根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)，截止2022年2月28日，我國累計建成開通的5G基站超過142.5萬個，5G手機(jī)終端連接數(shù)達(dá)到5.2億戶。北京冬奧會所有場館都實現(xiàn)了5G覆蓋。今年，我國將新建的5G基站達(dá)60萬個以上。
與4G基站相比，5G基站的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了大規(guī)模多路輸入輸出技術(shù)( massive Multiple-Input Multiple-Output, mMIMO )，5G宏基站中的信道數(shù)量通?？梢赃_(dá)到32T/R甚至64T/R，這使得5G時代的移動通信網(wǎng)絡(luò)可以帶來更快的速度、更低的時延和更大的接入數(shù)量。而每一條信道背后，都對應(yīng)著一個濾波器來進(jìn)行電磁波信號的處理
在5G部署之前，4G以及更早的基站中采用的大多是金屬腔濾波器，或介質(zhì)加載的金屬腔濾波器。然而，金屬腔濾波器的體積大、重量重、成本高，在5G基站天線發(fā)射單元中應(yīng)用幾十個金屬腔濾波器十分具有挑戰(zhàn)性。與金屬腔濾波器使用空氣作為介質(zhì)不同，介質(zhì)波導(dǎo)濾波器使用高介電常數(shù)的陶瓷作為電磁波傳輸?shù)慕橘|(zhì)，可以大大縮小單個濾波器的體積，減輕重量并節(jié)約成本，同時還能實現(xiàn)更優(yōu)異的電性能。
杜邦微電路材料在5G的早期階段就認(rèn)為，在5G基站中，介質(zhì)濾波器將取代金屬濾波器成為主流技術(shù)。而這一判斷也恰恰被市場驗證，介質(zhì)波導(dǎo)濾波器成為了5G宏基站首選的濾波器解決方案。
介質(zhì)波導(dǎo)濾波器面臨的挑戰(zhàn)?
介質(zhì)波導(dǎo)濾波器在初期時的量產(chǎn)遇到了很大挑戰(zhàn)，除介質(zhì)陶瓷的成型之外，介質(zhì)外表面的金屬化是主要難點。5G基站使用的介質(zhì)波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，有許多尺寸不一的盲孔、通孔和異形結(jié)構(gòu)。
如何在這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷表面制備一層十幾微米且厚度均勻的金屬層，變成了介質(zhì)波導(dǎo)濾波器量產(chǎn)化乃至5G基站大規(guī)模部署的挑戰(zhàn)。這對金屬化的性能提出了極高的要求：
-
5G頻段下的高導(dǎo)電率和低損耗特性
-
戶外使用的可靠性和穩(wěn)定性
- 良好的加工實現(xiàn)完全包裹介質(zhì)而不泄漏電磁信號
杜邦微電路材料通過與客戶的密切合作，共同開發(fā)出了基于噴涂技術(shù)的介質(zhì)波導(dǎo)濾波器金屬化工藝流程。相較于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷、浸涂、濺射、電鍍等方式，噴涂工藝可以實現(xiàn)高良率、高生產(chǎn)效率和低生產(chǎn)成本的完美結(jié)合。
介質(zhì)波導(dǎo)濾波器用噴涂銀漿的開發(fā)
為了匹配噴涂工藝的要求，滿足濾波器對漿料高導(dǎo)電率和高可靠性的要求，杜邦微電路材料經(jīng)過系統(tǒng)的研發(fā)和測試后開發(fā)出了全新的漿料體系。這款漿料同時實現(xiàn)了優(yōu)異的導(dǎo)電率、噴涂厚度一致性和邊角包裹能力，只需通過一次噴涂即可實現(xiàn)異型陶瓷體表面的完全包覆，在干燥及燒結(jié)后均不會發(fā)生開裂、露底等缺陷，結(jié)合其高導(dǎo)電率特性，最終保證了介質(zhì)濾波器優(yōu)異的電性能，可以幫助其提高0.1-0.2dB的插損表現(xiàn)。
憑借卓越的創(chuàng)新，5G基站介質(zhì)波導(dǎo)濾波器用噴涂銀漿的開發(fā)獲得了杜邦2021創(chuàng)新大賽“TOP10創(chuàng)新項目”和員工評選的“最受觀眾歡迎項目”兩項大獎。
此外，客戶在杜邦微電路材料技術(shù)專家的支持下迅速打通了介質(zhì)波導(dǎo)濾波器金屬化的噴涂工藝流程，成功實現(xiàn)量產(chǎn)，并順利的通過了終端用戶的認(rèn)證測試。目前，我們的客戶已經(jīng)成為多個全球一線通信設(shè)備廠商的主力供應(yīng)商，使用這款銀漿金屬化的介質(zhì)波導(dǎo)濾波器也在世界各地的5G基站中獲得了廣泛的部署。
原文始發(fā)于微信公眾號（杜邦交通與材料）：5G基站小型化的幕后功臣
