Analisi comparativa di LCP e MPI per applicazioni di antenne 5G ad alta frequenza

1 Introduzione

L'innovazione tecnologica delle antenne, componente fondamentale e indispensabile per le comunicazioni wireless, è uno dei motori principali per il progresso della connettività wireless. Parallelamente, con il rapido sviluppo dei prodotti terminali intelligenti verso fattori di forma più sottili, più leggeri e più piccoli, le antenne dei telefoni cellulari si sono evolute dalle prime antenne esterne alle antenne integrate, formando un panorama di mercato in cui i processi su scheda morbida sono dominanti; le antenne su scheda morbida ora detengono oltre il 70% del mercato. Ciò ha portato a una rapida espansione del mercato dei circuiti stampati flessibili (FPC). Gli attuali materiali di substrato per circuiti flessibili mainstream ed emergenti si concentrano principalmente su due materiali: LCP e MPI, quest'ultimo un materiale che migliora gli svantaggi dei tradizionali materiali PI per ottenere proprietà superiori. Questo articolo analizzerà i vantaggi e gli svantaggi comparativi di questi due materiali dal punto di vista dei requisiti dei materiali per la trasmissione del segnale e delle proprietà strutturali intrinseche dei materiali stessi.

Fig. 1 Struttura interna del circuito flessibile degli smartphone

2 Nuove sfide per i materiali delle antenne poste dai segnali ad alta frequenza del 5G

La tecnologia di comunicazione 5G è senza dubbio quella che oggi si sta sviluppando più rapidamente. Il 5G non solo migliora in modo significativo le prestazioni della banda sub-6GHz ma, cosa ancora più importante, fa un salto nell'uso diffuso delle bande a onde millimetriche (mmWave) (ad esempio, 28GHz, 39GHz). Queste bande sono come autostrade senza precedenti per il flusso di dati, che offrono velocità di trasmissione estremamente elevate (teoricamente fino a 10 Gbps e oltre) e un'immensa capacità di rete, in grado di supportare applicazioni all'avanguardia come lo streaming video in tempo reale 4K/8K, la realtà aumentata/virtuale e la guida autonoma.

Tuttavia, le velocità di trasmissione estremamente elevate comportano perdite di trasmissione significative. Secondo i principi di propagazione delle onde radio, più alta è la frequenza, maggiore è la perdita di percorso e di assorbimento atmosferico del segnale nello spazio. Ciò significa che i segnali mmWave non "viaggiano lontano", con una conseguente copertura relativamente limitata. La penetrazione è un'altra sfida importante; le mmWave sono largamente inefficaci nel penetrare ostacoli comuni come muri, vetri o persino foglie, e le loro caratteristiche di propagazione in linea di vista richiedono una connessione il più possibile priva di ostacoli tra trasmettitore e ricevitore.

Queste sfide hanno un impatto diretto sull'attributo cruciale dell'integrità del segnale. Qualsiasi perdita di energia o distorsione del segnale durante la trasmissione può portare direttamente a connessioni instabili, velocità ridotte e aumento della latenza.

Per soddisfare i severi requisiti della trasmissione del segnale ad alta frequenza 5G, i materiali del substrato dell'antenna devono raggiungere un elevato standard di prestazioni. Una costante dielettrica stabile e bassa e un fattore di dissipazione estremamente basso sono prerequisiti fondamentali, che determinano direttamente l'efficienza e l'integrità della trasmissione del segnale, riducendo al minimo la perdita di energia alle alte frequenze. La flessibilità e la sottigliezza/leggerezza del materiale sono altrettanto fondamentali, in quanto consentono di adattarsi ai layout interni compatti e irregolari dei moderni terminali mobili. Nelle applicazioni pratiche, la stabilità ad alta frequenza è indispensabile per garantire prestazioni costanti dell'antenna in diverse bande di frequenza operative e ambienti di temperatura. Infine, l'affidabilità a lungo termine di tutti questi aspetti prestazionali dipende in ultima analisi dalle eccellenti proprietà di barriera all'umidità del materiale; un tasso di assorbimento dell'umidità molto basso previene efficacemente il degrado delle prestazioni elettriche dovuto all'ingresso dell'umidità ambientale. Questi quattro requisiti sono interconnessi e formano collettivamente i criteri di valutazione fondamentali per i materiali delle antenne ad alta frequenza 5G.

