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中科纳通:5G小材料,产业大应用(2019年1月19日)

【摘要】:
移动通信是电信产业的一场革命,它将网络终端从固定场所延伸到个人,人们可以随时随地通过移动设备处理和传递信息。移动通信的出现使人与人之间的信息沟通传送更加及时、紧密、频繁,人们的生产和生活方式发生了革命性的变化。在物联网时代,传统的人与人之间的通信已经无法满足生产生活的需求,人与物、物与物之间的通信将变得越来越重要和频繁。5G移动通信技术,是实现万物互联的技术基础。 5G,未来已来 自1973年摩托

移动通信是电信产业的一场革命,它将网络终端从固定场所延伸到个人,人们可以随时随地通过移动设备处理和传递信息。移动通信的出现使人与人之间的信息沟通传送更加及时、紧密、频繁,人们的生产和生活方式发生了革命性的变化。在物联网时代,传统的人与人之间的通信已经无法满足生产生活的需求,人与物、物与物之间的通信将变得越来越重要和频繁。5G移动通信技术,是实现万物互联的技术基础。

 

5G,未来已来

 

自1973年摩托罗拉前高管Martin Cooper打通了史上第一个移动电话,移动通信已经有46年历史了。第一代商用移动通信始于上世纪70年代末80年代初,当时只能实现简单的模拟语音通信,在中国就是大家熟知的“大哥大”。而后,移动通信大致上每隔10年会进行一次升级换代。经过40多年的发展,手机的形态和功能发生了翻天覆地的变化。从一定意义上讲,手机的发展史就是一部波澜壮阔的移动通信史。目前,第5代移动通信技术(简称5G)正在进行紧锣密鼓的测试,预计在2020年正式实现商用。

 

 

▲  移动通信发展历程

 

5G通信将会给人类带来哪些前所未有的体验?国际电信联盟(ITU)描绘了5G通信的三大应用场景:增强移动宽带、大规模机器通信和低时延高可靠通信。相对于4G移动通信技术,5G通信最大的改变是从单纯的人与人之间的通信走向人与物、物与物之间的通信。在5G时代,人们可以享受超高的网络速率,物联网、智慧社区能够真正实现,工业互联网和自动驾驶也将走进现实。

 

5G通信技术指标

 

5G通信并不单纯地强调峰值传输速率,而是综合考虑了八大性能指标:峰值速率、用户体验速率、频谱效率、移动性、时间延迟、连接数密度、能效和能量密度。在以上关键性能指标上,5G通信全面超越4G通信。

 

 

▲ IMT-2020性能关键指标

(来源:3GPP发布的数据)

 

根据3GPP对5G频率范围的定义,5G通信包含了FR1和FR2两个频段:FR1(即Sub-6GHz)频率范围是450MHz到6GHz,FR2(即Above-6GHz)频率范围是24.25GHz到52.6GHz。根据上述规定,FR2频段电磁波波长范围是5.7mm~12.4mm,属于毫米波的范畴。高频毫米波频谱带宽大,这也是5G能够实现高速率传输的原因之一。然而,毫米波的波长较短、绕射能力差,信号的空间衰减非常严重。因此,要实现商业化应用,一方面需要建设更多的基站从而解决信号衰减的问题,另一方面需要采用高频和中低频联合组网的方式来满足用户的不同需求。在5G时代,为了满足更高的移动数据需求,5G网络的无缝覆盖和深度覆盖将更加依赖于小型化基站的部署

 

 

▲ 基站的类型及应用场景

(来源:3GPP发布的数据)

 

通信基站的电磁屏蔽防护

 

通信基站是实现信息化的战略性基础设施。根据工信部发布的数据,截至2018年9月份,我国移动通信基站数量为639万个,未来5G超密集组网将会部署更多的基站。在移动通信基站的建设和运行过程中,电磁辐射成为人们关注的焦点。基站工作时,电磁波信号由发射天线向空间发送,发射天线是基站电磁辐射的根源。电磁辐射关切到民众健康,世界各国对基站的电磁防护都有严格的规定。我国法律规定,移动通信基站建设必须符合《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》的要求,电场强度只有符合小于每米12V或功率密度小于40mW/cm2的上限要求时,才算符合安全标准。2019年1月1日,生态环境部颁发的《移动通信基站电磁辐射防护监测方法》正式生效,凸显国家对基站电磁防护的高度重视。

 

 

▲ 通信基站的电磁防护

 

基站外壳一般是铝合金压铸件,为了实现整体的电磁辐射防护,需要在压铸件接缝处用导电硅胶条连接。导电硅胶条将铝合金基站壳体形成一个三维连续的导电体,通过导电体的涡流效应和反射效应将电磁波限制在基站内部,从而防止电磁泄露造成辐射。5G时代采用高频通信,导电硅胶条的电磁屏蔽效能主要是通过导电材料的涡流效应来实现,材料的导电性越强涡流效应越明显,因而要想提高电磁屏蔽效能需要材料具有更高的导电性。除了导电性以外,导电硅胶条要满足特定的机械性能才能满足实际应用,例如基站集成商对拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、压缩永久形变等都有严格的要求。室外基站的工作环境是很恶劣的,长时间的高温、严寒、潮湿及腐蚀性气氛,都可能造成导电材料性能恶化,因此导电硅胶条必须能够经受严格的环境老化测试

 

中科纳通5G材料布局

 

中科纳通成立于2012年,专注于电子产业,努力成为国内高端电子材料先行者。在过去的6年多时间,公司产品开发战略从单一的“技术导向”转变为“市场导向,技术驱动”,以行业战略客户的需求作为牵引和方向,深入挖掘客户的需求,整合公司技术资源进行产品开发与性能迭代。目前公司已经建设完成“浆”、“胶”、“膜”三大产品线,涵盖数十种电子材料产品,服务于消费电子、半导体封装和5G通信等领域。

 

 

▲ 中科纳通在5G领域布局的材料

 

在5G通信领域,中科纳通提早布局,现已开发出高性能导电浆料及基于浆料的导电硅胶条。通过导电粉体复配、树脂调配及制造工艺优化,开发的导电银胶条镍碳胶条在电磁屏蔽性能和拉伸性能上具有明显优势,目前已经通过中兴等公司的测试认证。为了满足复杂场合和不规则表面的电磁屏蔽需求,我们开发了适用于FIP(Form in place)工艺的导电胶,性能已经通过客户端验证。此外,中科纳通在5G领域开发的材料还有手机天线银浆、5G滤波器银浆、导热界面材料等。公司在5G材料方面已经申请核心专利3篇,另有数篇专利在整理中。  

 

5G小材料

产业大应用

 

 

5G小材料,产业大应用。相信在不久的将来,中科纳通5G材料将广泛应用于5G电磁屏蔽、滤波器、射频天线及热管理,为5G通信保驾护航。