5G通訊以高信息傳輸速率和穩(wěn)定的信號發(fā)射與接收功能作為主要優(yōu)勢，打破了人與物、物與物之間的連接壁壘，為智能家居、刷臉支付、VR/AR設(shè)備、4K/8K高清顯示等這些創(chuàng)新技術(shù)打開了無限可能。但與4G通信技術(shù)相比，5G 通訊有毫米波 (mmWave) 的高頻頻段，其訊號傳輸容易受到干擾，再加上無線充電的需求增加，通常材料要求介電常數(shù)和介電損耗要小、電磁屏蔽能力要強，同時因小型化需求，要求材料具有較薄的厚度、良好的密封性，并能夠及時進行散熱。在這一背景下，先進陶瓷材料作為主要功能器件材料、天線材料以及封裝材料等在發(fā)揮著不容小覷的作用。

主要功能器件材料

微波介質(zhì)陶瓷元器件無疑是5G時代最受矚目的陶瓷材料。它作為通信基站射頻單元的關(guān)鍵組件，主要在微波頻段（主要是UHF、SHF頻段，300MHz～300GHz）電路中作為介質(zhì)材料廣泛應(yīng)用于微波諧振器、濾波器、電容器及微波基板等功能器件中，具有介電常數(shù)高、微波損耗低、溫度系數(shù)小等優(yōu)良性能，能滿足微波電路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。

1.陶瓷濾波器、諧振器

陶瓷介質(zhì)濾波器

濾波器作為射頻器件重要組成部分，承擔(dān)了幫助基站選頻的重任。在3G/4G時代，濾波器主要采用了金屬腔體諧振器，但進入5G時代，頻段組合以及基站天線通道數(shù)量倍數(shù)增長，對濾波器的小型化、輕量化、低成本、高性能的需求明顯，為了滿足5G基站對濾波器的相關(guān)需求，采用具有高Q值（品質(zhì)因數(shù)）、高介電常數(shù)以及低頻率溫度系數(shù)的陶瓷介質(zhì)諧振器制備而成的陶瓷濾波器成為主流解決方案。

2.多層陶瓷電容器（MLCC）

片式多層陶瓷電容器結(jié)構(gòu)

多層陶瓷電容器被稱為是“電子工業(yè)大米”，是電子信息產(chǎn)業(yè)的基本構(gòu)成元器件之一，在5G終端設(shè)備中，主要應(yīng)用于電子整機的振蕩、耦合、濾波旁路電路中，具有容量包容度大、體積小、高頻性能好、額定電壓高、低等效串聯(lián)電阻的特點，為5G通信設(shè)備提供了可靠的電子組件支持，有助于實現(xiàn)更高效、更可靠的5G通信系統(tǒng)。

天線技術(shù)

天線是5G通信基站和終端實現(xiàn)信息能量轉(zhuǎn)換、電磁波信號接收與發(fā)射等基礎(chǔ)功能的重要結(jié)構(gòu)，可保證低延遲，較好地接收，從而提供高精度定位與可靠通信。隨著5G通信頻率的升高，無論是在通信基站還是終端的應(yīng)用，都要求天線尺寸更小、集成度更高，因此具備高介電常數(shù)、高Q值以及多層結(jié)構(gòu)特點的低溫共燒陶瓷技術(shù)有望成為5G天線的核心集成技術(shù)。

相控陣天線及陶瓷天線內(nèi)部示意

利用LTCC技術(shù)，天線金屬導(dǎo)體可按設(shè)計要求印制在各陶瓷介質(zhì)層中，將接收芯片和超寬帶天線集成于LTCC模塊中，保持天線帶寬和增益不受影響，并且結(jié)合陶瓷自身的高介電常數(shù)和高Q值，可以有效減小天線的體積尺寸。不僅可以滿足5G時代引入的大規(guī)模陣列天線（如相控陣天線）尺寸更小、集成度更高的要求，為實現(xiàn)5G基站對更高容量、更高速率、更廣覆蓋和更低延遲等方面的要求提供了可行的解決方案，還有望在手機等終端的Wifi/Bluetooth天線中廣泛應(yīng)用，減少天線占PCB的面積和成本，提升手機內(nèi)部空間利用效率。

封裝材料

在5G通信中,通訊器材向著微型化和集成化發(fā)展,通訊器材單位功耗和電磁輻射將顯著增加,對設(shè)備的封裝導(dǎo)熱技術(shù)提出了新的要求,封裝技術(shù)不斷的提高,必然要求材料的性能提升。

封裝基板是芯片封裝體的重要組成材料，可以分為有機、陶瓷和復(fù)合材料3種。其中，陶瓷基板采用氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)和氧化鈹(BeO)等制備而成，具備優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、機械性能、抗腐蝕性能以及與銅箔之間有著良好的熱膨脹系數(shù)匹配性，保證電車子產(chǎn)品的電路板穩(wěn)定性與安全性。

除了陶瓷基板外，電子陶瓷封裝管殼也是重要封裝材料，是高端半導(dǎo)體元器件中實現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路連接的重要橋梁，具有封裝密度高、電熱性能好，氣密性好，可靠性高的優(yōu)點。應(yīng)用于5G器件中，可以提供良好的電磁屏蔽和保護性能，防止外部干擾，有助于保障其性能和穩(wěn)定性，可廣泛用作天線模塊、射頻器件、微波器件等5G關(guān)鍵器件的封裝。

總結(jié)

5G移動通信技術(shù)由于其高速率傳輸、低時延性等優(yōu)點,為移動通信的發(fā)展注入不可或缺的活力，而先進陶瓷作為關(guān)鍵原材料也迎來了新的成長機遇，其憑借高Q、低損耗特性等特性被廣泛應(yīng)用于5G通訊功能器件材料、天線材料以及封裝材料等的制備，滿足5G通信對于小型化、集成化、高可靠性和低成本的嚴格要求。

參考文獻：

1.申勝飛,李茜.5G通信技術(shù)關(guān)鍵材料發(fā)展研究[J].科技中國.

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