導語：5G時代巨大數(shù)據(jù)流量對于通訊終端的芯片、天線等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同時，引起了這些部位發(fā)熱量的急劇增加。BN氮化硼散熱膜是當前5G射頻芯片、毫米波天線、無線充電、無線傳輸、IGBT、印刷線路板、AI、物聯(lián)網(wǎng)等領域最為有效的散熱材料，具有不可替代性。

本產(chǎn)品是國內首創(chuàng)自主研發(fā)的高質量二維氮化硼納米片，成功制備了大面積、厚度可控的二維氮化硼散熱膜，具有透電磁波、高導熱、高柔性、低介電系數(shù)、低介電損耗等多種優(yōu)異特性,解決了當前我國電子封裝及熱管理領域面臨的“卡脖子”問題，擁有國際先進的熱管理TIM解決方案及相關材料生產(chǎn)技術，是國內低維材料技術領域頂尖的創(chuàng)新型高科技產(chǎn)品。

什么是5G?

一

定義

“5G”一詞通常用于指代第5代移動網(wǎng)絡。5G是繼之前的標準（1G、2G、3G、4G 網(wǎng)絡）之后的最新全球無線標準，并為數(shù)據(jù)密集型應用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G有助于建立一個新的、更強大的網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯(lián)網(wǎng)”的設備爆炸式增長的連接——該網(wǎng)絡不僅可以連接人們通常使用的端點，還可以連接一系列新設備，包括各種家用物品和機器。

公認的5G優(yōu)勢是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網(wǎng)絡

?更高的峰值數(shù)據(jù)速度（多Gbps）

?超低延遲

與前幾代網(wǎng)絡不同，5G網(wǎng)絡利用在26GHz 至40GHz范圍內運行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。

5G部署最初可能會以增強型移動寬帶應用為中心，滿足以人為中心的多媒體內容、服務和數(shù)據(jù)接入需求。增強型移動寬帶用例將包括全新的應用領域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗，超越現(xiàn)有移動寬帶應用所支持的水平。

二

毫米波是關鍵技術

毫米波通信是未來無線移動通信重要發(fā)展方向之一，目前已經(jīng)在大規(guī)模天線技術、低比特量化ADC、低復雜度信道估計技術、功放非線性失真等關鍵技術上有了明顯研究進展。但是隨著新一代無線通信對無線寬帶通信網(wǎng)絡提出新的長距離、高移動、更大傳輸速率的軍用、民用特殊應用場景的需求，針對毫米波無線通信的理論研究與系統(tǒng)設計面臨重大挑戰(zhàn)，開展面向長距離、高移動毫米波無線寬帶系統(tǒng)的基礎理論和關鍵技術研究，已經(jīng)成為新一代寬帶移動通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優(yōu)勢：毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點：

頻譜寬，配合各種多址復用技術的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業(yè)務；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩(wěn)定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點對點通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內集成大規(guī)模天線陣。

毫米波的缺點：毫米波也有一個主要缺點，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收，對材料非常敏感。這也是為什么5G網(wǎng)絡將會采用小基站的方式來加強傳統(tǒng)的蜂窩塔。

什么是TIM熱管理?

定義

熱管理？顧名思義，就是對“熱“進行管理，英文是：Thermal Management。熱管理系統(tǒng)廣泛應用于國民經(jīng)濟以及國防等各個領域，控制著系統(tǒng)中熱的分散、存儲與轉換。先進的熱管理材料構成了熱管理系統(tǒng)的物質基礎，而熱傳導率則是所有熱管理材料的核心技術指標。

導熱率，又稱導熱系數(shù)，反映物質的熱傳導能力，按傅立葉定律，其定義為單位溫度梯度（在1m長度內溫度降低1K）在單位時間內經(jīng)單位導熱面所傳遞的熱量。熱導率大，表示物體是優(yōu)良的熱導體；而熱導率小的是熱的不良導體或為熱絕緣體。

5G手機以及硬件終端產(chǎn)品的小型化、集成化和多功能化，毫米波穿透力差，電子設備和許多其他高功率系統(tǒng)的性能和可靠性受到散熱問題的嚴重威脅。要解決這個問題，散熱材料必須在導熱性、厚度、靈活性和堅固性方面獲得更好的性能，以匹配散熱系統(tǒng)的復雜性和高度集成性。

