LCP材料成为行业新宠,华为或继续使用LCP

关键词:薄膜展、5G材料展

摘要:随着5G商业化逐步成熟后步入毫米波频段,叠加LCP材料的产能和良率瓶颈打破后,材料成本进一步降低,LCP将是5G天线材料的最终归宿。

从5G商用确立到5G基建提速,5G时代下的关键材料及零部件需求进入快速增长期。其中,基于5G高频高速的技术革新下,LCP材料成为行业新宠,在天线模组、FPC连接器等领域占据得天独厚的优势。

 

据悉,今年在5G的带动下,安卓系手机厂商中,华为持续推进使用LCP天线,加之硕贝德和信维通信在LCP天线相关产品上的持续加码,将带动安卓系手机使用LCP天线。

 

由于5G高速、高频等特点,为保证可靠性、减少信号在传输过程中的损耗,5G通信对天线材料的介电常数、介质损耗因子等指标有更高要求。

 

目前4G时代手机天线所用的柔性电路板(FPC)基材主要是聚酰亚胺(PI),这是综合考虑了PI其优良的机械强度、弯折性能、持续稳定性、耐热性、绝缘特性等优点。但是,由于PI基材吸水率太大,介电常数(Dk)和介质损耗因子(Df)也较大,尤其对工作频率超过10GHz的产品影响显著,因此很难满足5G时代对天线材料的要求。

 

目前主流的解决方式有两种:改性 PI(MPI)或者 LCP,其中MPI在 Sub-6G具备一定综合优势,但随着5G商用化进程的推进,毫米波阶段仍将以 LCP为主。

 

传输可靠性方面,LCP>MPI>PI;防潮性方面,LCP>MPI>PI;但成本方面,目前 LCP薄膜受制于产品良率和薄膜供应垄断,成本最高、经济性最低,而 PI 膜作为成熟应用产品成本最低,但无法用于 5G 时代的天线传输。

 

经过改性后的 MPI 在Sub-6G 阶段能够和 LCP 分庭抗礼,但在毫米波频段损耗较 LCP 差距进一步拉大,因此在毫米波阶段LCP仍将是主要天线膜材。

 

相较于PI,LCP可大幅减少高频传输损耗。根据住友电气工业数据,LCP和PI材料相比,在5GHz频率时传输损耗更小,且随着频率的逐渐提升,损耗减少幅度进一步扩大。

 

LCP材料的极低吸水率注定其成为5G天线传输的核心膜材。

 

相比PI,除了 LCP拥有较低的介质损耗因子Df外,还有一个重要指标便是其吸水率极低,即几乎不会吸潮,因此其基材的损耗-频率曲线在吸湿前后迁移并不明显,相反PI 基材的损耗-频率曲线在吸湿前后迁移较为明显,传输损耗较大。

图片来源:未来智库

 

实际应用中,苹果公司在2017年末新发行的iPhone X首次将LCP材料应用于天线,旨在提高天线高频高速性能的同时减小空间的占用。

 

根据电子发烧友等产业拆机报告,iPhone X应用了两组LCP天线,分别是上天线和下天线,此外上下天线仍各应用1组PI天线,整个手机中LCP和PI天线各有两组。而2018年iPhone XS/XS Max/XR则分别拥有3/3/2组LCP天线,但2019年的新机系列中,由于该系列仍不支持5G且受制于成本及供应商等因素,减少了LCP天线数目,使用MPI天线替代。

 

苹果此举让市场认为Sub-6G 频段下,MPI由于供应商较多、性能够用且经济性更好,不失为过渡到5G毫米波频段前的LCP替代材料。但长期看,随着5G商业化逐步成熟后步入毫米波频段,叠加LCP材料的产能和良率瓶颈打破后材料成本的进一步降低,LCP终将是5G天线材料的最终归宿。

 

因对原材料树脂性能的高要求,以及薄膜本身较高的工艺壁垒,LCP天线产业链各环节供应商中薄膜生产企业较为稀缺。

 

从技术层面看,目前主要制约LCP 产能和成本的瓶颈在于薄膜的生产环节。原因主要有:1)LCP 薄膜的加工技术壁垒较高;2)薄膜制备对制膜树脂也有较高要求,目前市面上能够量产用于天线模组的 LCP 薄膜的树脂供货商并不多,高端膜级树脂主要集中在日本宝理、塞拉尼斯和住友等美日企业。


图片来源:未来智库
 

从产业化进展看,目前国内仍然没有能够自主量产满足天线用LCP薄膜或者膜LCP树脂材料的企业。其中,沃特股份的薄膜级LCP仍处在测试阶段;普利特已研发出薄膜级LCP,正和下游行业知名客户联合研发LCP薄膜产品;金发科技的薄膜级树脂产品已小批量出口到日本,同时与国内知名5G通信设备商共同开发天线产品;宁波聚嘉新材料已开发出膜级LCP,薄膜产品目前仍处在中试阶段。

 

*内容摘自财通证券