5G手机天线材料-LCP发展及概述

在自动化，信息化，电子化的年代，5G不会停止发展的脚步。据统计测算，以5G基建为首的七大核心产业新基建，2020年的投资规模在21800亿左右。IHS 预计到2035年，5G在全球创造的潜在销售活动将达12.3万亿美元，并将跨越多个产业部门。

那什么是5G呢？5G为第五代移动通信技术的简称，5G通讯就是指通讯频率提高到5GHz范围。我国的5G初始中频频段为3.3-3.6GHz和4.8-5GHz两个频段，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在研发之中；

而国际上主要使用28GHz进行试验。这意味着5G通讯接近毫米波波段，毫米波最大优点为传播速度快，随之带来的最大缺点就是穿透力差、衰减大。（注：通常将30-300GHz的频域(波长为1～10毫米)的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。

5G通讯有什么优点？

极高的速率

5G的传输速率远远大于4G传输速度100倍左右。手机用户在不到一秒时间内即可完成一部高清电影的下载。

极低的时延

4G的信号时延为140毫秒，而5G的时延降低到1毫秒，比4G整整降低140倍。

极大的衰减

因为5G的传播频率太高，导致信号很容易被屏蔽、很容易受到外界干扰、也很容易在传播介质中衰减。

5G对材料有什么特殊要求？

5G的传输速度更快，要求传播介质材料的介电常数和介电损耗要小；

5G的电磁波覆盖能力较差，要求材料的电磁屏蔽能力要强；

5G的传输信号强度较差，要传播材料的介电常数要小，材料的电磁屏蔽能力要强；

5G元器件的厚度薄、密封性要好，要求及时散热，材料导热性能要好。

综合起来，5G需要：低介电、高导热和高电磁屏蔽的高分子材料。

5G天线材料种类

5G通讯用材料品种异常丰富，从金属材料、陶瓷材料、工程塑料、玻璃材料、复合材料到功能材料，都有着巨大的市场空间。5G的布局带动了整个产业链的发展，必然会推动供给侧改革，企业都面临着机遇和挑战。

5G天线材料的技术演进

目前，常见的以柔性电路板（FPC）为基材的移动终端天线是由聚酰亚胺（PI）包裹铜箔制成的，在高频高速环境下，热量积累引起的温度变化会导致天线形变，产生严重的传输损耗，导致波形失真，影响传输速度。

为了克服这一技术瓶颈，苹果正在探索液晶聚合体（LCP）和改良聚酰亚胺（MPI）等不同技术路径。

5G手机天线材料-LCP与MPI

LCP和MPI

5G的驱动无疑为智能手机天线的发展和革新带来机会。随着网络的发展，手机通信使用的无线电波频率逐渐提高。由于电磁波具有频率越高，波长越短，越容易在传播介质中衰减的特点，频率越高，要求天线材料的损耗越小。

最早的天线由铜和合金等金属制成，后来随着FPC工艺的出现，4G时代的天线制造材料开始采用PI膜（聚酰亚胺）。但PI在10Ghz以上损耗明显，无法满足5G终端的需求，凭借介子损耗与导体损耗更小，具备灵活性、密封性等特性，LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）逐渐得到应用。

但LCP造价昂贵、工艺复杂，目前MPI（Modified Polyimide，改良的聚酰亚胺）有望成为5G时代早期天线材料的主流选择之一。

LCP材料和MPI材料的特点

iPhone X首次使用LCP天线（2个），用于提高天线的高频高速性能并减小空间占用。

由于苹果的示范效应，可以合理推测其它安卓厂商将陆续跟进，手机LCP天线市场有望迎来爆发。

LCP材料

LCP即液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polymer），是一种由刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有液体的流动性又有晶体的物理性能各向异性状态（此状态称为液晶态）的高分子物质。

与其他有机高分子材料相比，LCP具有独特的分子结构和热行为，在熔融状态下，LCP分子排列像棒状一样直，在成型时，剪切应力的作用下，进一步提高了这种排列取向，表现出极好的各向异性，这种取向有序的特殊结构使其具有自增强效果，机械性能优异，强度极高，尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、自阻燃性、加工性等性能良好，且耐热性好，热膨胀系数低。

由于分子骨架对称性高，再加上液晶本身结构使主链的运动受限，LCP在高频段表现出极低的介电常数和介电损耗。

因此，在5G时代设备对于材料的各项性能要求（特别是介电性能要求）越来越高的背景下，LCP材料凭借优异的性能被广泛应用于高速连接器、5G基站天线振子、5G手机天线、高频电路板等方面。

MPI材料

MPI就是改进配方的聚酰亚胺天线，由于是本身的化学结构，具备优异的抗化学性、机械强度与高电阻抗等特性，不仅被大量地应用在微电子工业与航天科技上，更因在平坦化制程及易加工等特性上较传统的无机材料有优势，而被大量使用在电子元件的构装上，成了新构装材料的最佳选择。

