天線材料介紹

受益于iPhone中LCP天線投入使用，LCP天線在LCP軟板中率先開始增長(zhǎng)。除智能手機(jī)外， LCP天線將應(yīng)用于各種智能設(shè)備，其將成為FPC新增長(zhǎng)點(diǎn)，全球FPC市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)容，未來(lái)在攝像頭軟板、筆記本電腦高速傳輸線、智能手表天線等對(duì)其也有更多需求 。

01 5G天線材料概況 ? ?

2013年是4G元年，而如今隨著2019年6月6日工信部正式發(fā)放5G商用牌照，5G迎來(lái)了他的時(shí)代。

在自動(dòng)化，信息化，電子化的年代，5G不會(huì)停止發(fā)展的腳步。據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算，以5G基建為首的七大核心產(chǎn)業(yè)新基建，2020年的投資規(guī)模在21800億左右。IHS 預(yù)計(jì)到2035年，5G在全球創(chuàng)造的潛在銷售活動(dòng)將達(dá)12.3萬(wàn)億美元，并將跨越多個(gè)產(chǎn)業(yè)部門。

那什么是5G呢？5G為第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱，5G通訊就是指通訊頻率提高到5GHz范圍。我國(guó)的5G初始中頻頻段為3.3-3.6GHz和4.8-5GHz兩個(gè)頻段，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在研發(fā)之中；

而國(guó)際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)。這意味著5G通訊接近毫米波波段，毫米波最大優(yōu)點(diǎn)為傳播速度快，隨之帶來(lái)的最大缺點(diǎn)就是穿透力差、衰減大。（注：通常將30-300GHz的頻域(波長(zhǎng)為1～10毫米)的電磁波稱毫米波，它位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，因而兼有兩種波譜的特點(diǎn)。

02 5G通訊有什么優(yōu)點(diǎn)？ 極高的速率

5G的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4G傳輸速度100倍左右。手機(jī)用戶在不到一秒時(shí)間內(nèi)即可完成一部高清電影的下載。

極低的時(shí)延

4G的信號(hào)時(shí)延為140毫秒，而5G的時(shí)延降低到1毫秒，比4G整整降低140倍。

極大的衰減

因?yàn)?G的傳播頻率太高，導(dǎo)致信號(hào)很容易被屏蔽、很容易受到外界干擾、也很容易在傳播介質(zhì)中衰減。

03 5G對(duì)材料有什么特殊要求？ ? ? 5G

5G的傳輸速度更快，要求傳播介質(zhì)材料的介電常數(shù)和介電損耗要小；

5G的電磁波覆蓋能力較差，要求材料的電磁屏蔽能力要強(qiáng)；

5G的傳輸信號(hào)強(qiáng)度較差，要傳播材料的介電常數(shù)要小，材料的電磁屏蔽能力要強(qiáng)；

5G元器件的厚度薄、密封性要好，要求及時(shí)散熱，材料導(dǎo)熱性能要好。

綜合起來(lái)，5G需要：低介電、高導(dǎo)熱和高電磁屏蔽的高分子材料。

5G天線材料種類

5G通訊用材料品種異常豐富，從金屬材料、陶瓷材料、工程塑料、玻璃材料、復(fù)合材料到功能材料，都有著巨大的市場(chǎng)空間。5G的布局帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，必然會(huì)推動(dòng)供給側(cè)改革，企業(yè)都面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

5G天線材料的技術(shù)演進(jìn)

目前，常見的以柔性電路板（FPC）為基材的移動(dòng)終端天線是由聚酰亞胺（PI）包裹銅箔制成的，在高頻高速環(huán)境下，熱量積累引起的溫度變化會(huì)導(dǎo)致天線形變，產(chǎn)生嚴(yán)重的傳輸損耗，導(dǎo)致波形失真，影響傳輸速度。

為了克服這一技術(shù)瓶頸，蘋果正在探索液晶聚合體（LCP）和改良聚酰亞胺（MPI）等不同技術(shù)路徑。

04 5G手機(jī)天線材料-LCP與MPI ? ? LCP和MPI

5G的驅(qū)動(dòng)無(wú)疑為智能手機(jī)天線的發(fā)展和革新帶來(lái)機(jī)會(huì)。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，手機(jī)通信使用的無(wú)線電波頻率逐漸提高。由于電磁波具有頻率越高，波長(zhǎng)越短，越容易在傳播介質(zhì)中衰減的特點(diǎn)，頻率越高，要求天線材料的損耗越小。

