導熱低介電氮化硼粉體在5G電子產業(yè)的應用趨勢

相對于4G來說，5G是更大的進階。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，5G通訊采用毫米波波段，最大的優(yōu)點就是傳播速度快，是4G的100倍，意味著一秒就可以下載一部高清電影。但是，人們在享受5G帶來高速的同時，面臨高頻毫米波穿透力差與發(fā)熱量大等問題。

因此，對5G的傳播介質材料的介電常數(shù)和介電損耗要小，且在較寬頻率范圍內保持穩(wěn)定。同時為了保障電子設備的高溫可靠性，對材料的導熱系數(shù)和長時間工作的導熱穩(wěn)定性要求也是逐漸提高。

在“2020年5G基站關鍵部件及材料高峰論壇”上，深圳市高分子行業(yè)協(xié)會秘書長王文廣總結了5G對高分子材料的要求，具體如下：

①低介電：5G的傳輸速度更快、強度較差，要求傳播介質材料的介電常數(shù)（Dk）和介電損耗要小，手機Dk要小于3，基站Dk要小于4；

②高屏蔽：5G的電磁波覆蓋能力較差，要求材料的電磁屏蔽能力要強，體積電阻率要小于10Ω，電磁屏蔽大于75dB；

③高導熱：5G元器件的厚度薄、密封性好，要求及時散熱，材料導熱性能要好。

因此，對于5G電子產業(yè)發(fā)展來說，高導熱、低介電常數(shù)的聚合物符合材料至關重要。

氮化硼的重大機遇

為了得到高導熱、低介的聚合物復合材料，首先要選擇合適的高分子材料，但當純塑料的介電、導熱性能滿足不了具體需求時，往往就需要靠填料來完成“大業(yè)”了。在可供選擇的填料中，既能有效降低介電常數(shù)又能滿足導熱需求的莫過于氮化硼了。它的介電常數(shù)只有1.6，低于任何樹脂的介電常數(shù)，具有極好的高溫電阻和電擊穿強度，而且導熱率高得直追金屬（60~300W/mK），是一種非常理想的輕質填料。

不過氮化硼在使用上也不是沒有缺點，除了貴以外，還跟它的分子結構有關——由于BN的化學穩(wěn)定性較好，不容易形成化學鍵，本身邊緣的羥基少，活性也比較低，因此如果不經(jīng)任何處理的話，很難與高分子材料浸潤相容，分散性差、容易團聚，最終影響復合材料的力學性能。因此為了增強氮化硼的親和力，改善其在基體中的分散性，表面功能化改性是必不可少的。有研究表明，對氮化硼進行表面改性后，能夠降低復合材料的黏度，提高熱導率，且填充了氮化硼的復合材料具有優(yōu)異的電氣性能，屬于高擊穿場強、高電阻率、低介電常數(shù)與介質損耗的材料，符合電氣及電子設備的使用要求，并且機械力化學效應改性能夠優(yōu)化復合材料的絕緣性能。

高導熱低介電常數(shù)改性塑料行業(yè)蓄勢待發(fā)。通過在聚合物基體中添加經(jīng)過改性的氮化硼確實能夠提高聚合物的介電和導熱性能，滿足5G電子產業(yè)提出的各項要求，應用前景相當可觀。