LCP能作为高频通信的核心材料吗？

       液晶聚合物（又称液晶高分子, As for Liquid Crystal Polymer, LCP）是指在一定条件下能以液晶相存在的聚合物材料，其特点为分子具有较高的分子量又具有取向有序的性质。LCP 在以液晶相存在时粘度较低，且高度取向，而将其冷却，固化后，它的形态又可以稳定地保持，因此 LCP 材料具有优异的机械性能。此外， LCP 材料还由于具有低吸湿性、耐化学腐蚀性、耐候性、耐热性、阻燃性以及低介电常数和介电损耗因数等特点。

       LCP的特殊微观结构赋予了其优异宏观性能，也使得LCP被广泛应用于通讯、电子、航天军工等领域。2018年，70%以上的LCP被应用于电子电气领域。根据形成液晶的条件，LCP 可分为溶致型液晶（ Lyotropic liquid crystalline polymer, LLCP ）和热致型液晶（Thermotropic Liquid Crystal Polymer, TLCP）。其中 LLCP 可溶解于溶液中并在一定浓度下按一定规律有序排列，呈现出部分晶体性质。LLCP 仅能在溶液中加工，不能熔融，因此一般用作纤维和涂料；而 TLCP 则是在热熔融时进入液晶态，不但可以通过溶液纺丝形成高强度纤维，而且可以通过注射、挤出等热加工方式形成各种制品，比起 LLCP 应用范围更加广阔， TLCP 也因此在短短几十年间在电子信息、航空航天、汽车、机械、化工和医疗等领域获得重要应用，被誉为“超级工程材料”。基于此，本文主要讨论TLCP 。

       TLCP 根据热变形温度高低分为高耐热型（I 型）、中耐热型（II 型）和低耐热型（III 型）。其中，II 型 是天线材料首选的薄膜基体树脂。

       I 型 TLCP 的基本结构主要为对羟基苯甲酸（HBA）、联苯二酚（BP）及不同比例的对苯二甲酸（TA）/间苯二甲酸（IA）引出的单元，抗张强度及模量在 TLCP 中最高，热变形温度高于 300℃。以比利时Solvay 的 Xydar 和住友的 SimikaSuper 为代表。

       II 型 TLCP 的主要成分是 HBA 和 6-羟基-2-萘甲酸（HNA）引出的单元，热变形温度在 240~280℃之间。由于耐热性较低，其加工性能良好，可用挤出机和注塑机加工成型，主要技术被宝理塑料与塞拉尼斯掌控。

       III 型LCP 主要为 HBA 和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）合成的共聚物，PET中柔性酯基的加入进一步降低了材料的耐热性能，使得其热变形温度低于 210℃，如尤尼奇卡的 Rodrun 为代表的非全芳香族系列和东丽的Novaccurate等。

LCP的传统应用

       LCP具有诸多优良特性，作为工程塑料可用于手机、电脑等电子设备中的连接器 ，汽车的大灯壳体等；作为纤维可以用于安全气囊、轮胎的增强材料、以及光纤等；制成合金可以用于耐腐蚀的化工泵、汽车刹车片以及高端音响拾音器等。

LCP的优良特性

       在传统应用方面，LCP的市场前景良好：根据Mordor intelligence的数据，预计在2020-2025年之间全球传统LCP市场的复合年均增长率约在4.5%左右，其中电子电器与消费电子领域占绝大多数，约80%。

LCP的传统应用分布领域

5G时代的新机遇

        随着5G时代的到来，高频高速通讯应用对信号传输损耗的严苛要求使得许多传统天线材料面临淘汰。4G 时代通用的移动端柔性电路板（ FPC ）基材主要是聚酰亚胺（Polyimide，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PI 基材吸水率较高，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。通常的解决方法是对PI进行改性来替代LCP，以降低成本。

       目前的现状是，5G手机应用中 MPI （Modified Polyimide，改性PI）和 LCP 基板的 FPC 正在逐渐替代传统的PI软板。其中苹果在 iPhone8 就首次引入 LCP 软板的天线方案，2018 年三款机型 XR/XS/XS max 仍继续采用 LCP 天线方案，分别使用3/3/2 个 LCP 天线。到发文为止，苹果的手机端LCP比例依然在不断增大，我们预计在明后两年LCP天线在IOS机型中的渗透率将达到100%。

       毫米波阶段，LCP是当之无愧的最佳选择。但目前除了美国以外的主流国家采用的是先建设Sub-6G，再过度到毫米波。根据 3GPP 的定义，5G NR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 ），按照分类来说，前者（Sub-6G）属于厘米波，后者属于毫米波。

       因此，MPI还将在Sub-6G阶段与LCP进行竞争，但是基于LCP较低的高频传输损耗，在没有更先进的改性方法的情况下LCP将成为毫米波段的最佳选择。