La era 5G ha llegado y debido a sus características de alta frecuencia y alta velocidad, el extremo del material cambiará mucho. Entre ellos, LCP se encontró con tal oportunidad de desarrollo de 0 → 1, con sus características de baja resistencia y alta resistencia, se espera que se convierta en el material más adecuado. Con el aumento de la frecuencia 5g, la penetración de los materiales LCP y sus productos aumentará gradualmente, lo que se espera que aumente rápidamente todo el mercado de LCP a más de 10 mil millones.
I, LCP， Plásticos de ingeniería con excelentes propiedades
1. materiales lcp: excelentes nuevos plásticos especiales de ingeniería de alto rendimiento
Polímeros líquidos(lcp) se refiere a los polímeros que pueden existir en fase líquida bajo ciertas condiciones, que se caracterizan por tener un alto peso molecular y una orientación ordenada. El LCP tiene una baja viscosidad y una alta orientación cuando existe en fase líquida, mientras que se enfría y solidifica, su morfología se puede mantener estable, por lo que el material LCP tiene excelentes propiedades mecánicas. Además,Material LCPTambién se debe a sus características de baja absorción de humedad, resistencia a la corrosión química, resistencia a la intemperie, resistencia al calor, resistencia a la llama y baja constante dieléctrica y factor de pérdida dieléctrica.
El LCP se puede dividir en: (1) cristales líquidos solubles llcp, que pueden formar fases LCD en soluciones orgánicas, de acuerdo con las condiciones para formar fases lcd. debido a que este tipo de polímeros solo se pueden procesar en soluciones y no se pueden fundir, se pueden utilizar principalmente como fibras y recubrimientos. (2) tlcp de cristal líquido termotrópico, que forma una fase cristalina por encima del punto de fusión o la temperatura de transición vítrea. debido a que este tipo de polimerización se puede procesar en estado de fusión, no solo se puede formar fibra de alta resistencia girando la solución, sino que también se pueden formar varios productos a través de métodos de Procesamiento térmico Como inyección y extrusión. El LCP que discutimos en este artículo es principalmente un tlcp LCD termotrópico.
El LCP termotrópico se divide en tipo de alta resistencia al calor (tipo i), tipo de resistencia al calor medio (tipo ii) y tipo de baja resistencia al calor (tipo iii) según la temperatura de deformación térmica. La estructura básica del tlcp de tipo I es principalmente unidades derivadas del ácido P - hidroxibenzoico (hba), el bifenileno (bp) y diferentes proporciones de ácido tereftálico (ta) / ácido M - benzoico (ia). la resistencia a la tracción y el módulo son los más altos en el tlcp, y la temperatura de deformación térmica es superior a 300 grados celsius. Representado por xydar de Sullivan y simokasuper de sumitomo. Los principales componentes del tlcp tipo II son las unidades conducidas por HBA y ácido 6 - hidroxi - 2 - naftálico (hna), con temperaturas de deformación térmica entre 240 y 280 grados celsius, excelentes propiedades de procesamiento, que se pueden mecanizar y formar con exprimidoras y máquinas de moldeo por inyección, y el producto típico es Vectra de tecona. El LCP tipo III es principalmente un polímero sintético de HBA y tereftalato de polietileno (pet), con una temperatura de deformación térmica inferior a 210 ° c, como la serie aromática no completa representada por rodrun de unichka.
Figura 1: varias unidades estructurales CLP típicas
El material LCP tiene excelentes propiedades resistentes al calor y propiedades de procesamiento de moldeo. El método de polimerización se basa principalmente en la Policondensación de fusión, y el LCP totalmente aromático se complementa principalmente con la Policondensación de estado sólido para producir productos de alto peso molecular. Las materias primas plásticas LCP no totalmente aromáticas a menudo se preparan mediante polimerización de fusión en uno o dos pasos. En los últimos años, se ha desarrollado la tecnología de Policondensación de fusión continua para producir LCP de alto peso molecular. El poliéster aromático líquido cristalino tiene una estructura fibrosa inusualmente regular en estado líquido cristalino debido a la orientación de su cadena macromolecular, con propiedades especiales y una alta resistencia del producto, que no es inferior a la de metales y cerámica. Propiedades mecánicas, estabilidad dimensional, propiedades ópticas, propiedades eléctricas, resistencia a los productos químicos, resistencia a la llama, buena procesabilidad, buena resistencia al calor y bajo coeficiente de expansión térmica.