一

5G時代高功率、高集成、高熱量趨勢明顯，熱管理成為智能手機“硬需求”

一代通信技術，一代手機形態(tài)，一代熱管理方案。通信技術的演進，會持續(xù)引發(fā)移動互聯(lián)網(wǎng)應用場景的變革，并推動手機芯片和元器件性能快速提升。但與此同時，電子器件發(fā)熱量迅速增加，對手機可靠性和移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。從4G時代進入5G時代，智能手機芯片性能、數(shù)據(jù)傳輸速率、射頻模組等都有著巨大提升，無線充電、NFC等功能逐漸成為標配，手機散熱壓力持續(xù)增長。5G手機散熱的主流方案，高導熱材料、并加速向超薄化、結構簡單化和低成本方向發(fā)展，技術迭代正在加速進行。未來隨著5G終端產(chǎn)品進一步放量，TIM市場增長潛力巨大。

2020年，5G技術邁向全面普及，消費電子產(chǎn)品向高功率、高集成、輕薄化和智能化方向加速發(fā)展。由于集成度、功率密度和組裝密度等指標持續(xù)上升，5G時代電子器件在性能不斷提升的同時，工作功耗和發(fā)熱量急遽升高。據(jù)統(tǒng)計，電子器件因熱集中引起的材料失效占總失效率的65-80%。為避免過熱帶來的器件失效，導熱硅脂、導熱凝膠、石墨導熱片、熱管和均熱板（VC）等技術相繼出現(xiàn)、持續(xù)演進，散熱管理已經(jīng)成為5G時代電子器件的“硬需求”。

（一）智能手機功耗持續(xù)提升，散熱需求水漲船高4G時代，智能手機數(shù)據(jù)傳輸速度和處理能力相比2G、3G時代有顯著提升，AR、高清視頻、直播等應用場景加速落地，人們對手機性能的要求越來越高，推動手機硬件配置快速迭代。但與此同時，智能手機發(fā)熱的問題也越來越嚴重，手機發(fā)燙、卡頓和死機時有發(fā)生，嚴重時甚至會導致主板燒壞乃至爆炸。

根據(jù)EUCNC數(shù)據(jù)，LTE智能手機功耗主要來源于功率放大器、應用處理器、屏幕和背光、信號收發(fā)器和基帶處理器。隨著消費電子產(chǎn)品向高集成、輕薄化和智能化方向發(fā)展，芯片和元器件體積不斷縮小，功率密度卻在快速增加，智能手機的散熱需求成為亟需解決的問題：

（1）芯片性能更高，四核、八核成為主流；

（2）柔性顯示、全面屏逐漸普及，2K/4K屏占領高端市場；

（3）內置更多無線功能，例如NFC、GPS、藍牙和無線充電；

（4）機身越來越薄，封裝密度越來越高。表1 手機主要熱量來源

隨著5G技術逐漸走向成熟，智能手機對散熱管理的需求再次大幅提升，主要表現(xiàn)為以下幾方面：（1）5G手機射頻前端支持的頻段數(shù)量大幅增加，需采用Massive MIMO技術以增強信號接收能力，天線數(shù)量和射頻器件數(shù)量遠超4G手機；（2）5G手機芯片處理能力有望達到4G手機的5倍以上，手機發(fā)熱密度絕對值將是4G手機的2倍以上；（3）5G信號穿透能力變弱，手機機身材質逐漸向陶瓷和聚合物轉變，加之5G手機越來越緊湊，導致散熱能力越來越弱。（二）5G來襲發(fā)熱量劇增，散熱需求進一步凸顯通信制式及手機支持頻率

