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5G應用場景拓展 塑料需求有望深度釋放!
來源:雅式橡塑網    作者:JK    日期:2021.04.14

5G通信時代正加速降臨!據GSA最新數據,截至2020年底,全球共58個國家實現了5G网絡和業務的商用化,中國更建成全球最大5G网絡。隨着5G通信的普及,5G應用領域及場景將不斷拓展,包括計算机、可穿戴設備、醫療、教育、交通、智能家居、雲端辦公及虛擬實境等,這將進一步釋放塑料的需求。

 

應用場景拓展 釋放新需求


除5G手機應用外,新冠疫情激發了移動辦公、遠端辦公的新需求,5G 技術將助力這一需求的實現,如5G 計算机就能夠讓移動辦公輕鬆進行。在這方面,業界已經開始佈局,2020年,聯想就發佈了全球首款5G筆記型計算机。


鑒於5G高頻、高傳輸及移動性能,5G筆記本對於材料、工藝和設計都提出新要求,例如天線穿透性好、強度、個性化外觀、輕薄與性能兼具等,在這方面,複合材料和輕質材料將會得到更多的應用。


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5G應用場景不斷拓展,如智能駕駛、醫療等,更多材料機遇有待挖掘。


此外,5G智能駕駛興起,自動駕駛技術不斷發展,需要在汽車中裝配雷達等全新類型的傳感器。使用塑料,此類解決方案就可實現大規模生產。在這方面,巴斯夫就提供用於雷達波透射和吸收的雷達優化塑料,有助於提高雷達傳感器的精度,從而以更高的成本效益改善自動駕駛汽車的功能。


同時,智能駕駛將釋放更多的內飾空間。例如,根據美國SAE(Society of Automotive Engineers)的劃分,未來高級別的L4/L5級別智能駕駛汽車將可以取消掉方向盤。這將會迎來新一輪的內飾升級,需要更多新型、環保的內飾材料。


5G應用場景拓展還包括遠端醫療、遠端教育等,總之,5G應用場景拓展將進一步深度釋放對新材料、新工藝的需求。

 

爭寵5G應用 材料凸顯功能本色!


5G時代來臨,從基建到應用場景,正在悄然掀起一輪材料新風暴,例如天線材料、PCB高頻材料、天線振子、電線線纜材料、電子遮罩材料、導熱散熱材料、添加劑及其他應用場景材料等。根據Lux Research的報告,到2030年,可滿足5G新需求的材料預計會達到14,000 噸,總計達到23億美元。


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5G時代來臨,圍繞5G基礎建設和應用場景的新一輪材料革命即將掀起。


在各種材料爭奪戰中,塑料憑借其低成本、靈活性、低介電常數、低損耗、高性能等獨特優勢,將在5G時代大放異彩。

 

電磁遮罩材料


5G時代,高頻率的引入及天線數量的成倍增長使得設備之間及設備本身內部的電磁干擾無處不在,電磁遮罩材料的作用愈發明顯。目前,廣泛應用於消費電子領域的電磁遮罩材料主要以聚合物或導電高分子類為主,有導電塑料器件、導電硅膠等。


例如,漢高在5G時代的通訊設備、智能手機等領域都有佈局,包括晶片級電磁干擾(EMI)遮罩解決方案。該解決方案包括在封裝體內提供分腔式的遮罩保護和在封裝表面提供覆膜式遮罩保護,從而實現更小、更輕薄的電子產品設計。

 

導熱散熱材料


5G基礎設施建設需要更多功能、更小型的電信基礎設施組件,高功率密度將成為常態。消費電子產品後殼非金屬化之後,功率增大,要求整個散熱體系要改變,對材料的導熱性要求更高。


不少企業致力開發高導熱性、適合5G應用的新型導熱材料。例如,陶氏的DOWSIL TC-3065導熱凝膠,可散發敏感電子組件大量熱量。它具出色潤濕能力,易填補空隙,並可替代人造橡膠導熱墊片,因為這些導熱墊片可能無法保護電子產品免受5G更高功率密度帶來的高熱量傷害。


美國戈爾推出適用於5G天線的GORE?隔熱材料,可幫助保持手機5G信號的持續時間,同時降低表面溫度,其隔熱性能優於空氣,且射頻信號傳輸損耗極低。


石墨原料也是近幾年消費性電子產品中的主流應用,因為石墨具有耐高溫、熱膨脹係數小、良好的導熱導電性、化學性穩定、可塑性大等特點。合成石墨材料/高導熱石墨膜是利用石墨的優異導熱特性所開發的新型散熱材料。

 

5G天線材料:LCP、MPI共存


5G商用化,通信處理的信息成倍增長,天線將為這一飛躍發展護航。5G网絡要求天線材料低介電、低損耗,具有低損耗因數特性的液晶聚合物LCP和改性聚酰亞胺MPI在5G天線材料中脫穎而出。


LCP是新型熱塑性有機材料,具低傳輸損耗、可彎折性、尺寸穩定等優勢;MPI材料為傳統PI軟板的改性材料,在中低頻的頻率範圍內綜合性能接近LCP材料。目前,LCP材料製造難度較大,成本較高,因此5G時代MPI 和LCP將會共存,例如中低頻使用MPI ,高頻使用LCP。


