1、Pcb

  PCB（Printed Circuit Board）是承載并連接其他電子元器件的橋梁，是現代電子信息產業中不可缺少的產品。5G時代基站用PCB會傾向于更多層的高集成設計，除了結構變化之外，5G的數據量更大、發射頻率更大、工作的頻段也更高，這需要基站用PCB板有更好的傳輸性能和散熱性能，因此5G基站用PCB板要使用更高頻率、更高傳輸速度、耐熱性更好的電子基材。

2、基站天線

  天線是基站的重要組成部分，由輻射單元（振子）、反射板（底板）、功率分配網絡（饋電網絡）、封裝防護（天線罩）構成。天線是一種變換器，把傳輸線上傳播的導航波，變換成無界媒介中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。無論是基站還是移動終端，天線均是用于發射和接受電磁波，基站天線性能的好壞，直接影響到移動通信的質量。

3、濾波器

  基站濾波器是射頻系統的關鍵組成部分，主要工作原理是使發送和接收信號中特定的頻率成分通過，并極大地衰減其它頻率成分。在3G/4G時代，金屬同軸腔體憑借著較低的成本和較成熟的工藝成為了市場的主流選擇。5G時代受限于MassiveMIMO對大規模天線集成化的要求，陶瓷介質濾波器在小型化、輕量化、低損耗、溫度穩定性、性價比上存在優勢，陶瓷濾波器逐漸成為市場主流。

   陶瓷濾波器核心制造工藝主要包括粉體配方、壓制成型及燒結、金屬化和調試四大環節。生產技術難點在于一致性，陶瓷粉體材料的配方、生產的自動化以及調試的良率和效率都是濾波器生產的難點所在。

4G時代，基站濾波器企業主要向設備商直接供貨，而5G時代，主設備商整合天線&濾波器廠商或成趨勢，天線和濾波器整集成為一體化的AFU方案或成為5G時代AAU和小基站的發展發現。前期采用工藝成熟的小型化金屬濾波器，后期采用陶瓷介質濾波器將成為大部分主設備商的選擇。

二、5G時代下的陶瓷材料

5g具有毫米波的高頻段，其信號傳輸容易受到干擾。另外，隨著無線充電需求的不斷增加，傳統金屬材料越來越容易受到干擾，這使得陶瓷等非金屬材料在5g時代逐漸涌現。

一般來說，陶瓷可分為普通陶瓷和高級陶瓷。高級陶瓷是以高純度、超細合成或精選的無機化合物為原料再加工而成的。

  先進陶瓷具有高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光性等一系列優良性能，廣泛應用于國防、化工、電子、機械、航空航天、生物醫學等領域。

  根據特性和用途的分類，高級陶瓷可分為結構陶瓷和功能陶瓷，結構陶瓷具有部分熱等化學功能；功能陶瓷具有電子、磁性、光學、聲學等特性，同時還具有相互轉化的功能，約占高級陶瓷市場份額的70%。

  由于5g具有毫米波的高頻段，其信號傳輸容易受到干擾。另外，隨著無線充電需求的不斷增加，傳統金屬材料越來越容易受到干擾，這使得陶瓷等非金屬材料在5g時代逐漸涌現。

  一般來說，陶瓷可分為普通陶瓷和高級陶瓷。高級陶瓷是以高純度、超細合成或精選的無機化合物為原料再加工而成的。先進陶瓷具有高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光性等一系列優良性能，廣泛應用于國防、化工、電子、機械、航空航天、生物醫學等領域。

  根據特性和用途的分類，高級陶瓷可分為結構陶瓷和功能陶瓷，結構陶瓷具有部分熱等化學功能；功能陶瓷具有電子、磁性、光學、聲學等特性，同時還具有相互轉化的功能，約占高級陶瓷市場份額的70%。

  從工業應用來看，電子產業是功能陶瓷產業最大的終端應用市場，電子陶瓷是功能陶瓷最大的應用領域，市場占有率達80%。

  電子陶瓷產業的上游包括電子陶瓷的基本粉體和其他配方粉體；中游包括電子陶瓷材料和元件；下游包括3C、通信、汽車等市場。

  生產工藝主要包括上游粉末原料→漿料→成型→燒結→加工。從成本構成來看，原材料、成型燒結和后處理的比例分別約為30%、20%和35%。

  上游陶瓷粉體的產能主要集中在歐美日工廠手中。前三大電子陶瓷粉生產企業占比高達51%。至于電子陶瓷的另一重要非金屬原料納米氧化鋯，前三位的制造商占31%，分別是法國圣戈班，日本第一稀有元素，日本東曹。

  從下游供應商格局來看，全球電子陶瓷供應商同樣集中在歐、美、日廠中，日本、美國及歐洲廠市占分別為 50%、30%、10%。以中國廠而言，生產粉末材料主要廠商有國瓷材料、東方鋯業等，陶瓷產品供應商則有三環集團、比亞迪電子等。

