在欧盟和美国等主要市场，限制“永久化学品”或全氟和多氟烷基物质(PFAS)使用的立法正在进行辩论。但随着PFAS家族的某些成员，即聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物被考虑用于下一代5G应用，这将如何影响5G的低损耗材料市场?
毕竟，随着5G电信在全球范围内的不断推广，对这些5G网络所需材料的需求也在不断增长。对于人们最感兴趣和兴奋的5G频段尤其如此- - - - - -米mWave 5 g。毫米波5G在24至100 GHz之间的高频段运行，与之前的无线技术(如3G(不到1 GHz)和4G LTE(1至2.6 GHz)，甚至是更常见的低于6 GHz的5G频段)相比，提供了更快的数据传输速率、更低的延迟和更高的带宽。
然而，部署5G毫米波技术带来的挑战超出了其物理特性，例如在更高频率下的高传输损耗，这会破坏毫米波5G向用户提供高质量信号的能力。减少传输损耗将是毫米波5G需要克服的关键障碍;因此，毫米波5G将需要性能更高的材料，以最大限度地减少传输损耗，以支持其增长。
这就是低损耗材料的用武之地。从印刷电路板(PCB)到天线再到IC封装，5G设备的每个角落都有这些材料，改善这些材料的介电性能对于减少传输损耗和增强5G信号至关重要。这种需求正在推动5G应用的低损耗材料市场的增长IDTechEx预计到2033年将达到18亿美元。
聚四氟乙烯:拟议的禁令会影响毫米波5G的流行选择吗
对于毫米波5G应用来说，聚四氟乙烯(PTFE)是一种低损耗材料，它是一种含氟聚合物，因此是全氟和多氟烷基物质(PFAS)家族的成员。PTFE具有较低的介电常数(Dk)和损耗正切(Df)比常用的低损耗热固性材料。事实上，IDTechEx在其“5G和6G 2023-2033低损耗材料”报告中的基准研究发现，商用聚四氟乙烯层压板的损耗切线平均比商用环氧基层压板低6倍。PTFE还在各种频率和温度范围内提供稳定的介电性能，以及耐热性和耐腐蚀性。由于这些原因，许多人正在探索使用由罗杰斯公司，Taconic和SYTECH(盛义科技有限公司)等公司提供的聚四氟乙烯，用于其毫米波5G基站和客户端设备(cpe)。
然而，聚四氟乙烯确实有其缺点，例如成本较高和制造困难。然后，考虑到一些拟议的PFAS禁令，还有一个紧迫的监管问题。由于氟碳键的强度，PFAS被认为是“永远的化学物质”，在人体内积累会带来几种健康风险。PFAS在其制造阶段、在工业过程中使用以及使用寿命结束时被转移到水循环中，导致生物不可避免地接触。
PFAS化学品的生产和利用正受到越来越严格的监管。欧盟委员会于2021年禁止在几个领域使用PFAS，包括消防泡沫，旨在将其用于具有关键社会重要性的应用，而欧洲化学品管理局(ECHA)于2023年1月提出了一项提案，要求到2025年限制PFAS在欧盟的所有使用。2022年12月，美国环保署发布了一份备忘录，旨在减少PFAS向水道的排放。
鉴于目前和拟议的限制，一些公司正在寻求减少对PFAS的依赖。3M是该领域的一个值得注意的参与者，该公司于2022年12月宣布，将在2025年之前停止生产并停止使用PFAS。3M表示，监管限制、消费者“对替代品越来越感兴趣”以及运营困难是退出PFAS市场的主要原因。
影响PFAS的确切立法将不会很快公布。随着提交给ECHA的提案进入科学委员会的咨询期，许多业内人士呼吁将含氟聚合物区分开来，并将其排除在这些广泛禁令之外。结果可能会产生深远的影响，但无论结果如何，这些发展都给市场带来了大量的不确定性。
低损耗材料市场中新兴的PTFE替代品
面对这些立法进展，聚四氟乙烯在毫米波5G设备中的应用是否会受到影响尚不确定。因此，公司可能会考虑将聚四氟乙烯用于毫米波5G市场的潜在替代品。IDTechEx在其“5G和6G 2023-2033低损耗材料”报告中讨论了几种替代材料，研究了它们的介电性能、机械性能、供应商和市场渗透率。以下是讨论最多的几个备选方案:
碳氢化合物层压制品
碳氢化合物基层压板提供的不仅仅是PFAS家族的一部分。烃基层压板具有较低的无源互调(PIM)，有助于降低噪声和低信噪比;这与PTFE相比是有利的，PTFE随着时间的推移具有较差的PIM稳定性。此外，碳氢化合物与传统的电路板材料兼容，因此它们可以用来形成复合层压板。最后，它们的成本低于聚四氟乙烯。然而，烃基层压板通常具有高填充物含量，这可能导致加工困难，并且在中等工作温度下，它的介电性能不如PTFE稳定。
聚对苯醚(PPE)和聚对苯氧化物(PPO)
PPO和PPE是高温热塑性材料，已被用作包括电信在内的众多市场的pcb中的介电材料。与PTFE相比，它们提供类似(如果略高)的介电常数和损耗正切，但环境问题较少，成本低于PTFE。然而，PPO/PPE具有比PTFE更高的吸湿率。更重要的是，它们的损耗切线随工作频率的增加而增加，大于PTFE的损耗切线;在某些应用中，在较高频率下缺乏损耗正切稳定性可能会引起关注。
低温共烧烧结陶瓷
LTCC是指烧结温度在1000℃以下的陶瓷;从材料特性的角度来看，LTCC为毫米波5G提供了理想的低损耗切线，高绝缘强度和低热膨胀系数，这与制造相关。重要的是，LTCC可以制造包含嵌入式组件的集成封装;这种封装很小，可以安装在更小的毫米波5G设备上。然而，ltcc具有较高的介电常数、复杂的制造工艺和较高的成本。
5G和6G低损耗材料市场预测
IDTechEx的最新报告“5G和6G 2023-2033的低损耗材料”探讨了推动下一代电信低损耗材料市场增长的技术发展和市场趋势，包括正在探索的新材料。IDTechEx预测未来5G低损耗材料的收入和面积需求，同时根据频率(低于6 GHz与毫米波)，六种材料类型和三个应用领域(智能手机，基础设施和cpe)仔细细分市场，提供60种不同的预测线。