5G时代下暗流涌动的FPC市场,LCP和MPI谁才是最后赢家?

势银膜链
9月前  
近年来,随着下游电子行业快速发展,智能终端产品向着轻薄、小型化快速发展。作为PCB的重要分支,FPC(柔性电路板)具有相较于传统刚性电路板更为优异的物理特性,FPC可弯曲、轻薄,并具有优良的电性能,可大大缩小电子产品的体积和重量,迎合了电子产品向高密度、小型化、轻薄化、高可靠性方向发展的需要。近年来FPC市场异军突起,比重不断扩大,成为全球PCB产业增长的核心动力之一。
FPC主要应用于消费电子产品,手机是其最大应用市场。根据 Prismark 数据,2018年全球FPC产值规模达约128亿美元,预计到2022年达到约149亿美元,年复增长率3.87%。
4G时代的天线制造材料是采用PI膜(聚酰亚胺),面对5G时代更高的信号传输要求,需要具有更低的介电强度和更小的介质损耗角的手机天线材质,目前常见代替PI的两种材质分别为LCP和MPI。
以LCP和MPI为基础的高频FPC具备更低的介电常数和低介电损耗,其数据传输速度与传输质量更能够适应5G时代要求,同时相对于传统FPC产品, 新型软板技术壁垒更高,利润率也更高。
LCP与MPI之争,谁将更有可能胜出?
LCP(Liquid Crystal Polymer),即液晶聚合物/高分子,是一种由刚性高分子链结构组成的全芳族液晶聚酯类高分子材料,最早应用于工业领域,后来凭借介质损耗与导体损耗更小,具备灵活性、密封性等特性,LCP逐渐应用于智能手机天线,LCP材料的介电常数更小(εr<3),高频介质损耗角更小(tanδ为0.002-0.004),并且相比于PI材料有更低的吸水性。
但LCP成本较高,工艺复杂,原材料相对短缺,良率较低,产业链尚不成熟,因此仍未在短时间内被广泛使用。
MPI即经过改性处理的PI材料,经过处理之后,MPI材质的传输损耗得到了一定的改善,吸水性也有所降低,在中低的工作频段下,工作性能十分接近LCP,在15GHz以上的频段,MPI材料的传输损耗渐渐增大,LCP材料优势明显,且在吸水性方面明显占优。
MPI相较LCP具有明显的成本优势,生产工艺也更容易实现,且由于MPI材料是基于PI材料的基础上发展起来的,所以其产业链相对成熟,因此MPI材料被认为是5G手机天线的过渡产品,在5G中低频段上使用较多,或与LCP搭配使用,这也是目前一个较为折中的选择。
LCP与MPI性能比较
综上所述,LCP在10GHz以上的波段传输性能显著,目前还没有可以代替的材料。但LCP材料本身耐热性较差,良率较难控制,因此LCP行业壁垒高,产能释放慢。
MPI虽然形成产业的时间较晚,但是技术门槛相对较低,与LCP相比,MPI产品良率高、成本低、上游原材料充裕。
因此依据目前市场的表现,MPI完全具备与LCP一较高下的可能,再考虑上成本、加工良率等优势,MPI综合性价比要高于LCP。随着MPI产能爆发期的到来,MPI与LCP价差也会扩大,拥有更高性价比的MPI市场将会扩容。
国内企业纷纷加码布局LCP领域
今年8月,住友化学发布有关调整液晶聚合物(LCP)价格通知,针对“Sumika Super LCP”化合物产品,日本国内将增加84日元/公斤,海外将增加0.8美元/公斤,从2021年9月1日起实施。
据了解,2020年全球LCP树脂产能约为7.6万吨/年,美国塞拉尼斯、日本宝理塑料、住友化工三家企业产能占比高达63%,行业集中度较高。近几年来随着金发科技、普利特、沃特股份、宁波聚嘉等企业陆续投产,LCP材料产能快速增长,截至2020年国内LCP产能达到1.8万吨/年,国内企业纷纷加码布局LCP领域——
随着2020年9月沃特股份宣布年产“5000吨液晶高分子LCP材料项目”建成投产,沃特股份已具备年产8000吨液晶高分子LCP材料生产能力。
在今年4月7日,沃特股份又发布关于新建年产2万吨液晶高分子LCP树脂材料项目的公告:拟投资3亿元于重庆市长寿区建设年产2万吨LCP树脂材料项目,2021年4月建设,预计2022年6月投产。建成后,其LCP树脂可供公司年产3.5万吨LCP复合材料并满足下游薄膜行业客户的树脂材料需求。
截止2020年,国内“改性塑料业龙头”金发科技LCP总产能已达6000吨,LCP销售量达1900吨。金发科技LCP薄膜专用树脂已具备量产能力,LCP薄膜产业化设备已安装完成;低介电损耗LCP材料在5G基站天线振子的应用通过了小批量全流程验证,有望在2021年实现量产;同时也开发出了不同介电性能的LCP材料在连接器上的应用并实现批量使用。
