LCP材料在5G領域的應用

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成的，在一定物理條件下能出現既有液體的流動性又有晶體的物理性能各向異性狀態（此狀態稱為液晶態）的高分子物質。

根據液晶態的形成條件，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、涂復等工藝加工成型，具有優異的成型加工性能。根據熱變形溫度（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具有獨特的分子結構和熱行為，在熔融狀態下，LCP分子排列像棒狀一樣直，在成型時，剪切應力的作用下，進一步提高了這種排列取向，表現出極好的各向異性，這種取向有序的特殊結構使其具有自增強效果，機械性能優異，強度極高，尺寸穩定性、光學性能、電性能、耐化學藥品性、自阻燃性、加工性等性能良好，且耐熱性好，熱膨脹系數低。

由于分子骨架對稱性高，再加上液晶本身結構使主鏈的運動受限，LCP在高頻段表現出極低的介電常數和介電損耗，因此，在5G時代設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材料憑借優異的性能被廣泛應用于高速連接器、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，為了確保數據數據傳輸的可靠性需要提升高速連接器的性能，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定性。LCP具有超低翹曲，高流動性，尺寸穩定性，適合應用在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，塑料振子受到關注，塑料振子已經導入量產的是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，在5G高頻段競爭優勢明顯。

3、手機天線

LDS天線

LDS-LCP材料除了應用在天線振子上，還可以應用于在手機天線領域。據了解，預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，天線不能從上經過，限制了天線設計的自由度。

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 天線具有低介質損耗、較低的吸濕性、介電常數和介電損耗隨著頻率的低波動性等優點，同時，軟板具有良好的彎折性，可取代同軸電纜，可大大節省手機空間。蘋果分析師郭明錤表示，蘋果今年將發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用于應用在5G關聯通訊、筆記本電腦、智能穿戴、汽車毫米波雷達、遠程醫療、高清無線視頻實時傳播等領域。

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

LCP樹脂：塞拉尼斯、寶理、住友化學、索爾維、寶理、世洋樹脂、東麗、三菱化學、普立萬、沃特、金發科技、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、沃特、金發科技、聚嘉、日本電氣化學、KGK等。

來源：5G材料論壇