Figura 2:Material LCPExcelente rendimiento
2. cadena industrial: los tramos medio y alto son dificultades técnicas, y las aplicaciones aguas abajo son amplias.
En la cadena industrial lcp,Resina LCPLa síntesis y la formación de películas son dificultades técnicas. En la actualidad, los principales métodos sintéticos de resina LCP incluyen los siguientes cuatro tipos.
(1) método de transesterificación por oxidación: el método de transesterificación por oxidación es un método de polimerización directa de ácidos nucleicos aromáticos y fenoles. El método reacciona en un disolvente de piridina o amida, bajo la acción de un agente activado como un compuesto que contiene fósforo o cloruro de tionilo y un catalizador, para obtener un LCP de alto peso molecular, que tiene condiciones de reacción más suaves y puede controlar la secuencia estructural Molecular mediante la adición de monómeros.
(2) método de éster de silicio: después de la transesterificación de monómeros de ácidos aromáticos a través del trimetilsilicio, se pueden obtener LCP de alto peso molecular con monómeros de fenoles acetados, eliminando pequeñas moléculas de acetato de trimetilsilicio a través de un proceso de polimerización de solución o fusión.
(3) método del éster de benceno: método de Policondensación de fusión entre el éster de benceno del ácido carboxílico aromático y los monómeros fenoles. Sin embargo, el éster de benceno del ácido carboxílico aromático utilizado en este método es relativamente caro y producirá pequeñas moléculas de fenoles durante la reacción que son difíciles de eliminar. Recientemente, Sumitomo Chemical utilizó carbonatos de difenilo y monómeros fenoles para sintetizar LCP con bajos residuos de ácido acético a través de un proceso de síntesis de "un paso", y la resina tiene una buena movilidad, que es un proceso de síntesis con ventajas potenciales.
(4) método de reacción de acidificación: los ácidos binarios aromáticos se condensan por fusión con monómeros fenoles acetilados, y el ácido acético, un subproducto, se elimina para obtener lcp. Este método es el principal método de producción industrial de LCP en la actualidad.
3. los métodos de procesamiento de LCP incluyen principalmente los siguientes cuatro tipos.
(1) moldeo por inyección: el moldeo por inyección es el método de moldeo más importante de lcp. El LCP no solo tiene una excelente liquidez de procesamiento, sino que también tiene una velocidad de curado rápida, que es adecuada para el procesamiento mediante moldeo por inyección. En comparación con el sulfuro de Polifenileno (pps) y el nylon resistente a altas temperaturas (ht - pa), las piezas tienen ventajas como la ausencia de volantes. Sin embargo, debido a que la cadena Molecular LCP es rígida en forma de barra y se orienta fácilmente a lo largo de la dirección del flujo, las diferencias de rendimiento de las piezas formadas paralelas a la dirección del flujo y perpendiculares a la dirección del flujo y las fuertes marcas de fusión
Deficiencias como el bajo grado. En los últimos años, a través del diseño de moldes y otros métodos, se han mejorado en cierta medida defectos como la mala resistencia de las marcas de fusión y la heterogeneidad.
(2) moldeo por extrusión: el método de moldeo por extrusión se utiliza comúnmente para producir películas plásticas y tuberías. Debido a que el LCP es propenso a ser isotrópico, el rendimiento de la película LCP formada por el proceso de extrusión tradicional es débil en la dirección transversal del flujo de fusión. Por lo tanto, en la actualidad, el LCP generalmente se forma en películas o tuberías multicapa a través de un procesamiento de coextrusión con otros materiales isotrópicos, como pet, polímero de etileno - alcohol vinílico (evoh).