Fig. 2 Propagazione del segnale a onde millimetriche 5G

3 Introduzione ai materiali LCP e MPI

3.1 Definizione e proprietà del LCP

Lamateria prima plastica LCP (polimero a cristalli liquidi) è un nuovo polimero ad alte prestazioni che presenta cristallinità liquida allo stato fuso, classificata nei tipi termotropico (stato a cristalli liquidi indotto dal cambiamento di temperatura) e liotropico (stato a cristalli liquidi formato dall'azione del solvente). Questo materiale è caratterizzato da elevata resistenza, alta rigidità, resistenza al calore (300-425°C), basso coefficiente di espansione termica, ritardabilità alla fiamma UL94 V-0 ed eccellente stabilità dimensionale, con una densità di 1,35-1,45 g/cm^3. Può raggiungere elevate prestazioni meccaniche senza rinforzi in fibra.

I materiali LCP presentano costanti dielettriche e fattori di dissipazione stabili e molto bassi fino alle frequenze delle onde millimetriche, che consentono di ridurre al minimo la perdita di energia e la distorsione di fase durante la trasmissione del segnale, garantendo un'eccellente integrità del segnale alle alte frequenze. Allo stesso tempo, l'LCP possiede un tasso di assorbimento dell'umidità estremamente basso, con un assorbimento quasi nullo dell'umidità ambientale. Questa caratteristica impedisce sostanzialmente il degrado delle prestazioni elettriche dovuto all'assorbimento di umidità, garantendo l'affidabilità a lungo termine delle antenne in ambienti complessi. Inoltre, l'LCP offre un'eccellente flessibilità e resistenza meccanica, che gli consente di essere trasformato in circuiti flessibili ultrasottili, adattandosi perfettamente agli spazi di installazione compatti e tridimensionali e irregolari all'interno dei dispositivi terminali. La sua buona stabilità termica e l'idoneità ai processi di laminazione multistrato favoriscono ulteriormente l'integrazione ad alta densità e la produzione stabile di moduli antenna complessi. È la combinazione organica di questa serie di proprietà elettriche superiori, caratteristiche fisiche affidabili e processabilità adatta a stabilire la posizione centrale dell'LCP nel campo della trasmissione di segnali ad alta velocità e ad alta frequenza.

Fig. 3 Struttura molecolare del polimero a cristalli liquidi (LCP)

3.2 Introduzione dell'MPI e confronto con il PI

La poliimmide modificata (MPI), una soluzione significativa nel campo dei materiali per antenne 5G, è essenzialmente un prodotto ottimizzato nella struttura chimica e nella formulazione sulla base della poliimmide tradizionale (PI). Sebbene il PI tradizionale offra un'eccellente resistenza al calore, forza meccanica e flessibilità, la sua costante dielettrica intrinsecamente elevata e il fattore di dissipazione, in particolare l'instabilità delle prestazioni alle alte frequenze e l'assorbimento dell'umidità, ne limitano l'applicazione al di sopra di circa 10 GHz. L'MPI è nato proprio per risolvere questi problemi. Introducendo gruppi funzionali specifici o utilizzando nuovi monomeri nella catena molecolare del PI, l'MPI riduce significativamente la costante dielettrica e il fattore di dissipazione del materiale, rendendolo utilizzabile nelle bande 5G Sub-6GHz e in alcune bande mmWave a bassa frequenza. Allo stesso tempo, l'MPI eredita perfettamente l'eccellente flessibilità, l'elevata resistenza meccanica e il maturo ecosistema di lavorazione del PI tradizionale. Ciò significa che le linee di produzione esistenti possono essere utilizzate per i circuiti flessibili MPI senza costose modifiche, offrendo così un vantaggio significativo nel controllo dei costi e nella maturità della catena di fornitura. Pertanto, l'MPI può essere inteso come una "versione aggiornata ad alta frequenza" del PI tradizionale in termini di prestazioni elettriche. Non si tratta di un nuovo materiale rivoluzionario, ma di un materiale "evolutivo" di successo che raggiunge un eccellente equilibrio tra prestazioni e costi, diventando un'alternativa altamente competitiva rispetto al LCP ad alte prestazioni, soprattutto nella banda mainstream Sub-6GHz durante la commercializzazione iniziale su larga scala del 5G.

