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5G商用即将冲刺,这些PCB/FPC材料将走上巅峰!

5G商用即将冲刺,这些PCB/FPC材料将走上巅峰! 上海云蜗
2019-10-15
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导读:5G时代,PCB/FPC原物料供应链恐将洗牌

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根据IHS研究机构的预测,到2035年,5G行业链就将达到3.5万亿美元经济输出,并将创造2200万个工作岗位。


更值得关注的是,5G将为全球多个行业的销售活动创造达12.3万亿美元的价值,这将占据全球总销售活动的4%的价值!


5G时代哪些高分子材料更受欢迎?



聚四氟乙烯:极佳的高频PCB板材料


高频PCB板对材料性能要求包括介电常数(Dk)必须小而且很稳定、与铜箔的热膨胀系数尽量一致。


同时吸水性要低,否则受潮时会影响介电常数与介质损耗。另外耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度等亦必须良好。

热塑性材料聚四氟乙烯(PTFE)具有耐高温特点,使用工作温度达250℃。在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高,是理想的PCB板材料。


PTFE还可通过各种形式的填料如玻璃纤维或陶瓷材料加固增强及可改善材料的热膨胀系数,材料兼具PTFE材料本身具有的低的温度特性和电气特性,非常适合于高频毫米波多层板的应用。


手机天线:LCP液晶聚合物成新宠


作为无线通信的重要一环,天线技术革新是推动无线连接发展的关键动力。随着5G的逼近和物联网时代的规模部署,天线在5G网络中的作用将越来越重要,发展前景亦一片大好。


以智能手机为例,由于行业和市场发展,随着手机外观设计的一体化和高度集成化,内部空间不断减少,这对于天线的设计可以说是极高的难度。



手机上多个元器件需要用到软板连接


手机的天线已经从早期的外置天线发展为内置天线,同时软板已经成为主流工艺,超过7成。


就目前而言,手机天线软板基材主要是PI,但鉴于PI基材介电常数和损耗因子较大,且吸潮性较大、高频传输损耗严重及结构特性较差,令其未能很好地满足5G对材料性能的需求。


随着5G科技的到来,LCP(工业化液晶聚合物)成为一种理想天线材料。它是80年代初期发展起来的一种新型高性能特种工程塑料,在熔融态时一般呈现液晶性。


LCP


LCP具有超卓的电绝缘性能,其介电强度高过一般工程塑料,耐电弧性良好。即使连续使用温度200~300℃,也不会影响其电性能。间断使用温度更高达316℃左右!


相比PI,LCP材料介质损耗与导体损耗更小,且更具灵活性和密封性,因而在制造高频器件应用方面前景可观。随着4G向高频高速的5G网络迈进,LCP也有望成为替代PI的新软板工艺。


举个例子,苹果推出的iPhone X就首次采用了多层Liquid Crystal Polymer天线,而iPhone XS/XS Max/XR均使用了多根LCP天线。


在上游生产方面,主要生产商包括Du Pont、Ticona、住友、宝理塑料、东丽等,例如住友作为LCP树脂主要生产商之一,就表示看好LCP树脂在5G时代的关键应用,相信未来LCP的应用会越来越重要。


FPC市场容量增长,产能趋于东移


电磁屏蔽膜和导电胶膜的直接下游行业为FPC,FPC市场的增长直接决定了相关上游材料的增长。


从行业空间的角度来看,一方面,5G高频高速通信时代催生高频FPC需求以及国产机内部结构变化所带来的FPC增量,另一方面,OLED、3DSensor、无线充电等终端创新将带来FPC新增量,从而助力全球FPC的产值进一步扩大。


以FPC用量最多的龙头公司——苹果的产品来看,在创新应用的驱动下,iPhone系列自2010年iPhone 4开始,FPC的用量不断增加,近年来FPC占整个PCB产值的比例相比2010年也有了比较大的提升。


