主笔：秦风
书接上文，我们接着讨论5G应用中的实例与材料的挑战和机会。
手机天线
我们知道，通信频段越高，波长就越短，天线也就越短。
天线变短之后，逐渐就从以前流行的外置天线，变成了现在普遍的内置天线。
4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面，采用了LDS（立体电路的一种制造工艺，激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺）和FPC（柔性线路板）配合侧面金属边框来实现终端天线功能：
塑胶中毫米波段低损耗的材质是液晶聚合物（LCP）和PPS材质，但都需要再进一步改性成LDS基材。微航磁电公司未雨绸缪，推出这种天线模组制造全套制造流程。也可以采用改性PP材质支架+激光点焊芯片工艺，这是一种低成本材料体系，利益PP材质低损耗，用激光点焊回避了其不耐高温焊接缺陷。激光点焊（配合特殊焊接锡膏），是一种在低温基材上焊接电子元件技术。其实5G基站天线都可以采用此种工艺大幅度降低材料成本。
5G终端天线，对周边金属很敏感， 由于毫米波之波长很短，来自金属的干扰是非常厉害的，印刷线路板（即PCB板），需要其与有金属的物体之间需要保持1.5mm的净空。
毫米波段，对手机天线位置很敏感，差之毫厘，失之千里。
毫米波段低损耗的塑胶材质是液晶聚合物（LCP）和PPS材料，但都需要再进一步改性成LDS基材。微航磁电公司推出一种天线模组制造全套制造流程。另外也有人采用改性PP材质支架+激光点焊芯片工艺，这是一种低成本材料体系，利益PP材质低损耗，用激光点焊回避了其不耐高温焊接缺陷。激光点焊（配合特殊焊接锡膏），是一种在低温基材上焊接电子元件技术。其实5G基站天线都可以采用此种工艺大幅度降低材料成本。
隔断条
确保了手机或者中框的结构性能，其中4T是目前市场上性价比高且镀层性能好的材料。帝斯曼的PPS和低介电PBT （Dk值<3.1）阳极氧化也可以作为天线隔断条使用。
各大品牌推出了一系列玻璃／陶瓷后盖的手机。但这些手机的金属中框上都做了4条塑料隔断。5G时代手机将采用矩阵天线，现有金属中框上的塑料隔断设计是否能满足5G通讯需求。
封闭的金属内部有隔信号的现象。信号难透过全金属设计。在机身天线有隔断条，用注塑做。信号隔断条下面有天线，信号透过塑料更易过MI4机身金属边框，为了保证手机获得信号。
采用金属边框设计是当前高端手机时尚、质感、坚固的重要特征。金属边框手机面对的一大挑战是兼顾美学设计的同时，实现信号的可靠释放与接收。塑料隔断条是解决这一问题的有效途径。天线隔断条作为手机的外观件，所选用的材料不仅要满足手机结构件的机械性能要求，还要求具有优异的流动性、在高温加工与化学品处理过程中优异的颜色稳定性等。在小米4手机天线隔断条测试的多种竞争材料中，帝斯曼的Stanyl ForTii XS85作为唯一符合全部性能要求的材料而成为小米科技的最终选择。
挑战
采用金属边框，其天线隔断条的应用与加工制造过程中，对所用材料有以下性能要求：
因为隔断条两端的金属是完全断开的，需要依赖塑料件把它们连接在一起，对材料的强度和韧性都有很高的要求，要求拉拔不能断，落摔不能裂。
隔断条和金属件之间有抓紧结构，但通道非常狭窄，要实现嵌件注射成型，对材料的流动性要求极高。
由于塑料隔断条是外观件，对表面质量，如颜色等要求极高。
最终部件要经历80℃-100℃的高温制程，并在强碱溶液中进行长时间清洗，要求材料不能变色，机械性能不能下降。
加工后制件要经历数控加工，材料还需要抗切削液腐蚀。
SABIC有一支材料 PBT 20%GF用于手机 P30, P30pro, Mate20/pro, Samsung S10，满足一下技术指标：
Dk <3.0
Bonding force>100kgf
Df<0.005@2.5GHz
手机后盖
金属变玻璃或塑料
“到了5G时代，像玻璃、陶瓷和复合板这些非金属材料的应用会更加广泛。”第一手机界研究院院长孙燕飚表示，5G走的是毫米波，对金属很敏感，如果5G手机使用金属机壳，那么会直接屏蔽信号。“而且复合板现在在色彩上可以做得非常绚丽，这种材料在不需要质感、只需要外观的千元机会得到广泛应用。”
除5G信号的限制外，无线充电也是促进非金属后盖市场发展的重要原因之一。无线充电是靠电磁波来传递能量的，电磁波的传输不能有金属阻挡，换句话说就是手机无线充电接收端的区域里不能有金属材料屏蔽。就目前而言，后壳方面可以采用塑胶，玻璃，陶瓷等这类非金属类材料。
