LCP軟板將成5G主流天線工藝！手機移動終端天線材料工藝革命

天風國際近日下調了iPhone XR的預估出貨量，緣由是市場需求疲軟、市場競爭和中美貿易戰。當中投資建議裡面點名了iPhone XR的主要供應商嘉聯益，其營收和盈利有可能受到一定的影響。

文｜Kelven

校對｜Kelven

圖源｜網路

集微網消息，天風國際近日下調了iPhone XR的預估出貨量，緣由是市場需求疲軟、市場競爭和中美貿易戰。當中投資建議裡面點名了iPhone XR的主要供應商嘉聯益，其營收和盈利有可能受到一定的影響。

手機天線材料工藝迎革命

嘉聯益是蘋果供應鏈的企業之一，位於台灣，其主要供應天線軟板。近一兩年由於軟板新材料的革命，LCP工藝的軟板已經逐漸替代傳統軟板和同軸信號線纜，最明顯的變化就是從上一年開始iPhone X已經導入LCP材質的FPC天線，而嘉聯益便是其中之一的供應商。

FPC市場大而且很常見

軟板也就是FPC，英文是Flexible Printed Circuit Board，我們一般稱為軟板或者柔性電路板、柔性印刷線路板等。它是是以柔性覆銅板（FCCL） 製成的一種具有高度可靠性，絕佳可撓性的印刷電路板。

天線軟板應用

實際軟板的應用在我們生活是非常常見的，幾乎涉及了我們所有的電子產品。例如從最初的DIY裝機的硬體驅動器的帶狀引線，數碼相機和攝像機都有應用，規模大一點的汽車電子也有軟板的應用，儀器儀錶、辦公自動化設備、醫療器械也涉及。

以下截取了手機、筆記本、汽車上需要用到軟板連接的元器件。

智能手機上的應用

筆記本電腦上的應用

汽車上的應用

可以看到軟板的應用範圍很廣，需求市場也很大。有統計顯示，中國的FPC市場規模會達到300億以上。隨著手機、平板、筆記本電腦和可穿戴等小型化終端的發展，同時消費者對於產品形態的下一步革新，諸如全面屏、柔性屏幕等採用，FPC的需求只會有增無減。

LCP軟板推動FPC市場革新

FPC也就是軟板市場經歷了多年的發展，傳統的PI軟板已經逐漸顯示出應用的劣勢，尤其在高頻傳輸方面。舊材料的局限和劣勢也推動該領域新材料新工藝的發展，而LCP工藝的軟板也逐漸走入大眾的視野。

LCP是一種新型的熱塑性有機材料，可以保證在較高可靠性的前提下實現高頻高速傳輸。LCP具有良好的電學特性：在高達110GHz的全部射頻範圍幾乎能保持恆定的介電常數，一致性好；其次，正切損耗非常小，僅為0.002，即使在110 GHz時也只增加到0.0045，非常適合毫米波應用；再次，熱膨脹特性非常小，可作為理想的高頻封裝材料。

這些電學特性可以令LCP軟板能在4G和5G時代應用在終端天線方面，應對無線傳輸逐漸向高頻高速方向的轉變，尤其在毫米波上的應用。

LCP軟板成為5G主流天線工藝

軟板的應用範圍很廣，不過通過新型材料工藝，其會助力終端的天線的發展，尤其在很快到來的5G網路。

以手機為例，日常大家可能都是關心手機的屏幕、處理器、內存等部件，卻很少關注到天線。位於射頻前端的天線因為距離用戶比較遠，位於通信技術的底層，所以日常大家的關注點並不在此，可是它對於智能手機無線終端的作用是很關鍵的。

5G和物聯網的趨勢下，前端射頻和天線已經開始收穫的關注。天線顧名思義，它負責這首發射頻信號，它決定了通信質量、信號功率、信號帶寬、連接速度等通信指標。

回歸到我們的手機應用，智能手機包含的Cellular（LTE/ TD-SCDMA/ FD-SCDMA/ WCDMA/ CDMA2000/ GSM等）、BT、Wi-Fi、GPS、NFC等諸多射頻前端功能模塊，這些不同模式的通信方式令我們實現文字、語音、視頻通信、上網、網頁瀏覽、地圖定位、文件傳輸等一系列的應用。我們需要無線連接，而連接便需要依靠天線進行信號的發射和接受。

手機等無線終端設備需要應對不同環境工況，而軟板已經成為天線的主流材質工藝。天線可以分為網路覆蓋天線和終端天線，前者為基站天線，我們不展開說，主要說說我們常用的手機等無線終端天線，包括手機天線、手機電視天線、筆記本電腦電線、GPS天線等。

對於智能手機來說，由於行業和市場發展，隨著手機外觀設計的一體化和高度集成化，內部空間不斷減少，這對於天線的設計可以說是極高的難度。手機的天線已經從早期的外置天線發展為內置天線，同時軟板已經成為主流工藝，超過7成。

隨著逐步踏入5G時代，通信頻率也將會全面進入高頻領域，高速大容量也會成為主調。根據5G的發展路線圖，第一階段是6GHz以下的應用，而在2020年後，第二階段便是毫米波（30-60GHz）的應用。

