新型材料如何解决5G基建及设备新挑战?

随着全球运营商紧锣密鼓地进行5G商用部署，2019年被很多人称为5G元年。据全球移动供应商协会GSA的数据，截至2018年11月，全球已有182家运营商在78个国家进行了5G试验、部署和投资。而今年以来，中国也在加速5G网络部署，三大运营商日前公布首批进行5G网络试点的城市名单，总共将覆盖20多个城市。经过2019年的5G商用测试，2020年5G将正式商用。

商用的推进带动了5G产业链各大重要组成部分由上至下的发展，从上游的通信基建（光缆、天线、PCB通信板等），到中游的终端设备（手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等），再到下游的商业应用（固定无线、物联网、自动驾驶、远程医疗等）。5G显著的速率、广泛的连接等特性，势必为整个产业链的发展带来质的飞跃。但是，也是5G的这些特性，对产业链上中下游的基础设施及终端设备带来了新的挑战。

早前，就有手机大厂公开表示，5G手机的发热是4G手机的2.5倍，如何散热是重点需要解决的问题；此外，传输速率的提升对于光纤连接也是挑战所在；包括各类商业应用中的终端设备在实用性和外观上都不断有新的需求等等。所有的新需求和新挑战需要包括运营商、芯片商、材料供应商、终端产品制造商在内的产业链各类企业共同创新、同步发展。

那么，在基建、设备上游的材料企业如何看待5G带来的机遇与挑战，如果通过新型材料解决方案应对这些行业痛点？近期，电子发烧友在2019年中国国际橡塑展（Chinaplas）期间采访了杜邦交通与工业事业部电子电气市场全球市场战略经理张乃淳，就如何通过整体的材料解决方案应对基础设施、终端设备、以及商业应用中连接性、热管理、灵活设计的需求进行了探讨。

5G基站：哪怕极端条件下，也要确保的光纤高速连接与保护

说到5G，大多数人第一时间想到的关键词就是“高速连接”，5G时代需要更多数据中心以及光纤分配网络来支持这样的高速连接。杜邦提供一系列满足高速连接需求的解决方案，包括天线材料、高速连接器和光分配网络（ODN）。

首先，5G基站的连接，在5G机房与基站之间通过有线介质进行信号传输，包括电缆、网线、光纤等线缆。高速连接器用于光纤间的连接，对5G的信号传输质量有极大帮助。而光纤易折，间接影响讯号传输以及网速，也有必要使用新型材料对其进行保护。

在杜邦展台，电子发烧友记者看到一款透明的软壳。张乃淳告诉记者，这就是用来保护光纤的紧套。它可以做成透明或者不透明两种，在极端的环境下维持良好的机械性能保护内部光纤。

在5G基站的光纤高速连接以及光纤保护上，杜邦的光纤线缆材料杜邦TMHytrel?和快速连接器材料杜邦TMZytel?RSHTN，提供优异的机械性能和可靠性，实现光分配网络（ODN）的快速连接服务。

在某些布放基站的恶劣环境下，例如长期高温或低温时，一般材料容易发生脆化、脆裂。据了解，杜邦的耐高温弹性体材料可以覆盖-40℃到正150℃温度范围，针对这类应用杜邦的新材料特性已经被广泛认可，并成为客户的首选项。

5G手持装置：内外部结构件、充电接口、天线的创新改变

作为5G应用最典型的设备，手机的散热是厂商们最为关注的问题。因为5G手机的发热高，芯片运行比4G手机带来更大的电能消耗。但由于传统的塑料散热性能不够好；而金属虽然散热快，但温度高会更加影响使用时的手感，所以，在5G时代，采用传统塑料或金属中框都不能有效解决手机散热的问题。

张乃淳表示：“5G终端设备的散热是目前行业里的重大议题。如果散热不好，设备发烫体验可想而知。这就需要良好的热管理解决方案，可以使5G设备更可靠、功能更稳定，最大限度地减少系统故障和失灵。同时，通过降低局部热点的温度，可显著改善5G用户的使用体验。目前，带有导热功能的塑胶材质正在被手机厂商设计5G手机所采用。”

记者在杜邦展台看到为满足不同客户需求的一系列导热材料，具有多种机械和导热性能，包括：杜邦TMZytel?RSHTN, 杜邦TMZytel?和杜邦TMCrastin?。除了手机结构件的应用，还可用于MBB结构件、LED解决方案、投影仪散热片等。

“热管理对于芯片周边结构件和手机中框的散热起到关键作用，也顺应了未来5G手机对导热的需求，导热手机内外部结构件在5G时代将被更广泛的采用。”张乃淳说道。

在手机端，对新材料的另一个刚需是USB TYPE-C接口。现在USB TYPE-C接口兼具数据传输、充电、音频等功能，尤其是各家手机厂商旗舰机型基本上标配了快速充电。

手机USB连接器的贴装主要以SMT制程工艺为主，由于连接器高速的特性以及生产安装工艺的需要，耐高温材料成为必须。

张乃淳介绍说，在SMT表面贴装过程中，TYPE-C接口用锡膏贴在PCB板上后再过回流焊，这个过程USB连接器材质不能起泡和变形。而杜邦的高温尼龙材料拥有耐高温和不变形的特性，该材料已经广泛应用在手机USB接口上面。

为了满足5G的传输速率要求，必须提高天线的数量。5G手机采用Massive MIMO大规模多天线技术。尤其在5G高频频段，通信波长只有10mm左右，波长越短，传输衰减就越大。业界普遍认可多天线阵列的设计，不过也在存天线阵列切换的问题等。为了加强手机和笔记本的天线信号传输，材料的低介损有利于降低传输损耗，杜邦TMCrastin?系列产品具有极低的Dk/Df参数，提供在高频下出色的天线性能和信号传输，确保高速、低延迟的5G通信和运行质量。

小结

杜邦在5G材料的布局从基站到智能终端再到新兴应用，提供全面的新型材料解决方案。对于5G设备的传输、发热、重量、脆化等痛点进行一一破解，支持客户进行产品的差异化设计，为行业和终端用户提供超越连接、更加全面的便捷舒适5G体验。

记者了解到，杜邦在上海建有研发中心，近年来也持续在中国进行投资，如在张家港新建工厂，位于深圳的阿波罗工厂也在进行扩建。这些本地化布署进一步巩固了杜邦在中国的供应链，更好地服务中国客户。