最早的天線由銅和合金等金屬制成，后來(lái)隨著FPC工藝的出現(xiàn)，4G時(shí)代的天線制造材料開始采用PI膜（聚酰亞胺）。但PI在10Ghz以上損耗明顯，無(wú)法滿足5G終端的需求，憑借介子損耗與導(dǎo)體損耗更小，具備靈活性、密封性等特性，LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）逐漸得到應(yīng)用。

但LCP造價(jià)昂貴、工藝復(fù)雜，目前MPI（Modified Polyimide，改良的聚酰亞胺）有望成為5G時(shí)代早期天線材料的主流選擇之一。

LCP材料和MPI材料的特點(diǎn)

iPhone X首次使用LCP天線（2個(gè)），用于提高天線的高頻高速性能并減小空間占用。

由于蘋果的示范效應(yīng)，可以合理推測(cè)其它安卓廠商將陸續(xù)跟進(jìn)，手機(jī)LCP天線市場(chǎng)有望迎來(lái)爆發(fā)。

05 LCP材料 ? ? LCP

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?xiàng)l件下能出現(xiàn)既有液體的流動(dòng)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)。

與其他有機(jī)高分子材料相比，LCP具有獨(dú)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(shí)，剪切應(yīng)力的作用下，進(jìn)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(qiáng)效果，機(jī)械性能優(yōu)異，強(qiáng)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(duì)稱性高，再加上液晶本身結(jié)構(gòu)使主鏈的運(yùn)動(dòng)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(shí)代設(shè)備對(duì)于材料的各項(xiàng)性能要求（特別是介電性能要求）越來(lái)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(jī)天線、高頻電路板等方面。

06 MPI材料 MPI

MPI就是改進(jìn)配方的聚酰亞胺天線，由于是本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)，具備優(yōu)異的抗化學(xué)性、機(jī)械強(qiáng)度與高電阻抗等特性，不僅被大量地應(yīng)用在微電子工業(yè)與航天科技上，更因在平坦化制程及易加工等特性上較傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料有優(yōu)勢(shì)，而被大量使用在電子元件的構(gòu)裝上，成了新構(gòu)裝材料的最佳選擇。

由于是非結(jié)晶性的材料，其操作溫度寬，在低溫壓合銅箔下易操作，表面能夠與銅較易接著，且價(jià)格較親民。

氟化物配方改善后，MPI在10-15GHz高頻信號(hào)上的表現(xiàn)已經(jīng)大致與LCP天線差不多了。故部分同行認(rèn)為，在5G時(shí)代其實(shí)MPI已足夠用，不一定要用到LCP材料，MPI足以與LCP競(jìng)爭(zhēng)。以蘋果為代表的北美廠商傾向于部分采用MPI，本質(zhì)是因?yàn)長(zhǎng)CP制造產(chǎn)能上存在一些局限性。

總之：LCP或許仍會(huì)是5G上的最大贏家，但就目前4G跨5G的過渡期來(lái)說，MPI確實(shí)有機(jī)會(huì)崛起。

07 LCP天線材料產(chǎn)業(yè)鏈分析 ? ? 產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

競(jìng)爭(zhēng)格局

天線終端市場(chǎng)

全球天線市場(chǎng)已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的寡頭格局，行業(yè)前八占據(jù)了全球85%以上的市場(chǎng)份額，前八中中國(guó)廠商占據(jù)五席，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)份額維持在六成以上。國(guó)外廠商主要包括美國(guó)康普（收購(gòu)安德魯）、韓國(guó)ACE和德國(guó)凱瑟琳。

在移動(dòng)終端設(shè)備天線領(lǐng)域中具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的廠商包括美國(guó)安費(fèi)諾、美國(guó)Molex、立訊精密、信維通信、碩貝德等。

2018年全球手機(jī)天線品牌市場(chǎng)份額

LCP天線的產(chǎn)業(yè)鏈

上游的原材料供應(yīng)商和FCCL（FlexibleCopperCladLaminates，柔性覆銅 板）制造商，中游的FPC軟板制造商，和下游的天線模組制造商組成。上游原材料有LCP樹脂/膜和壓延銅箔等材料。

