5G手機由于天線頻段多、手機側邊曲面構型等因素,天線設計有別于4G手機。產業界開始發布各種工藝路線,本文以問答方式綜述天線布局及其制造工藝。
一、 天線布局在外露的側面,用什么工藝路線?
"天線外露"是沿用4G時代金屬邊框分段做天線思路,天線指標最佳的結構就是外露,因此4G金屬機身時代是“清一色”的外露做法。但5G手機天線眾多,會導致金屬中框分段太多而有損美觀,不如在塑膠上“雕刻”金屬圖案做天線。這種雕刻有兩種模式:
其一,是真雕刻金屬做天線(LMA),其二是雕刻塑膠(LSA),再把雕刻塑膠圖案金屬化。雕刻塑膠再金屬化是主流,因為激光鐳射圖案精細、金屬化后附著力強、產能高、良率高。

二、5G手機中框上布局天線是主流嗎?
5G終端從主流結構來說,機身內部是鈦鋁合金包塑膠邊注塑的結構件,這個結構件之外邊的一部分是一級外觀面,一級外觀面上部分區域可以做LDS天線。因此中框布局做5G天線是主流。

三、 鈦鋁合金被LDS塑膠包邊注塑后再做LDS天線,工藝上是否沖突?如鈦鋁合金被LDS制程中藥水腐蝕?
鈦鋁合金不耐酸堿,因此需要在制造過程中,對工件進行保護,其保護途徑是成熟的化學品,參考陽極氧化時,對金屬保護流程,很多保護性涂料選擇性噴涂后,再激光鐳射時留出LDS加工區即可。近年,LDS藥水也有提升,化學鎳藥水也有非酸性的中性藥水。
下圖是2017年前后量產的一款鈦鋁合金包LDS塑料上制造LDS天線的產品;



因此無論哪家一級供能解決了以上的保護難題,就有了立足于5G天線的制造,畢竟這是天線制造的主戰場。
四、 玻璃后蓋上做天線有成功案例嗎?
華為P30玻璃后蓋上有兩條天線,機身內FPC上焊接了LDS天線,與后蓋天線無線耦合。這種無線耦合好處是:機身內LDS天線不要考慮全向輻射指標,只要把信號耦合到后蓋,由后蓋上的天線去全向輻射。對于手機內緊張的空間來說,天線指標可延伸到后蓋解決。機身內LDS天線可以采用高介電系數材料,如陶瓷或者高介電LDS塑料來設計的更體積小巧,定向的與后蓋天線互耦。

五、?中框上外露一級外觀面,其上天線如何與機身內部貫通?
上文提到的無線耦合是一種方式,而另一種方式就是“細孔”:直徑在0.1mm內導通的細孔被噴涂油漆后覆蓋了,實現了“隱形”。
六、 LDS制程中,激光能一次性鐳射天線圖案時打出直徑0.1mm細孔嗎?深度多少?能在后續化學鍍時實現金屬化嗎?
激光能在做LDS鐳射時一次打孔,無需再取出素材換用專門的激光打孔機。這取決于激光裝備種類,并非任何LDS鐳射機都可以做到。下面我們將詳細介紹
激光機:
激光打的孔直徑在0.1mm,化學鍍時可實現金屬化,確保雙面導通,下圖示實驗報告摘要,素材是PC,厚度是0.7mm,孔徑0.1mm,化學鍍長金屬后,孔變成0.05mm:

在直徑0.1mm的細孔內實現導通,化學鍍填小了孔徑。毫米波外露天線與內部的接觸需要此工藝支撐。
七、如何看待5G手機中的LCP路線?
LCP材質表面金屬化在低頻段是成熟的,但在28Ghz毫米波頻段,LCP材質金屬化最佳模式是附著一層非金屬化低損耗膜,然后在上面激光沉積金屬,即LDS工藝,而非走傳統蝕刻路線。微航已用實驗證明過這項工藝的可行性,但目前日系和臺系還在走敷銅蝕刻路線。敷銅路線的最大難題是粘接銅箔的膠在毫米波的損耗非常大,且難以解決。而微航采用的是無膠體系,因此損耗低。在此我們歡迎各位提供LCP膜,由微航加工好傳輸線來共同進行測試!
八、 LCP和LDS兩條路線,在5G手機中哪條路線為主?
兩條線路都會用上,即硬質LDS和軟質的LCP會組合使用。LCP表面金屬化也可以用LDS來實現。
九、 您覺得5G手機天線產業下步狀況?或者趨勢?與4G時代有何區別?
4G時代分前后兩段時期:2009年-2014年的LDS發展黃金時期,一批上市企業都上了德國裝備,德系裝備為主支撐了產業出貨;2014年至今,蘋果手機把天線做在外殼金屬中框上,這對LDS產業幾乎是毀滅性的打擊。因為天線與機身一體化后,即使設計時考慮天線但制造時卻沒有這個部件,余下的傳輸線采用FPC來實現。這導致業界缺乏訂單,無力更新裝備,也沒趕上設備自動化、無人化的浪潮。
以2017年谷底的LDS激光代工單子為例,3D鐳射加工費降到了一元內,靠一臺機器一個人,雙班2人的人海戰術,企業基本沒有利潤。雖然LDS業界目前依舊采取人海戰術,但以先進裝備來開辟工業4.0的道路是大勢所趨。5G手機的更多天線能提升產值不假,但擴大產能的同時節省人力資本開支才是當務之急。總之,5G時代LDS制造的無人化是與4G時代的最大區別。
十、 關于無人產線?
(1)來自于代工經驗數據庫:微航從制造代工做起,積累了耳機、手表、手機、傳感器等各種天線制造代工經驗。也同步開發出幾種激光機;
(2)微航設計的無人線確保了柔性:適合不同大小尺寸的產品自動上線;
(3)重要指標——精度:微航為一家業內巨頭代工過±50微米精度的天線,每天加工7萬只。而微航無人產線利用毫米波加工產品,其精度只會更高!


