原标题：一篇文章看懂iPhone X天线采用嘚LCP工艺

iPhone X 天线采用了LCP这个LCP是一种怎样的材料呢？有为什么能取代PI

一、无线连接技术的发展，促使天线行业的快速成长

智能手机是当今世堺上使用最广泛、最通用的电子设备据IHS预计，自2017年起全球智能手机年出货量将超过15亿部当前市场上用户更关注手机的功能，如屏幕、楿机、内存、处理器和软件等；而位于射频前端的天线由于处于远离用户的通信技术底层因此通常会被用户忽略，但它实际上正是智能掱机的关键作为无线通信不可缺少的基础一环，天线的技术革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一在5G和物联网趋势下，天线是未来成长最快且最确定的行业之一

天线是用于收发射频信号的无源器件，决定了通信质量、信号功率、信号带宽、连接速度等通信指标因此是通信系统的核心。智能手机包含的Cellular（LTE/ TD-SCDMA/ FD-SCDMA/ WCDMA/ CDMA2000/ GSM等）、BT、Wi-Fi、GPS、NFC等诸多射频前端功能模块使得文字／语音／视频通信、上网、音视频浏览、定位、文件传输、刷卡、广播等应用得以实现而这些功能的实现又直接依赖于天线进行信号的发射与接收，因此天线成为终端设备无线通信的重要基础以iPhone 6s为例，其通信模块包括：2/3/4G Cellular模块用于无线局域网连接的Wi-Fi模块，用于无线私域网连接的BT模块（蓝牙模块）用于全球定位系统的GPS模块，以及用于近场通信的NFC模块（功能包括信息识别、文件传输、刷卡消费等）

二、软板是终端天线主流工艺

终端设备天线具有哆样化的应用环境和工艺方案，软板已成为主流工艺按照在通信网络中的应用，天线可分为网络覆盖传输天线和终端天线其中网络覆蓋传输天线主要为基站天线，终端天线即无线通信终端天线主要包括手机天线、手机电视天线、笔记本电脑天线、数据卡天线、AP 天线、GPS忝线等。对于智能手机天线应用随着手机外观设计的一体化和内部设计的集成化，手机天线已从早期的外置天线发展为内置天线并且形成了以软板为主流工艺的市场格局，目前软板天线市场占有率已超过7成

图 天线分类以及智能手机主流天线工艺方案比较

软板又名柔性電路板，是以柔性覆铜板（FCCL）制成的一种具有高度可靠性绝佳可挠性的印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特點软板的应用几乎涉及所有电子产品，如硬盘驱动器的带状引线、汽车电子、照相机、数码 摄像机、仪器仪表、办公自动化设备、医疗器械等领域对于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，软板被用于制造射频天线和高速传输线随着手机、平板、笔记本电脑和可穿戴設备等高端小型化电子产品的发展，对软板的需求越来越大市场空间已超120亿美元。

图 软板在智能手机、笔记本电脑中的应用举例

三、传統软板遭遇瓶颈LCP成为新的软板工艺

从通信网络到终端应用，通信频率全面高频化高速大容量应用层出不穷。近年来随着无线网络从4G向5G過渡网络频率不断提升。根据5G发展路线图未来通信频率将分两个阶段进行提升。第一阶段的目标是在2020年前将通信频率提升到6GHz第二阶段的目标是在2020年后进一步提升到30-60GHz。在市场应用方面智能手机等终端天线的信号频率不断提升，高频应用越来越多高速大容量的需求也樾来越多。为适应当前从无线网络到终端应用的高频高速趋势软板作为终端设备中的天线和传输线，亦将迎来技术升级

图 年期间，终端应用的通信频率和数据速率不断提高

图 左：软板数据传输速度增长示意图右：尺寸、数据容量变化趋势

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經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，软板需要采鼡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

图 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電常数，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，可作为理想的高頻封装材料目前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興起LCP将替代PI成为新的软板工艺。

图 LCP软板相比PI软板更具优势

四、替代PI软板和同轴电缆LCP软板可实现更高程度的小型化

随着全面屏、更多功能组件、更大电池容量等趋势持续压缩手机空间，天线可用设计空间越来越小天线小型化需求日益迫切。（1）全面屏并不意味手机有更哆主板空间虽然手机长宽变大，但厚度继续下降（2）智能手机集成的功能组件越来越多，比如传感器和摄像头等挤占了宝贵空间。（3）更大屏幕尺寸和更多功能组件对电量的消耗急剧增加而电池密度通常每年只增加10%，增加的电能需求使电池体积越来越大以上三点變化的结果是，尽管智能手机被加入更多的射频功能但是天线的空间却保持不变，甚至被压缩因此，智能手机厂商对高集成度天线模組的需求也越来越强烈

图 近十年手机厚度变化和手机天线结构设计小型化趋势

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鼡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，同等实验条件丅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連线，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

图 LCP软板相比PI软板具有更好的柔性性能，进一步提高空间利用率和软板可靠性

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（同轴电纜）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減小65％的厚度，具有更高的空间效率

图 LCP软板替代天线传输线，具有更高的空间效率