FCCL制造商利用這些材料制造FCCL，軟板 制造商再利用FCCL和其他生產(chǎn)材料，加工制造FPC軟板，最后天線模組制造商根據(jù)不同的天 線設(shè)計(jì)將FPC軟板加工成天線模組。LCP天線多個(gè)環(huán)節(jié)均有技術(shù)壁壘，最難的是膜級(jí)LCP純樹脂合成及拉膜兩個(gè)環(huán)節(jié)。?

（1）LCP樹脂的合成本身就是高難度的，有兩到三種的單體參與合成，分熔融聚合和固相 聚合兩個(gè)步驟完成聚合，且對(duì)雜質(zhì)、分子量分布有嚴(yán)格要求，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也有很高的要求。在LCP的諸多合成路線中，寶理和塞拉尼斯的路線最適合拉膜。?

（2）成膜工藝難度高。膜的制備需要大量實(shí)踐，且由于樹脂生產(chǎn)企業(yè)和薄膜企業(yè)的封閉供 應(yīng)鏈導(dǎo)致新進(jìn)入者很難買到膜級(jí)樹脂、更不用說制成合格的薄膜出來(lái)。目前寶理-可樂麗（吹 膜）-松下電工組合，寶理-村田（雙拉）組合是市場(chǎng)上最成功的組合。住友也在和包括日本 千代田等企業(yè)在合作開發(fā)。此外，膜的制備后還要進(jìn)行熱處理和涂覆工藝，里面也有非常多 的knowhow。?

（3）其他環(huán)節(jié)，如FCCL的環(huán)節(jié)需要壓銅，而LCP的熱熔性導(dǎo)致該工藝對(duì)溫度控制的要求 非常高；再者，在LCP軟板上鉆孔有難度，因?yàn)長(zhǎng)CP軟板有很多層，傳統(tǒng)材料的FPC軟板用的機(jī)械打 孔方式不適用于LCP軟板，目前日本村田制作所采用的是埋容埋感技術(shù)，臺(tái)灣嘉聯(lián)益則用的 是激光打孔。目前全球范圍內(nèi)，能夠真正量產(chǎn)供應(yīng)薄膜級(jí)別LCP樹脂的公司僅有日本寶理，塞拉尼斯有能 力生產(chǎn)薄膜級(jí)樹脂，但并未大量出貨。其他企業(yè)則不斷摸索和改進(jìn)，以適配出更加適用于生 產(chǎn)薄膜的樹脂。

掌握LCP制膜核心技術(shù)的公司

LCP制膜核心技術(shù)由少數(shù)日本企業(yè)掌握，且能夠?qū)崿F(xiàn)成熟應(yīng)用的更少。薄膜技術(shù)按商業(yè)化成熟度可分為實(shí)驗(yàn)品（樣品）——產(chǎn)品（符合要求）——商品（成熟應(yīng)用）三個(gè)階段。目前市場(chǎng)上掌握天線用LCP制膜核心技術(shù)的企業(yè)主要是美國(guó)superex、日本村田、日本可樂麗以及日本千代田，而能夠真正達(dá)到商品階段的就屬日本村田和可樂麗。

全球 LCP 樹脂生產(chǎn)主要集中在美、日兩地，其中美國(guó)塞拉尼斯、日本寶理和日本住友是全球主要供應(yīng)商，三者產(chǎn)能占比 63%。塞拉尼斯在收購(gòu)杜邦原 LCP 業(yè)務(wù)后全球產(chǎn)能達(dá)到 2.2 萬(wàn)噸，占比近 30%；而塞拉尼斯、寶理、住友三家企業(yè)產(chǎn)能占比達(dá) 63%，行業(yè)集中度較高。目前國(guó)內(nèi)具備規(guī)模量產(chǎn)能力的代表性企業(yè)為金發(fā)科技、普利特、沃特股份、臺(tái)灣長(zhǎng)春等。

