村田LCP薄膜及軟板的發展及概況
通信技術進入5G時代,不僅改變了人們的生活方式,同時也對通訊硬件領域的發展帶來了挑戰,5G通訊要求低高頻信號損耗,耐高溫以及其他特殊要求,使得很多傳統的天線材料面臨淘汰
村田LCP薄膜及軟板的發展及概況
通信技術進入5G時代,不僅改變了人們的生活方式,同時也對通訊硬件領域的發展帶來了挑戰,5G通訊要求低高頻信號損耗,耐高溫以及其他特殊要求,使得很多傳統的天線材料面臨淘汰,并引發新材料的應用。如市場最近幾年火起來的LCP膜,由于具有很低的高頻傳輸信號損耗,以及在毫米波傳輸階段的優勢,現在儼然成為最火的薄膜材料之一。
目前全球LCP薄膜能夠應用于實用階段的制造商并不多,而且實現LCP 薄膜生產的涂布法和共擠法,也主要由日本企業把控著生產及專利,其中之一就是日本電子器件生產商村田制作所。今天我們就和大家分享村田LCP薄膜的研究發展及在5G通訊的應用。
村田的LCP電路板 “MetroCirc”
2017年9月份蘋果公司發布的iPhoneX 和iPhone8手機,在手機里率先使用了4個LCP軟板,其供貨廠商就包括村田。村田生產的LCP高功能電路板的名字叫 “MetroCirc”,號稱具有折紙般的柔軟性,也被稱為“軟板”。其后續推出的的iPhone12使用全新的LCP軟板來持續提升到天線數量,同時新材質柔性便于設計,有效利用手機內部空間,并且也能保證可靠的高頻高速傳輸。
5G智能手機的零部件數量增加,手機內部空間變小。由于MetroCirc可以根據手機內部的形狀而彎曲,所以它能有效利用有限的空間。
另外,對于5G中使大容量通信成為可能的“毫米波”波段,由于MetroCirc的傳輸損失較少,具備能夠穩定傳輸電波的巨大優勢,所以在支持毫米波的終端方面,MetroCirc的使用將大幅增加。
村田的相關負責人表示:村田從2008年就開始開發MetroCirc,由于擔心技術泄密,直到2017年才對外公布。因此保護了近十年的時間。
村田LCP產品專利申請分析
村田制作所是日本一家電子零件專業制造廠,于1944年10月創立,1950年12月正式改名為村田制作所。村田是全球領先的電子元器件制造商,其最核心最有優勢的是電子元器件的設計與制造。主力商品是陶瓷電容器,高居世界首位。
村田與LCP相關的專利共計有145項,從2013年開始,LCP相關專利申請數量有了明顯的增加,并且每年穩定增加15項左右。在145項專利中,與LCP軟板相關的專利數量最多,這也體現了該產品確實在村田布局中處于核心地位。
村田LCP樹脂/薄膜技術研發路徑
在技術研發初期,村田更加聚集在薄膜本身的理化參數的提升上,例如聚合物熔點、成膜的表面粗糙度。早期專利采用的主要技術是氟樹脂作為支撐膜,然后與LCP膜進行復合,這主要是從制備工藝的角度進行改進的。
但是因為LCP薄膜無法單獨進行使用,必須在后續與銅箔進行復合,所以還需考慮在進行后續的使用和生產過程中,怎么去提高下游工序產品的質量。例如與銅箔的粘附性或者接合性。為了提高它們的粘合性,村田主要采用了表面處理和樹脂化學組成相結合的方式,用等離子體輻射工藝對LCP薄膜表面進行處理,來改善薄膜初始的粘附性。
從2015年開始,村田在LCP樹脂、薄膜上的專利布局開始慢慢體現出來它對高頻通訊領域的關注。例如,在進行LCP膜制備的時候,除了去改善薄膜的粘度外,還會同時關注到薄膜介質的損耗。在研究LCP薄膜的微觀結構的時候,通過激光處理來對薄膜中的纖維化部、結晶部進行設計。
但不管怎樣設計,其最終目標是為了提高薄膜的柔軟性。所以無論是高頻通訊中關注的介電損耗,還是薄膜的柔軟性,這都側面體現了村田在這個時候已經開始為LCP軟板的制備做基礎儲備了。
通過關注與樹脂、薄膜相關的專利申請人,發現早期和樹脂、薄膜相關的專利的申請人是Primatec公司,它在2016年被村田收購,成為村田的全資子公司。因為村田的優勢是電路元件的設計與制造,而對于高頻通訊軟板所必須的LCP樹脂,村田則是通過借助技術外部引入來實現的。
通過對村田LCP樹脂、薄膜技術研發路徑的梳理,將更好的推進中國國內對LCP薄膜及軟板技術的研究及開發。