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LCP材料在5G領(lǐng)域的應(yīng)用

來源:模切之家 發(fā)布時間:2020-03-18點擊:1031


說到5G時代最火的材料,擁有“超級工程塑料”之美譽的LCP材料必須擁有姓名。LCP材料為何在5G通信時代如此受寵,咱們且先了解一下LCP這種材料。



LCP即液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer),是一種由剛性分子鏈構(gòu)成的,在一定物理條件下能出現(xiàn)既有液體的流動性又有晶體的物理性能各向異性狀態(tài)(此狀態(tài)稱為液晶態(tài))的高分子物質(zhì)。


                      


根據(jù)液晶態(tài)的形成條件,液晶聚合物可分為溶致性液晶聚合物(LLCP)和熱致性液晶聚合物(TLCP),此外,在外場(如壓力、磁場、電場和光場等)作用下形成的液晶稱為感應(yīng)液晶,如壓致液晶,光致液晶等。




但是,咱們所說的5G通信用LCP材料指的是TLCP,這種LCP材料是80年代初期發(fā)展起來的一種新型高性能工程塑料,屬于芳香族熱塑性聚酯,可通過熔紡、注射、擠出、模壓、涂復(fù)等工藝加工成型,具有優(yōu)異的成型加工性能。根據(jù)熱變形溫度(HDT),TLCP可分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3種:



與其他有機高分子材料相比,LCP具有獨特的分子結(jié)構(gòu)和熱行為,在熔融狀態(tài)下,LCP分子排列像棒狀一樣直,在成型時,剪切應(yīng)力的作用下,進一步提高了這種排列取向,表現(xiàn)出極好的各向異性,這種取向有序的特殊結(jié)構(gòu)使其具有自增強效果,機械性能優(yōu)異,強度極高,尺寸穩(wěn)定性、光學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)藥品性、自阻燃性、加工性等性能良好,且耐熱性好,熱膨脹系數(shù)低。


        


由于分子骨架對稱性高,再加上液晶本身結(jié)構(gòu)使主鏈的運動受限,LCP在高頻段表現(xiàn)出極低的介電常數(shù)和介電損耗,因此,在5G時代設(shè)備對于材料的各項性能要求(特別是介電性能要求)越來越高的背景下,LCP材料憑借優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于高速連接器、5G基站天線振子、5G手機天線、高頻電路板等方面。




1、高速連接器




5G傳輸速度得到大幅提升,為了確保數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃孕枰嵘咚龠B接器的性能,從而增加了對低介電低損耗的連接器材料的需求,LCP材料具有極低的吸水性和更好的介電穩(wěn)定性。LCP具有超低翹曲,高流動性,尺寸穩(wěn)定性,適合應(yīng)用在5G高速連接器。


           


圖   高速連接器




2、天線振子




振子是天線內(nèi)部最為重要的功能性部件,出于減重降本的目的,塑料振子受到關(guān)注,塑料振子已經(jīng)導(dǎo)入量產(chǎn)的是LDS工藝,采用的是LDS-LCP材料,LCP材料具有極低的介電損耗、良好的耐熱耐燃性以及極低的熱膨脹系數(shù),在5G高頻段競爭優(yōu)勢明顯。




3、手機天線




LDS天線



LDS-LCP材料除了應(yīng)用在天線振子上,還可以應(yīng)用于在手機天線領(lǐng)域。據(jù)了解,預(yù)計今年安卓系智能終端將選擇以LDS等成熟工藝為主的5G天線解決方案。LCP材料具有高流動、薄壁成型和尺寸穩(wěn)定等特性,超高的耐溫特性可通過回流焊制程。





圖  LDS-LCP材料  用于手機天線




但需要注意的是,LCP由于分子取向太強,取向方向和垂直方向的各物性差異很大。而且,在設(shè)計時必須要注意熔接線強度較弱等問題,會有很明顯的凹槽或者缺口,天線不能從上經(jīng)過,限制了天線設(shè)計的自由度。


              


軟板天線



手機天線方案多種,除了 LDS 天線方案外,還有軟板天線。所說的 LCP 軟板天線實際上是采用 LCP 為基材的 FPC,并承載部分天線功能。LCP 天線具有低介質(zhì)損耗、較低的吸濕性、介電常數(shù)和介電損耗隨著頻率的低波動性等優(yōu)點,同時,軟板具有良好的彎折性,可取代同軸電纜,可大大節(jié)省手機空間。蘋果分析師郭明錤表示,蘋果今年將發(fā)5款新iPhone,5G版出貨量將達8000-8500萬部,蘋果的毫米波5G iPhone需采用3條LCP軟板,預(yù)計今年iPhone LCP 軟板出貨量年同比增長110%,LCP需求顯著增加。




4、高頻高速電路板




在5G時代對高頻傳輸絕緣材料的要求非常高,要保證信號在傳輸過程中的損失降至最小, LCP 材料突出的高頻介電性、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性,是非常理想的 5G 高頻高速電路板基材。除了手機天線FPC外,LCP基材的電路板還可應(yīng)用于應(yīng)用在5G關(guān)聯(lián)通訊、筆記本電腦、智能穿戴、汽車毫米波雷達、遠程醫(yī)療、高清無線視頻實時傳播等領(lǐng)域。



             


LCP材料以其獨特的性能在5G時代受到青睞,目前LCP材料產(chǎn)能集中在日本、美國、中國,LCP材料生產(chǎn)企業(yè)有:



LCP樹脂:塞拉尼斯、寶理、住友化學(xué)、索爾維、寶理、世洋樹脂、東麗、三菱化學(xué)、普立萬、沃特、金發(fā)科技、普利特、日本上野、聚嘉、海迪、德眾泰等。


LCP薄膜:可樂麗、村田、千代田、住友化學(xué)、沃特、金發(fā)科技、聚嘉、日本電氣化學(xué)、KGK等。



來源:5G材料論壇


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