智能手機等終端天線的信號頻率不斷提升，高頻應用越來越多，而高速的網路連接需求也越發增多。軟板作為終端設備中的天線和傳輸介質，技術升級是必然的。

傳統軟板遇瓶頸 LCP崛起

傳統軟板由銅箔、絕緣基材、覆蓋層等構成的多層結構組成，使用銅箔作為導體電路材料，PI膜作為電路絕緣基材，PI膜和環氧樹脂粘合劑作為保護和隔離電路的覆蓋層，經過一定的製程加工成PI軟板。

目前應用較多的軟板基材主要是聚醯亞胺(PI)，但是由於PI基材的介電常數和損耗因子較大、吸潮性較大、可靠性較差，因此PI軟板的高頻傳輸損耗嚴重、結構特性較差，已經無法適應當前的高頻高速趨勢。

前面已經說到，LCP（液晶聚合物）是一種新型的熱塑性有機材料，可以保證較高可靠性的前提下實現高頻高速。

它具有以下電學特性：（1）在高達110GHz的全部射頻範圍幾乎能保持恆定的介電常數，一致性好；（2）正切損耗非常小，僅為0.002，即使在110 GHz時也只增加到0.0045，非常適合毫米波應用；（3）熱膨脹特性非常小，可作為理想的高頻封裝材料。

目前LCP主要應用在高頻電路基板、COF基板、IC封裝等領域，可以預見，隨著高頻高速應用的趨勢越來越明顯，LCP這種新型工藝將會替代PI成為新的軟板工藝。

LCP可以實現更高的小型化

以手機為例，隨著全面屏等興起，產品形態改變、更多組件加入、更大的電池等等，這些都是導致手機內部空間進一步壓縮的原因。天線可以用於設計的空間越來越小，天線陣列等小型化手段層出不窮。

手機內部空間壓縮，主要有三方面：（1）全面屏設計，雖然手機長寬變大，但厚度繼續下降。（2）智能手機集成的功能組件越來越多，比如感測器和攝像頭等，進一步把空間壓榨。（3）更大屏幕尺寸和更多功能組件對電量的消耗急劇增加，而電池密度通常每年只增加10%，增加的電能需求使電池體積越來越大。

要想改變天線在手機內部的」生存空間」，除了優化天線性能、採用陣列結構等方式，更多需要從天線本質形態做一下努力。

LCP軟板有更好的柔性性能，相比PI軟板可以進一步提高空間利用率。用電阻變化大於10%來做判斷，同等實驗條件下，LCP軟板相比傳統的PI軟板可以耐受更多的彎折次數和更小的彎折半徑，因此LCP軟板具有更好的柔性性能和產品可靠性。

此外，優秀的柔性性能使LCP軟板可以自由設計形狀，從而充分切合手機內部狹小的空間。以跨越電池的柔性軟板為例，LCP軟板可以很好貼合電池，而PI軟板在回彈效應的影響下沒法緊貼電池表面，這造成整機內部結構的不嚴密，同時浪費了一定的空間。

LCP軟板替代天線傳輸線可以減少65%的厚度，可以進一步提高空間利用率。傳統設計使用天線傳輸線，也就是我們所說的同軸電纜，將信號從天線傳輸到主板，而多模多頻要求在狹小的空間放置多跟天線傳輸線。

LCP軟板擁有與天線傳輸線一樣優秀的傳輸損耗，可在僅0.2毫米的3層結構中攜帶若干根傳輸線，並將多個射頻線一併引出，這意味著利用LCP軟板可以取代粗厚的天線傳輸線和同軸連接器，減少厚度。

日系台系入LCP戰場

早在今年8月份，日本旗勝為應對5G（下一代通信技術）智能手機發展，將開發LCP（液晶聚合物）材料基柔性印刷線路板（FPC），用於高頻及數字信號的傳輸線路、天線等的設計應用。

此外臻鼎、台郡兩家廠商也表示將積极參与到新型工藝技術的手機天線軟板市場當中，上游原物料廠商台虹及新揚、亞電均更積極投入5G通訊產品開發。台虹及新揚也相繼完成新材料，以因應5G通訊需求。

業內暫時能穩定出貨便是日系的村田製作所和台系的嘉聯益兩家，而嘉聯益開發多年的 LCP 軟板天線產品獲得了蘋果的青睞，已經從iPhone X開始成為其天線的供應商。

蘋果iPhone將拉動LCP軟板產業的發展

可以看到，整個軟板行業都已經活躍起來，被市場看好在5G時代將會獲得快速的發展。

雖然整個行業都在迅速發展，但是供應鏈消息人士表示，LCP材料的獲得還是相對來說比較困難，現階段並沒有成為規模效應，同時需要極高的技術才能加工成為軟板，其成本要比普通PI薄膜高出很多倍。

目前只有台灣嘉聯益和日本的村田(Murata)可以提供LCP天線軟板，不過隨著技術的進步和材料成本的下降，同時有著巨大的市場需求的狀況下，LCP軟膜天線的前景還是很巨大的。

2019年已經規模5G的預商用，而2020年將會實現全面商用。高頻高速是5G無線通訊前期的兩個關鍵詞，市場需求的改變，5G等無線終端可以預見在未來會呈爆炸式的增長，而受益於此，更適合用於高頻高速天線的LCP軟膜會否引爆整個產業鏈，我們拭目以待。

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