全球LCP樹脂/薄膜生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能

國(guó)內(nèi)LCP樹脂/薄膜材料相關(guān)公司及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展看，目前國(guó)內(nèi)仍然沒有能夠自主量產(chǎn)滿足天線用LCP薄膜或者膜級(jí)LCP樹脂材料的企業(yè)。

國(guó)內(nèi)主要LCP樹脂/薄膜生產(chǎn)企業(yè)

（1）沃特股份：薄膜級(jí)LCP在測(cè)試階段，應(yīng)用領(lǐng)域陸續(xù)通過下游客戶認(rèn)證并進(jìn)入批量化供應(yīng)階段；國(guó)內(nèi)改性塑料領(lǐng)先企業(yè)，業(yè)績(jī)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。公司主要從事改性工程塑料、改性通用塑料以及高性能功能高分子材料的研、產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)，主要產(chǎn)品包括特種及新型工程高分子、高性能復(fù)合材料、碳纖維及碳納米管復(fù)合材料、含氟高分子材料。其中，公司 LCP 材料、聚四氟乙烯材料（PTFE）、改性聚苯醚（PPE）系列產(chǎn)品以及碳纖維、碳納米管復(fù)合材料在業(yè)內(nèi)具有領(lǐng)先的技術(shù)水平。根據(jù)業(yè)績(jī)快報(bào)，公司 2019 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 9.0億（ +11.4%），歸母凈利潤(rùn) 0.46 億（ +30.7%）。

收購(gòu)韓國(guó)三星精密化學(xué) LCP 產(chǎn)線，薄膜級(jí)樹脂處于測(cè)試驗(yàn)證階段。公司于 2014年完成收購(gòu)韓國(guó)三星精密化學(xué) LCP 生產(chǎn)線及相關(guān)無(wú)形資產(chǎn)，目前是全球唯一一家擁有連續(xù)法生產(chǎn) I 型、II 型、III 型全系列 LCP 樹脂及其復(fù)合材料制備技術(shù)的企業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)已達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，目前年產(chǎn)能 3000 噸。除傳統(tǒng)注塑級(jí) LCP 外，公司已有多項(xiàng)專利可用于制備纖維級(jí)和薄膜級(jí) LCP。根據(jù)互動(dòng)易平臺(tái)，截至2020.2.24，公司薄膜級(jí) LCP 處于客戶測(cè)試及認(rèn)證階段。

（2）金發(fā)科技：薄膜樹脂已小批量出口，與 5G 通信設(shè)備商開發(fā)天線產(chǎn)品；亞太地區(qū)改性塑料龍頭，收購(gòu)寧波海越 51%股權(quán)打通產(chǎn)業(yè)鏈一體化。公司主要產(chǎn)品分為改性塑料（186.5 萬(wàn)噸）、完全生物降解塑料（7.1 萬(wàn)噸）、特種工程塑料（2.0 萬(wàn)噸）、高性能碳纖維及復(fù)合材料（1.5 萬(wàn)噸）、環(huán)保高性能再生塑料（15萬(wàn)噸）和輕烴及氫能源六大類。其中，輕烴及氫能源業(yè)務(wù)來(lái)自寧波金發(fā)（收購(gòu)前為寧波海越），該主體主要從事丙烯、異辛烷、甲乙酮等生產(chǎn)銷售業(yè)務(wù)，未來(lái)將打造 120 萬(wàn)噸/年聚丙烯熱塑性彈性體（PTPE）及改性新材料一體化項(xiàng)目。公司通過寧波金發(fā)打通聚丙烯生產(chǎn)全鏈條（即從上游基礎(chǔ)化工原料丙烯到下游改性塑料），進(jìn)一步加強(qiáng)公司的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。根據(jù)業(yè)績(jī)預(yù)增公告，預(yù)計(jì)公司 2019 年實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 11.5-12.9 億，同比+85~107%。