Fig. 4 Struttura chimica della poliimmide PI

Tabella 1 MPI (Poliimmide modificata) vs. PI (Poliimmide) Tabella di confronto delle caratteristiche

4 Analisi comparativa completa di LCP e MPI

4.1 Prestazioni elettriche

L'LCP presenta vantaggi significativi nella banda delle onde millimetriche, con una costante dielettrica tipicamente inferiore a 3,4 e un fattore di dissipazione pari a 0,0025. Ciò è dovuto all'elevata simmetria dello scheletro molecolare del materiale LCP e alla limitazione del movimento della catena principale, che gli consente di ridurre al minimo la perdita di segnale e di garantire l'integrità del segnale durante la trasmissione di segnali a onde millimetriche ad alta frequenza. I dati della China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) confermano anche le eccellenti metriche dell'LCP: costante dielettrica ≤ 3,4 e perdita dielettrica ≤ 0,0025 a 10GHz.

Al contrario, l'MPI, attraverso una modifica chimica, ha tipicamente una costante dielettrica di circa 3,6 e un fattore di dissipazione di circa 0,0035. Le sue prestazioni sono paragonabili a quelle dell'LCP nella banda sub-6GHz al di sotto di circa 15GHz, sufficienti a soddisfare i requisiti. Tuttavia, quando la frequenza del segnale entra nel dominio mmWave al di sopra dei 15GHz, la perdita di trasmissione dell'MPI aumenta significativamente e le sue prestazioni iniziano a essere inferiori a quelle dell'LCP. Di conseguenza, per le future comunicazioni ad alta frequenza (ad esempio, le potenziali applicazioni 6G), i vantaggi di LCP in termini di prestazioni elettriche diventano più pronunciati e necessari.

4.2 Caratteristiche fisiche

Le differenze nelle caratteristiche fisiche si riflettono principalmente nelle prestazioni termiche e nell'assorbimento dell'umidità.

L'LCP ha un tasso di assorbimento dell'umidità estremamente basso, generalmente ≤ 0,04%. Questa bassissima igroscopicità fa sì che in ambienti umidi le prestazioni elettriche del LCP siano pressoché inalterate, offrendo una stabilità molto elevata. Tuttavia, la resistenza al calore dell'LCP è relativamente scarsa, il che pone alcune sfide per il processo di laminazione a caldo.

L'assorbimento di umidità dell'MPI, pur essendo migliorato rispetto al PI tradizionale, è ancora dell'1,5% circa, superiore a quello dell'LCP. L'assorbimento dell'umidità può causare fluttuazioni delle prestazioni elettriche in ambienti umidi. Ma il vantaggio dell'MPI risiede nell'ampio intervallo di temperature di esercizio, che ne facilita la lavorazione, in particolare nei processi di laminazione a bassa temperatura. Questo rende anche più facile la gestione della sua adesione al foglio di rame.

4.3 Processo e costi

Il vantaggio principale dell'MPI risiede nella sua matura catena industriale e nella sua significativa economicità. Essendo stato sviluppato a partire dalla tradizionale poliimmide, l'MPI può utilizzare appieno le linee di produzione PI esistenti, con il risultato di processi produttivi più maturi e rendimenti più elevati. Inoltre, la sua base di fornitori è più diversificata. Ad esempio, nel 2019 Apple è riuscita a ridurre i costi e a rafforzare il proprio potere contrattuale introducendo cinque fornitori di antenne MPI. Ciò rende le antenne MPI altamente competitive in termini di costi, circa 1/20 rispetto a quelle LCP o addirittura inferiori.

