LCP, 5G çağında en umut verici materyal mi?
1. LCP malzemeleri: mükemmel yeni yüksek performanslı özel mühendislik plastikleri
Sıvı kristal polimer (LCP), belirli koşullar altında bir sıvı kristal fazda bulunabilen bir polimeri ifade eder, nispeten yüksek bir moleküler ağırlık ve düzenli bir yönelim ile karakterize edilir. LCP likit kristal fazda bulunduğunda, viskozitesi düşüktür ve yüksek yöndedir.Soğutulduğunda ve kürlendiğinde şekli stabil bir şekilde korunabilir.Bu nedenle, LCP malzemesi mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Ek olarak, LCP malzemeleri ayrıca düşük nem emilimi, kimyasal direnç, hava direnci, ısı direnci, alev geciktirme, düşük dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü ile karakterize edilir.
LCP şunlara ayrılabilir:
(1) Lyotropic likit kristal LLCP, organik solüsyonda likit kristal faz oluşturabilir.Bu tip polimerler sadece solüsyonda işlenebildiği ve eritilemediği için fiber ve kaplama olarak kullanılabilir.
(2) Termotropik sıvı kristal TLCP, erime noktası veya cam geçiş sıcaklığının üzerinde bir sıvı kristal faz oluşturur.Bu tip polimerizasyon erimiş halde işlenebildiği için, çözelti eğirme ile sadece yüksek mukavemetli lifler oluşturmaz, aynı zamanda enjekte edilebilir, Çeşitli ürünler oluşturmak için ekstrüzyon gibi termal işleme yöntemleri. Bu makalede tartışacağımız LCP, esas olarak termotropik sıvı kristal TLCP'dir.
Termal olarak indüklenen LCP, ısı bozulma sıcaklığına göre yüksek ısı direnci tipi (Tip I), orta ısı direnci tipi (Tip II) ve düşük ısı direnci tipi (Tip III) olarak sınıflandırılır. Tip I TLCP'nin temel yapısı, temel olarak p-hidroksibenzoik asit (HBA), bifenol (BP) ve farklı oranlarda tereftalik asit (TA) / izoftalik asit (IA), çekme dayanımı ve Modülüs, TLCP'deki en yüksek seviyedir ve ısı bozulma sıcaklığı 300 ° C'den yüksektir. Solvayın Xydarı ve Sumitomonun SimikaSuperı tarafından temsil edilmektedir. Tip II TLCP'nin ana bileşeni, HBA ve 6-hidroksi-2-naftoik asitten (HNA) türetilen birimdir. Isı bozulma sıcaklığı 240 ila 280 ° C arasındadır.Mükemmel işleme performansına sahiptir ve ekstrüderler ve enjeksiyon kalıplama makineleri ile işlenebilir. Ürün, Ticonanın Vectra'sıdır. Tip III LCP, Unichkanın Rodrunu tarafından temsil edilen tamamen aromatik olmayan seriler gibi, ısıyla bozulma sıcaklığı 210 ° Cnin altında olan HBA ve polietilen tereftalatın (PET) bir kopolimeridir.
Şekil 1: Birkaç tipik LCP yapısal birimi
LCP malzemesi mükemmel ısı direncine ve kalıplama işleme performansına sahiptir. Polimerizasyon yöntemi esas olarak eriyik polikondensasyondur ve tam aromatik LCP, yüksek moleküler ağırlıklı ürünler elde etmek için çoğunlukla katı faz polikondensasyon ile desteklenir. Tamamen aromatik olmayan LCP plastik hammaddeleri, ürünleri hazırlamak için genellikle tek aşamalı veya iki aşamalı eriyik polimerizasyonu kullanır. Son yıllarda, yüksek moleküler ağırlıklı LCP üretmek için sürekli eriyik polikondensasyon teknolojisi geliştirilmiştir. Sıvı kristal aromatik polyester, sıvı kristal haldeki makromoleküler zincirde yönlendirilir, alışılmadık derecede düzenli bir lifli yapıya, özel özelliklere ve metaller ve seramiklerinkinden daha az olmayan yüksek ürün mukavemetine sahiptir. Mekanik özellikler, boyutsal kararlılık, optik özellikler, elektriksel özellikler, kimyasal direnç, alev geciktirme, iyi işlenebilirlik, iyi ısı direnci ve düşük ısıl genleşme katsayısı.
Şekil 2: LCP malzemelerinin mükemmel performansı
2. Sanayi zinciri: orta ve üst erişim teknik zorluklardır ve aşağı akış yaygın olarak kullanılmaktadır
LCP endüstri zincirinde, LCP reçinesinin sentezi ve film oluşumu teknik zorluklardır. Şu anda, LCP reçinesinin ana sentez yöntemleri aşağıdaki 4 yöntemi içerir.
