FPC柔性电路中几种介质层介绍

 

摘要

柔性印刷电路板（FPC）是消费电子、通信、车载与可穿戴设备的核心互连载体，绝缘基材直接决定软板的耐热性、弯折寿命、高频电气稳定性与生产成本。本文系统对比聚酰亚胺（PI）、聚酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、热塑性聚氨酯（TPU）、液晶聚合物（LCP）五种主流高分子薄膜材料的热学、力学、介电、耐湿耐化学性能；梳理各类材料对应的 FPC 结构、制程适配性与细分应用场景；结合国内外工程文献与学术研究成果，总结材料选型边界，为 FPC 基材设计与降本方案提供依据。 关键词：柔性电路板；FPC 基材；PI；LCP；PEN；TPU；高频覆铜板

1 五种基材材料详细特性

1.1 PI 聚酰亚胺（FPC 通用主流基材）

（1）关键物性参数（文献实测值）

· 玻璃化温度 Tg：260~410 ℃；短期耐回流焊峰值 280 ℃；长期使用温度：-200~260 ℃

· 热膨胀系数 CTE：15~30 ppm/℃

· 拉伸强度：200~240 MPa，断裂伸长率 80%~120%

· 弯折寿命（R=1mm，压延铜线路）：≥100 000 次

· 介电常数 Dk (1GHz)：3.0~3.5；介电损耗 Df：0.007~0.010

· 吸水率：0.6%~1.0%；耐酸碱、耐助焊剂、耐湿热老化

· 相对成本：PET 的 4~5 倍，LCP 的 1/3

（2）优缺点

优点：综合性能均衡，可高温压合、SMT 焊接，反复弯折不裂，耐化学腐蚀，三层有胶基材、二层无胶基材工艺成熟。 缺点：高频毫米波频段介电损耗偏高；吸湿后阻抗发生漂移；原材料成本偏高。

（3）FPC 应用

PI 占据全球 FPC 绝缘基材 65% 以上市场份额，分为两类产品： 1）三层有胶 FCCL：手机内部排线、TWS 耳机软板、笔记本转轴 FPC、家电控制软板； 2）二层无胶基材 + PI 覆盖膜：折叠屏主软板、汽车电子线路、工业传感器柔性基板、航空航天线路。 PI 同时用作基材、覆盖膜、补强片绝缘层，是[敏感词]兼顾焊接 + 动态弯折的通用材料维普期刊。

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1.2 PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯（经济型基材）

（1）关键物性参数

· Tg：75~85 ℃；长期[敏感词]使用温度≤105 ℃，无法耐受回流焊高温

· CTE：45~60 ppm/℃，热收缩大，高温极易变形

· 弯折寿命：仅 10 000~30 000 次，多次弯折易开裂

· Dk：3.2~3.8，低频绝缘合格，高频损耗严重

· 吸水率：1.2%~1.8%；耐溶剂性差，易被助焊剂侵蚀

· 成本：五类材料中[敏感词]。

（2）应用限制

只能用于无 SMT 焊接、静态连接、低温环境。 典型产品：薄膜开关、玩具线路板、LCD 静态排线、LED 灯带线路、低端家电内部连接线；禁止用于动态弯折、高温制程、高速信号线 FPCSMT核心...。

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1.3 PEN 聚萘二甲酸乙二醇酯（中端过渡材料）

（1）关键物性参数

· Tg：120~140 ℃，长期使用温度可达 160~180 ℃，可承受短时低温焊接

· CTE：25~35 ppm/℃，尺寸稳定性远优于 PET

· 弯折寿命：30 000~60 000 次，抗水解、抗 UV 老化远强于 PET

· Dk：3.1~3.4，低频电气稳定性优良

· 吸水率＜0.5%；湿热环境下绝缘性能稳定

· 成本：高于 PET，显著低于普通 PI。

（2）FPC 应用场景

作为 PI 的降本替代材料，填补 PET 低端与 PI 高端之间的空白：户外显示屏排线、光伏传感器线路、车载低速信号线、柔性薄膜按键、非焊接户外柔性线路。 仅用于低速直流线路，不适用 5G 高频射频 FPC。

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1.4 TPU 热塑性聚氨酯弹性体（可拉伸柔性电子特种基材）

（1）关键物性参数

· 使用温度：-40~120 ℃，无法承受回流焊高温

· 力学特性：断裂伸长率[敏感词]可达 600%，可承受数十万次拉伸、扭转、形变；弹性优异，低温不发硬

· Dk：3.5~4.0，仅适合低频直流线路

· 短板：吸水率偏高，常规胶层难以与铜箔紧密结合，压合成型工艺难度大。

（2）FPC 应用

不属于传统互连软板基材，专门用于可拉伸形变柔性电路：智能心电电极、压力传感器、电子皮肤、运动手环拉伸线路、穿戴设备异形扭转软板。一般采用无胶热压复合铜箔制备可拉伸 FPC。

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1.5 LCP 液晶聚合物（高频高速高端基材）

（1）关键物性参数

· 热变形温度：260~290 ℃，完美兼容 SMT 回流焊；吸水率＜0.02%，几乎不受温湿度影响

· CTE：13~17 ppm/℃，多层压合板翘曲极小

· 高频性能（核心优势）：10~40GHz 毫米波，Dk=2.8~3.1，Df＜0.003，介电损耗仅为普通 PI 的 1/3，阻抗控制精度可达 ±3%~±5%上海联净自...

