刘万青 刘万青：5G时代表面处理行业发展新方向

一、5G行业背景

5G是全球信息技术发展的最新成果，其工业应用将彻底改变生活和产业结构的方方面面。利用5G的超高速、超大容量、超低延迟三大特性，5G将作为承载4K/8K视频、AR/VR、物联网、自动驾驶等应用的主要技术支撑，将成为下一代科技的驱动力。随着5G基站建设的深入推广，天线、塔、PCB、泛射频、光模块、小基站等领域将迎来巨大的发展机遇。到2030年，5G带动的直接产出和间接产出将分别达到6.3万亿元和10.6万亿元。

5G产业的快速发展需要表面处理技术的大力支持，尤其是电子元器件的发展。值得注意的是，中国已经成为5G技术的领导者，开放5G的城市数量处于世界前列，并开始向发达国家或地区出口相关技术，这表明中国5G市场非常广阔。

第二，5G时代表面处理行业的新机遇

目前5G市场，电子-智能手机-通信基站年产值上千亿美元，每年只有连接器市场500亿美元。引线框架市场和智能卡市场大于连接器市场。电子表面处理应用广泛，每年在电子、通信、工业自动化等终端消费市场需求量很大。面对5G时代的发展和挑战，中国表面处理领域将迎来前所未有的机遇。

相关数据显示，虽然中国电子表面处理行业的水平与国外基本同步，但电子表面处理的许多关键技术几乎都依赖进口，工艺技术仍然落后。在高端市场，仍然主要集中在美国、日本、韩国等少数大型企业。虽然我国在少数电子表面处理领域有突破潜力，但由于技术力量薄弱，关键材料没有核心产品支撑，这已成为我国电子表面处理行业被国外垄断的根本原因。

第三，5G时代新型表面处理材料的应用

5G时代，考虑到信号干扰和无线充电，玻璃、陶瓷等非金属材料面临巨大机遇，将逐步取代以铝合金为代表的金属外壳材料。5G毫米波信号对金属材料比较敏感，金属后盖会直接屏蔽信号。而玻璃、陶瓷等非金属对信号的影响较小，5G时代对信号要求更高，因此非金属成为后盖更好的选择。据业内人士分析，综合外观、性能、成本、规模产能等综合影响，玻璃防护板将占据主流，氧化锆陶瓷将在高端市场广泛使用，部分低端市场将辅以塑料。

1.陶瓷过滤器和表面处理

5G基站滤波器作为射频单元的核心器件之一，用于消除干扰杂波，让有用信号尽可能不衰减地通过，并尽可能衰减无用信号。据研究机构预测，5G时代全球基站数量接近850万。据估计，每个基站有3个天线，每个天线上有64个滤波器，对介质滤波器的需求为16亿，全球陶瓷介质滤波器的市场容量约为566亿元。

陶瓷介质滤波器市场巨大，但目前能批量生产供应的企业不多。这是因为5G通信对滤波器小型化、轻量化、低成本、高性能的需求是显而易见的。然而，4G通信中使用的腔体滤波器体积大、重量重、热且昂贵。陶瓷介质滤波器的开发和生产存在技术障碍，难以在高度集成的天线中广泛应用。所以各个滤波器厂商都在积极研究能满足5G应用的滤波器方案。如果陶瓷过滤器的金属化表面处理在电镀方向有所突破，整个产品的成本将大大降低。

在5G行业的陶瓷应用中，必须进行表面金属化，要求涂层与基体之间具有优良的附着力和焊接性。然而，陶瓷材料作为电加热的不良导体，直接金属化是非常困难的，在获得金属涂层之前，需要经过一系列预处理来改善表面状态。

2.多氯联苯和表面处理

在全球电子市场和全球印刷电路板产值都在下降的背景下，中国印刷电路板产值的年增长率高于世界。据相关行业调查数据，全球仅5G带来的射频侧基站PCB年产值可达240多亿元/年(中国大陆预计占50%)，是4 G的4倍多..基于5G PCB技术规范的要求，除了PCB本身的要求外，5G的应用将为高频高速材料、更精密的生产测试设备、新的表面处理技术等上游供应商带来新的增长动力。

相关数据显示，虽然中国电子表面处理行业的水平与国外基本同步，但电子表面处理的许多关键技术几乎都依赖进口，工艺技术仍然落后。总的来说，中国电子元器件行业在设计、制造和包装方面与国际先进水平存在差距。5G基带芯片作为5G手机的核心部件，直接决定了通信网络能否成功连接，对缩短“通信代差”起着重要作用。在材料方面，5G PCB一个非常明确的方向就是高频高速的材料和制板。400克产品需要使用M7N和MW4000等效材料。M7N一直是背板设计中损耗最低的选择，未来更大容量的背板/光模块需要损耗更低的材料。树脂、铜箔、玻璃布的搭配会达到电气性能和成本的最佳平衡。

此外，高层数和高密度也会给可靠性带来挑战，使镀液更具功能性，添加剂的“构效关系”更好，从而获得更薄、更具功能性、更优越的镀层。基于5G PCB技术规范的要求，5G的应用除了对PCB本身的要求外，还会给上游供应商带来新的增长功能，如高频高速材料、更精密的生产测试设备、新的表面处理技术等。5G对中国集成电路的发展既是机遇，也是挑战。