(1) Oksidatif esterleştirme yöntemi: Oksidatif esterleştirme, aromatik karboksilik asit ve fenolün doğrudan bir polimerizasyon yöntemidir. Bu yöntem, yüksek moleküler ağırlıklı LCP elde etmek için fosforlu bileşiklerin veya tiyonil klorürün ve diğer aktivatörlerin ve katalizörlerin etkisi altında piridin veya amid çözücülerde reaksiyona girer Bu yöntemin reaksiyon koşulları nispeten hafiftir ve moleküller, monomer eklenmesi sırasına göre kontrol edilebilir. Yapısal sıra.
(2) Silikon ester yöntemi: Aromatik asit monomeri trimetilsilil ile esterleştirildikten sonra, yüksek moleküler ağırlıklı LCP elde etmek için trimetilsililasetat küçük molekülleri bir çözelti veya eriyik polimerizasyon işlemi yoluyla çıkarmak için asetillenmiş fenolik monomer ile birleştirilir.
(3) Fenil ester yöntemi: Aromatik karboksilik asit fenil ester ve fenolik monomerin eritilerek polikondensasyonu için bir yöntem. Bununla birlikte, bu yöntemde kullanılan aromatik fenil karboksilat nispeten pahalıdır ve reaksiyon işlemi sırasında çıkarılması zor olan küçük fenol molekülleri üretilir. Son zamanlarda Sumitomo Chemical, düşük asetik asit kalıntısıyla LCP'yi "tek adımlı" bir sentez süreciyle sentezlemek için difenil karbonat ve fenolik monomerleri kullandı ve reçine, potansiyel bir avantaj olan iyi akışkanlığa sahip.
(4) Asidoliz reaksiyon yöntemi: Aromatik dibazik asit ve asetillenmiş fenolik monomer eriyik polikondensasyona uğrar ve yan ürün asetik asit, LCP'yi elde etmek için çıkarılır. Bu yöntem şu anda LCP'nin endüstriyel üretimi için ana yöntemdir.
3. LCP'nin işleme yöntemleri esas olarak aşağıdaki 4 türü içerir.
(1) Enjeksiyon kalıplama: Enjeksiyon kalıplama, LCP için en önemli kalıplama yöntemidir. LCP sadece mükemmel işleme akışkanlığına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda enjeksiyon kalıplama ile işleme için uygun olan hızlı bir kürleme hızına da sahiptir. Polifenilen sülfür (PPS) ve yüksek sıcaklığa dayanıklı naylon (HT-PA) ile karşılaştırıldığında, parçaların flaş olmaması gibi avantajları vardır. Bununla birlikte, LCP moleküler zinciri sert ve çubuk şeklinde olduğu için akış yönünde yönlendirilmesi kolaydır, bu da akış yönüne paralel ve dik arasındaki performans farkı ve kalıplanmış parçaların zayıf kaynak hattı mukavemeti gibi eksikliklere yol açar. Son yıllarda, kalıp tasarımı ve diğer yöntemler, zayıf kaynak hattı mukavemeti ve anizotropi kusurlarını bir dereceye kadar iyileştirmiştir.
(2) Ekstrüzyon kalıplama: Ekstrüzyonla kalıplama yöntemleri genellikle plastik filmler ve borular üretmek için kullanılır. LCP anizotropiye eğilimli olduğundan, geleneksel ekstrüzyon teknolojisi ile oluşturulan LCP filmin performansı, eriyik akışının enine yönünde zayıftır. Bu nedenle, halihazırda LCP ve PET, etilen-vinil alkol kopolimeri (EVOH), vb. Gibi diğer izotropik malzemeler, birlikte ekstrüzyonla çok katmanlı filmler veya borular halinde oluşturulur.
