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LCP到底有着怎样的优点,才能如此受欢迎

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LCP到底有着怎样的优点,才能如此受欢迎

发布日期:2019-01-17 作者:admin 点击:

走近5G揭开手机天线LDS技术与材料LCP的神秘面纱 

天线设计的一个重要趋势是集成天线的射频前端电路,分为LDS天线技术以及LCP工艺技术。

什么是LDS天线技术?

普通的手机天线都被安装在手机的主板上。而LDS天线技术就是

激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring),利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动,将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上,在几秒钟的时间内,活化出电路图案。简单的说(对于手机天线设计与生产),在成型的塑 料支架上,利用激光镭射技术直接在支架上化镀形成金属天线pattern。这样一种技术,可以直接将天线镭射在手机外壳上。

LDS案例

LDS技术目前已经被广泛应用于通信、汽车电子、机电设备、医疗器械等应用领域。像现在普通的手机天线都被安装在手机的主板上。而LDS天线技术就是激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring),利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动,将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上,在几秒钟的时间内,活化出电路图案。简单的说就是利用激光镭射技术直接在支架上化镀形成金属,这样就可以直接将天线做在手机外壳上。这种天线的好处是天线更加稳定、也可以避免内部元器件的干扰,同时也可以节省出更多的设计空间,让手机做得更加纤薄。

LDS天线

LDS天线技术的优势

1、生产的天线性能稳定,一致性好,精度高,激光系统耐用、少维护,

适合7X24不间断生产,故障率低,能够充分利用支架立体结构来形成天线pattern。

2、制造流程短,无需电路图形模具,环保。对于天线RF来说,只要给出三维的CAD图就可以了,省去了和ME反复沟通和模具重复modify的过程。

3、因为是将天线镭射在手机外壳上,避免了手机内部元器件的干扰,保证了手机的信号。

4、同时也增强了手机的空间的利用率,让智能手机的机身能够达到一定程度的纤薄。

LDS升级技术LRP

LRP指通过三维印刷工艺,将导电银浆高速精准地涂敷到工件表面,形成天线形状,然后通过三维控制激光修整,以形成高精度的电路互联结构。与现在流行的3D打印概念不一样,3D-MID技术的LRP(激光重构印刷Laser Restructured Print)是适用于大规模量产的基于3D激光的3D打印技术,与传统的量产工艺对比,具

LDS LRP FPC 2-SHOT 对比备明显优势:

LCP(液晶聚合物材料)作为一种新材料,非常适用于微波,毫米波设备,具有很好的应用前景。微波和毫米波射频前端电路集成和封装。其优点如下:低损耗(频率为 60GHz 时,损耗角正切值 0.002-0.004),灵活性,密封性(吸水率小于 0.004%)。正是基于以上优点,正是基于以上优点, LCP 材料可用于制造高频器件。多层 LCP 天线制造难度远高于传统天线,目前为了提升良率,需要依赖 AOI 设备进行多指标的检测,我们研判, 5G 渐行渐近,多层 LCP 天线非常适用于高频段,有望成为手机天线的主要发展趋势。

严格意义上,“LCP 天线”应称之为采用LCP 为基材的FPC 软板,并承载部分天线功能。

液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer),简称LCP,是80 年代初期发展起来的一种高性能特种工程塑料,主要生产商包括Du Pont、Ticona、住友、宝理塑料、东丽等。

▲LCP 软板产品

传统FPC 电路板基材主要是聚酰亚胺(PI),而“LCP 天线”是采用LCP 作为基材的FPC电路板。LCP 材质具有低介电常数(Dk=2.9)低介电损耗(Df=0.001-0.002)的特质更适用于高频信号传输。

除具备高频信号传输的优异电气特性外,LCP 同时也具备低吸湿性(吸湿率约为0.01-0.02%,只有一般PI 基材的1/10)而使其具有良好的基板高可靠性,过去一段时间行业内认为LCP 有机会取代PI,直到近来iPhone X 上对于高频低损耗传输的需求浮现,LCP 成为软板基材的呼声再起。

▲多层 FPC 结构示意图

iPhone X首次规模应用LCP天线,引领软板工艺升级浪潮

iPhone X首度使用LCP(液晶聚合物)天线,用于提高天线的高频高速性能并减小空间占用,单机价值提升约20倍。

据产业界的拆解,iPhoneX首度使用2个LCP天线,iPhone8/8Plus亦使用1个局部基于LCP软板的天线模组,均用于提高终端天线的高频高速性能,减小组件的空间占用。