由于是非结晶性的材料，其操作温度宽，在低温压合铜箔下易操作，表面能够与铜较易接着，且价格较亲民。

氟化物配方改善后，MPI在10-15GHz高频信号上的表现已经大致与LCP天线差不多了。故部分同行认为，在5G时代其实MPI已足够用，不一定要用到LCP材料，MPI足以与LCP竞争。以苹果为代表的北美厂商倾向于部分采用MPI，本质是因为LCP制造产能上存在一些局限性。

总之：LCP或许仍会是5G上的最大赢家，但就目前4G跨5G的过渡期来说，MPI确实有机会崛起。

LCP天线材料产业链分析

竞争格局

天线终端市场

全球天线市场已经形成了较为稳定的寡头格局，行业前八占据了全球85%以上的市场份额，前八中中国厂商占据五席，具有较强的竞争力，市场份额维持在六成以上。国外厂商主要包括美国康普（收购安德鲁）、韩国ACE和德国凯瑟琳。

在移动终端设备天线领域中具有较强优势的厂商包括美国安费诺、美国Molex、立讯精密、信维通信、硕贝德等。

LCP天线的产业链

上游的原材料供应商和FCCL（FlexibleCopperCladLaminates，柔性覆铜 板）制造商，中游的FPC软板制造商，和下游的天线模组制造商组成。上游原材料有LCP树脂/膜和压延铜箔等材料。

FCCL制造商利用这些材料制造FCCL，软板制造商再利用FCCL和其他生产材料，加工制造FPC软板，最后天线模组制造商根据不同的天线设计将FPC软板加工成天线模组。LCP天线多个环节均有技术壁垒，最难的是膜级LCP纯树脂合成及拉膜两个环节。

（1）LCP树脂的合成本身就是高难度的，有两到三种的单体参与合成，分熔融聚合和固相 聚合两个步骤完成聚合，且对杂质、分子量分布有严格要求，对生产设备也有很高的要求。在LCP的诸多合成路线中，宝理和塞拉尼斯的路线最适合拉膜。

（2）成膜工艺难度高。膜的制备需要大量实践，且由于树脂生产企业和薄膜企业的封闭供 应链导致新进入者很难买到膜级树脂、更不用说制成合格的薄膜出来。目前宝理-可乐丽（吹 膜）-松下电工组合，宝理-村田（双拉）组合是市场上最成功的组合。住友也在和包括日本千代田等企业在合作开发。此外，膜的制备后还要进行热处理和涂覆工艺，里面也有非常多 的knowhow。

（3）其他环节，如FCCL的环节需要压铜，而LCP的热熔性导致该工艺对温度控制的要求 非常高；再者，在LCP软板上钻孔有难度，因为LCP软板有很多层，传统材料的FPC软板用的机械打 孔方式不适用于LCP软板，目前日本村田制作所采用的是埋容埋感技术，台湾嘉联益则用的 是激光打孔。目前全球范围内，能够真正量产供应薄膜级别LCP树脂的公司仅有日本宝理，塞拉尼斯有能 力生产薄膜级树脂，但并未大量出货。其他企业则不断摸索和改进，以适配出更加适用于生 产薄膜的树脂。

掌握LCP制膜核心技术的公司

LCP制膜核心技术由少数日本企业掌握，且能够实现成熟应用的更少。薄膜技术按商业化成熟度可分为实验品（样品）——产品（符合要求）——商品（成熟应用）三个阶段。目前市场上掌握天线用LCP制膜核心技术的企业主要是美国superex、日本村田、日本可乐丽以及日本千代田，而能够真正达到商品阶段的就属日本村田和可乐丽。

全球 LCP 树脂生产主要集中在美、日两地，其中美国塞拉尼斯、日本宝理和日本住友是全球主要供应商，三者产能占比 63%。塞拉尼斯在收购杜邦原 LCP 业务后全球产能达到 2.2 万吨，占比近 30%；而塞拉尼斯、宝理、住友三家企业产能占比达 63%，行业集中度较高。目前国内具备规模量产能力的代表性企业为金发科技、普利特、沃特股份、台湾长春等。

全球LCP树脂/薄膜生产企业产能

国内LCP树脂/薄膜材料相关公司及产业化进展

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薄膜或者膜级LCP树脂材料的企业。

国内主要LCP树脂/薄膜生产企业

（1）沃特股份：薄膜级LCP在测试阶段，应用领域陆续通过下游客户认证并进入批量化供应阶段；国内改性塑料领先企业，业绩实现快速增长。公司主要从事改性工程塑料、改性通用塑料以及高性能功能高分子材料的研、产、销售及技术服务，主要产品包括特种及新型工程高分子、高性能复合材料、碳纤维及碳纳米管复合材料、含氟高分子材料。其中，公司 LCP 材料、聚四氟乙烯材料（PTFE）、改性聚苯醚（PPE）系列产品以及碳纤维、碳纳米管复合材料在业内具有领先的技术水平。根据业绩快报，公司 2019 年实现营业收入 9.0亿（ +11.4%），归母净利润 0.46 亿（ +30.7%）。