展望未来,5G和消费电子创新趋势仍将延续,FPC的市场空间仍将进一步拓宽,利好相关产业公司。


从产业格局来看,得益于成本优势及本地市场需求带动,内资厂商占比将稳步提升,未来几年大陆PCB/FPC的产值的增速将超过全球PCB/FPC的增速。


根据Prismark的统计,2017年中国大陆的PCB产值占比已经达到了51%,相比2010年的38%有了显著提升。


Prismark同时预计中国未来2017~2022年的PCB产值复合增速为3.7%,超过了全球3.2%的复合增速。

MPI改性聚酰亚胺:手机天线材料后起之秀


LCP作为手机天线材料,虽然优点多多,但在实际应用中,也面临不少挑战。

据外媒报道,分析师郭明錤在其一份有关2019年新iPhone的报告指出,鉴于Apple 对LCP原材料供货商议价力较低及新LCP 软板供货商不足等因素,2019年苹果手机将会结合LCP和最新的MPI(Modified PI)技术,以迎合和推进5G技术。

那么MPI又是什么呢?Modified PI其实是配方经过改进的聚酰亚胺天线。MPI作为非结晶性材料,操作温度宽、在低温压合铜箔下容易操作,表面能够容易与铜相接,因此,未来MPI材料也可能成为5G设备一大受欢迎材料。


天线罩:多种树脂基体派上用场


由于5G天线遵循MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)概念,意思是多输入多输出,这意味着一个基站内可安装多个天线,而这些天线的尺寸又很小,需要天线罩的保护。


天线罩要具有良好的电磁波穿透特性,机械性能上要能经受外部恶劣环境的侵蚀如暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等。

在材料要求方面,要求在工作频率下的介电常数和损耗角正切要低,及要有足够的机械强度。


一般而言,充气天线罩常用涂有海帕龙橡胶或氯丁橡胶的聚酯纤维薄膜;刚性天线罩用玻璃纤维增强塑料;夹层结构中的夹心多用蜂窝状芯子或泡沫塑料。


而在5G趋势下,性能优越的复合材料成为备受欢迎的天线外罩材料。复合材料能起到绝缘防腐、防雷、抗干扰、经久耐用等作用,而且透波效果非常好。


透波复合材料由增强纤维和树脂基体构成,通常,增强材料的力学性能和介电特性均优于树脂基体,故此复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。


因此,选择具有优良电性能的树脂基体至关重要,同时树脂在复合材料中也起胶粘剂的作用,是决定复合材料耐热性的基本成分。


树脂基体主要选择包括:传统的不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂(EP)、改性酚醛树脂(PF)以及近年来开始研究和应用的氰酸酯树脂(CE)、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂(BMI)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型耐高温树脂。


石墨烯:理想的5G设备导热、散热材料


高频率、硬件零部件的升级以及联网设备及天线数量的成倍增长,设备与设备之间及设备本身内部的电磁干扰无处不在,电磁干扰和电磁辐射对电子设备的危害也日益严重。


与此同时,伴随着电子产品的更新升级,设备的功耗不断增大,发热量也随之快速上升。


未来高频率高功率电子产品要着力解决其产生的电磁辐射和热。为此,电子产品在设计时将会加入越来越多的电磁屏蔽及导热器件。因此电磁屏蔽和散热材料及器件的作用将愈发重要,未来需求也将持续增长。


以导热石墨烯为例,5G手机有望在更多关键零部件部位采用定制化导热石墨烯方案,同时复合型和多层高导热膜由于具备更优的散热效果而将会被更多采用。


如今在各大手机芯片制造商、手机厂商和运营商铺天盖地的宣传下,我们能明显感觉“5G”的浪潮已经离我们越来越近!


上海云蜗半导体事业部,深耕5G新材料新技术领域,覆盖了上游重要的PTFE树脂,LCP液晶聚合物,MPI改性聚酰亚胺,石墨烯等产品,相关产品详情,请拨打咨询热线:86-21-64880525。

END

上海云蜗科技主要研发和销售高性能材料及相关产品业务涵盖锂电、燃电、半导体、传感器和聚合物等领域。Closnail致力于成为全球卓越的产品运营商努力建立一个优质的技术和营销平台,为广大客户提供更多有益于发展的信息及产品。想了解更多行业相关资讯,欢迎致电86-21-64880525,或登录官网http://www.closnail.cn/获取服务信息。


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