此外,iPhone X的单根LCP天线价值约为4-5美元,两根合计8-10美元,而iPhone7的独立PI天线单机价值约为0.4美元,从PI天线到LCP天线单机价值提升约20倍。

▲旗舰机iPhone X用了4倍于中端机iPhone 8/8Plus的LCP软板

iPhone X共使用4个LCP软板,分别用于天线、中继线和摄像头模组。其中:

▶▷两个LCP天线位于顶部和底部,用于将信号从主板末端传递到上部和下部天线;

▶▷中继线卡在主板上,用于中继电路板两侧的电话信号;

▶▷此外,3Dsensing摄像头由于高速大容量数据传输要求,也采用了村田制作所的MetroCirc(一种LCP软板)传统方案使用同轴电缆进行数据传输,而MetroCirc可在单片软板内容纳三个同轴电缆等效功能,大大减小了空间占用。

iPhone X首度规模使用LCP软板意义重大,可解读为苹果为5G提前布局与验证;对于消费电子行业层面,LCP软板正成为高频高速趋势和小型化趋势下新的软板技术浪潮。

高频高速趋势下,传统软板遭遇性能瓶颈,LCP成为新的软板工艺

传统软板具有由铜箔、绝缘基材、覆盖层等构成的多层结构,使用铜箔作为导体电路材料,PI膜作为电路绝缘基材,PI膜和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PI软板。

由于绝缘基材的性能决定了软板最终的物理性能和电性能,为了适应不同应用场景和不同功能,软板需要采用各种性能特点的基材。

目前应用较多的软板基材主要是聚酰亚胺(PI),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。

▲PI软板与LCP软板的剖面结构

液晶聚合物(LCP)是一种新型热塑性有机材料,可在保证较高可靠性的前提下实现高频高速软板。

LCP具有优异的电学特征:

▶▷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 GHz时也只增加到0.0045,非常适合毫米波应用;

▶▷3. 热膨胀特性非常小,可作为理想的高频封装材料。

目前LCP主要应用在高频电路基板、COF基板、多层板、IC封装、u-BGA、高频连接器、天线、扬声器基板等领域。随着高频高速应用趋势的兴起,LCP将替代PI成为新的软板工艺。

LCP软板替代PI软板和同轴电缆,可实现更高程度的小型化

LCP软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。

优良的柔性性能使LCP软板可以自由设计形状,从而充分利用智能手机中的狭小空间,进一步提高空间利用效率。

▶▷以村田制作所的MetroCirc产品为例,对于跨越电池的软板连线,其LCP软板可以完美贴合,而传统PI软板在回弹效应的影响下无法较好的贴合电池表面,造成空间浪费。

▲LCP软板具有更好的柔性性能,进一步提高空间利用效率和软板可靠性

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)将信号从天线传输到主板,随着多模多频技术的发展,在狭小空间内放置多根天线传输线的需求愈发迫切。

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软板替代天线传输线可以减小65%的厚度

▍ “LCP 天线”实现WiFi 天线功能,同时是蜂窝天线重要组成部分

根据iPhone X 拆解信息和产业链调研验证,iPhone X 的LCP 软板分别位于机身的顶部和底部,软板上通过电路画线形成WiFi 天线的主体,同时软板表面贴装有电容、电感、开关器件等,和金属边框共同组成蜂窝天线系统。

▲iPhone X上的LCP 软板

值得注意的是,iPhone X 采用的LCP 软板有一段细长线,将WiFi 天线、蜂窝天线与主板相连,起到传递射频信号的作用。

三星等其他品牌手机对于天线与主板的连接,采用的是常规射频同轴线(RF cable)iPhone X采用LCP 软板直接承担射频连接功能。相比于RF cable,LCP 软板走线扁平化,占用体积小,具有结构紧凑的特点。

▲iPhone天线由FPC构成

综合来看,“LCP 天线”身兼数职,既承担了WiFi 天线主体的构成,又配合金属边框实现蜂窝天线的部分功能,还起到信号传递的作用,是iPhoneX 满足紧凑机身结构,综合创新下的客观选择。


本文网址:http://www.jcsfpc.com/news/413.html

关键词:LCP的优点,FPC排线电路板,FPC柔性板厂家

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