(3) Çözüm döküm kalıplama: LCP, düşük ısıl genleşme katsayısına, mükemmel boyutsal kararlılığa, düşük nem emilimine, mükemmel yüksek frekans özelliklerine ve elektriksel yalıtım özelliklerine sahiptir, bu da onu yüksek frekanslı devre yüzeylerinde yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Bunların arasında, esnek baskılı kartlar ve gömülü devre kartları esnek yerleşim ve yüksek yoğunluklu kablolama gerektirir, bu nedenle kalıplama işlemi gereksinimleri çok yüksektir. Geleneksel enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon ve diğer yöntemlerin işlem gereksinimlerini karşılaması zordur. Sumitomo Chemical, özel bir moleküler tasarımla LCP reçinesi üretir ve daha sonra çok iyi mukavemet ve esnekliğe sahip bir film elde etmek için bunu özel bir çözücü içinde çözücü döküm kalıplama yoluyla çözer. Kullanılan çözücü, şu anda yaygın olarak kullanılan flor içeren fenol çözücüden farklıdır ve güçlü bir çalışabilirliğe sahiptir. Ayrıca, enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyon kalıplamadan kaynaklanan anizotropik kusurlar, çözelti döküm kalıplamadan sonra parçalar tarafından önlenir. Aynı zamanda, daha karmaşık alt tabakalar oluşturulabilir ve daha fazla dolgu maddesi karıştırılabilir. Şu anda, bu yöntemle işlenen LCP film parçaları teşvik edilmekte ve devre kartlarında kullanılmaktadır.
(4) Şişirme: LCP mükemmel gaz geçirgenlik direncine ve solvent direncine sahiptir ve yakıt tankları ve otomobil parçalarındaki çeşitli borular gibi mükemmel bariyer özelliklerine sahip içi boş kalıplanmış ürünlere veya film ürünlerine üflemeli kalıplanabilir. Bununla birlikte, LCP'nin düşük eriyik gerilimi ciddi bir sarkmaya neden olur, bu nedenle, gerekli şekle sahip kalıplanmış ürünleri üflemeli kalıplama ile hazırlamak zordur.
Küresel LCP reçine malzeme üretim kapasitesi Japonya, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'de yoğunlaşmıştır.
Şu anda, küresel LCP reçine malzeme üretim kapasitesi yaklaşık 76.000 ton / yıl olup tümü Japonya, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'de yoğunlaşmıştır.Üretim kapasitesi sırasıyla 34.000 ton, 26.000 ton ve 16.000 ton olup, sırasıyla% 45,% 34 ve% 21'dir. Bunların arasında, Amerikan ve Japon şirketleri, 1980'lerde LCP malzemelerinin seri üretimine başladılar. Çin, LCP alanına nispeten geç girdi ve uzun süre ABD ve Japonya'dan ithalata bel bağladı. Son yıllarda, Fafa Technology, Plite, Water Co. ve Jujia New Materials'ın gelişmesiyle birlikte Diğer şirketler art arda üretime geçmiştir ve LCP malzemelerinin üretim kapasitesi hızla artmıştır. 5G döneminin gelişiyle birlikte, LCP malzemelerine olan talebin gelecekte hızlı bir büyümeye yol açması bekleniyor.
1. Pazar yapısı: ABD ve Japonya hakimdir ve yerli malzemelerin artması yakın
Yerli filme özgü reçine ve film geliştirme geç başladı ve LCP film reçinesi ve film üretimi neredeyse Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri tarafından tekelleştirildi. LCP endüstri zincirindeki birçok Japon ve Amerikalı üreticinin dikey entegrasyon yetenekleri vardır. Japon Sumitomo Group (Sumitomo Chemical / Sumitomo Electric) şu anda LCP reçinesinden modüllere kadar entegre üretim kapasitesine sahip tek üreticidir. Murata Manufacturing Co., Ltd. 2016 yılında, bir LCP film üreticisi olan Japan Primatec'in satın alınmasıyla yukarı akışla birleşti ve LCP filmin esnek karta entegre üretim kapasitesine sahip oldu (film, 2017'de LCP anten modülü işinden çıktı). Japon Fujikura Electronics, modüllere satoshi LCP yumuşak kartlar üretme yeteneğine sahiptir ve yüksek frekanslı mikrodalga yumuşak panolar ve yüksek hızlı arabirim iletim hatlarında avantajlara sahiptir.
LCP reçine malzemelerinin birçok tedarikçisi vardır, ancak ticari olarak temin edilebilen LCP çok tabakalı panolar çok sınırlıdır. LCP reçine malzemesi lideri Polyplastics, Sumitomo Chemical, Celanese, vb. 1985 yılında LCP'yi geliştirmeye ve ticarileştirmeye başladı. Yerli üreticiler Walter Co., Ltd., Plite, Kingfa Technology ve Jujia New Materials, LCP reçine pazarına başarıyla girdi.
Tablo 1: Sıvı kristal polimerlerin başlıca küresel üreticileri
2. LCP malzemelerinin aşağı akış uygulamaları genişlemeye devam ediyor
LCP, geniş bir alt uygulama yelpazesine sahiptir. LCP, hem polimer malzemelerin hem de sıvı kristal malzemelerin özelliklerine sahiptir ve olağanüstü kapsamlı bir performansa sahiptir.Havacılık, elektronik ve otomotiv endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, yeni LCP ürünlerinin geliştirilmesiyle birlikte, ortaya çıkan uygulamalar hala genişlemektedir.
