5G手機由于天線頻段多、手機側(cè)邊曲面構(gòu)型等因素，天線設(shè)計有別于4G手機。產(chǎn)業(yè)界開始發(fā)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。
從目前5G手機上天線分布來看，由于5G手機有別于4G手機，在天線頻段、手機側(cè)邊曲面結(jié)構(gòu)等方面都要復(fù)雜許多。因此，眾多的手機廠商及天線制造公司紛紛都參與研究各種適合的工藝路線及布局中。
那么，對于5G手機天線布局及制造工藝，我們需要知道些什么及怎么做？
一、 天線形式結(jié)構(gòu)在手機外露的側(cè)面，天線需要什么樣的工藝？
"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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(chǎn)能高、良率高。
圖1 在手機外殼金屬邊框的塑膠材質(zhì)上做LDS工藝天線 來源：深圳市微航磁電技術(shù)有限公司
二、5G手機中框上布局天線是主流嗎？
5G終端從主流結(jié)構(gòu)來說，機身內(nèi)部是鈦鋁合金包塑膠邊注塑的結(jié)構(gòu)件，這個結(jié)構(gòu)件之外邊的一部分是一級外觀面，一級外觀面上部分區(qū)域可以做LDS天線。因此中框布局做5G天線是主流。
圖2 鈦鋁合金包塑膠注塑（低成本、剛性強，適合做內(nèi)部結(jié)構(gòu)件）天線制造在塑膠上 深圳市微航磁電技術(shù)有限公司
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(xué)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(qū)即可。近年，LDS藥水也有提升，化學(xué)鎳藥水也有非酸性的中性藥水。
下圖是2017年前后量產(chǎn)的一款鈦鋁合金包LDS塑料上制造LDS天線的產(chǎn)品：
圖3 量產(chǎn)過的鈦鋁合金包塑膠邊框結(jié)構(gòu)，在白色LDS塑膠上做天線 來源深圳市微航磁電技術(shù)有限公司
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(zhàn)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(nèi)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(nèi)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(nèi)緊張的空間來說，天線指標可延伸到后蓋解決。機身內(nèi)LDS天線可以采用高介電系數(shù)材料，如陶瓷或者高介電LDS塑料來設(shè)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(nèi)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(nèi)導(dǎo)通的細孔被噴涂油漆后覆蓋了，實現(xiàn)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(xù)化學(xué)鍍時實現(xiàn)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(xué)鍍時可實現(xiàn)金屬化，確保雙面導(dǎo)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(xué)鍍長金屬后，孔變成0.05mm：
圖5 在PC-LDS材質(zhì)的殼體上做激光穿孔實驗 來源深圳市微航磁電技術(shù)有限公司
在直徑0.1mm的細孔內(nèi)實現(xiàn)導(dǎo)通，化學(xué)鍍填小了孔徑。毫米波外露天線與內(nèi)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(zhì)表面金屬化在低頻段是成熟的，但在28Ghz毫米波頻段，LCP材質(zhì)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(tǒng)蝕刻路線。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。
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，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(zhì)LDS和軟質(zhì)的LCP會組合使用。LCP表面金屬化也可以用LDS來實現(xiàn)。
九、 您覺得5G手機天線產(chǎn)業(yè)下步狀況？或者趨勢？與4G時代有何區(qū)別？
4G時代分前后兩段時期：2009年-2014年的LDS發(fā)展黃金時期，一批上市企業(yè)都上了德國裝備，德系裝備為主支撐了產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)幾乎是毀滅性的打擊。因為天線與機身一體化后，即使設(shè)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(xiàn)。這導(dǎo)致業(yè)界缺乏訂單，無力更新裝備，也沒趕上設(shè)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(nèi)，靠一臺機器一個人，雙班2人的人海戰(zhàn)術(shù)，企業(yè)基本沒有利潤。雖然LDS業(yè)界目前依舊采取人海戰(zhàn)術(shù)，但以先進裝備來開辟工業(yè)4.0的道路是大勢所趨。5G手機的更多天線能提升產(chǎn)值不假，但擴大產(chǎn)能的同時節(jié)省人力資本開支才是當(dāng)務(wù)之急?？傊?，5G時代LDS制造的無人化是與4G時代的最大區(qū)別。
十、5G手機中最難設(shè)計的天線是哪個頻段，工藝如何實現(xiàn)？
低頻段如700Mhz頻段，采用MIMO，手機需要四個角落上布設(shè)天線，可以采用氧化鋁陶瓷做基材，其介電系數(shù)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(shù)在7的LCP-LDS塑料縮小體積。
十一、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(lǐng)域，期待不斷看到產(chǎn)業(yè)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(yōu)化，NDA是把一段鈦鋁合金注塑時候內(nèi)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(fù)雜，細微的線段很多，一種優(yōu)化思路是內(nèi)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(fù)雜度，提升了良率，而陶瓷天線可以預(yù)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！
圖片與部分文字來源：深圳市微航磁電技術(shù)有限公司
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