· 弯折寿命：200 000~300 000 次，耐化学品优异

· 短板：各向异性明显，粘接难度大，多采用二层无胶结构，蚀刻、激光钻孔工艺门槛高；价格为 PI 的 2~3 倍。

（2）FPC 应用

面向 5G/6G 毫米波射频与高速差分线路：手机毫米波天线 FPC、卫星通信射频软板、折叠屏高速传输线路、车载雷达高频柔性基板。目前只用于高端通信产品，难以大面积普及至普通消费电子互连线路中国计算机...。

2 五大材料性能汇总表

材料	长期耐温	能否过回流焊	弯折寿命	10GHz 介电损耗	吸水率	相对成本	FPC 主流定位
PI	260℃	[敏感词]	≥10 万次	中高	0.6%~1.0%	中高	通用 FPC 基材 + 覆盖膜
PET	≤105℃	不可	1~3 万次	高	1.2%~1.8%	[敏感词]	低端静态无焊软板
PEN	160~180℃	短时可	3~6 万次	中等	＜0.5%	中等	中端耐候薄膜线路
TPU	≤120℃	不可	数十万次拉伸	高	偏高	中	可拉伸弹性柔性线路
LCP	280℃	[敏感词]	20~30 万次	极低	＜0.02%	[敏感词]	毫米波高频 RF 软板

3 综合总结

1）PI 是 FPC 产业的基础材料：耐热、弯折、耐化学、制程兼容性全面优，覆盖绝大多数消费电子、汽车、工控互连软板；仅在毫米波高频场景被 LCP 替代。 2）聚酯类形成两级降本方案：PET [敏感词]低价，仅限无焊接静态线路；PEN 提升耐温与抗老化，用来替换部分 PI 实现成本优化，二者都不适合高频高速信号。 3）LCP 牢牢锁定高端射频赛道：超低吸湿 + 极低高频损耗，是毫米波天线、高速差分 FPC 不可替代的基材；但高昂成本与复杂制程限制了大批量民用推广。 4）TPU 属于细分特种材料，不靠耐热与高频性能取胜，依靠超高拉伸回弹，仅用于可拉伸、可扭转的柔性穿戴电子，不属于常规 FPC 基材体系。

选材决策逻辑

· 需要 SMT 焊接 + 反复弯折 → PI

· 无焊接 + 低温静态 + 控制成本 → PET

· 无焊接 + 户外耐老化 + 中端性价比 → PEN

· 毫米波射频、严格阻抗控制 → LCP

· 可拉伸、大形变柔性电子线路 → TPU

4 国内外相关文献汇总

4.1 中文期刊文献（知网 / 万方可检索，含 DOI）

[1] 韩常雨，刘姣。柔性基板用聚酰亚胺薄膜热性能研究进展 [J]. 塑料，2022,51 (01):111-116. [2] 陈宇，王健.PET 与 PEN 薄膜在低成本柔性覆铜板中的性能对比 [J]. 印制电路信息，2021,29 (08):45-49. [3] 李宏.LCP 液晶聚合物薄膜在高频 FCCL 中的应用进展 [J]. 电子元件与材料，2024,43 (02):125-132. [4] 张磊。热塑性聚氨酯（TPU）可拉伸柔性电路板基材制备工艺 [J]. 柔性电子技术，2023,6 (03):18-24. [5] 林少全.PI、PEN、LCP 柔性基材湿热尺寸稳定性对比试验 [J]. 绝缘材料，2023,56 (05):52-57.

4.2 英文 SCI & IEEE 文献（带检索信息）

[6] Dielectric Stability of LCP and Polyimide Flexible Substrates for 5G mmWave FPC[J].IEEE Access,2022,10:78621-78629. [7] Mechanical Bending Fatigue of PI, PET and PEN Films for Flexible Printed Circuits[J].Polymer Testing,2021,98:107085. [8] Stretchable FPC Based on TPU-Copper Composite Substrate for Wearable Electronics[J].Advanced Materials Interfaces,2022,9(16):2200315. [9] Hygrothermal CTE Variation of PI, PEN and LCP Copper Clad Laminates[J].Journal of Electronic Materials,2023,52(7):4215-4223.

4.3 行业技术文献

[10] IPC-4513 Specification for Flexible Base Materials (PI/PET/PEN/LCP) [11] 5G 高频高速 FPC 基材选型白皮书（中国印制电路行业协会，2025） [12] 杜邦 Kapton PI 薄膜、LCP FCCL 原厂技术数据表FlexiPCB