憑借低介電損耗、低吸水率以及穩定的尺寸性和強度,LCP成為了當下5G高頻高速FCCL理想的基材。
所謂5G,其實準確來說可以分為“4.9G”和“5G”兩個階段。4.9G指的是在5G FR1頻率范圍內的Sub-6GHz頻段;
而真正的5G則是在FR2毫米波頻段,其頻率最高可達29.5GHz。目前絕大多數的5G手機所在的頻率范圍,其實仍是在FR1階段。
MPI作為改性料,其在介電損耗方面和LCP的差距不大。所以目前MPI也是5G的主流解決方案——僅限于FR1范圍。
所以,在面臨真正的5G頻率的時候,MPI的損耗會呈指數上升,尤其是15GHz以上甚至是毫米波頻率范圍內,LCP的介電性能更優于MPI。
但為何如此優異的LCP材料目前沒有被廣泛使用呢?問題就出在成本上。
首先,LCP的供應幾乎都被海外企業所壟斷;其次LCP的加工工藝要求也非常高。在各領域中,LCP應用最為廣泛的形式是以薄膜出現,而目前行業的一大瓶頸就在于,用于LCP膜用樹脂,應該如何加工。
LCP薄膜的制備是LCP天線的主要瓶頸之一。由于原材料和薄膜廠商的供應鏈相對封閉,導致新進入廠商難以采購膜級樹脂。此外,LCP薄膜工藝復雜,需要大量實踐才能完成薄膜的制備,且薄膜制備后還要完成熱處理和涂覆處理,因此合格的薄膜生產壁壘極高。
目前LCP薄膜生產方法主要是吹膜法、流延法以及溶液法等,不同的成膜工藝對樹脂要求也不同。
今天,我們就將以圖文結合的形式,詳細介紹LCP薄膜當下主流的加工工藝。
01
吹膜法
吹膜法是將LCP樹脂經擠出機熔融塑化后,經環形口模擠成管坯,同時以注入管坯里的壓縮空氣將其進一步吹脹,經過冷卻、牽引、收卷后得到LCP薄膜。
02
擠出流延法
擠出流延法是目前LCP主流的加工工藝之一,也稱為雙向拉伸法。
LCP樹脂經擠出機加熱、熔融塑化后,會通過T型結構的成型模具擠出,并流延到冷卻輥上,冷卻降溫定型后,再通過牽引、切邊后收卷得到LCP薄膜。
03
涂布法
涂布法又稱為溶液澆筑法,即把LCP樹脂溶解后形成溶液,再涂布到承載膜上獲取LCP薄膜,或直接涂覆到銅箔上獲得FCCL。
這種工藝的優勢在于,LCP是從無定型狀態直接轉變為經熱處理的薄膜,可以規避注塑擠出成型帶來的各向異性問題,同時可在溶液中添加更多助劑填料為產品進一步賦能。
04
擠出壓延法
這種方法和擠出流延法較為相似,指將LCP熔融塑化后,通過輥筒多次擠壓和延展,冷卻定型后得到LCP薄膜。
相比于流延法,其制品厚薄精度和拉伸強度都更高,且操作簡單、性價比較高。但壓延往往為單向壓延,LCP的各向異性問題目前亟待解決,此方法正在開發中。
國內LCP產業的機遇與挑戰
LCP天線制備多個環節有著較高的技術門檻,其中LCP樹脂合成及成膜的生產環節是最為關鍵的環節,核心技術由少數日美企業壟斷。日美兩國控制近80%的產能,導致薄膜制備廠商稀缺薄膜產能收縮,使得產業鏈核心的上游LCP材料供應緊缺。
1. 國內企業較少擁有自主產權的純樹脂生產技術:
1、目前國內企業大都不具備完全自主的LCP純樹脂生產技術;
2、雖有幾家LCP生產企業巨資引進國外的LCP純樹脂生產技術,但技術及工藝還不夠成熟,樹脂產能暫未完全打開。
2. 5G時代,LCP薄膜國內企業涉獵不多:
1、由于LCP薄膜樹脂技術有限,所以LCP薄膜生產技術更加匱乏;
2、真正掌握LCP成膜核心技術的僅有日本村田、可樂麗、住友化學和美國Superex等少數企業;
3、LCP薄膜價格居高不下,影響國內5G產業競爭力。
3. 企業競爭力不足:
1、薄膜級LCP樹脂售價高達30萬元/噸,原料成本高造成一部份企業花費高成本使用進口LCP改性樹脂,品質性能穩定但成本較高;一部份企業使用二手料,產品穩定性較低,面向中低端市場;
2、原料的短缺影響新產品及新市場的開拓。
LCP行業發展趨勢
1、國產替代漸成主流
隨著5G建設推進,中國廠商如沃特股份、金發科技、普利特等以需求為導向,加速LCP樹脂薄膜的研發和投產,實現LCP產業的國產化替代,預計產能擴產至4.3萬噸,契合5G需求迎來紅利發展。
2、應用領域不斷拓展
LCP綜合性能良好,同時兼具高分子材料和液晶材料的特點,可廣泛應用于電子電氣、航天雷達、醫用器械、汽車工業、容器包裝薄膜等領域。從應用領域來看,LCP材料早期主要應用于工業,隨著科技發展所應用的領域逐漸擴寬。
電子電氣是LCP材料目前的最主要應用領域,具體應用涵蓋高密度連接器、線圈架、線軸、基片載體、電容器外殼等。隨著5G通信技術升級,LCP天線可解決自動駕駛汽車的信號傳輸低時滯問題,且可保證高頻高速信號傳輸的穩定性。此外,LCP天線毫米波雷達可探測的距離遠,大大提高駕駛感測精度,因此LCP天線有望在自動駕駛領域實現高速滲透。
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