Per contro, l'LCP comporta processi complessi, in particolare la laminazione di pannelli multistrato, tecnicamente impegnativa, che porta a tassi di rendimento difficili da controllare. Inoltre, la fornitura di materie prime LCP è stata a lungo dominata da alcuni grandi produttori internazionali (ad esempio, Toray, Sumitomo, Polyplastics of Japan), che hanno fatto lievitare i costi. Tuttavia, la situazione sta cambiando. Negli ultimi anni, grazie alle politiche del governo cinese, l'industria cinese degli LCP ha registrato un rapido progresso tecnologico e un'espansione della capacità produttiva. Il tasso di localizzazione è aumentato significativamente dal 20% nel 2022 al 40% nel 2023 e si prevede che supererà il 50% entro il 2025. Aziende nazionali come Kingfa Sci. & Tech., Prite e Watt stanno espandendo attivamente la produzione, il che dovrebbe migliorare la catena di approvvigionamento e la struttura dei costi del LCP in futuro.

4.4 Flessibilità

In termini di flessibilità, entrambi i materiali soddisfano i requisiti di base per i circuiti flessibili, ma con enfasi leggermente diversa.

Il materiale LCP possiede di per sé una buona flessibilità, adatta alla maggior parte degli scenari che richiedono la piegatura.

L'MPI eredita l'eccellente duttilità del materiale PI. Alcuni rapporti indicano che i circuiti flessibili MPI, strutturalmente ottimizzati, possono addirittura presentare una resistenza alla flessione superiore rispetto all'LCP.

Tuttavia, nei progetti di schede multistrato più complessi, le prestazioni e l'affidabilità del LCP sono generalmente considerate superiori.

4.5 Affidabilità

L'affidabilità del materiale è direttamente correlata alla stabilità delle prestazioni dell'antenna nel lungo periodo.

L'LCP, con il suo basso assorbimento di umidità e le sue proprietà chimiche stabili, presenta prestazioni eccellenti in termini di resistenza chimica, ritardabilità alla fiamma e stabilità delle prestazioni a lungo termine, che si traducono in un'elevata affidabilità complessiva. Anche la sua stabilità dimensionale è eccezionale, tipicamente entro ±0,1%.

L'affidabilità di MPI è sufficiente per applicazioni generali. I dati relativi alla sua forza di spellatura (≥1,0 kgf/cm) indicano una buona forza di adesione al foglio di rame. Tuttavia, in ambienti ad alta umidità, a causa del suo maggiore assorbimento di umidità rispetto all'LCP, le sue prestazioni a lungo termine potrebbero incontrare delle difficoltà. L'MPI possiede anche una buona stabilità dimensionale (entro ±0,1%) e resistenza alla saldatura (nessuna delaminazione o formazione di bolle dopo 3 cicli di immersione di 10 secondi in una saldatura a 300°C).

Tabella 2 Analisi comparativa delle proprietà tra LCP e MPI

5 LCP e MPI in diversi scenari applicativi

All'interno del vasto ecosistema applicativo del settore 5G, LCP e MPI non sono in una semplice relazione di sostituzione. Al contrario, in base alle rispettive prestazioni e al posizionamento dei costi, hanno formato una struttura di mercato chiara e complementare, dimostrando ciascuno i propri punti di forza in campi di battaglia diversi.

5.1 LCP per applicazioni all'avanguardia

L'LCP, con le sue impareggiabili prestazioni ad alta frequenza e la sua affidabilità, occupa saldamente il mercato di fascia alta. Le sue applicazioni si concentrano principalmente nei settori che richiedono prestazioni di alto livello:

Smartphone di fascia alta, in particolare modelli mmWave: Nei telefoni di punta che supportano le bande mmWave (ad esempio, 28/39GHz), qualsiasi piccola perdita nel percorso di trasmissione del segnale influisce direttamente sull'esperienza dell'utente. Il fattore di dissipazione estremamente basso dell'LCP lo rende la scelta migliore per il trasporto delle linee di alimentazione nei moduli antenna mmWave (ad esempio, Antenna-in-Package o AiP), garantendo che la preziosa energia del segnale venga irradiata al massimo anziché essere persa sulla scheda di circuito. Ad esempio, Apple ha adottato esplicitamente soluzioni di antenna LCP nei modelli statunitensi dell'iPhone 12 e nei successivi modelli che supportano le mmWave per soddisfare i severi requisiti di prestazioni mmWave nel mercato nordamericano.