(3) moldeo por vertido de solución: LCP tiene un bajo coeficiente de expansión térmica, excelente estabilidad dimensional, baja absorción de humedad, excelentes características de alta frecuencia y propiedades de aislamiento eléctrico, lo que le permite ser ampliamente utilizado en sustratos de circuitos de alta frecuencia. Entre ellos, las placas de circuito impreso flexibles y las placas de circuito integradas requieren un diseño flexible y un cableado de alta densidad, por lo que los requisitos para el proceso de formación son muy altos. Los métodos tradicionales de moldeo por inyección y extrusión son difíciles de cumplir con sus requisitos de proceso. Sumitomo Chemical produce resina LCP a través de un diseño molecular especial, que luego se disuelve en un disolvente especial y se forma a través del vertido de solución (solvent - cast) para obtener una película muy resistente y flexible. El disolvente utilizado es diferente del disolvente que contiene fluorofenol comúnmente utilizado en la actualidad y tiene una fuerte operatividad. Además, a través de las piezas después del moldeo por vertido de solución, se evitan los defectos isotrópicos causados por el moldeo por inyección y extrusión. Al mismo tiempo, se pueden formar sustratos más complejos y se pueden mezclar más rellenos. En la actualidad, las piezas de película LCP formadas por este método se están promoviendo y utilizando en placas de circuito.
(4) moldeo por soplado: el LCP tiene una excelente resistencia a la transmisión de gas y resistencia al disolvente, y se puede formar en productos de moldeo por soplado hueco o piezas de película con excelentes propiedades de bloqueo, como tanques de combustible y varias tuberías en piezas de automóviles. Sin embargo, la baja tensión de fusión de LCP hace que su extensión vertical sea grave, por lo que es difícil preparar los productos moldeados con la forma necesaria a través del método de moldeo por soplado.
2. la capacidad mundial de producción de materiales de resina LCP se concentra en japón, Estados Unidos y China.
En la actualidad, la capacidad mundial de producción de materiales de resina LCP es de aproximadamente 76.000 toneladas por año, todos concentrados en japón, Estados Unidos y china, con una capacidad de 34.000 toneladas, 26.000 toneladas y 16.000 toneladas, respectivamente, lo que representa el 45%, el 34% y el 21%, de los cuales las empresas estadounidenses y japonesas comenzaron a producir materiales LCP en masa en la década de 1980. China entró en el campo LCP tarde y dependió durante mucho tiempo de las importaciones estadounidenses y japonesas. en los últimos años, con la puesta en funcionamiento de jinfa technology, prit, Water stock, jujia New Materials y otras empresas, la capacidad de producción de materiales LCP ha crecido rápidamente. Con el advenimiento de la era 5g, se espera que la demanda de materiales LCP marque el comienzo de un rápido crecimiento en el futuro.
1. patrón del mercado: Estados Unidos y Japón lideran, y el ascenso de los materiales nacionales está a la vuelta de la esquina
El desarrollo de resina y película especial para películas en China comenzó tarde.Película LCPLa producción de resina y película está casi monopolizada por Japón y Estados Unidos. Muchos fabricantes japoneses y estadounidenses de la cadena industrial LCP tienen capacidad de integración vertical. El Grupo japonés Sumitomo (sumitomo chemical / Sumitomo electrician) es actualmente el único fabricante con capacidad de producción integrada desde resina LCP hasta módulos. Murata Production Institute se integró aguas arriba a través de la adquisición del fabricante japonés de películas LCP primatec en 2016, con una capacidad de producción integrada de películas LCP a placas blandas (la película se retiró del negocio de módulos de antena LCP en 2017). La electrónica japonesa Fujikura tiene la capacidad de producción de paneles blandos LCP Cong a módulos y tiene ventajas en paneles blandos de microondas de alta frecuencia y líneas de transmisión de interfaz de alta velocidad.
Hay muchos proveedores de materiales de resina lcp, pero su disponibilidad comercial para placas multicapa LCP es muy limitada. Los líderes de materiales de resina lcp, baoli plastic, Sumitomo Chemical y serranis, comenzaron a desarrollar y comercializar la producción de LCP en 1985. Las acciones de los fabricantes nacionales water, prit, jinfa Technology y jujia New Materials han entrado con éxito en el mercado de resina lcp.
Cuadro 1: principales productores mundiales de polímeros LCD
2. el campo de aplicación aguas abajo de los materiales LCP continúa expandiéndose.
