全球5G天线用LCP薄膜行业发展前景预测：远期市场空间可达233亿元图

1、全球5G天线用LCP薄膜行业发展前景预测：远期市场空间可达233亿元图 一、LCP材料产能集中度及市场规模分析 TLCP材料是1976年Eastman Kodak公司首次发现PET改性PHB（聚对羟基安息香酸）显示热致性液晶后开始研发，20世纪80年代中后期进入应用阶段。LCP材料分子主链上具有大量刚性苯环结构，决定了其特殊的物化特征和加工性质，具有低吸湿性、耐化学腐蚀性、良好的耐候性、耐热性、阻燃性以及低介电常数和低介电损耗因数等特点，广泛应用于电子电器、航空航天、国防军工、光电通讯等高新技术领域。 HYPERLINK /research/201911/810686.html 智研咨询发布的

2、2020-2026年中国LCP膜行业产销情况分析及投资风险研究报告显示：目前全球LCP树脂材料产能约7.6万吨/年，全部集中在日本、美国和中国，产能分别为3.4万吨、2.6万吨和1.6万吨，占比分别为45%、34%和21%，其中美国和日本企业在20世纪80年代就开始量产LCP材料，我国进入LCP领域较晚，长期依赖美日进口，近几年来随着金发科技、普利特、沃特股份、聚嘉新材料等企业陆续投产，LCP材料产能快速增长。随着5G时代到来，未来LCP材料需求将有望迎来快速增长。LCP产能分布数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 二、5G时代对天线模组中电路板基材提出更高要求 1、LCP软板分类 未

3、来智能手机的发展将向着高频化和小型化发展，柔性电路板（Flexible Printed Circuit Board，FPC软板）目前已成为天线主流工艺，占有率超过7成，其超薄设计将天线由早期的外置天线发展为内置天线，随着5G时代到来，LCP天线有望得到广泛应用。 3GPP定义了5G的频率范围，分为Sub-6G和毫米波。根据3GPP的定义，5GNR包括了两大频谱范围，分别是FR1（对应450MHz到6000MHz，通常被称作Sub-6G）和FR2（24250MHz到52600MHz）。按频段分类，FR1属于厘米波，而FR2则属于毫米波。（波长=光速/频率，即频率越高，波长越短） 无线电通讯按波长

4、和频率分类分类波长频率用途甚低频VLF10100km（甚长波）3KHz30KHz远距离导航、海底通信低频LF110km（长波）30KHz300KHz远距离导航、海底通信、无线信标中频MF0.11km（中波）300KHz3MHz海上无线通信、调幅广播高频HF10100m（短波）3MHz30MHz业余无线电、国际广播、军事通信、远距离飞机、轮船间通信、电话、传真甚高频VHF110m（超短波）30MHz300MHzVHF电视、调频双向无线通信、飞行器调幅通信、飞行器辅助导航特高频UH0.11m（分米波）300MHz3GHzUHF电视、蜂窝电视、协助导航、雷达、GPS、微波通信、个人通信系统超高频SH

5、F0.010.1m（厘米波）3GHz30GHz卫星通信、雷达、微波通信极高频EHF0.0010.01m（毫米波）30GHz300GHz卫星通信、雷达、微波通信红外线0.78-400um3x1011-4x1014Hz光纤通信、探测、医疗可见光400-780nm4x1014-8x1014Hz-紫外线100-400um8x1014-3x1015Hz光化学、灭菌数据来源：公开资料整理 除美国外大部分国家和地区优先发展Sub-6G频段，再逐步过渡到毫米波。根据各国情况，中、欧等地主要先发展Sub-6G，再逐步过渡到毫米波；而美国则由于军用频谱是Sub-6G的原因，则直接选择了毫米波路线，但值得注意的是，

6、近日美国联邦通信委员会（FCC）决定斥资97亿美元加速回购3.7GHz-4.2GHz频谱，并将其用于5G网络建设，这一消息可能意味着美国或将重新规划5G布局，前期重心有望转移至Sub-6G。 由于5G高速、高频等特点，为保证可靠性、减少信号在传输过程中的损耗，5G通信对天线材料的介电常数、介质损耗因子等指标有更高要求。目前4G时代手机天线所用的柔性电路板（FPC）基材主要是聚酰亚胺（PI），这是综合考虑了PI其优良的机械强度、弯折性能、持续稳定性、耐热性、绝缘特性等优点。但是，由于PI基材吸水率太大，介电常数（Dk）和介质损耗因子（Df）也较大，尤其对工作频率超过10GHz的产品影响显著，因此

