與傳統(tǒng)4G等通信技術(shù)相比，5G通信技術(shù)接入工作器件需滿足全頻譜接入、高頻段乃至毫米波傳輸、超高寬帶傳輸三大基礎(chǔ)性能要求，其制備材料則需要具有實現(xiàn)大規(guī)模集成化、高頻化和高頻譜效率等特點。目前，在5G手機天線上使用的材料主要是LCP（液晶聚合物）和MPI（改性聚酰亞胺）兩種，蘋果公司從iPhone8開始嘗試在局部使用基于LCP軟板的天線模組，2017年iPhoneX首次使用了兩組LCP天線，隨后推出的iPhone XS/XS Max/XR也都使用了LCP天線，引發(fā)了安卓系手機廠商的踴躍跟進。這是因為在高頻階段，MPI的傳輸將受到限制，該波段LCP優(yōu)

LCP簡介

液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polymer），簡稱LCP，是80年代初期發(fā)展起來的一種新型高性能特種工程塑料，屬于芳香族熱塑性聚酯。LCP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)。

勢明顯，更高頻率的信號傳輸要求以及生產(chǎn)成本降低將促使LCP材料加快替代進程。

液晶高分子根據(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液晶，如壓致液晶、光致液晶等。
值得注意的是，我們通常所說的5G通信用LCP材料指的是TLCP，它可通過熔紡、注射、擠出、模壓、涂覆等工藝加工成型，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：

TLCP分類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)使得LCP機械性能優(yōu)異、強度極高，尺寸穩(wěn)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(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。

LCP在5G領(lǐng)域的應用

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，對低介電低損耗的連接器材料的需求增加了，LCP材料具有極低的吸水性、更好的介電穩(wěn)定性、高流動性、良好的尺寸穩(wěn)定性，適合應用在5G高速連接器上。

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)導入量產(chǎn)的是LDS工藝（激光直接成型技術(shù)，即利用數(shù)控激光直接把電路圖案轉(zhuǎn)移到模塑塑料原件表面上，利用立體工件的三維表面形成電路互通結(jié)構(gòu)的技術(shù)），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

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(lǐng)域。

4. 高頻高速電路板

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用于應用在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樹脂發(fā)展現(xiàn)狀及格局

目前，全球液晶聚合物產(chǎn)能約為7.8萬噸/年，集中分布在美國、日本和中國。其中，美國和日本企業(yè)約占全球總產(chǎn)能的80%左右，中國僅占20%左右。海外主要生產(chǎn)企業(yè)包括塞拉尼斯、寶理、住友、索爾維、東麗等，其中，塞拉尼斯和寶理各占美日產(chǎn)能的一半以上，行業(yè)集中度較高。
美國和日本企業(yè)在20世紀80年代就開始量產(chǎn)LCP材料，我國進入LCP領(lǐng)域較晚，長期依賴美日進口， 近幾年來隨著金發(fā)科技、普利特、沃特股份、聚嘉新材料等企業(yè)陸續(xù)投產(chǎn)，LCP材料產(chǎn)能快速增長，截至2020年國內(nèi)LCP產(chǎn)能達到1.8萬噸/年，主要生產(chǎn)企業(yè)包括沃特股份、金發(fā)科技、普利特、聚嘉新材料，沃特股份為中國最大的LCP生產(chǎn)企業(yè)。2020年，沃特股份新增5000噸LCP產(chǎn)能裝置投產(chǎn)，總產(chǎn)能達到8000噸/年，占全國總產(chǎn)能的45%左右。隨著5G時代到來，未來LCP材料需求將有望迎來快速增長。
從需求端看，2020年國內(nèi)LCP需求量約為3萬噸，受技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量因素影響，國內(nèi)消費高度依賴進口，進口依存度約為80%。從消費結(jié)構(gòu)看，電子電器是LCP最主要的消費領(lǐng)域，約占總消費量的80%左右，目前用于5G通訊領(lǐng)域的總消費量不足1000噸。受“新基建”的拉動，預計未來五年，LCP在5G通訊領(lǐng)域的消費增速將達到30%以上，到2025年消費量達到4000噸。

目前，國內(nèi)LCP制備水平已經(jīng)有了很大的提高，但是與國際先進水平相比，還有一定差距。
LCP天線產(chǎn)業(yè)鏈核心為膜級樹脂及薄膜成型。一方面，LCP樹脂的合成難度高，且對雜質(zhì)、分子量分布有嚴格要求，對生產(chǎn)設(shè)備也有很高的要求，此為難度之一。另一方面，成膜工藝難度高。樹脂生產(chǎn)企業(yè)和薄膜企業(yè)的供應鏈封閉導致新進入者很難買到膜級樹脂。目前，日本寶理-可樂雨 （吹膜）-松下電工組合，寶理-村田（雙拉）組合是市場上最成功的組合。住友也在和日本千代田等企業(yè)在合作開發(fā)。此外，膜的制備參數(shù)及熱處理和涂覆工藝，也是核心要素。

結(jié)語

我國是5G發(fā)展最快的國家之一，龐大的5G通信市場也激發(fā)了LCP材料需求的快速增長。但是，我國5G用LCP材料大部分依賴進口，未來LCP仍然有很大的發(fā)展空間，國產(chǎn)化迫在眉睫！