Şekil 3: LCP'nin çok çeşitli aşağı akış uygulamaları
2019 yılında, LCP'ye yönelik küresel talep yaklaşık 74.000 ton olup, bu ağırlıklı olarak elektroniğin erken aşamalarında kullanılmaktadır.Gelecekte 5G ve diğer alanlarda talebin hızla artmasıyla, tüketici elektroniği ve elektronik cihazlara olan talebin hızla artması bekleniyor.
5G çağının gelişiyle, LCP talebi bir patlamaya yol açtı
5G çağı yavaş yavaş yaklaşıyor. 5G'nin yüksek frekansı ve yüksek hızı nedeniyle, malzeme gereksinimleri daha da iyileştirildi.Özellikle sinyal iletimi sırasında kaybın azaltılması çok önemli. LCP şu anda mühendislik plastikleri alanında en düşük dielektrik kaybına sahip malzeme ve en güçlü genel avantaja sahip. LCP malzemelerin kullanımının baz istasyonu ve cep telefonlarında büyük ölçüde artacağına inanıyoruz.
Şekil 6: LCP malzemelerinin tanıtımı
1. Cep telefonu tarafında, LCP modülünün cep telefonu anten tarafı için bir terminal çözümü olması bekleniyor
5G alanında cep telefonu tarafında LCP, iyi iletim kaybı, bükülebilirliği, boyutsal kararlılığı ve düşük su emilimi nedeniyle antenler için teknik olarak en uygun malzemedir.
Şu anda, PI substrat FPC anten modülü hala cep telefonlarının temel tasarımıdır. Bununla birlikte, 5G çağının gelişiyle birlikte, MPI ve LCP substrat FPC'nin değiştirilmesinin hızlanması bekleniyor. A firmasını örnek alarak LCP yumuşak tahta anten çözümü iPhone 8'de ilk kez tanıtıldı. 2018'de XR / XS / XS max'ın üç modeli sırasıyla 3/3/2 LCP antenleri kullanarak LCP anten çözümünü kullanmaya devam etti. Bunun bir A şirketinin 5G dönemi için gelişmiş düzeni olduğunu düşünüyoruz.
Şu anda, MPI performansı, formül ayarlanarak büyük ölçüde iyileştirilmiştir ve performans, Alt-6GHz spektrumundaki LCP'ninkine eşdeğerdir (ancak milimetre dalga spektrumunun altında hala bir boşluk vardır) ve maliyet, LCP antenininkinden% 20-30 daha düşüktür. Buna ek olarak, tedarik zinciri açısından bakıldığında, mevcut LCP filmi temelde Japon şirketleri tarafından tekelleştirilmiştir. MPI, LCP'den çok daha fazla tedarikçiye sahiptir. Tedarik zinciri istikrarı ve pazarlık gücü açısından, A şirketi kısa vadede LCP antenlerinin sayısını azaltmıştır; Uzun vadeli yerli üretim kapasitesinin piyasaya sürülmesi ve teknolojideki kademeli atılımla birlikte, LCP film malzemelerinin kademeli olarak yerelleştirilmesiyle, LCP alt tabaka yumuşak levhaların maliyetinin önemli ölçüde düşeceğine ve pazarın genişlemeyi hızlandıracağına inanıyoruz.
Yole tarafından yayınlanan 5G geliştirme yol haritasına göre, gelecekteki iletişim frekansı iki aşamada artırılacak. İlk etabın amacı, iletişim frekansını 2020 yılına kadar 6 GHz'e çıkarmak, ikinci aşamanın hedefi ise 2020'den sonra 30-60 GHz'e çıkarmaktır. Pazar uygulamaları açısından akıllı telefonlar gibi terminal antenlerin sinyal frekansı sürekli artıyor, yüksek frekanslı uygulamalar artıyor, yüksek hız ve yüksek kapasite talebi artıyor. Kablosuz ağlardan terminal uygulamalarına mevcut yüksek frekans ve yüksek hız trendine uyum sağlamak için, terminal ekipmanında anten ve iletim hattı olarak soft board kullanılmaktadır.MPI antenlerinin sadece bir geçiş olabileceğine ve gelecekte ana pazarın LCP antenler olacağına inanıyoruz.