7、很难满足5G时代对天线材料的要求。 目前主流的解决方式有两种：改性PI（MPI）或者LCP，其中MPI在Sub-6G具备一定综合优势，但随着5G商用化进程的推进，毫米波阶段仍将以LCP为主。传输可靠性方面，LCPMPIPI；防潮性方面，LCPMPIPI；但成本方面，目前LCP薄膜受制于产品良率和薄膜供应垄断，成本最高，经济性最低，而PI膜作为成熟应用产品成本最低，但无法用于5G时代的天线传输。经过改性后的MPI在Sub-6G阶段能够和LCP分庭抗礼，但在毫米波频段损耗较LCP差距进一步拉大，因此在毫米波阶段LCP仍将是主要天线膜材。 2、受益5G高频与小型化趋势，LCP材料有望快速发展 相较于

8、PI，LCP可大幅减少高频传输损耗。根据住友电气工业数据，LCP和PI材料相比，在5GHz频率时传输损耗更小，且随着频率的逐渐提升，损耗减少幅度进一步扩大。 LCP材料的极低吸水率注定其成为5G天线传输的核心膜材。相比PI，除了LCP拥有较低的介质损耗因子Df外，还有一个重要指标便是其吸水率极低，即几乎不会吸潮，因此其基材的损耗-频率曲线在吸湿前后迁移并不明显，相反PI基材的损耗-频率曲线在吸湿前后迁移较为明显，传输损耗较大。 传统软板由导电材料、绝缘基材、覆盖层等构成的多层结构组成，一般使用铜箔作为导体电路材料，聚酰亚胺（Polyimide, PI）膜、改性聚酰亚胺（Modified Pol

9、yimide, MPI）膜、LCP膜等作为电路绝缘基材，环氧树脂粘合剂作为保护和隔离电路的覆盖层，经过一定的制程加工成FPC软板。 LCP、PI、MPI性能对比传输损耗可弯折性尺寸稳定性吸湿性耐热性PI较差较差较差较高较高MPI一般一般一般一般一般LCP较好较好较好较低较差数据来源：公开资料整理 随着无线网络从4G向5G过渡，通信频率将全面进入高频高速领域。根据5G的发展路线图，未来通信频率将分两个阶段进行提升。第一阶段的目标是在2020年前将通信频率提升到6GHz，第二阶段的目标是在2020年后进一步提升到毫米波（30-60GHz）的应用。通信频率的演变频段波长2G0.8-1Ghz、1.8G

10、hz20-30cm3G1.8-2.2Ghz13-16cm4G1.8-2.7Ghz11-16cm5G低频3-5Ghz、高频20-30Ghz6-10cm、10-15cm数据来源：公开资料整理 高频高速电路的需求内涵是传输信号的速度和品质，影响这两项的主要因素是传输材料的电气性能，包括介电常数与介电损耗，具体而言，信号传输的速度与介电常数负相关，信号品质与介电损耗负相关。传统天线短板的PI基材已经逐渐显示出应用的劣势，尤其在高频传输方面，其对2.4G的射频信号产生3db损耗，并且频率越高损耗越大。相比PI材料，LCP具有介电常数低（典型值为2.9）、正切损耗小（其值为0.0025）、热膨胀系数低、介

11、电常数温度特性好、高强度、灵活性、密封性（吸水率小于0.004）等优点。在微波频段，LCP具有非常稳定的介电特性，损耗相比传统基材的电磁损耗要小10倍以上，能够有效降低信号损失。并且，基于LCP的微波器件不仅可以在平面状态下使用，也可以在弯曲甚至折叠的环境下使用。伴随智能手机对空间利用的极致追求，LCP软板将凭借更优的空间效率替代天线传输线。 LCP天线是指采用LCP为基材的FPC软板，并承载部分天线功能。LCP可以保证在较高可靠性的前提下实现高频高速，具有以下电学特性：（1）在高达110GHz的全部射频范围几乎能保持恒定的介电常数，一致性好；（2）正切损耗非常小，仅为0.002，即使在110

12、 GHz时也只增加到0.0045，非常适合毫米波应用。而目前应用较多的主要是PI天线，但是由于PI基材的介电常数和损耗因子较大、吸潮性较大、可靠性较差，因此PI软板的高频传输损耗严重、结构特性较差，已经无法适应当前的高频高速趋势，尤其是不能用于10Ghz以上频率。 3、低频5G时代MPI与LCP天线有望共存，中高频5G时代LCP优势明显 MPI是一种改性的聚酰亚胺材料，具有非结晶性因此在各种温度条件下均能够进行操作，尤其在低温压合铜箔时更易与铜的表面附着。其在15GHz以下的信号处理表现不逊色于LCP天线。在5G初期sub-6GHz时代，由于MPI也可以满足5G信号处理需求，且价格相对LCP材