Moduli mmWave e apparecchiature per stazioni base: Non solo dal lato del terminale, ma anche dal lato della stazione base, in particolare nelle piccole celle e nei moduli di trasmissione mmWave, i requisiti di integrità del segnale sono più severi. Questi dispositivi gestiscono potenze più elevate e segnali più complessi. La bassa perdita e la stabilità dell'LCP possono ridurre efficacemente la perdita complessiva del collegamento del sistema, migliorare la portata della copertura e la qualità del segnale, rendendolo un materiale chiave per la costruzione di infrastrutture di rete 5G ad alte prestazioni.

Dispositivi indossabili del futuro e apparecchiature AR/VR: Queste categorie di dispositivi spingono l'utilizzo dello spazio interno al limite assoluto. Le antenne LCP non solo sono ultrasottili e flessibili, ma possono anche essere co-stampate con altri componenti, consentendo un'integrazione tridimensionale (3D) che massimizza il risparmio di spazio. Contemporaneamente, le apparecchiature AR/VR richiedono la trasmissione in tempo reale di quantità massicce di dati ad alta definizione, ponendo requisiti estremamente elevati in termini di velocità di trasmissione e bassa latenza. Le prestazioni ad alta frequenza e ad ampia larghezza di banda di LCP soddisfano perfettamente questi requisiti, fornendo il supporto fondamentale necessario per un'esperienza immersiva senza soluzione di continuità.

Fig.5 Industria di produzione dei polimeri a cristalli liquidi (LCP)

5.2 Il vasto mercato dell'MPI: La scelta equilibrata e scalabile

Il successo di MPI risiede nell'aver individuato con precisione l'equilibrio ottimale tra prestazioni e costi, conquistando il più ampio mercato mainstream nell'ondata di adozione di massa del 5G.

Smartphone 5G mainstream (Sub-6GHz): La stragrande maggioranza delle reti 5G globali si concentra attualmente sulla distribuzione e sulla copertura nella banda Sub-6GHz. All'interno di questa banda, le prestazioni elettriche ottimizzate dell'MPI sono pienamente in grado di soddisfare i requisiti operativi e il divario di prestazioni con l'LCP non è percepibile nell'esperienza pratica degli utenti. Tuttavia, il suo costo è di gran lunga inferiore a quello dell'LCP e la sua catena di fornitura è più matura e stabile. Pertanto, per molti produttori di smartphone che perseguono l'economicità e mirano a conquistare rapidamente quote di mercato, l'MPI diventa l'innegabile scelta "tuttofare", sostenendo la spedizione globale di grandi quantità di telefoni 5G di fascia medio-alta.

Dispositivi IoT e antenne per autoveicoli: Il settore IoT è molto sensibile ai costi e molti dispositivi non richiedono velocità di comunicazione elevate, ma una connettività affidabile. L'MPI offre una connettività 5G superiore a quella dei PI tradizionali a un costo contenuto, rendendola molto adatta a vari terminali IoT come contatori intelligenti e sensori industriali. Inoltre, nei veicoli intelligenti connessi, le antenne automobilistiche devono sopportare forti variazioni di temperatura e vibrazioni. L'eccellente resistenza al calore e la flessibilità dell'MPI, unite al suo vantaggio in termini di costi, lo rendono un'opzione interessante per le antenne automotive 5G.

Transizione tecnologica e soluzione di backup della catena di fornitura: Per i produttori, affidarsi a un'unica fonte di approvvigionamento rappresenta un rischio significativo. L'esistenza dell'MPI offre una preziosa flessibilità strategica ai produttori di telefoni cellulari. Quando la fornitura di LCP è scarsa o i prezzi fluttuano, i produttori possono passare rapidamente alle soluzioni MPI per salvaguardare la produzione. Allo stesso tempo, durante le prime fasi di sviluppo del progetto, i processi maturi di MPI possono aiutare gli ingegneri a completare la verifica del progetto e l'avvio della produzione in tempi più brevi, rappresentando un percorso di transizione tecnologica efficiente e a basso rischio.