多家化工企業已經在加緊佈局LCP市場,例如,塞拉尼斯今年年初宣佈將在中國分期建造一家世界級LCP工廠,預計年產能約2萬噸,項目一期將於2024年投產。去年9月,沃特股份也宣佈設立合資公司研發生產LCP薄膜,滿足在5G高頻通訊條件下的材料需求。


另外,住友化學、寶理塑料、金髮科技等也是主要的LCP生產企業。例如住友化學2020年就推出了兩種具有非常低介電常數和低損耗因數的新型LCP,具備熱致性、可注射成型或擠壓成型,可滿足5G應用需求。

 

塑料天線振子:PPS薄膜


振子是天線關鍵部件之一,5G 要求振子尺寸更小、更輕且數量更多。傳統4G振子主要採用金屬,但其重量大、安裝複雜,5G時代,質輕、成本低及性能好的塑料振子將大有可為。


塑料天線振子採用內含有機金屬複合物的改性塑料,用注塑成型的方式製造。材料主要包括PPS、LCP及 PPA等,具吸水性低、電絕緣性優良、介電損耗低、耐高溫等特點。目前東麗、住友化學都推出這類材料。例如東麗推出的聚苯硫醚(PPS)薄膜,保持了良好的介電特性以及化學穩定性,且比一般的PPS薄膜耐熱度提高了40℃。


市場上還涌現3D 塑料振子新工藝。例如,飛榮達的“3D塑料+選擇性激光電鍍工藝”5G天線振子,能夠滿足5G天線的高精度、高集成度要求,也能夠把配電跟濾波网絡形成一體化,減少很多零件,節省成本。

 

PCB 高頻材料:PTFE受推崇


在5G基站中,印刷電路板(PCB)作為最基礎的連接裝置將被廣泛使用,如天線振子就需要使用PCB作為連接。PCB上游原材料主要包括銅箔、玻璃纖維布及PTFE在內的特殊樹脂等其他化工材料。目前高速高頻化趨勢下,較為主流的PCB材料包括PTFE、EPBT、CE、PPE、PI等。


對於基站PCB而言,最為重要的指標是介電特性、信號傳送速率和耐熱性,前兩點上PTFE基板都具有較好的性能。優異的介電性能有利於信號完整快速地傳輸,從這角度而言,PTFE是5G時代基站PCB板的優選樹脂材料。


目前生產PTFE的企業主要有科慕、大金氟化工、阿科瑪、3M、德清科賽、浙江巨化集團等企業。

 

塑料後蓋回歸:PC/PMMA共擠薄膜


5G智能手機是去年手機市場一大亮點。DigiTimes報告顯示,2020年全球手機出貨量下降,5G手機出貨量卻大幅增長,達到2.8-3億部,比2019年增長十倍以上。中國信通院數據顯示,2020年國內5G手機全年出貨量1.63億部,占比52.9%。5G智能手機出貨量的高速增長帶動相關材料新機遇,如手機後蓋重回塑料時代。


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5G時代,手機後蓋去金屬化成趨勢,塑料將得到更多的應用。


5G採用MIMO(大規模輸入輸出)技術,手機需要更多的空間來部署大量天線,而金屬材料卻會對信號產生干擾,因此,5G手機後蓋去金屬化成趨勢。


手機製造商將逐漸改用非金屬材料(陶瓷、玻璃或塑料等),塑料後蓋因成本低廉、性價比高,符合5G手機初期降低成本、佔領市場的需求,有機會成為中低端智能手機機身的重要選擇。


例如,科思創就提供模克福SR多層PC/PMMA共擠薄膜解決方案。通過這種方案,結合全新的製造工藝,生產的手機後蓋有玻璃般質感,但不易碎。與傳統金屬組件不同,高頻輻射可穿透這種薄膜。


目前,塑料的“手感”和“顏值”正逐步向高端的3D玻璃靠攏,且加工生產流程遠少於玻璃,正逐步擺脫“低端”的刻板印象,市場佔有率有望進一步提升。例如,2020年三星Galaxy Note 20就用上了金屬中框+塑料背蓋的搭配。

 

電線電纜、殼體材料


5G高速傳輸,電線電纜起到關鍵的作用。其中,光纜在信號傳輸的眾多線纜中具有許多優勢,比如其應用範圍比常規銅芯電纜要大得多,能夠免於電磁干擾。


然而,光纜中的光纖必須要確保免受生產以及使用中各種環境條件造成的機械應力的影響,否則會造成光纜線路老化。這就需要耐用的線纜保護管和保護套。例如,贏創的聚酰胺 VESTAMID 或聚對苯二甲酸丁二酯VESTODUR 就可對光纖提供單獨的保護,也可通過電纜結構如電纜護套、電纜保護管等提供保護。


此外,還有各種殼體材料也需要用到高分子材料,例如5G天線罩。在這方面,萬華就已陸續推出防火、高抗沖、低介電等性能的注塑級和擠出級天線罩專用PP材料。

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