表2 射頻前端價值對比測量

此外，5G手機普遍采用基帶外掛的方案，相關電路和電源芯片也要增加，手機內部功耗相應增加；由于5G覆蓋范圍不足，導致手機頻繁啟動5G信號搜索功能，發(fā)熱量也會變大。試驗證明，溫度每升高2℃，電子元器件可靠性將下降10%，其在50℃環(huán)境下的壽命只有25℃的 1/6。由此可見，散熱器件是5G手機中不能省掉、必不可少的環(huán)節(jié)。 （三）散熱解決方案多樣，導熱材料器件頻頻現(xiàn)身一般而言，電子器件散熱有主動散熱（降低手機自發(fā)熱量）和被動散熱（加快熱量向外散出）兩種路線。其中，主動散熱主要利用與發(fā)熱體無關的動力元件強制散熱，一般應用于高功率密度且體積相對較大的電子設備，如臺式機和筆記本中配備的風扇、數(shù)據(jù)中心服務器的液冷散熱；被動散熱則主要通過導熱材料和導熱器件將元器件產(chǎn)生的熱量釋放到環(huán)境中，是一種沒有動力元件參與的散熱方式，廣泛應用于手機、平板、智能手表、戶外基站等。表3 熱量傳遞方式及相關散熱解決方案

電子器件散熱過程示意圖目前，電子器件使用的散熱技術主要包括石墨散熱、金屬背板、邊框散熱、導熱凝膠散熱等導熱材料，以及熱管、VC等導熱器件。其中，導熱凝膠、導熱硅脂、石墨片和金屬片主要在中小型電子產(chǎn)品使用，熱管和VC則主要用在筆記本、電腦、服務器等中大型電子設備中使用。

主要導熱材料

導熱系數(shù)和厚度是評估散熱材料的核心指標。傳統(tǒng)手機散熱材料以石墨片和導熱凝膠等熱界面材料（TIM）為主，但是石墨片存在導熱系數(shù)相對較低，TIM材料則存在厚度相對較大等問題。在手機廠商的推動下，石墨烯材料持續(xù)取得突破，開始切入到消費電子散熱應用；熱管和VC厚度不斷降低，開始從電腦、服務器等領域滲透到智能手機領域。

不同散熱材料/器件的導熱效率2019年12月，OPPO在新發(fā)布的Reno3 Pro 5G手機中，采用了“VC液冷散熱+多層石墨片覆蓋”的立體液冷散熱系統(tǒng)。其中，定制版柔性屏上覆蓋了一層銅箔和雙層石墨片，將屏幕的熱能均勻傳導出去。導熱凝膠將處理器附近的熱能傳導至VC，并通過VC內的液體進行熱傳導和降溫。中框及電池蓋均覆蓋了3層石墨片，進一步加強散熱。

OPPOReno 3 Pro散熱模組示意圖

什么是吸波材料?

定義

所謂吸波材料，指能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波的干擾的一類材料。在工程應用上，除要求吸波材料在較寬頻帶內對電磁波具有高的吸收率外，還要求它具有質量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。

介紹

1.1 隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電磁波輻射對環(huán)境的影響日益增大。在機場、機航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫(yī)院、移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學的一大課題。

1.2 電磁輻射通過熱效應、非熱效應、累積效應對人體造成直接和間接的傷害。研究證實，鐵氧體吸波材料性能最佳，它具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點。將這種材料應用于電子設備中可吸收泄露的電磁輻射，能達到消除電磁干擾的目的。根據(jù)電磁波在介質中從低磁導向高磁導方向傳播的規(guī)律，利用高磁導率鐵氧體引導電磁波，通過共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過耦合把電磁波的能量轉變成熱能。

1.3 吸波材料在設計時，要考慮兩個問題，1）、電磁波遭遇吸波材料表面時，盡可能完全穿過表面，減少反射；2）、在電磁波進入到吸波材料內部時，要使電磁波的能量盡量損耗掉；

5G手機材料：EMC軟磁吸波材料

軟磁性材料指的是當磁化發(fā)生在Hc不大于1000A/m，這樣的材料稱為軟磁體。軟磁性材料的剩磁與矯頑磁力都很小，即磁滯回線很窄，它與基本磁化曲線幾乎重合。這種軟磁性材料適宜作電感線圈、變壓器、繼電器和電機的鐵芯。常用的軟磁性材料有硅鋼片，坡莫合金和鐵氧體等。

