梅特勒-托利多為中國5G全產業鏈關鍵材料提供熱分析解決方案
行業領先的精密儀器及衡器制造商與服務提供商梅特勒-托利多近期為中國5G全產業鏈關鍵材料性能分析和表征提供熱分析解決方案。
5G作為構建萬物互聯的基礎保障技術正趨于成熟，它帶來了新一輪的科技創新周期，對全產業鏈器件原材料、基站天線、通信網絡設備、系統集成與服務商等產生了積極影響。比如，相比于4G，5G的數據量更大、發射頻率更大、工作的頻段也更高，這需要基站用 PCB 有更好的傳輸性能和散熱性能，也就意味著 5G 基站用PCB要使用高頻率下低損耗、尺寸穩定性和耐熱性更好的電子基材。再如，改性聚酰亞胺（MPI）憑借其損耗因子小、耐熱、耐撓曲、低熱膨脹系數（CTE）、易于實現微細圖形電路加工等特性有望在未來5G時代脫穎而出，不僅可應用于5G天線材料，而且可用于折疊屏的柔性OLED及柔性電路板（FPC）的柔性襯底等。
針對實際的工藝生產過程以及電子器件的高溫加工制程，5G產業鏈關鍵材料的一些重要性能參數需要通過熱分析儀器來進行表征，并且評估其可靠性，甚至實現通過熱分析技術的反饋信息優化工藝條件呢。
梅特勒-托利多提供的熱分析超越系列涵蓋了差示掃描量熱儀（DSC）、閃速差示掃描量熱儀（Flash DSC）、熱失重分析儀（TGA）、同步熱分析儀（TGA/DSC）、熱機械分析儀（TMA）、動態熱機械分析儀（DMA）和熔點儀，提供了全面的、創新的材料表征技術，實現了對5G產業鏈關鍵材料的快速、高精準、可重復的性能測試，為科學研究和工業生產提供了系統的解決方案。以下是具體案例解析：
1、5G基站用PCB的使用上限溫度
玻璃化轉變溫度（Tg）是工程塑料使用溫度的上限，而當PCB的填充樹脂材料發生玻璃化轉變時，PCB的整體力學性能、尺寸穩定性和介電性能都將發生較大偏移，故此 PCB需要足夠高的Tg。差示掃描量熱儀（DSC）是測試Tg最為普遍的一種熱分析手段，在發生玻璃化轉變的過程中，樣品的比熱會出現特征性變化，在DSC曲線上表現出臺階式的轉變。梅特勒-托利多提供的DSC 3 及DSC 3+搭載多對熱電偶技術的傳感器，具有業內最高的量熱靈敏度。遵從IPC-TM-650 2.4.25D標準測試方法，如圖1所示，采用DSC3+，PCB經歷了兩次升溫測試，得到Tg為139.13攝氏度。
圖一. 根據IPC-TM-650 2.4.25D標準用DSC3+測試PCB的Tg
2、5G關鍵材料的熱穩定性
熱穩定性可以采用熱失重分析儀（TGA）對材料的熱分解溫度Td進行測定表征，通常失重5%所對應的Td是5G關鍵材料最為關注的溫度點。梅特勒-托利多提供的TGA 2及TGA/DSC 3+搭載梅特勒超微量天平，靈敏度高，具有行業內最好的USP最小稱量值，能夠測量微弱的樣品質量變化，并且無可匹敵的STARe軟件可以幫助實現復雜的數據分析。圖2為在TGA/DSC3+下測試得到的不同供應商PI膜的TGA曲線，如1號PI膜失重5%的溫度點為572.47攝氏度。該實驗方法及數據分析簡便易操作，可提供可重復性及高精準的數據結果，是5G關鍵材料熱穩定性檢測的最佳解決方案。
圖二. TGA/DSC3+測試不同供應商PI膜的TGA曲線
3、5G關鍵材料的尺寸穩定性
優異的尺寸穩定性是各元器件穩定運作的結構保障，而諸如PCB和PI膜等材料必須具備足夠小的線性膨脹系數CTE。然而，在實際的加工和應用場合中，PCB易受局部過熱而引起基板樹脂的軟化、分解，并最終導致基板發生分層和爆板，所以PCB的爆板時間Td需足夠長。熱機械分析儀（TMA）主要應用于檢測CTE、Tg、軟化點、相轉變等物理變化過程，并可以用來評估不同加工工藝或原材料配方之間產生的性能差異。因此，可以采用TMA表征CTE、Tg和Td。梅特勒-托利多提供的TMA/SDTA 2+是業內唯一能準確測量樣品溫度的TMA，位移分辨率達到0.5 nm，可以實現無需空白基線修正，并具有獨家的-0.1 N的負力，幫助實現一些特殊的應用測試（如凝膠點的表征）。如圖3所示為采用TMA/SDTA2+測試PCB的Td和不同供應商PI膜的CTE和Tg，根據IPC-TM-650 2.4.24.1標準方法，PCB在288攝氏度條件下的Td為2.05min，而PI膜極小的CTE和高Tg確保了尺寸的穩定性。
圖三. 根據IPC-TM-650 2.4.24.1標準用TMA/SDTA2+測試PCB的td及不同供應商PI膜的CTE和Tg
實際上梅特勒-托利多的5G材料熱分析儀器解決方案，已經在國內大型基站設備生產供應商得到了良好的應用。
萬物互聯的時代車輪已經隆隆駛來，梅特勒-托利多愿和5G全產業鏈原材料科研單位和生產商、硬件生產商和服務商攜手筑建最穩固的基礎，迎接這一時代的到來。