6 Prospettive future: Tendenze, sfide e convergenza

Sebbene LCP e MPI abbiano posizioni chiare nel mercato attuale, il loro sviluppo futuro deve ancora affrontare le rispettive sfide e opportunità. La tendenza generale non è la semplice sostituzione, ma si muove verso una più profonda integrazione attraverso l'evoluzione tecnologica e i compromessi sui costi.

6.1 Il futuro della LCP: Opportunità e colli di bottiglia coesistono

Il materiale LCP è considerato una delle soluzioni definitive per la fase 5G mmWave, ma la sua applicazione su larga scala deve ancora superare diversi ostacoli importanti. La sfida principale è il problema del costo. Attualmente, il costo dei film LCP è molto più alto di quello dell'MPI, in parte a causa del tasso di resa del prodotto e delle limitazioni nella fornitura di film. In secondo luogo, il processo di produzione dei substrati LCP multistrato è un altro ostacolo tecnico da superare. Il processo di lavorazione dei substrati LCP multistrato è complesso e prevede diverse fasi di precisione, come la foratura laser UV, la desmaturazione a umido e la pulizia al plasma. Qualsiasi deviazione in una fase può influire sulle prestazioni e sulla resa del prodotto finale. Inoltre, la relativa concentrazione della catena di fornitura era un tempo un vincolo, con un numero limitato di produttori a livello globale in grado di fornire stabilmente resina LCP ad alte prestazioni per film.

Nonostante ciò, il futuro dell'LCP rimane promettente. La tendenza è che con la proliferazione del 5G mmWave e i continui progressi nei processi, la sua quota di mercato dovrebbe continuare ad aumentare. In particolare negli smartphone di fascia alta, nei moduli/stazioni base mmWave e nei futuri dispositivi indossabili e campi AR/VR con esigenze estreme di spazio interno, l'LCP rimane insostituibile grazie alle sue prestazioni superiori ad alta frequenza e alle caratteristiche di bassa perdita. Una volta raggiunti progressi nella capacità di produzione e nei tassi di rendimento, i costi dei materiali diminuiranno ulteriormente, accelerando la sua penetrazione nel mercato.

6.2 Il futuro dell'MPI: Mantenere il mercato mainstream attraverso il miglioramento

Essendo una tecnologia matura, il cuore del futuro dell'MPI risiede nella continua ottimizzazione. La sfida che deve affrontare è quella di ottimizzare ulteriormente le sue prestazioni nelle bande di frequenza più elevate (ad esempio, oltre i 15GHz) per ridurre il divario con l'LCP. Nella banda mmWave, la perdita di trasmissione dell'MPI aumenta notevolmente rispetto all'LCP.

Pertanto, il trend di sviluppo dell'MPI si concentrerà sull'estensione del suo ciclo di vita tecnologico attraverso miglioramenti della formulazione chimica. Nell'attuale era 5G Sub-6GHz, l'MPI rimane il pilastro grazie al suo eccellente rapporto costo-prestazioni. Grazie ai continui miglioramenti della formulazione, si prevede che l'MPI manterrà il suo vantaggio in termini di costi, migliorando al contempo le sue prestazioni nelle bande di frequenza marginali, consolidando così la sua posizione nelle applicazioni sensibili ai costi come gli smartphone 5G mainstream, i dispositivi IoT e le antenne automobilistiche.

6.3 Coesistenza e convergenza: Architetture complementari ed esplorazione di nuovi materiali

Il panorama futuro dei materiali per antenne non è caratterizzato da una sostituzione "vincente", ma tende piuttosto alla coesistenza e alla complementarità. Una strategia tipica è l'emergere di schemi di progettazione ibridi "MPI-dominante, LCP-supplementare". In dispositivi come gli smartphone, il materiale MPI, che offre prestazioni sufficienti e costi superiori, può essere utilizzato per la maggior parte delle antenne della banda Sub-6GHz, mentre il materiale LCP, più eccellente, viene utilizzato per specifici moduli mmWave o canali di trasmissione dati ad alta velocità altamente sensibili alla perdita di segnale. Questo modello di utilizzo ibrido permette di bilanciare il costo complessivo e di garantire le prestazioni chiave, offrendo ai produttori una maggiore flessibilità di progettazione.