• 原理

不同的鐵磁材料磁滯現(xiàn)象的程度不同，磁滯回線水平方向越寬的材料，也就是磁滯回線面積越大的材料，其磁滯現(xiàn)象越嚴重。

磁滯回線面積寬闊，材料的剩磁和矯頑磁力都大，其磁滯損失嚴重，不宜于作交變磁場中工作的鐵心，而適合于作永久磁鐵，這種材料稱為硬磁性材料。

磁滯回線瘦窄，而面積較小，這種材料稱為軟磁性材料，它的磁滯損失較小，適于交變磁場工作。軟磁材料是電子工業(yè)中變壓器、電機等電磁設備所不可缺少的材料。

• 性能參數(shù)

飽和磁感應強度Bs：其大小取決于材料的成分，它所對應的物理狀態(tài)是材料內部的磁化矢量整齊排列。

剩余磁感應強度Br：是磁滯回線上的特征參數(shù)，H回到0時的B值。

矩形比：Br∕Bs

矯頑力Hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質、應力等）。

磁導率μ：是磁滯回線上任何點所對應的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關。

初始磁導率μi、最大磁導率μm、微分磁導率μd、振幅磁導率μa、有效磁導率μe、脈沖磁導率μp。

居里溫度Tc：鐵磁物質的磁化強度隨溫度升高而下降，達到某一溫度時，自發(fā)磁化消失，轉變?yōu)轫槾判裕撆R界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。

降低磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe 的方法是減薄磁性材料的厚度t 及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2）。

• 軟磁材料

軟磁性材料指的是當磁化發(fā)生在Hc不大于1000A/m，這樣的材料稱為軟磁體。軟磁性材料的剩磁與矯頑磁力都很小，即磁滯回線很窄，它與基本磁化曲線幾乎重合。這種軟磁性材料適宜作電感線圈、變壓器、繼電器和電機的鐵芯。常用的軟磁性材料有硅鋼片，坡莫合金和鐵氧體等。

• 吸波材料按損耗機制分類

1、電阻型損耗，此類吸收機制和材料的導電率有關的電阻性損耗，即導電率越大，載流子引起的宏觀電流（包括電場變化引起的電流以及磁場變化引起的渦流）越大，從而有利于電磁能轉化成為熱能。

2、電介質損耗，它是一類和電極有關的介質損耗吸收機制，即通過介質反復極化產(chǎn)生的“摩擦”作用將電磁能轉化成熱能耗散掉。電介質極化過程包括：電子云位移極化，極性介質電矩轉向極化，電鐵體電疇轉向極化以及壁位移等。

3、磁損耗，此類吸收機制是一類和鐵磁性介質的動態(tài)磁化過程有關的磁損耗，此類損耗可以細化為：磁滯損耗，旋磁渦流、阻尼損耗以及磁后效效應等，其主要來源是和磁滯機制相似的磁疇轉向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等。此外，最新的納米材料微波損耗機制是如今吸波材料分析的一大熱點。

• EMI/RFI中電磁波的場概念

• 軟磁類吸波材料定義及作用頻段劃分

• 吸波材料作用機理之吸收損耗類別

• 吸波材料先期設計仿真

• 典型應用：A區(qū)吸波材料（近場應用之能量轉換）

• 典型應用：B取吸波材料（輻射近場EMI/RFI)

• 典型應用：B區(qū)吸波材料（輻射近場EMI/RFI)

• 典型應用：C區(qū)吸波材料（輻射遠場mmWAVE應用）

適用于5G毫米波應用の導熱吸波新材料---TAM

一

概述

MS-TA30系列吸波材料是以高分子硅膠為基材，添加陶瓷粉、軟磁顆粒以及像一個的助劑制成的復合材料。在較低壓力下可實現(xiàn)低界面熱阻性能和代償吸波性能，能夠填充縫隙、完成發(fā)熱部位與散熱部位間的熱傳遞和電磁噪音吸收，減少電磁波干擾，凈化電磁環(huán)境；同時也具有絕緣、減震、密封等作用，滿足小型化及超薄化的設計要求。

二

特點

三

產(chǎn)品效能

四

終端應用市場

五

產(chǎn)品系列

六

產(chǎn)品性能參數(shù)

七

性能曲線圖