2. Baz istasyonu tarafında, LCP osilatörünün ana akım yol haline gelmesi bekleniyor
5G baz istasyonlarının vibratör için daha katı gereksinimleri vardır: (1) Yüksek entegrasyon, aktif anten ünitesi (AAU) RRU ve AAU'yu entegre eder, üretim verimliliğini artırmak için daha fazla anten frekans bandını destekler, SMT, AAU'nun üretim süreci haline gelmiştir ve anten vibratör malzemelerinin sıcaklık direnci aşıyor 260 ° C. (2) Massive MIMO (Massive MIMO) ve ışın oluşturan anten teknolojileri daha fazla anten gerektirir ve malzemelerin daha hafif olması gerekir.Plastik anten elemanları bir trend haline geldi. (3) Milimetre dalga bandının elektromanyetik dalga zayıflaması büyüktür ve anten elemanı malzemesinin düşük dielektrik kaybına sahip olması gerekir.
Şu anda piyasadaki anten osilatör tipleri kabaca üç türe ayrılabilir: metal kalıp döküm, PCB yama ve plastik osilatörler Bunlar arasında plastik osilatörlerin iki işlem şeması vardır: LDS (Lazer Doğrudan Şekillendirme Teknolojisi) ve seçici elektro kaplama. 4G çağındaki anten vibratörü esas olarak metalden yapılmıştır ve üretim süreci esas olarak döküm ve sac metal teknolojisine dayanmaktadır.Ağırlık ve hacim büyüktür ve sinyal iletim doğruluğu 5G çağının gereksinimlerini karşılayamaz. Bununla birlikte, PCB yaması hafiftir. , Maliyet kontrol edilebilir, ancak yüzey kaybı yüksektir ve inşaat ve kurulum gereksinimleri de yüksektir.
Modifiye edilmiş plastik malzemeler sayesinde, anten vibratörünün şekli enjeksiyon kalıplama ile imal edilir ve daha sonra vibratörün plastik yüzeyi özel teknoloji ile metalize edilir.Saç metal ve kalıp döküm prosesi ile karşılaştırıldığında, 3D plastik vibratör sadece ağırlık açısından değildir Avantajları vardır ve aynı zamanda sac metal ve kalıp döküm işlemleriyle elde edilemeyen doğruluk gereksinimlerini karşılayabilir.3,5 GHz'in üzerindeki yüksek frekans senaryolarına daha iyi uyum sağlayabilir ve 5G çağında anten osilatörleri için ana çözüm haline gelecektir.
Şu anda, ana vibratörler tarafından kullanılan modifiye edilmiş plastik solüsyonlar çoğunlukla PPS'dir (polifenilen sülfür). PPS malzemeleri ile karşılaştırıldığında, LCP malzemeleri düşük dielektrik kaybı, iyi hava direnci ve düşük genel maliyet avantajlarına sahiptir.Gelecekte arzı hızlandırması beklenmektedir. Zincir sistemi.
Pazar alanı on milyarı aşıyor ve filmin değeri reçineden daha iyi
LCP pazarının gelecekteki talep alanını tahmin etmek için sırasıyla cep telefonu ve baz istasyonunda hesaplamalar yapıyoruz.
Aşağıdaki varsayımları yaptık:
1) Cep telefonlarında 2019, 2020, 2021, 2022 ve 2025 yıllarında Apple'ın sisteminin penetrasyon oranı sırasıyla% 50,% 75,% 100,% 100 ve% 100; Android sisteminin penetrasyon oranı sırasıyla% 0,% 7, 14'tür. %,% 21 ve% 40;
2) Baz istasyonu tarafında, LCP vibratörlerinin pazar payı 2019, 2020, 2021, 2022 ve 2025 yıllarında sırasıyla 0,% 20,% 30,% 40 ve% 80 olacaktır.
Gelecekteki LCP pazarının on milyarlarca doları aşacağına ve bunun LCP filmlerinin pazar alanının on milyarı aşacağına inanıyoruz. Şu anda, LCP filmlerin ana üreticileri hala yabancı şirketlerdir, ancak bazı yerli reçine şirketleri ve film çekme şirketleri halihazırda örnekler yürütmekte ve iyi sonuçlar elde etmektedirler. Şu anda sanayileşme hazırlık aşamasındadırlar. 2020'nin ikinci yarısında şirketlerimiz olmasını bekliyoruz. Önemli satışlar oluşturun.
LCP reçineye olan talep hızla artacak Sektördeki toplam talebin önümüzdeki 5 yıl içinde iki katına çıkacağı ve film çekmeye uygun üst sınıf kalitelere olan talebin hızla artacağı tahmin ediliyor.
Ek: risk faktörleri
1) 5G sanayileşmesi beklenenden daha düşük;
2) Malzeme uygulama planında belirsizlik var;
3) Teknolojik gelişme ilerlemesi beklendiği kadar iyi değil.
Kaynak: Microlink Plastic
