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5G新基建带火哪些高端材料?
来源:雅式橡塑网    作者:温兰芳    日期:2020.07.29

今年两会上,新基建、拓展5G应用话题成为关注热点,当中,新基建也包括了5G 基建,这意味着,加强5G基建和拓展5G应用将齐头并进,2020年,中国将迎来5G的爆发期。


据海通证券分析,5G基建方面,2020年三大运营商5G资本开支目标1803亿元(人民币,下同)、同比增长338%,5G基站建设目标50万个、同比增加285%。


5G基站的海量增长,将同步带动PCB、天线振子及天线罩等元器件应用的大幅增长,塑料凭着其独特性能优势如低介电、高导热和电磁屏蔽等,将在5G领域获得发展红利。


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5G基站数量暴涨,天线振子、天线罩、基站外壳等组件材料需求大增,塑料备受关注。


天线振子数量暴增,改性塑料受关注


基于高频高速传输的需求,5G基站将采用大规模天线关键技术(Massive MIMO),将使得天线及其对应的振子数量大增。


随着天线振子数量增多,金属振子面临造价昂贵且过重问题,因此,5G天线振子将变得小型化、轻量化。为应对 5G 新型天线的变化,市场上出现了全新的3D选择性电镀塑料振子方案,其中代表企业为飞荣达。


塑料天线振子采用内含有机金属复合物的改性塑料材料,用注塑成型的方式制造。材料主要包括PPS、LCP及 PPA等,具有吸水性低、电绝缘性优良、介电损耗低、耐高温等特点。目前东丽(Toray)、住友化学(Sumitomo Chemical)都推出这类材料。


塑料振子在保证天线满足5G电器性能的同时,还具备高精度、高集成、加工灵活、轻质等优势,同时减少了危险过程工序,节约了成本。


PCB 海量增长, PTFE备受推崇


在5G基站中,印刷电路板(PCB)作为最基础的连接装置将被广泛使用。天线振子需要使用PCB作为连接;滤波器等元器件将大幅增加,需要使用一块单独的PCB来连接这些元器件;CU/DU(集中/分布单元)等部分也需要使用PCB。5G 建设初期,对于PCB 的需求增量直接体现在无线网和传输网上,对PCB 背板、高频板、高速多层板的需求较大。


PCB上游原材料主要包括铜箔、玻璃纤维布、以及PTFE在内的特殊树脂等其他化工材料。玻璃纤维布作为增强材料,起着绝缘和增加强度的作用;特殊树脂作为填充材料,起着粘合和提升板材性能的作用。


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PTFE是5G时代基站PCB板的优选树脂材料。


目前,PCB上游的特殊树脂领域目前国际领先的厂商还是以海外厂商为主,包括日本的三菱瓦斯(MGC)、松下(Panasonic)、日立化成(Hitachi Chem),罗杰斯(Rogers)、伊索拉(Isola),以及中国台湾的联茂、台光等。


为了满足高频高速PCB产品的可靠性、复杂性、电性能和装配性能等要求,许多PCB基板材料的厂商对特殊树脂进行了不同的改进。在目前高速高频化的趋势下,较为主流的PCB材料包括PTFE、EPBT、CE、PPE、PI,由此衍生出的覆铜板种类超过130种。


对于基站PCB而言,最为重要的指标是介电特性、信号传输速度和耐热性,前两点上PTFE基板都具有较好的性能。它是目前为止发现的介电性能最好的有机材料,优异的介电性能有利于信号完整快速地传输,从这角度而言,PTFE是5G时代基站PCB板的优选树脂材料。目前生产PTFE的企业主要有科慕、大金氟化工、阿科玛、3M、德清科赛、浙江巨化集团等企业。


复合材料用于天线罩、基站外壳


在天线罩方面,要求材料要具有良好的电磁波穿透特性,要有耐受恶劣环境的强机械性能,可以绝缘防腐、防雷等。


在5G趋势下,性能优越的复合材料成为备受欢迎的天线外罩材料。复合材料能起到绝缘防腐、防雷、抗干扰、经久耐用等作用,而且透波效果非常好。


在基站外壳方面,传统的4G基站为大型的铁塔形状,而5G基站的特点则是小型轻巧,因此也可以使用复合材料才打造,复合材料具有易加工、性能强大、质轻等优势。


例如,科思创(Covestro)研发了适用于5G基站外壳的聚碳酸酯及其混合材料。据科思创介绍,聚碳酸酯刚性强、重量轻、调频通过性佳,并且适于注塑成型。


其中一些规格的材料也显示出良好的耐候性或导热性,或适于双组分注塑成型和激光直接成型(LDS)。       

 

本文部分数据参考:平湖市浙江工业大学新材料研究院



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