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????????5G

????????5G通訊是依靠半導體材料和器件，實(shí)現無(wú)線(xiàn)電磁波遠距離傳輸、收發(fā)、處理的通信技術(shù)。

????????相比傳統4G等通信技術(shù)，5G需符合全頻譜接入、高頻段乃至毫米波傳輸、高頻譜效率三大基礎性能要求，因此對器件原材料也提出更高的性能和升級的需求，例如大規模集成化、材料具有高介電常數和低介電損耗，及材料具有高電子遷移率等。

????????根據IHS研究機構的預測，到2035年，單單5G行業(yè)鏈就將達到3.5萬(wàn)億美元經(jīng)濟輸出，并將創(chuàng )造2200萬(wàn)個(gè)工作崗位。

????????更值得關(guān)注的是，5G將為全球多個(gè)行業(yè)的銷(xiāo)售活動(dòng)創(chuàng )造達12.3萬(wàn)億美元的價(jià)值，這將占據全球總銷(xiāo)售活動(dòng)的4%的價(jià)值!

????????哪些高分子材料更受歡迎？

????????5G時(shí)代

????????聚四氟乙烯

????????極佳的高頻PCB板材料

????????高頻PCB板對材料性能要求包括介電常數(Dk)必須小而且很穩定、與銅箔的熱膨脹系數盡量一致。

????????同時(shí)吸水性要低，否則受潮時(shí)會(huì )影響介電常數與介質(zhì)損耗。另外耐熱性、抗化學(xué)性、沖擊強度、剝離強度等亦必須良好。

????????熱塑性材料聚四氟乙烯(PTFE)具有耐高溫特點(diǎn)，使用工作溫度達250℃。在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高，是理想的PCB板材料。

????????PTFE還可通過(guò)各種形式的填料如玻璃纖維或陶瓷材料加固增強及可改善材料的熱膨脹系數，材料兼具PTFE材料本身具有的低的溫度特性和電氣特性，非常適合于高頻毫米波多層板的應用。

????????手機天線(xiàn)

????????LCP液晶聚合物成新寵

????????作為無(wú)線(xiàn)通信的重要一環(huán)，天線(xiàn)技術(shù)革新是推動(dòng)無(wú)線(xiàn)連接發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。隨著(zhù)5G的逼近和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的規模部署，天線(xiàn)在5G網(wǎng)絡(luò )中的作用將越來(lái)越重要，發(fā)展前景亦一片大好。

????????以智能手機為例，由于行業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展，隨著(zhù)手機外觀(guān)設計的一體化和高度集成化，內部空間不斷減少，這對于天線(xiàn)的設計可以說(shuō)是極高的難度。

手機上的多個(gè)元器件需要用到軟板連接 | 圖1

????????手機的天線(xiàn)已經(jīng)從早期的外置天線(xiàn)發(fā)展為內置天線(xiàn)，同時(shí)軟板已經(jīng)成為主流工藝，超過(guò)7成。

????????就目前而言，手機天線(xiàn)軟板基材主要是PI，但鑒于 PI基材介電常數和損耗因子較大，且吸潮性較大、高頻傳輸損耗嚴重及結構特性較差，令其未能很好地滿(mǎn)足5G對材料性能的需求。

????????隨著(zhù)5G科技的到來(lái)，LCP(工業(yè)化液晶聚合物)成為一種理想天線(xiàn)材料。它是80年代初期發(fā)展起來(lái)的一種新型高性能特種工程塑料，在熔融態(tài)時(shí)一般呈現液晶性。

LCP | 圖2

????????LCP具有超卓的電絕緣性能，其介電強度高過(guò)一般工程塑料，耐電弧性良好。即使連續使用溫度200-300℃，也不會(huì )影響其電性能。間斷使用溫度更高達316℃左右!

????????相比PI，LCP材料介質(zhì)損耗與導體損耗更小，且更具靈活性和密封性，因而在制造高頻器件應用方面前景可觀(guān)。隨著(zhù)4G向高頻高速的5G網(wǎng)絡(luò )邁進(jìn)，LCP也有望成為替代PI的新軟板工藝。

????????舉個(gè)例子，蘋(píng)果推出的iPhoneX就首次采用了多層Liquid Crystal Polymer天線(xiàn)，而iPhone XS/XS Max/XR均使用了多根LCP天線(xiàn)。

????????在上游生產(chǎn)方面，主要生產(chǎn)商包括Du Pont、Ticona、住友、寶理塑料、東麗等，例如住友作為L(cháng)CP樹(shù)脂主要生產(chǎn)商之一，就表示看好LCP樹(shù)脂在5G時(shí)代的關(guān)鍵應用，相信未來(lái)LCP的應用會(huì )越來(lái)越重要。

