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5G时代,不了解这些“硬核”材料,你就OUT了!

发布时间:2019/10/04 12:37

  6月工信部正式颁发5G牌照;9月6日的德国柏林IFA2019展上,华为正式发布全球首款旗舰5G SoC——麒麟990 5G;9月9日,中国电信与中国联通签署了《5G网络共建共享框架合作协议书》;10月底,全长2.5公里的上海大连路隧道将覆盖5G网络,成为中国首条5G越江隧道……种种迹象表明,5G时代即将来临。而对于5G技术来说,没有光纤到基站,一切也是空谈。在5G时代,化工新材料又一次担起重任。今天,我们就来聊聊硅材料在5G中的应用

  △ 1分钟快速了解硅材料如何助力5G“造城”

  超高纯度成就更快速度

  5G的发展对光纤基础设施提出了新的需求,而在光纤光缆产业链中,最关键的环节是约占整个光纤总成本65%-70%的光纤预制棒(俗称光棒)。通信光纤对损耗的要求极高,因为即使是极少量的杂质,也会影响光电性能,进而影响光在光纤内的传输距离。这就意味着制造光棒的原材料——氯硅烷 (四氯化硅),必须能达到极高的纯度

  这里就要用到赢创工业集团生产的纯度高达99.9999%的四氯化硅了。赢创在全球市场销售以Siridion为牌号的四氯化硅(STC)产品。这种由硅和氯化氢反应而成的产品,清澈无色,在常温下看上去和水一模一样,却对实现高速互联网络至关重要。

  光纤中导光的部分是处于轴线上的实心纤芯,纤芯由两层极薄的玻璃层组成。有多薄?厚度仅有头发丝的十分之一,肉眼几乎难以察觉。为形成玻璃层,首先要对四氯化硅进行汽化,使之转化为二氧化硅。然后将得到的二氧化硅粉尘熔融,形成透明石英玻璃,从中提取超薄纤维,缠绕在鼓状物上。纤芯被塑料制成的缓冲层和保护套包裹,以确保光纤的强度和韧性。

(图:光纤的直径范围介于50-1500微米之间。)

  如果说纯度是一个壁垒,那么生产的稳定性则是影响成本的门槛。光纤生产的质量检测仅能在拉丝完成后进行。而将光棒拉丝制成光纤的周期较长,如果原材料质量不稳定,就会影响光纤质量,产品无法修复,只能报废,造成不可挽回的金钱和人力损失。

  这也是为什么,全世界范围内,有能力大规模制造质量可靠光纤产品的企业,还不到40家,而这其中大多数的原材料来自赢创,有的光棒设备生产商甚至将赢创的产品明确写入设备说明书,作为验机的标准材料。

  基站PCB 中的“万能”硅烷

  除了光纤助力,基站建设也是5G发展的重中之重,从4G到5G的发展更是离不开基站基础设施的升级,尤其是作为核心设施的印刷电路板(Printing Circuit Board,简称PCB)

  硅烷是PCB制程中的重要添加剂,能决定PCB使用中的诸多性能,用量虽小但功效显著。PCB的主要材料覆铜板(CCL)主要由基板和铜箔构成。由于5G 需要的低讯号损失应运而生的特殊高分子合成树脂、玻璃纤维布以及光滑平面的铜箔,这三者之间的牢固性,需要硅烷来起作用

△ 图片来自图虫创意

  基板、铜箔和粘合剂需要使用硅烷,对铜箔和基板进行表面处理以增强粘合、疏水、热稳定性,并与基板中的树脂复合进行改性,与柔性覆铜板(FCCL)中常用的聚酰亚胺(Poly Imide)树脂反应改性加强其化学性,或者加入FCCL粘合剂中加强聚酰亚胺膜材与铜箔的粘合效果。硅烷也被用于制备PCB材料的各种粉体处理,控制材料的热膨胀,降低介电常数和阻燃等

  而在PCB板制程中也要使用硅烷。比如硅烷添加在光刻胶中能增强光刻胶与底材的粘结和本身的耐化学性。而制程中的各类金属表面微蚀刻制程中,往往为了层间的密着性,会拉高金属表面粗糙度却丧失了光滑金属面所带来的高速讯号传递功能,而赢创的水性硅烷便是达到最佳平衡的优质解答

  另外硅烷也被加入PCB油墨中,提升油墨的耐热、耐化学性、耐腐蚀性。而在芯片与子电子组件封装中必须的环氧模塑料,硅烷也是不可或缺的关键角色。

  最后要重点强调的硅烷在热管理系统中的应用。由于5G的高功率处理特点,各式各样的热接口材料需求大幅提升,而在提升其中散热粉体的性能上,硅烷是最有影响力的材料之一。