3.碳纤维和表面处理

随着5G时代的到来，电子产品在人们的日常生活中变得越来越流行。厂家追求电子产品的轻量化，一般用塑料外壳代替原来的金属外壳，但这样降低了屏蔽性能，进而形成新的污染——电磁辐射污染。碳纤维是电磁增强防护复合材料的首选。碳纤维金属化后，可以提高其导电性，达到吸波和屏蔽的作用；广泛应用于手机、印刷电路板、电子通讯基站、军事材料、生物材料、航空空航空航天等领域。

碳纤维具有轻质、高强、高模、低密度、高屏蔽、耐腐蚀、耐高温等高比性能。同时，碳纤维材料也具有不同于普通碳素材料的特点，外观柔软，可以制成各种面料。但其导电性有待提高，通过碳纤维表面金属化可以提高其导电性，保持碳纤维原有的优势不变。通常碳纤维的表面金属化过程是电镀。

4.石墨和表面处理

虽然5G网络时代已经到来，但是5G硬件的电池开发还是滞后，就是续航跟不上。锂电池的潜力被发掘到了极致，手机开发商把注意力转向了快速充电。小米集团董事长雷军认为，5G将是手机业务的春天。

同样，为手机提供能源的共享充电宝，也将迎来自身发展的新机遇。高导热石墨材料将帮助5G智能手机突破“散热”问题。高导热石墨材料由于其碳原子结构而具有独特的晶粒取向，可以在两个方向均匀导热，具有优异的平面导热性能，导热系数远高于普通纯铜。石墨晶体的层状结构可以很好地适应任何表面，具有密度低(重量轻)、比热容高(耐高温)、长期可靠的优点。

发现石墨材料金属化后，不仅电阻大大降低，而且充放电过程中石墨体积的变化得到改善，电极的膨胀减小，电极的热稳定性和循环性能得到提高。从综合性能和成本来看，石墨是智能手机导热散热材料的首选。

5.玻璃和表面处理

高透射比、高强度、高耐磨性的高铝硅玻璃将是5G手机和显示终端重要而合适的功能性和装饰性材料。5G遇到玻璃材料，将主要用于家庭娱乐、智能穿戴、手机、车辆、航空。5G和玻璃也将在汽车、飞机、船舶显示器、挡风玻璃等领域普及。

玻璃在智能终端中的应用主要包括以下几个方面:第一是触摸保护手机盖玻璃；另一种是智能显示玻璃，如LCD玻璃、OLED玻璃、商用显示触摸屏玻璃等。，这也是5G时代手机后盖玻璃的最佳选择。5G通信使用3GHz以上的无线频谱，毫米波波长很短，会带来更复杂的天线结构。来自金属的干扰非常严重，现有的天线布局无法满足要求，金属外壳不是最好的解决方案。

玻璃属于非金属，没有催化活性。而且玻璃易碎，不能发生塑性变形，其性能与金属有很大区别。为了在玻璃和金属之间获得气密密封，首先必须解决玻璃金属化的问题。但是玻璃没有催化活性，金属化时必须进行预处理。

6.聚酯和表面处理

随着5G基站的融合，对高频CCL的需求迅速增长。PET作为5G高频高速CCL的主流高频基板之一，在5G时代将会有巨大的市场增长。PET是一种高分子材料，全称是聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚酯塑料的分子结构高度对称，具有一定的晶体取向能力和高成膜性。

PET的分子结构具有极短的C-F键，极高的键能和围绕C-C键的螺旋分布，使其具有优异的耐化学性和热稳定性，优异的介电性能、不燃性和不粘性，以及极小的摩擦系数。可广泛应用于手机、液晶显示器、薄膜窗口、光学触摸屏、电子玩具薄膜电路、柔性电路板印刷、FPCB柔性电路板耗材等领域。未来5G、医药等领域对高端PET的需求依然供不应求。

而普通的PET薄膜并不能完全满足这些领域的要求，因此必须针对不同的应用领域，从不同的角度对PET进行必要的表面处理，以提高其硬度、透光性、附着力、耐水性和抗菌性。

第四，5G时代表面处理技术的前景

随着5G智能时代的到来，电子产品变得更轻、更小、更便携。目前，非金属外壳被广泛用于替代原有的金属外壳，对表面处理和电子电镀的依赖越来越大。在5G时代，传统的表面工程技术已经不能满足材料表面高频、高速、高集成度应用的性能要求。

非金属具有表面光滑、疏水性和表面惰性的因素，金属层与基体之间没有良好的物理或化学结合部位，导致它们之间附着力弱的缺点。宏观上表现为金属层覆盖不完全，易起泡，易剥落。在未来的表面处理中，应在非金属表面形成具有良好附着力和导电性的表面涂层，为后续的电子电镀提供良好的界面层，从源头上解决非金属金属化技术的瓶颈问题。

随着5G时代的到来，传统的电镀添加剂在导电性、屏蔽性、耐磨性等方面已经不能满足电子产品的要求。因此，研究和开发新型高效的电镀添加剂将是未来表面处理行业的发展方向。

由于电子电镀行业的特点，多年来一直受到各种环保机构和组织的制约，电子电镀加工也受到各种环保法规的制约和影响。因此，开发一种环境友好的清洁生产电镀工艺或替代有毒电镀工艺是未来电子电镀技术的重要发展方向。

长期以来，表面处理行业缺乏R&D能力和合理布局，行业整体水平不高。而且企业构成不合理，数量多，规模小，经营分散。一些企业仍处于手工操作的车间式生产状态，现场管理能力弱，设备陈旧，资源消耗大。因此，随着5G时代的到来，集R&D、生产、加工为一体的产业化发展将是5G时代新型表面处理材料的发展方向！