Al di là dell'evoluzione degli stessi LCP e MPI, il settore non smette di esplorare nuovi materiali più avanzati. Ad esempio, per soddisfare le frequenze potenzialmente più elevate e i requisiti più severi delle future generazioni 6G, la tecnologia dei pannelli flessibili ibridi a guida d'onda ottica è già vista come una potenziale direzione di sviluppo. Allo stesso tempo, anche altri materiali polimerici ad alte prestazioni (come il PTFE) e i compositi preparati con l'aggiunta di speciali cariche ceramiche sono potenziali candidati per i futuri materiali per substrati ad alta frequenza, con l'obiettivo di raggiungere l'unificazione di perdita inferiore, stabilità superiore e migliore lavorabilità.

7 Conclusioni

La tecnologia 5G, in particolare la sua evoluzione verso le bande a onde millimetriche, pone requisiti molto severi alle prestazioni dei materiali per antenne. In questa trasformazione tecnologica, LCP (polimero a cristalli liquidi) e MPI (poliimmide modificata), come due soluzioni di substrato flessibile mainstream, hanno dimostrato caratteristiche e posizionamento di mercato distinti.

In sintesi, l'LCP, con le sue proprietà elettriche ad alta frequenza (come la costante dielettrica e il fattore di dissipazione estremamente bassi) e una resistenza all'umidità quasi perfetta, si è affermato come punto di riferimento tecnologico nei settori che richiedono prestazioni di alto livello, diventando la scelta preferita per gli scenari applicativi mmWave di fascia alta. Nel frattempo, l'MPI, grazie a un'efficace modifica chimica, raggiunge un eccezionale equilibrio tra prestazioni e costi. Eredita i processi maturi e i vantaggi della catena di fornitura del PI tradizionale, sostenendo la diffusione su larga scala del 5G nella banda mainstream Sub-6GHz con il suo elevato rapporto costo-efficacia.

In prospettiva, il rapporto tra LCP e MPI non è semplicemente di "sostituzione", ma tende piuttosto alla "complementarietà" e alla "convergenza". Nel prossimo futuro, i due sistemi coesisteranno in diversi scenari applicativi e bande di frequenza. Da un lato, l'LCP deve concentrarsi sul superamento dei colli di bottiglia legati ai costi e ai processi di produzione di schede multistrato; dall'altro, l'MPI deve essere continuamente migliorato per affrontare le sfide delle bande di frequenza più elevate. Soprattutto, schemi di progettazione ibridi come "MPI-dominante, LCP-supplementare", insieme all'esplorazione di nuovi materiali (come guide d'onda ottiche, compositi PTFE, ecc.), forniranno una base di materiali più ricca e potente per lo sviluppo di tecnologie di comunicazione di prossima generazione.

In definitiva, non esiste una risposta univoca per la scelta dei materiali per le antenne. La decisione dipende da un compromesso completo che coinvolge il posizionamento delle prestazioni del dispositivo, le bande di frequenza target, il budget di costo e la strategia della catena di fornitura. La competizione e la sinergia tra LCP e MPI non solo guidano il progresso della scienza dei materiali in sé, ma formano insieme una solida base a sostegno della connettività ad alta velocità del mondo 5G e persino del futuro 6G.

Per i materiali delle antenne 5G e le soluzioni personalizzate, collaborate con Stanford Advanced Materials (SAM). La nostra esperienza nei materiali avanzati può aiutarvi a navigare nel panorama LCP vs. MPI per selezionare la soluzione ottimale per le vostre specifiche esigenze di frequenza, prestazioni e costi. Contattateci oggi stesso per discutere di come possiamo supportare i vostri progetti di connettività di prossima generazione.