  憑藉硬度高、耐磨損、斷裂韌性高等優點，陶瓷材料下游應用范圍廣，涵蓋 3C、機械、光通訊、化工、醫療、航空、汽車等七大領域。未來在 5G 高頻需求之下，為高Q、低損耗特性的陶瓷市場打開新的成長機遇，陶瓷天線、LTCC、陶瓷濾波器等產品將陸續推向 5G 市場。

  以陶瓷天線為例，與PCB天線相比，陶瓷天線具有較高的介電常數，可以有效減小天線尺寸，提高內部空間利用效率，使手機更輕。

  低溫共燒陶瓷技術是一種多層陶瓷微波材料技術。其集成電子元件模塊具有靈活性強、操作簡單、技術成熟、損耗低、小型化等優點。此外，LTCC優異的介電性能使其成為5g高頻天線的最佳解決方案。

  隨著頻率的增加，電磁波傳播過程中的衰減也會增加，金屬天線的導體損耗較大，毫米波段天線的輻射效率大大降低。相比之下，LTCC制造的高頻通信模塊具有高Q、大電流、耐高溫、導熱性好等特點，更適合5g高頻天線。

三、5G技術下的新材料？

  2013年是4G元年，2019年6月6日工信部正式頒發5g商用許可證，5g迎來了他的時代。在自動化、信息和電子時代，5g不會停止發展。據統計，以5g基礎設施建設為龍頭的七大核心產業新基礎設施建設，2020年投資規模約為21800億。IHS預計，到2035年，5g將為全球帶來12.3萬億美元的潛在銷售活動，并將跨越多個工業部門。

  什么是5g？5g是第五代移動通信技術的簡稱。5g通信是指通信頻率增加到5GHz。我國首個5g中頻頻段為3.3-3.6ghz和4.8-5ghz，24.75-27.5ghz和37-42.5ghz的高頻段正在研制中，而28ghz則主要用于全球測試。這意味著5g通信接近毫米波段。毫米波最大的優點是傳播速度快，最大的缺點是穿透性差，衰減大。（注：在30-300ghz的頻域（波長1-10毫米）中的電磁波通常稱為毫米波。它們位于微波和遠紅外線重疊的波長范圍內，因此它們具有兩種光譜的特性。）

Q5G通訊有什么優點？

A極高的速率：5G的傳輸速率遠遠大于4G傳輸速度100倍左右。手機用戶在不到一秒時間內即可完成一部高清電影的下載。

極低的時延：4G的信號時延為140毫秒，而5G的時延降低到1毫秒，比4G整整降低140倍。

極大的衰減：因為5G的傳播頻率太高，導致信號很容易被屏蔽、很容易受到外界干擾、也很容易在傳播介質中衰減。

Q與4G通訊比較，5G對材料有什么特殊要求？

A5G的傳輸速度更快，要求傳播介質材料的介電常數和介電損耗要小；

5G的電磁波覆蓋能力較差，要求材料的電磁屏蔽能力要強；

5G的傳輸信號強度較差，要傳播材料的介電常數要小，材料的電磁屏蔽能力要強；

5G元器件的厚度薄、密封性要好，要求及時散熱，材料導熱性能要好。

綜合起來，5G需要：低介電、高導熱和高電磁屏蔽的高分子材料。

  5g通信材料品種極其豐富，從金屬材料、陶瓷材料、工程塑料、玻璃材料、復合材料到功能材料，都有著巨大的市場空間。5g的布局帶動了整個產業鏈的發展，必然會推動供給側改革。企業面臨著機遇和挑戰。

四、5G手機

1、5G手機天線材料-lcp與mpi

    5G的驅動無疑為智能手機天線的發展和革新帶來機會。隨著網絡的發展，手機通信使用的無線電波頻率逐漸提高。由于電磁波具有頻率越高，波長越短，越容易在傳播介質中衰減的特點，頻率越高，要求天線材料的損耗越小。 

  最早的天線由銅和合金等金屬制成，后來隨著FPC工藝的出現，4G時代的天線制造材料開始采用PI膜（聚酰亞胺）。但PI在10Ghz以上損耗明顯，無法滿足5G終端的需求，憑借介子損耗與導體損耗更小，具備靈活性、密封性等特性，LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）逐漸得到應用。但LCP造價昂貴、工藝復雜，目前MPI（Modified Polyimide，改良的聚酰亞胺）有望成為5G時代早期天線材料的主流選擇之一。

  未來LCP將主要應用于無人駕駛、快速響應、AR、VR等需要大容量傳輸的應用場景。LCP可用于高頻電路板、COF基板、多層板、IC封裝、u-bga、高頻連接器、天線、揚聲器基板、透鏡模塊/FPC、移相器小型投影儀等。