????????MPI改性聚酰亞胺

????????5G手機天線(xiàn)材料后起之秀

????????LCP作為手機天線(xiàn)材料，雖然優(yōu)點(diǎn)多多，但在實(shí)際應用中，也面臨不少挑戰。

????????據外媒報道，分析師郭明錤在其一份有關(guān)2019年新iPhone的報告指出，鑒于A(yíng)pple 對LCP原材料供貨商議價(jià)力較低及新LCP 軟板供貨商不足等因素，2019年蘋(píng)果手機將會(huì )結合LCP和最新的MPI(Modified PI)技術(shù)，以迎合和推進(jìn)5G技術(shù)。

????????那么MPI又是什么呢?Modified PI其實(shí)是配方經(jīng)過(guò)改進(jìn)的聚酰亞胺天線(xiàn)。MPI作為非結晶性材料，操作溫度寬、在低溫壓合銅箔下容易操作，表面能夠容易與銅相接，因此，未來(lái)MPI材料也可能成為5G設備一大受歡迎材料。

????????天線(xiàn)罩：

????????多種樹(shù)脂基體派上用場(chǎng)

????????由于5G天線(xiàn)遵循MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)概念，意思是多輸入多輸出，這意味著(zhù)一個(gè)基站內可安裝多個(gè)天線(xiàn)，而這些天線(xiàn)的尺寸又很小，需要天線(xiàn)罩的保護。

????????天線(xiàn)罩要具有良好的電磁波穿透特性，機械性能上要能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境的侵蝕如暴風(fēng)雨、冰雪、沙塵以及太陽(yáng)輻射等。

????????在材料要求方面，要求在工作頻率下的介電常數和損耗角正切要低，及要有足夠的機械強度。

????????一般而言，充氣天線(xiàn)罩常用涂有海帕龍橡膠或氯丁橡膠的聚酯纖維薄膜;剛性天線(xiàn)罩用玻璃纖維增強塑料;夾層結構中的夾心多用蜂窩狀芯子或泡沫塑料。

????????而在5G趨勢下，性能優(yōu)越的復合材料成為備受歡迎的天線(xiàn)外罩材料。復合材料能起到絕緣防腐、防雷、抗干擾、經(jīng)久耐用等作用，而且透波效果非常好。

????????透波復合材料由增強纖維和樹(shù)脂基體構成，通常，增強材料的力學(xué)性能和介電特性均優(yōu)于樹(shù)脂基體，故此復合材料的透波性能主要取決于樹(shù)脂基體的性能。

????????因此，選擇具有優(yōu)良電性能的樹(shù)脂基體至關(guān)重要，同時(shí)樹(shù)脂在復合材料中也起膠粘劑的作用，是決定復合材料耐熱性的基本成分。

????????樹(shù)脂基體主要選擇包括：

????????傳統的不飽和聚酯樹(shù)脂(UP)、環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、改性酚醛樹(shù)脂(PF)以及近年來(lái)開(kāi)始研究和應用的氰酸酯樹(shù)脂(CE)、有機硅樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(BMI)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型耐高溫樹(shù)脂。

????????PC/PMMA塑料復合材料

????????5G時(shí)代手機后蓋之選

????????5G時(shí)代，對 5G應用設備材料提出了更嚴苛的要求。由于5G走的是對金屬敏感的毫米波，使用金屬外殼將會(huì )屏蔽信號。以手機材料為例，5G條件下去金屬化已然成為一種趨勢。

????????而趨向使用的材料有玻璃、陶瓷和復合板等非金屬材料，例如，塑料復合材料就憑著(zhù)優(yōu)越的性能，成為手機后蓋的潮流選擇。

????????當中，最熱門(mén)的要數PC/PMMA復合板材。這種材料是將PMMA和PC通過(guò)共擠(非合金材料)制得，包括PMMA層和PC層。

????????PMMA層加硬后能達到4H以上的鉛筆硬度，保證了產(chǎn)品的耐刮擦性能，而PC層能確保其具有足夠的韌性，保證了整體的沖擊強度。

????????石墨烯

????????理想的5G設備導熱散熱材料

????????高頻率、硬件零部件的升級以及聯(lián)網(wǎng)設備及天線(xiàn)數量的成倍增長(cháng)，設備與設備之間及設備本身內部的電磁干擾無(wú)處不在，電磁干擾和電磁輻射對電子設備的危害也日益嚴重。

????????與此同時(shí)，伴隨著(zhù)電子產(chǎn)品的更新升級，設備的功耗不斷增大，發(fā)熱量也隨之快速上升。

????????未來(lái)高頻率高功率電子產(chǎn)品要著(zhù)力解決其產(chǎn)生的電磁輻射和熱。

????????為此，電子產(chǎn)品在設計時(shí)將會(huì )加入越來(lái)越多的電磁屏蔽及導熱器件。因此電磁屏蔽和散熱材料及器件的作用將愈發(fā)重要，未來(lái)需求也將持續增長(cháng)。

????????以導熱石墨烯為例，5G手機有望在更多關(guān)鍵零部件部位采用定制化導熱石墨烯方案，同時(shí)復合型和多層高導熱膜由于具備更優(yōu)的散熱效果而將會(huì )被更多采用。