷卻溫度的控制，此部分與吹膜成型相關，藉由流變平台之融熔強度量測，可了解高分子於融熔體狀態之加工特性，因此，溫度的控制及高分子融熔強度決定成膜之特性。

圖四、同時異方向旋轉模頭於LCP加工製膜應用

1. 複合配方加工製膜製程調控LCP薄膜厚度與表面均勻性
隨著對 LCP材料本質包含物性、黏彈性等更深入的了解，目前於 LCP薄膜加工技術中，為解決先前使用 T-Die 進行薄膜押出不易控制薄膜厚度與膜面不平整等問題，開發使用複合配方押出的加工手法，有效控制 LCP薄膜厚度介於 45~55 µm，如圖八所示，同時大幅提升 LCP膜面均勻度以利後續銅箔貼合製程。

2. 動態流變評估材料加工適性
為加速連結 LCP聚合分子結構設計與作為線上加工製膜製程先期評估，工研院材化所開發與透過流變加工平台，評估LCP工程級塑料之基本物性與加工適性，試圖由…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。

圖八、工研院材化所LCP薄膜膜捲與厚度量測