收购韩国三星精密化学 LCP 产线，薄膜级树脂处于测试验证阶段。公司于 2014年完成收购韩国三星精密化学 LCP 生产线及相关无形资产，目前是全球唯一一家拥有连续法生产 I 型、II 型、III 型全系列 LCP 树脂及其复合材料制备技术的企业，产品技术已达国际领先水平，目前年产能 3000 吨。除传统注塑级 LCP 外，公司已有多项专利可用于制备纤维级和薄膜级 LCP。根据互动易平台，截至2020.2.24，公司薄膜级 LCP 处于客户测试及认证阶段。

（2）金发科技：薄膜树脂已小批量出口，与 5G 通信设备商开发天线产品；亚太地区改性塑料龙头，收购宁波海越 51%股权打通产业链一体化。公司主要产品分为改性塑料（186.5 万吨）、完全生物降解塑料（7.1 万吨）、特种工程塑料（2.0 万吨）、高性能碳纤维及复合材料（1.5 万吨）、环保高性能再生塑料（15万吨）和轻烃及氢能源六大类。其中，轻烃及氢能源业务来自宁波金发（收购前为宁波海越），该主体主要从事丙烯、异辛烷、甲乙酮等生产销售业务，未来将打造 120 万吨/年聚丙烯热塑性弹性体（PTPE）及改性新材料一体化项目。公司通过宁波金发打通聚丙烯生产全链条（即从上游基础化工原料丙烯到下游改性塑料），进一步加强公司的抗风险能力。根据业绩预增公告，预计公司 2019 年实现归母净利润 11.5-12.9 亿，同比+85~107%。

薄膜级 LCP 已小批量出口至日本，与国内 5G 通信设备商共同开发天线产品。公司自 2009 年开始自主研发 LCP 材料，目前已有产能 3000 吨，未来将扩至 6000吨。公司已开发出适用于 FPC 所需的低介电常数、低介电损耗和高尺寸稳定性的膜级 LCP 树脂，在薄膜成型厂家经过了多次验证和评估，材料性能能够满足应用需求，并已小批量出口到日本。公司与国内著名 5G 通信设备厂商签订技术保密协议，共同发展 LCP 柔性天线，此外还成功开发了以 LCP 为基材的 LDS 材料，作为 5G 通信的另外一种天线材料，并得到知名 LDS 天线厂商认可。

（3）普利特：成功研发出薄膜级树脂，正和下游客户共同开发 LCP 薄膜；汽车用改性塑料巨头，业务布局全球。公司主要产品包括改性聚烯烃材料（改性 PP）、改性 ABS 材料、改性聚碳酸脂合金材料（改性 PC 合金）、改性尼龙材料（改PA）、液晶高分子材料（TLCP）、特种工程材料等新材料产品，形成以汽车材料板块为主航道，并行发展特殊化学品板块以及特种新材料板块的战略路线。公司是国内极具竞争力的汽车用改性塑料企业，在北美及欧洲市场也具有举足轻重的地位，核心客户包括奔驰、宝马、福特、通用以及一汽、上汽、广汽等国内外知名车企。根据公司年报，公司 2019 年实现营业收入 36.0 亿（-1.8%），实现归母净利润 1.6 亿（+128%） 。

已成功研发出薄膜级 LCP 树脂，正和下游客户共同开发薄膜产品，具备一定的条件，期待公司能够实现最终的产业化量产，实现材料的进口替代。公司于 2007年收购上海科谷化工（复旦大学退休教授卜先生创建）切入 TLCP 领域，对 TLCP技术拥有完全自主知识产权，以及美国 PCT 专利。公司建有 TLCP 材料从树脂聚合到复合改性的完整技术与生产体系。目前，公司已成功研发出注塑级、薄膜级和纺丝级 LCP 树脂材料。其中，注塑级 LCP 树脂已批量供货至下游客户，同时和下游行业知名客户联合研发 LCP 薄膜和 LCP 纤维等具体产品。

（4）宁波聚嘉新材料：具备膜级 LCP 树脂生产能力，薄膜产品正在中试；宁波聚嘉新材料科技有限公司 2017 年 11 月成立于宁波高新区，注册资本 900 万元，主营产品为新材料领域高端工程塑料液晶聚合物 LCP 及相关产品，如 LCP 薄膜和 LCP 纤维等。

具备膜级 LCP 树脂生产能力，薄膜产品处于中试阶段。创始人王阳自 2014 年便开始组建 LCP 项目研究团队，目前公司已具备膜级 LCP 树脂生产能力，薄膜产品正在中试阶段。公司下设两个全资子公司，其中黑龙江聚嘉新材料科技开发有限公司，是高性能液晶聚合物的研发中心，拥有年产150吨LCP膜级纯树脂生产线；宁波甬仑聚嘉新材料科技有限公司拥有年产 2000 吨 LCP 膜级纯树脂生产线。

随着国内企业研发投入和工艺改进的持续推进，天线用LCP薄膜材料量产瓶颈有望突破，可持续关注以上企业的产业化进展和客户认证进度。

来源：高性能树脂及应用

注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理！