  改性聚酰亞胺（MPI）非晶態材料可以在幾乎任何溫度下工作，特別是銅箔在低溫下壓制時，很容易粘附在銅表面。改進了氟化物公式，在10-15ghz超高頻甚至超高頻信號處理方面的性能有望與LCP天線相媲美。MPI可以滿足5g時代的信號處理要求，價格比LCP更人性化。因此，在5g發展初期，MPI有望取代部分PI，成為重要的過渡材料。

2、半導體材料   

      5G將帶來半導體材料革命性的變化，隨著通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設備需要支持高頻性能的射頻器件，GaN的優勢將逐步凸顯。

目前電信基站領域橫向擴散金屬氧化物半導體（LDMOS）、砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）三者占比相差不大，從未來發展趨勢來看，5G通信頻率最高可達85GHz，是GaN發揮優勢的頻段，使得GaN有望成為5G基站建設重點材料之一。此外，隨著氮化鎵體單晶襯底研究技術趨于成熟，下一步的發展方向是大尺寸、高完整性、低缺陷密度、自支撐襯底材料。 

3、導熱散熱材料  

導熱材料主要用于解決電子設備的散熱問題，用于發熱源和散熱器的接觸界面之間，通過使用導熱系數遠高于空氣的熱界面材料，提高電子元器件的散熱效率。5G時代新產品具有 “高熱流密度、高功率、穩定性、熱響應、超薄”的特性，這就對導熱、散熱材料提出更高的要求。

導熱材料處于產業鏈中游，上游原材料包括石墨、PI膜、硅橡膠、改性塑料等，下游應用集中在消費電子、通信基站、動力電池等領域。

4、電磁屏蔽材料  

電磁波引起的電磁干擾（EMI）和電磁兼容（EMC）問題日益嚴重，不僅對電子儀器、設備造成干擾和損壞，影響其正常工作，也會污染環境，危害人類健康。另外，電磁波泄露也會危及信息安全。電磁屏蔽是利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區域與外界的電磁能量傳播，其原理是屏蔽材料對電磁波進行反射和吸收。電磁屏蔽材料解決電磁波引起的電磁干擾和電磁兼容問題。

按照材料的制備工藝劃分，電磁屏蔽材料可以分為金屬類電磁屏蔽材料、填充類復合屏蔽材料、表面敷層屏蔽材料和導電涂料類屏蔽材料。

5、手機后蓋材料  

5G采用的大規模MIMO技術，需要在手機中新增專用天線，而金屬對信號會產生屏蔽及干擾，所以手機后蓋去金屬化將是大勢所趨，目前手機后蓋材質正在從金屬轉向玻璃、陶瓷和塑料，其中塑料又是其中最受青睞的材料之一，但普通注塑+噴涂的后蓋和保護套是無法滿足5G時代要求的，未來的趨勢是質感上和體驗上都向金屬或玻璃靠近。

目前的IMT及背蓋PC注塑+鍍膜塑膠外殼在外觀質感上已經有了質的飛躍，塑料相關企業在保護殼的市場上還有很大的上升空間5G手機背板材料的選擇，需要考慮10個指標，其中性能指標6個，量產可行性指標3個，綜合指標1個。

隨著5G的商用，金屬手機后殼淘汰速率將進一步加快，玻璃/陶瓷/塑料將成為三大主要原材料。

 PMMA+PC復合板材原材料成本低、且易于加工、耐摔不易碎不變形；通過紋理設計和3D高壓成型可以實現3D玻璃效果，表面視覺質感大大增強；背板兼具良好的耐磨性和韌性。

陶瓷材料結合了玻璃的外形差異化、無信號屏蔽、硬度高等性能優勢，同時擁有接近于金屬材料的優異散熱性。氧化鋯陶瓷在手機中的應用主要是后蓋、指紋識別的貼片或可穿戴設備的外殼、鎖屏和音量鍵等小型結構件。陶瓷作為手機外殼材料具有良好的質感、其耐磨性好、散熱性能好，能夠很好的滿足5G通信和無線充電技術對機身材料的要求。

目前，各省（市、區）相繼出臺了支持5g發展的政策和文件，其中融合應用成為人們關注的焦點。中國電信、中國移動、中國聯通相繼發布5g發展規劃，在應用和產業發展方面都有較好的布局。目前5g產業正逐步走向獨立生態化、網絡化。

5g是下一輪信息技術革命的制高點，它將催生萬物互聯互通。從互聯網到移動互聯網再到5g物聯網，將帶來新的生產生活方式。以5g、人工智能、高端裝備、新材料、新能源等戰略性新興產業為代表的科技創新建設，將為經濟增長和自主創新提供有力支撐。

聲      明：文章內容轉載自5G 材料論壇、平湖市浙江工業大學新材料研究院，僅作分享，如有侵權，請聯系小編刪除，謝謝