El LCP tiene una amplia gama de aplicaciones aguas abajo. El LCP tiene las características de materiales poliméricos y cristales líquidos, y tiene excelentes propiedades integrales, que se han utilizado ampliamente en aeroespacial, electrónica, industria automotriz y otros campos. Al mismo tiempo, con el desarrollo de nuevos productos lcp, las áreas de aplicación emergentes siguen expandiéndose.
Figura 3: amplia aplicación aguas abajo del LCP
La demanda global de LCP en 2019 es de aproximadamente 74000 toneladas, que se aplica principalmente en el campo de la electrónica temprana. con el rápido crecimiento de la demanda futura en 5G y otros campos, se espera que la demanda en el campo de la electrónica de consumo y los electrodomésticos crezca rápidamente.
En tercer lugar, con el advenimiento de la era 5g, la demanda de LCP marcó el comienzo de un brote.
Con el advenimiento gradual de la era 5g, debido a las características de alta frecuencia y alta velocidad de 5g, los requisitos para los materiales también han mejorado aún más, especialmente en el proceso de transmisión de señal para reducir las pérdidas son muy importantes. LCP es actualmente el material con la menor pérdida dieléctrica en el campo de los plásticos de ingeniería, con las ventajas integrales más fuertes. creemos que el uso de materiales LCP aumentará considerablemente en el futuro tanto en la Estación base como en el teléfono móvil.
Figura 6: introducción de materiales LCP
1. en el lado del teléfono móvil, se espera que el módulo LCP se convierta en la solución terminal en el lado de la antena del teléfono móvil.
En el lado móvil del campo 5g, LCP es el material que mejor cumple con los requisitos de la antena desde el punto de vista técnico gracias a su buena pérdida de transmisión, flexibilidad, estabilidad dimensional y baja absorción de agua.
En la actualidad, el módulo de antena FPC del sustrato Pi sigue siendo el diseño principal de los teléfonos móviles. Sin embargo, con el advenimiento de la era 5g, se espera que la sustitución acelerada de FPC en los sustratos MPI y lcp. En el caso de la compañía a, el esquema de antena de la placa blanda LCP se introdujo por primera vez en el iPhone 8. en 2018, los tres modelos xR / XS / XS Max continuaron utilizando el esquema de antena lcp, utilizando 3 / 3 / 2 antenas lcp, respectivamente. Creemos que esta es la empresa a que está diseñando por adelantado para la era 5g.
En la actualidad, el MPI ha mejorado considerablemente ajustando el rendimiento de la fórmula, que es comparable al LCP en el espectro Sub - 6 GHz (pero todavía hay una brecha en el espectro de ondas milimétricas) y el costo es inferior al 20 - 30% de la antena lcp. Además, desde el punto de vista de la cadena de suministro, actualmentePelícula LCPBásicamente monopolizado por empresas japonesas, los proveedores de MPI son mucho más que lcp, desde el punto de vista de la estabilidad de la cadena de suministro y el poder de negociación, la compañía a ha reducido el número de antenas LCP a corto plazo; Sin embargo, teniendo en cuenta la liberación a largo plazo de la capacidad nacional y el avance gradual de la tecnología, creemos que con la localización gradual de los materiales de membrana lcp, el costo de las placas blandas de los sustratos LCP disminuirá considerablemente y el mercado se acelerará.
Según la hoja de ruta de desarrollo 5G publicada por yole, la frecuencia de comunicación se mejorará en dos etapas en el futuro. El objetivo de la primera fase es aumentar la frecuencia de comunicación a 6 GHz para 2020, y el objetivo de la segunda fase es aumentar aún más a 30 - 60 GHz después de 2020. En términos de aplicaciones de mercado, la frecuencia de señal de las antenas terminales, como los teléfonos inteligentes, está aumentando, cada vez hay más aplicaciones de alta frecuencia y cada vez hay más demanda de alta velocidad y gran capacidad. Para adaptarse a la tendencia actual de alta frecuencia y alta velocidad de las redes inalámbricas a las aplicaciones terminales, las placas blandas, como antenas y líneas de transmisión en los equipos terminales, creemos que las antenas MPI en ellas pueden ser solo una transición, y el mercado principal será en el futuro.Antena LCP.
