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5G商用即將沖刺，這些PCB/FPC材料更受歡迎
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????????5G
????????5G通訊是依靠半導(dǎo)體材料和器件，實現(xiàn)無線電磁波遠(yuǎn)距離傳輸、收發(fā)、處理的通信技術(shù)。
????????相比傳統(tǒng)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(chǔ)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(guī)模集成化、材料具有高介電常數(shù)和低介電損耗，及材料具有高電子遷移率等。
????????根據(jù)IHS研究機構(gòu)的預(yù)測，到2035年，單單5G行業(yè)鏈就將達(dá)到3.5萬億美元經(jīng)濟輸出，并將創(chuàng)造2200萬個工作崗位。
????????更值得關(guān)注的是，5G將為全球多個行業(yè)的銷售活動創(chuàng)造達(dá)12.3萬億美元的價值，這將占據(jù)全球總銷售活動的4%的價值!
????????哪些高分子材料更受歡迎？
????????5G時代
????????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(shù)(Dk)必須小而且很穩(wěn)定、與銅箔的熱膨脹系數(shù)盡量一致。
????????同時吸水性要低，否則受潮時會影響介電常數(shù)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，使用工作溫度達(dá)250℃。在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)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(shù)，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(yīng)用。
????????手機天線
????????LCP液晶聚合物成新寵
????????作為無線通信的重要一環(huán)，天線技術(shù)革新是推動無線連接發(fā)展的關(guān)鍵動力。隨著5G的逼近和物聯(lián)網(wǎng)時代的規(guī)模部署，天線在5G網(wǎng)絡(luò)中的作用將越來越重要，發(fā)展前景亦一片大好。
????????以智能手機為例，由于行業(yè)和市場發(fā)展，隨著手機外觀設(shè)計的一體化和高度集成化，內(nèi)部空間不斷減少，這對于天線的設(shè)計可以說是極高的難度。
手機上的多個元器件需要用到軟板連接 | 圖1
????????手機的天線已經(jīng)從早期的外置天線發(fā)展為內(nèi)置天線，同時軟板已經(jīng)成為主流工藝，超過7成。
????????就目前而言，手機天線軟板基材主要是PI，但鑒于 PI基材介電常數(shù)和損耗因子較大，且吸潮性較大、高頻傳輸損耗嚴(yán)重及結(jié)構(gòu)特性較差，令其未能很好地滿足5G對材料性能的需求。
????????隨著5G科技的到來，LCP(工業(yè)化液晶聚合物)成為一種理想天線材料。它是80年代初期發(fā)展起來的一種新型高性能特種工程塑料，在熔融態(tài)時一般呈現(xiàn)液晶性。
LCP | 圖2
????????LCP具有超卓的電絕緣性能，其介電強度高過一般工程塑料，耐電弧性良好。即使連續(xù)使用溫度200-300℃，也不會影響其電性能。間斷使用溫度更高達(dá)316℃左右!
????????相比PI，LCP材料介質(zhì)損耗與導(dǎo)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(yīng)用方面前景可觀。隨著4G向高頻高速的5G網(wǎng)絡(luò)邁進，LCP也有望成為替代PI的新軟板工藝。
????????舉個例子，蘋果推出的iPhoneX就首次采用了多層Liquid Crystal Polymer天線，而iPhone XS/XS Max/XR均使用了多根LCP天線。
????????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LCP樹脂主要生產(chǎn)商之一，就表示看好LCP樹脂在5G時代的關(guān)鍵應(yīng)用，相信未來LCP的應(yīng)用會越來越重要。
????????MPI改性聚酰亞胺
????????5G手機天線材料后起之秀
????????LCP作為手機天線材料，雖然優(yōu)點多多，但在實際應(yīng)用中，也面臨不少挑戰(zhàn)。
????????據(jù)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Apple 對LCP原材料供貨商議價力較低及新LCP 軟板供貨商不足等因素，2019年蘋果手機將會結(jié)合LCP和最新的MPI(Modified PI)技術(shù)，以迎合和推進5G技術(shù)。
????????那么MPI又是什么呢?Modified PI其實是配方經(jīng)過改進的聚酰亞胺天線。MPI作為非結(jié)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MPI材料也可能成為5G設(shè)備一大受歡迎材料。
????????天線罩：
????????多種樹脂基體派上用場
????????由于5G天線遵循MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)概念，意思是多輸入多輸出，這意味著一個基站內(nèi)可安裝多個天線，而這些天線的尺寸又很小，需要天線罩的保護。
????????天線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、沙塵以及太陽輻射等。
????????在材料要求方面，要求在工作頻率下的介電常數(shù)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;剛性天線罩用玻璃纖維增強塑料;夾層結(jié)構(gòu)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(fù)合材料成為備受歡迎的天線外罩材料。復(fù)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(fù)合材料由增強纖維和樹脂基體構(gòu)成，通常，增強材料的力學(xué)性能和介電特性均優(yōu)于樹脂基體，故此復(fù)合材料的透波性能主要取決于樹脂基體的性能。
????????因此，選擇具有優(yōu)良電性能的樹脂基體至關(guān)重要，同時樹脂在復(fù)合材料中也起膠粘劑的作用，是決定復(fù)合材料耐熱性的基本成分。
????????樹脂基體主要選擇包括：
????????傳統(tǒng)的不飽和聚酯樹脂(UP)、環(huán)氧樹脂(EP)、改性酚醛樹脂(PF)以及近年來開始研究和應(yīng)用的氰酸酯樹脂(CE)、有機硅樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型耐高溫樹脂。
????????PC/PMMA塑料復(fù)合材料
????????5G時代手機后蓋之選
????????5G時代，對 5G應(yīng)用設(shè)備材料提出了更嚴(yán)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(fù)合板等非金屬材料，例如，塑料復(fù)合材料就憑著優(yōu)越的性能，成為手機后蓋的潮流選擇。
????????當(dāng)中，最熱門的要數(shù)PC/PMMA復(fù)合板材。這種材料是將PMMA和PC通過共擠(非合金材料)制得，包括PMMA層和PC層。
????????PMMA層加硬后能達(dá)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(shè)備導(dǎo)熱散熱材料
????????高頻率、硬件零部件的升級以及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及天線數(shù)量的成倍增長，設(shè)備與設(shè)備之間及設(shè)備本身內(nèi)部的電磁干擾無處不在，電磁干擾和電磁輻射對電子設(shè)備的危害也日益嚴(yán)重。
????????與此同時，伴隨著電子產(chǎn)品的更新升級，設(shè)備的功耗不斷增大，發(fā)熱量也隨之快速上升。
????????未來高頻率高功率電子產(chǎn)品要著力解決其產(chǎn)生的電磁輻射和熱。
????????為此，電子產(chǎn)品在設(shè)計時將會加入越來越多的電磁屏蔽及導(dǎo)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，未來需求也將持續(xù)增長。
????????以導(dǎo)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(dǎo)熱石墨烯方案，同時復(fù)合型和多層高導(dǎo)熱膜由于具備更優(yōu)的散熱效果而將會被更多采用。