十一、5G手機中最難設計的天線是哪個頻段,工藝如何實現?
低頻段如700Mhz頻段,采用MIMO,手機需要四個角落上布設天線,可以采用氧化鋁陶瓷做基材,其介電系數為7左右,損耗也低,天線3D布局在陶瓷上;也可以采用介電系數在7的LCP-LDS塑料縮小體積。
十二、如何看各種LDS升級新聞?
LDS涉及藥水、裝備、材料、工藝等細分領域,期待不斷看到產業升級的消息!5G天線最終的最佳模式還沒有定,前期一些成熟的工藝也會被互相融合,例如:鈦鋁合金包塑膠做天線工藝,NDA路線還可以再優化,NDA是把一段鈦鋁合金注塑時候內埋,成型后用CNC去除部分金屬工藝,是目前天線的主要路線。但5G天線復雜,細微的線段很多,一種優化思路是內埋高溫陶瓷天線,即注塑時將鈦鋁合金和陶瓷天線一并成型。這種路線,減少了復雜度,提升了良率,而陶瓷天線可以預先做好。高溫陶瓷相比低溫LTCC的損耗更低,成本也更低,但難點是精細3D電路化,若用上陶瓷涂料后就可以再做成3D天線,這是一種陶瓷LDS工藝,陶瓷天線也可以與FPC焊接一體進行組裝。但無論哪種工藝都離不開材料和裝備的支撐!
本文來源深圳市微航磁電技術有限公司,歡迎大家加入LDS、3D-MID交流群,包括LDS塑料,助劑,天線,手機,智能穿戴,醫療,激光設備,電鍍等企業。

活動推薦:
2020年第三屆5G加工產業鏈暨精密陶瓷展覽會
2020年8月27-29日
東莞.厚街.廣東現代國際展覽中心

部分參展名單如下:
公司名 | 展位號 | 主營 |
常州金緯擠出機械制造有限公司 | P25&P27 | 天線罩擠出設備 |
南京聚隆科技股份有限公司 | C41 | PP.PA等5G相關塑料 |
SABIC | C25 | LNP,Ultem,Noryl 等5G相關塑料 |
中國石化上海石油化工研究院 | F45 | LDS產品及5G應用 |
中材科技(蘇州)有限公司 | P26 | PPS |
中廣核俊爾新材料有限公司 | A15 | PPS,PC,PA,PP,EPP,LFT, 熱塑性復合材料 |
中廣核高新核材科技(蘇州)有限公司 | A16 | PC、PP、PA、LDS材料 |
鄭州圣萊特空心微珠新材料有限公司 | D31 | 空心玻璃微珠 |
深圳市豪鵬達科技有限公司 | D39 | 導熱硅膠片,導熱凝膠,導熱硅脂,熱介質材料 |
中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司 | E41 | 玻璃微珠 |
廣東信隆新材料股份有限公司 | A10 | PC,PP,PC/ABS,PA加纖 |
湖南巨發科技有限公司 | A11 | LDS添加劑 |
廈門奈福電子有限公司 | C01 | 石墨烯等散熱材料 |
深圳市中塑新材料有限公司 | A06 | 工程塑料、手機外殼材料,LDS材料 |
蘇州納磐新材料科技有限公司 | A13 | 改性PPS |
廣東偉的新材料股份有限公司 | J09 | 導熱PA、低介損耐候阻燃PC合金、PPO合金、低吸水低翹曲無鹵阻燃PA-GF |
中山市沃爾鑫塑料材料有限公司 | H41 | PEEK板/棒,PPS板/棒 |
深圳市恩欣龍特種材料股份有限公司 | J37-38 | POM板棒、PEEK板棒、PEI板棒、尼龍板棒、PC板棒、MC板棒、UPE板棒、OPF板棒 |
…… |
同期高峰論壇活動:
論壇區一:5G新材料論壇(2020年8月27日,上午) | |
NO. | 議題 |
1 | 特種工程塑料 PEI 在 5G 領域的應用 |
2 | 氟材料在5G領域的應用 |
3 | 空心玻璃微珠在5G領域的應用 |
4 | 塑料添加劑5G基站方面的應用 |
5 | 5G通信的屏蔽方案 |
6 | 中廣核5G材料解決方案 |
7 | 5G通信散熱方案 |
8 | 穩定低損耗,PPO助力5G新基建 |
9 | PI材料在5G領域的應用 |
10 | 5G 手機LDS解決方案 |
11 | 低損耐候阻燃PC-Si材料,助力5G設備器件的發展 |
此外,還有5G金屬論壇、5G天線論壇、5G陶瓷濾波器論壇、手機塑膠外殼論壇;同期論壇詳情可點擊此處查看:2020年第三屆5G加工產業鏈暨精密陶瓷展覽會(8月27-29日 東莞)
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