普利特也在“快马加鞭”迎头赶上。目前普利特已建成年产300万平方米的多规格LCP薄膜自动化生产线;在上海金山拥有2000吨LCP树脂合成能力,成功开发并量产了注塑级树脂、薄膜级树脂、纤维级树脂;拥有3000吨改性LCP注塑材料产能。
广东普利特现已建成1000吨(1000D规格)细旦LCP纤维产线;并与浙江东尼电子股份有限公司签署战略合作协议,在高强型 LCP 纤维的研发与量产等领域展开合作。
普利特LCP薄膜目前在客户处进行测试,准备下半年小批量供应;LCP纤维主要产品已经研发完成,批量生产设备亦已就位,正在进行大客户认证,目前已经小批量供应客户。
此外,宁波聚嘉年产万吨级LCP树脂聚合项目、万吨级LCP树脂改性项目、千吨级LCP纤维制备项目、百万平方米级LCP纤维布纺织项目均已动工建设。宁波聚嘉表示,到2022年,将形成140万㎡/年LCP薄膜的生产能力。
这些企业在MPI上有新动态
PI薄膜产能主要集中在杜邦、钟渊化学、PI尖端素材、达迈科技等企业,占据全球80%以上的FPC用PI薄膜的市场份额,国内有瑞华泰、国风塑业、丹邦科技、中天科技等,不过在产能和技术方面与龙头企业相比仍存在一定的差距。
当前,生产聚酰亚胺的各大厂商都看准了5G通讯的未来前景,积极布局高阶透明聚酰亚胺材料技术。对于此新技术趋势,哪些企业已开始进行布局5G通讯用聚酰亚胺开发及应用?——
杜邦最早发明以PMDA与ODA为主要原材料、经两步法合成制备PI薄膜的产业化技术,在高性能PI薄膜行业居于领先地位,产品种类齐全。45年来,杜邦 Kapton 聚酰亚胺薄膜在高性能、可靠性和耐用性方面树立了行业标准,具有独特的电气、热、化学和机械性能组合,可承受极端温度、振动和其他苛刻环境。
2019年杜邦斥资在其俄亥俄州瑟克尔维尔特种薄膜厂建造新的生产设施,提高Kapton聚酰亚胺薄膜和Pyralux覆铜板的产能以满足5G等需求。
2020年,钟渊化学官网发布消息称,公司开发的5G高速高频用超耐热聚酰亚胺薄膜「Pixeo IB」已于当年10月开始送样客户,预计将于2021年正式销售。「Pixeo IB」可将高频下的介电损耗角正切值降低至0.0025,从而用于5G毫米波段实现高速通信。
钟渊化学于1984年自主开发出主要供用于FPC的PI薄膜,并于2019年开发5G高速高频用超耐热聚酰亚胺薄膜:适用于毫米波的Pixeo IB和适用于sub-6的Pixeo SR。
「Pixeo IB」(来源:钟渊化学)
同样在去年10月,日本旗胜(Nippon Mektron)发布消息称,除了基于LCP的FPC外 ,其采用改性聚酰亚胺(MPI)开发新结构的5G高速传输用FPC,并已建立批量生产线。
据了解,日本旗胜通过将MPI和低介电粘合剂结合,实现了与LCP柔性电路板一样优异的传输特性,且与LCP柔性电路板相比,提高了抗弯曲性和耐热性。这款产品除了符合USB4.0和PCI-E等通信要求外,还满足毫米波天线模块、包括sub6在内的5G基站、数据中心以及汽车联网等多种应用要求。
去年12月,据韩媒Thelec报道,PI尖端素材将为三星电子的Galaxy S21 5G智能手机提供聚酰亚胺薄膜。公司本次提供的是用于5G天线的柔性印刷电路板,介电常数更低的改性聚酰亚胺薄膜(MPI)。PI尖端素材2019年开始为Galaxy S系列提供改性PI薄膜,并成为独家供应商。
此外,PI尖端素材还开发了用于24GHz以上的mm Wave频谱的PI膜。2020年推出的第一款MPI的Df约为0.0035至0.004,而用于mm Wave的MPI将具有较低的Df。
PI膜在显示FPCB中的应用案例(来源:PI尖端素材)
今年4月,瑞华泰发布的招股说明书表示,公司在研产品包括5G通信用低介电PI薄膜,该产品具有优异的焊锡耐热性、较低的高频介电常数和极低的高频介电损耗。公司继续加大对5G通信领域应用的高性能PI薄膜的研发投入。
据瑞华泰2021半年度报告显示,公司的电子PI薄膜主要包含两类:电子基材用PI薄膜和电子印刷用PI薄膜。电子基材用PI薄膜主要用于FPC的制备,最终应用于消费电子、5G 通信、汽车电子等领域。公司已进入生益科技、联茂等知名厂商的供应体系。
今年6月2日,八亿时空表示,公司5G手机天线的MPI聚酰亚胺高性能材料、半导体光刻胶的研发在顺利进展中。
据八亿时空2020年年度报告显示,力争在5G用改性聚酰亚胺(MPI)和半导体光刻胶材料方面取得突破并尽快实现产业化是八亿时空的主要任务,同时公司将加强OLED、5G用改性聚酰亚胺(MPI)的研发进度。
来源:势银膜链
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