13、料较低，因此MPI有望与LCP共同成为天线主流材料。但是在15GHz以上的信号处理方面，LCP的优势依然十分明显。 根据公开资料，2018款iPhone XS/XS Max/XR各使用3/3/2个LCP，单机价值6-10美元，2018年iPhone销量2.25亿台，其中X系列出货约5千万台，综合考虑2019年部分LCP天线可能替换为MPI天线，以及未来5G手机中国生产厂商天线材料的转变，预计2019、2020LCP/MPI天线市场为15、20亿美元。数据来源：公开资料整理 从成本端来看，LCP天线价值主要在软板环节，其成本约占到天线价值的70%，其中LCP材料占LCP软板的成本的15%左右，占

14、LCP天线成本的10%左右。 因此2020年LCP天线端市场规模有望超过2亿美元，2018-2020年复合增长有望达到70%。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 4、 智能手机小型化为带来LCP材料带来新机遇 随着智能手机全面屏、更多功能组件、更大电池容量等趋势的发展，持续压缩手机空间，内部空间不断减少，手机设计不断向着一体化和高度集成化发展，手机天线已经从早期的外置天线发展为内置天线，但是目前天线可用设计空间越来越小，天线小型化需求日益迫切。 LCP软板替代天线传输线可减小65%厚度，进一步提高空间利用率。传统设计使用天线传输线（同轴电缆）将信号从天线传输至主板，随着多模多频技术的

15、发展，在狭小空间内放置多根天线的需求愈发迫切。LCP软板拥有与天线传输线同等优秀的传输损耗，可在仅0.2毫米的3层结构中携带若干根传输线，并将多个射频线一并引出，从而取代肥厚的天线传输线和同轴连接器，并减小65%的厚度，具有更高的空间效率。LCP板具有更好的柔性性能，相比PI软板可进一步提高空间利用率。柔性电子可利用更小的弯折半径进一步轻薄化，因此对柔性的追求也是小型化的体现。以电阻变化大于10%为判断依据，同等实验条件下，LCP软板相比传统的PI软板可以耐受更多的弯折次数和更小的弯折半径，因此LCP软板具有更好的柔性性能和产品可靠性。LCP软板是热塑性材料，可以自由设计形状，从而充分利用智能

16、手机中的狭小空间，进一步提升空间利用率。 5、 LCP性能突出，有望应用于5G高频封装材料，应用前景广阔 从性能上看，MPI在Sub-6G阶段综合表现并不输LCP，且供给可由原先PI厂商转产。改性PI（即MPI）全称ModifiedPI，是通过引入氟原子、硅氧烷等方法制备而成。MPI的介电常数、介质损耗因子指标要优于PI、接近LCP，吸水率也较PI大为改善、但仍不及LCP。相关数据显示，在Sub-6G的频段内，MPI材料和LCP材料的传输损耗差异并不明显，MPI在6-15GHz的频段内的表现也只是略微低于LCP，可满足5G时代天线传输的要求，但在15GHz以上的更高频段，MPI材料同LCP材料

17、的差距逐渐明显并拉大。需要注意的是，Taimide的MPI产品LKA-025在25-30GHz频段内的损耗曲线几乎和LCP相同，不过LCP极低的吸水率还是注定了MPI无法在毫米波阶段替代LCP作为天线用电路板基材。数据来源：公开资料整理 LCP材料还可以用作射频前端的塑封材料，相比如LTCC工艺，使用LCP封装的模组具有烧结温度低、尺寸稳定性强、吸水率低、产品强度高等优势，目前已被行业认作5G射频前端模组首选封装材料之一，应用前景广阔。 LTCC是一种早期的埋层技术，电容电感陶瓷类的用的都是LTCC的工艺技术，通过在封装体的垂直多层空间内埋置无源器件可以节省空间。但是由于LTCC的工艺温度高达

18、850摄氏度，无法直接封装芯片裸片；并且LTCC不具有柔性特点，无法更好的利用狭小的可用空间。由于LCP具有较低的层压温度，因此可以直接将芯片裸片封装在LCP叠层内，并在同一热压工艺中进行层压，同时保持较好的可靠性和散热性。三种埋层封装工艺中，LCP是最具有优势的。仅考虑基站天线市场，预计到2022年高频印刷电路板基材市场规模将达到76亿美元，CAGR超过115%。数据来源：公开资料整理 6、全球5G天线用LCP薄膜市场空间远期可达233亿元 实际应用中，苹果Apple公司在2017年末新发行的iPhoneX首次将LCP材料应用于天线，旨在提高天线高频高速性能的同时减小空间的占用。根据电子发烧友等产业拆机报告，iPhoneX应用了两组LCP天线，分别是上天线和下天线，此外上下天线仍各应用1组PI天线，整个手机中LCP和PI天线各有两组。而2018年iPhoneXS/XSMax/XR则分别拥有3/3/2组LCP天线，但2019年的新机系列中，由于该系列仍不支持5G且受制于成本及供应商等因素，减少了LCP天线数目，使用MPI天线替代。苹果此举让市场认为Sub-6G频段下，MPI由于供应商较多、性能够用且经济性更好，不失为过