“利奇马”把5G信号吹跑了？你的低介电性材料用对了吗？

综合起来5G需要：低介电、高导热和高电磁屏蔽的高分子材料。

如何选择低介电性能材料？

具体对低介电材料的性能要求包括:低介电常数、低介电损耗，并且保持恒定不变。5G对低介电材料的介电常数要求在2.8-3.2之间，远远小于4G对介电常数要求3.4-3.7之间的要求，低介电材料目前主要用于天线材料和柔性线路板材料。对于5G 的不同应用场合，对介电常数的要求也不同，5G设备要求介电常数小于3，而5G基站要求介电常数小于4即可。

获得低介电材料的方法

1

选择低介电常数树脂

根据高分子材料的极性大小可以判别材料的介电常数范围。通常，非极性树脂的ε为2.0～2.5，弱极性树脂的ε为2.5～3，中极性树脂的ε为3.0～4.0，而强极性树脂的ε大于4.0，所有纯树脂的介电常数都大于2。常见高分子材料的介电常数的大小见表1所示：

从1表中可以看出：

（1）纯树脂中，氟塑料的介电常数最低和最高，如果材料对强度没有要求，可以选用PTFE和PFA，具体详细介电性见表2所示。

（2）工程塑料中，PPO的介电常数比较低，可以用PPO/HIPS（ε=2.5左右）合金制造壳体，替代4G的常用壳体材料PC/ABS（ε=3左右）。

（3）特种工程塑料中，主要选择低介电常数的LCP。虽然LCP具有较低的介电常数，但是大多数等级的LCP还没有满足工业要求的低介电常数规格。沃特新材料在国内外首先开发出低介电常数5G专用材料，LCP低至2.7，具体见表3所示，随后日本宝理和三井也开发出介电常数2.8的LCP。

如果纯塑料的介电性能满足不了具体需求，可以进行改性。

2

对树脂进行微发泡改性

微发泡是指泡孔尺寸在0.1-10μm的发泡材料，与普通发泡材料的主要区别在于微发泡塑料制品在密度下降的同时，制品的强度不但不下降，还可能有不同程度提高。微发泡是树脂降低介电常数最有效的方法，以HDPE微发泡改性为例，制品的密度下降80%时，介电常数下降52%。如浙江中科恒泰新材料有限公司开发的PMI结构泡沫塑料，介电常数仅为1.05-1.13，比纯PI的2.0有大幅度降低。

3

与低介电常数材料复合改性

（1）添加气凝胶材料

典型的微孔材料为气凝胶材料，如纳米二氧化硅的介电常数为4，而其气凝胶的介电常数可以低到1.1左右。

其他微孔材料有空芯玻璃微珠、沸石、分子筛、硅酸钙、蛋白石和硅藻土等，其中空芯玻璃微珠的介电常数仅为1.2-2.2，缺点是熔融混炼加工过程中空芯玻璃微珠很容易破碎。

（2）添加低介电常数材料

A.添加低介电常数无机材料

最有效的降低介电常数添加剂为氮化硼和碳化硅，其中氮化硼的介电常数只有1.6，低于任何树脂的介电常数，但是复合材料的力学性能会受到很多影响。

B.共混低介电常数有机材料

常用的低介电树脂有相对介电常数为2.0（1MHz）的PTFE（聚四氟乙烯）和笼型聚半硅氧烷等，通过与这些材料共混可以明显降解材料的介电常数，而且基本不影响复合材料的性能，典型的实例有PPS/PETF、PPO/PTFE等等。

（3）选择其他低介电常数的助剂

增强改性选择低介电常数的玻璃纤维，如泰山玻璃纤维公司开发的10GHz频率条件下介电常数4.3的低介电常数玻璃纤维，远远低于10GHz频率条件下介电常数6.8的传统玻璃纤维。

其它助剂如：低介电常数的增韧剂有POE和SEBS，低介电常数的润滑剂有聚乙烯蜡，低介电常数阻燃剂含磷阻燃剂等。

低介电性能材料具体用途

低介电常数材料主要用于5G手机的天线材料、线路板材料、盖板材料、壳体材料，目前主要的低介电常数材料为PTFE、PPO、LCP和PI（或MPI）。以天线材料为例，常在两个低介电常数材料LCP和MPI之间互选。线路板材料传统为PTFE和PI，如果LCP成膜材料技术突破，竞争力会很强。壳体材料选择PPO/HIPS代替传统PC/ABS材料。

5G在发射基站上至少要比4G基站多2倍以上，5G终端接受设备天线数量由4G的4个增加到5G的8个，相信低介电常数材料的使用量要远比4G材料多。

——本文节选自《5G通讯用低介电塑料的选材与改性》

-作者：孙珍珍、王文广

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