先说玻璃。玻璃最大的优势在于工艺成熟、产能充沛、成本较低，也是目前渗透率提升最快的非金属材料。三星和苹果很多机型都采用了玻璃后盖设计，比如iPhone 8。
金属中框搭配玻璃背板肯定是一种趋势，由于3D玻璃发展仍不成熟，当前尚未大量应用在手机上，因此2.5D玻璃搭配金属中框是较为稳健的选择。
但玻璃材质有着先天不足，容易划花，哪怕只是灰尘或者小沙粒。同时，玻璃盖板的手机因摩擦力小，放在斜面上时更容易滑落。
相比之下，陶瓷的核心优势是硬度更高、耐磨，再加上温润如玉的手感和美观精致的外表，堪称手机外壳非常理想的材质。小米5尊享版就采用了陶瓷后盖，小米MIX更是做到了全陶瓷机身的实现，也代表着陶瓷材料真正意义的运用在手机制造上。
不过陶瓷目前面临着一个重要的问题，即加工难度大导致的成本高和产能不足。对于陶瓷的易碎，三环集团方面表示，在不断改性的过程中，陶瓷的易碎性已得到很大的改善。
塑胶的最大优势便是易加工、低成本，而随着表面处理工艺的提升，颜值不足的短板也被补上。随着5G热潮的到来，各大塑胶材料厂商即将因此而受益。
作为全球聚合物材料巨头之一的科思创，迎着这股春风推出了自己的5G手机后盖新解决方案：Makrofol SR 253，一种PC+PMMA的光学薄膜。
这种薄膜是通过PC与PMMA两种材料共挤而成，可分为PC与PMMA两层。模量高、韧性好的PC层在内，为手机后盖产品提供了足够的刚性与抗冲击性；PMMA层在外，赋予产品后续通过淋涂等工艺提高耐刮擦性能的可能性。与此同时，由于其光学特性，高透明度，呈现出良好的玻璃般视觉体验。
PCB板
在5G时代，产业链生态将发生显著的变化，原有基站射频器件的市场附加值将向PCB及其上游高频覆铜板转移。
覆铜板的制程就是将增强材料（玻纤布基、纸基等）浸泡树脂加工，以一面或两面覆盖铜箔并经热压而制成。覆铜板分为普通板、高速板以及特殊板，普通板指的是FR-4，高速板主要指改性FR-4（在主体环氧树脂的基础上改性或加入PPO/PPE等），特殊板主要指的是聚四氟乙烯（PTFE）覆铜板、BT树脂基覆铜板即聚酰亚胺（PI）覆铜板等。通信设备需要应用大量的刚性覆铜板，包括普通的单双面板，低多层板和高多层覆铜板（8层以上），通信板主要应用在无线通信基站，OTN传输设备，微波传输设备，数据通信和光纤到户设备等方面。
当覆铜板用在制作多层PCB时也被成为芯板（CORE），担负着PCB的导电、绝缘、支撑三大功能。
PCB的主要结构包括内层芯料（CORE）、外层铜箔和半固化片。内心材料由两面导电的铜箔和中间绝缘隔热材料制成。半固化片和覆铜板一样都是以玻纤布等基材做为增强材料，以树脂做为绝缘材料，其电气性能要求与覆铜板类似。
PCB的制作过程即现在各层芯料（覆铜板）上刻蚀出线路（布线），然后通过半固化片黏合（配板），热压。不同层之间通过“通孔”或“埋孔”链接，一般通过机械或激光精确实施（钻孔）。钻孔后，下一个工序为“沉铜”“电镀”，主要为了让各层三间路线能够通过细孔连通，完成后再在外层覆盖一层铜箔，外层铜箔需要通过外层“蚀刻”，随后涂上绿油保护（即印刷阻焊油墨）。PCB成品通过表面绿油可以看到细小的线路，主要由外层铜箔刻蚀而成，留下来的部分变成网状的细小线路，用于连接安装在印制电路板上的各种零件。
高频化、高速化的PCB需要具备三方面特性：
1、 低传输损失；
2、 低传输延迟
3、 需要高特性阻抗的精度控制
所以介电常数和介质损耗是衡量PCB和覆铜板的高频高速性能的两项主要指标。除了以上两个指标外，还包括：更高的尺寸稳定性（低CTE），高耐热/高温模量保持率（Tg），一般来说介质损耗对告诉电路更重要若数字电路传输速率超过50Gb/s，则要求PCB的介质损耗不超过0.0015。
在覆铜板中，美国企业罗杰斯在PTFE领域的技术一骑当先，其2016年在PTFE领域的市占率已经超过50%，RO3003系列产品介电常数达到350.04，介质损耗因子仅有0.001。而在低端FR-4上则是建滔全球出货量第一，生益科技第二，但是低端板对下游的议价权并不强。4G当中仅在BBU和RRU有PCB的需求，但在5G当中AAU的出现，对高频PCB有了新的需求，AAU中需要两块PCB板，一块射频板，即TRX板集成了射频元器件及天线，一般为12-16层复合板；另一块为功分板，一般为一个双层板+一个四层板，或者集成在一个六层板。