薄膜級(jí) LCP 已小批量出口至日本，與國(guó)內(nèi) 5G 通信設(shè)備商共同開發(fā)天線產(chǎn)品。公司自 2009 年開始自主研發(fā) LCP 材料，目前已有產(chǎn)能 3000 噸，未來(lái)將擴(kuò)至 6000噸。公司已開發(fā)出適用于 FPC 所需的低介電常數(shù)、低介電損耗和高尺寸穩(wěn)定性的膜級(jí) LCP 樹脂，在薄膜成型廠家經(jīng)過了多次驗(yàn)證和評(píng)估，材料性能能夠滿足應(yīng)用需求，并已小批量出口到日本。公司與國(guó)內(nèi)著名 5G 通信設(shè)備廠商簽訂技術(shù)保密協(xié)議，共同發(fā)展 LCP 柔性天線，此外還成功開發(fā)了以 LCP 為基材的 LDS 材料，作為 5G 通信的另外一種天線材料，并得到知名 LDS 天線廠商認(rèn)可。

（3）普利特：成功研發(fā)出薄膜級(jí)樹脂，正和下游客戶共同開發(fā) LCP 薄膜；汽車用改性塑料巨頭，業(yè)務(wù)布局全球。公司主要產(chǎn)品包括改性聚烯烴材料（改性 PP）、改性 ABS 材料、改性聚碳酸脂合金材料（改性 PC 合金）、改性尼龍材料（改PA）、液晶高分子材料（TLCP）、特種工程材料等新材料產(chǎn)品，形成以汽車材料板塊為主航道，并行發(fā)展特殊化學(xué)品板塊以及特種新材料板塊的戰(zhàn)略路線。公司是國(guó)內(nèi)極具競(jìng)爭(zhēng)力的汽車用改性塑料企業(yè)，在北美及歐洲市場(chǎng)也具有舉足輕重的地位，核心客戶包括奔馳、寶馬、福特、通用以及一汽、上汽、廣汽等國(guó)內(nèi)外知名車企。根據(jù)公司年報(bào)，公司 2019 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 36.0 億（-1.8%），實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 1.6 億（+128%） 。

已成功研發(fā)出薄膜級(jí) LCP 樹脂，正和下游客戶共同開發(fā)薄膜產(chǎn)品，具備一定的條件，期待公司能夠?qū)崿F(xiàn)最終的產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)材料的進(jìn)口替代。公司于 2007年收購(gòu)上?？乒然ぃ◤?fù)旦大學(xué)退休教授卜先生創(chuàng)建）切入 TLCP 領(lǐng)域，對(duì) TLCP技術(shù)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以及美國(guó) PCT 專利。公司建有 TLCP 材料從樹脂聚合到復(fù)合改性的完整技術(shù)與生產(chǎn)體系。目前，公司已成功研發(fā)出注塑級(jí)、薄膜級(jí)和紡絲級(jí) LCP 樹脂材料。其中，注塑級(jí) LCP 樹脂已批量供貨至下游客戶，同時(shí)和下游行業(yè)知名客戶聯(lián)合研發(fā) LCP 薄膜和 LCP 纖維等具體產(chǎn)品。

（4）寧波聚嘉新材料：具備膜級(jí) LCP 樹脂生產(chǎn)能力，薄膜產(chǎn)品正在中試；寧波聚嘉新材料科技有限公司 2017 年 11 月成立于寧波高新區(qū)，注冊(cè)資本 900 萬(wàn)元，主營(yíng)產(chǎn)品為新材料領(lǐng)域高端工程塑料液晶聚合物 LCP 及相關(guān)產(chǎn)品，如 LCP 薄膜和 LCP 纖維等。

具備膜級(jí) LCP 樹脂生產(chǎn)能力，薄膜產(chǎn)品處于中試階段。創(chuàng)始人王陽(yáng)自 2014 年便開始組建 LCP 項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)，目前公司已具備膜級(jí) LCP 樹脂生產(chǎn)能力，薄膜產(chǎn)品正在中試階段。公司下設(shè)兩個(gè)全資子公司，其中黑龍江聚嘉新材料科技開發(fā)有限公司，是高性能液晶聚合物的研發(fā)中心，擁有年產(chǎn)150噸LCP膜級(jí)純樹脂生產(chǎn)線；寧波甬侖聚嘉新材料科技有限公司擁有年產(chǎn) 2000 噸 LCP 膜級(jí)純樹脂生產(chǎn)線。

隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)投入和工藝改進(jìn)的持續(xù)推進(jìn)，天線用LCP薄膜材料量產(chǎn)瓶頸有望突破，可持續(xù)關(guān)注以上企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展和客戶認(rèn)證進(jìn)度。

編輯：黃飛

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