2. en el lado de la estación base, se espera que los vibradores de LCP se conviertan en la ruta principal.
Las estaciones base 5G tienen requisitos más estrictos para los vibradores: (1) altamente integrados, las unidades de antena activa (aau) integran RRU y aau, soportan más bandas de frecuencia de antena para mejorar la eficiencia de producción, SMT se convierte en el proceso de fabricación de aau, el material de Vibrador de antena tiene una resistencia a la temperatura de más de 260 grados celsius. (2) la tecnología de antenas de entrada y salida múltiple a gran escala (mimo masivo) y beamforming requiere más antenas, los materiales deben ser ligeros y los vibradores de antenas de plástico se han convertido en una tendencia. (3) la atenuación de las ondas electromagnéticas en la banda milimétrica es grande, lo que requiere que el material Vibrador de la antena tenga una baja pérdida dieléctrica.
En la actualidad, los tipos de vibradores de antena en el mercado se pueden dividir aproximadamente en tres tipos: fundición a presión de metales, parches de PCB y vibradores de plástico, de los cuales los vibradores de plástico tienen dos esquemas de proceso: LDS (tecnología de formación directa láser) y galvanoplastia selectiva. Los vibradores de antena en la era 4G son principalmente materiales metálicos, el proceso de fabricación es principalmente el proceso de fundición y el proceso de chapa metálica, el peso y el volumen son grandes, y la precisión de transmisión de señal no puede cumplir bien con los requisitos de la era 5g; Aunque los parches de PCB son ligeros y controlables en costos, tienen altas pérdidas superficiales y altos requisitos para la construcción e instalación.
Por su parte, a través de materiales plásticos modificados, la forma del Vibrador de antena se fabrica de una sola vez mediante moldeo por inyección, y luego se utiliza tecnología especial para metal la superficie plástica del vibrador. en comparación con el proceso de chapa metálica y fundición a presión, el Vibrador de plástico 3D no solo tiene ventajas de peso, sino que también puede cumplir con los requisitos de precisión que el proceso de chapa metálica y fundición a presión no puede lograr, puede adaptarse mejor a escenas de alta frecuencia por encima de 3,5 ghz, y se convertirá en el esquema principal del Vibrador de antena en la era 5g.
En la actualidad, los esquemas plásticos modificados utilizados por los vibradores convencionales son principalmente PPS (polifenileno sulfuroso), en comparación con los materiales pps. Los materiales LCP tienen las ventajas de baja pérdida dieléctrica, buena resistencia a la intemperie y bajo costo integral, y se espera que aceleren su entrada en el sistema de cadena de suministro en el futuro.
En cuarto lugar, el espacio de mercado supera los 10 mil millones, y la película es mejor que la resina en valor.
Estimamos el espacio de demanda del mercado futuro de LCP de acuerdo con el lado del teléfono móvil y el lado de la estación base, respectivamente.
Hicimos las siguientes hipótesis:
1) en el lado móvil, en 2019, 2020, 2021, 2022 y 2025, la tasa de penetración del sistema de Apple fue del 50%, 75%, 100%, 100% y 100%, respectivamente; La tasa de penetración del sistema Android es del 0%, 7%, 14%, 21% y 40%, respectivamente;
2) en el lado de la estación base, la cuota de mercado de los vibradores LCP es del 0, 20, 30, 40 y 80% en 2019, 2020, 2021, 2022 y 2025, respectivamente.
Creemos que el mercado de LCP superará los 10 mil millones en el futuro, de los cualesPelícula LCPEl espacio de mercado supera los 10 mil millones. En la actualidad, Las principales empresas productoras de películas LCP siguen siendo empresas extranjeras, pero algunas empresas nacionales de resina y empresas de tira de películas ya están llevando a cabo muestras y han logrado buenos resultados, y actualmente se encuentran en la etapa de preparación de la industrialización, y esperamos que las empresas formen ventas sustanciales en el segundo semestre de 2020.
La demanda de resina LCP crecerá rápidamente, y se espera que la demanda total de la industria se duplique en los próximos cinco años, de los cuales la demanda de marcas de alta gama adecuadas para tirar películas crecerá rápidamente.
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