FPC软板
5G 时代数据传输速度将面临翻天覆地的改变，智能手机天线目前应用较多的软板基材主要是聚酰亚胺(PI)，但是PI基材软板存在高频传输损耗严重、结构特性较差的问题，被认为无法适应5G技术高频高速需求。高分子液晶聚合物(LCP)和改进的聚酰亚胺(MPI)材料凭借损耗因子小的特性有望在未来5G时代脱颖而出。
以LCP为基础的高频FPC柔性线路板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柔性线路板产品，LCP软板技术壁垒更高，利润率也更高。
放眼未来，5G、汽车电子等新兴产业有望持续拉动FPC柔性线路板产业的需求。5G的发展对FPC柔性线路板产业的影响主要在两个方面，通讯基站对高频PCB的需求和移动终端内使用的柔性PCB有所更换。通信基站使用大量的高频PCB，移动终端以HDI埋盲孔板与FPC柔性线路板为主。
苹果可能采用新的MPI天线技术，用以取代现有的LCP天线技术。其目的是为了进一步增加iPhone的产量，但成本增加问题随之而来。据报道，苹果在新iPhone上使用MPI天线技术，一来可以跟LCP材料供应商有讨价还价的能力；二来新柔性印刷电路板可以使iPhone的稳定性进一步提升，同时提高收益。
天风国际分析师郭明錤也预测，Modified PI (MPI) 将取代Liquid Crystal Polymer (LCP)，成为新款iPhone之天线主流技术，
理由如下：
1. Apple对LCP原材供货商议价力较低；
2. 因生产复杂故难有新LCP软板供货商；
3. LCP软板较脆，不利模块厂商生产良率；
4. 基于目前技术限制，若欲提升LCP软板与模块生产良率，可能会降低天线效能；
5. MPI天线效能因氟化物配方改善而提升，在10-15GHz的高频 (或更低) 效能已与LCP相当。
目前改采MPI天线的软板赢家仍过早论定，而模块厂商则不受LCP转向MPI影响，原因：
1. MPI天线设计细节仍未完全确定；
2. 新iPhone天线软板供货商显著增至5家或以上，故订单分配更不明与复杂，且也需考虑到因供货商显著增加故价格竞争更为激烈与；
3. 既有模块厂商因具有规模经济优势，故难有新进入者。
预期MPI与LCP天线将在5G时代共存，但市场将修正对LCP材料与软板的高成长预期。未来5G时代MPI与LCP天线分别负责10-15GHz以下与mmWave (27GHz)，而在4G与5G过渡期时的中与低阶手机可能仍维持PI天线或改采MPI天线。市场目前对LCP材料与软板天线将因5G时代到来而大幅成长深具信心，但此预期可能会因为5G手机时程与MPI导入5G天线而面临修正。
据软板相关供应商表示，LCP质量确实还是比MPI好上许多，因此还是非常适用于制造微波、毫米波设备，而且LCP的低损耗、灵活性跟密封性，都是它的优点，所以LCP可用于制造高频元件。
至于MPI，其材料特性包括介电常数、防潮性和传输损失表现皆于PI（聚酰亚胺薄膜）及LCP之间，但是它的材料收缩率不若LCP那么严重，尽管材料特性没有LCP好，但是可以通过强化设计等方式，来弥补材料的落差。
表3 LCP,PI,MPI对比
连接器
5G手持装置，大家注意一点，以往设备的接口，只有一个功能，比如充电口充电，耳机孔插耳机等。现在的设备是多口合一，比如充电、快速数据传输、耳机都做成一个，如何将产生的大量热有效且快速的传出去，这对连接器材料有很高的要求。
高温尼龙和LCP同为SMT电子连接器的材料，如果说那种性能更好，更适合在电子连接器中？
高温尼龙材料的优点:1.机械强度高；2.结合线强度高；3.染色性能好；4.CTI等级高（0、1）。高温尼龙材料的缺点:1.流动性比LCP差；2.需要高模温成型；3.存在吸湿起泡的隐患；4.浅色产品在SMT制程中容易变色。
LCP材料的优点:1.流动性最高；2.低模温成型，适合inser mold；3.吸湿率极低；自身防火，满足无卤要求；4.IR前后颜色变化小。
LCP材料的缺点:1.机械强度比高温尼龙差；2.结合线强度差；3.染色性能差；4.外观无光泽，有流痕。5.CTI等级低。
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