據麥姆斯咨詢報道,全球領先的精密陶瓷解決方案開發商京瓷(Kyocera)與日本工業解決方案提供商宇部興業(Ube Industries)簽署了一項合資協議,聯合為5G基站制造陶瓷濾波器。根據協議,京瓷將收購宇部興業全資子公司宇部電子51%的股份。京瓷和宇部興業將成立一家名為Kyocera-Ube RF TEC的合資企業,該合資企業將于2019年12月開始運營。
5G移動網絡技術將為智能家居、無人駕駛汽車、醫療保健等更多互聯設備提供高容量、低延遲的高速通信。5G一般將涉及兩種不同類型的基站:“宏基站(macro-cell)”,覆蓋相對更寬廣的區域;以及“小基站(small-cell)”,覆蓋人口密集的區域以增強通信。隨著5G的擴展,預計包含多個天線的基站部署將加速推進。因此,基站電子元件的進一步小型化將為5G移動網絡發揮重要作用。
陶瓷濾波器是宇部電子制造的主要產品之一,是實現宏基站的關鍵部件。對于基站應用,與天線配對的陶瓷濾波器可以去除不需要的信號,只允許發送或接收所需要的信號。此外,由于陶瓷技術在確保高功率輸出的同時,還可以提供元件的小型化,因此陶瓷濾波器有望取代5G基礎設施中的金屬濾波器。
通過將宇部電子的濾波器設計技術,與京瓷成熟的全球陶瓷元件制造專業技術和銷售網絡相結合,雙方的合資企業將滿足市場對這些關鍵部件的增長需求,推動5G技術的擴展。
5G濾波器為何選擇陶瓷?
介質濾波器具備高介電常數、低損耗和體積小、抗溫漂性能好等特點。陶瓷濾波器中的電磁波諧振發生在陶瓷介質材料內部,降低了整個濾波器的體積和重量,同時陶瓷材料具有高Q介質,插損低,可覆蓋的頻段帶寬更廣,承受功率高等特點。很多人會有疑問,為何是陶瓷而不是金屬?其實比較重要的三點:
其一:介質濾波器具備高介電常數、低損耗和體積小、功率大便于大規模集成;體積小安裝也方便;
其二:是可靠性好;陶瓷各項性能對溫度的變化不敏感,這個是在室外比較重要,不像金屬或者塑料對高低溫下性能變化大。同時陶瓷耐腐蝕性能好;
其三:陶瓷濾波器成本低。成本低,首先是原材料的成本低,陶瓷原料中主要組成部分:鈦、鎂、鈣單價都不貴,特別是有能力配制的廠商,價格可以大大降低。濾波器陶瓷的主要原料有:氫氧化鎂、鈦酸鎂、碳酸鈣、氧化鎂、碳酸鋇、氧化釤 、氧化鋅、碳酸鍶、三氧化二鋁、三氧化二鑭等。
同時目前采用的是干壓工藝,甚至有嘗試采用注塑工藝,尺寸精度高,后續機加工的環節隨著工藝成熟可以大大減少。由于生產材料為陶瓷粉末,且加工環節不需要大量數控機床,因此在介質濾波器的良率上升后,整體成本相較金屬濾波器能大大降低。在競爭充分和產能足夠的情況下,濾波器的價格將在現在基礎上下降70%。
目前陶瓷濾波器的難點:
原料合成即陶瓷介質粉體材料配方是決定濾波器性能好壞的關鍵因素之一,同時介質濾波器生產過程中需盡力控制工藝以制出雜質少、缺陷少、晶粒均勻分布的陶瓷,因此陶瓷介質濾波器性能由粉體配方及生產工藝決定。陶瓷濾波器的生產流程包括粉體制造,壓制成型、燒結,打磨和調試等,由于陶瓷打磨的不可逆性,產品的調試是提高產能的關鍵,此外,金屬化自動化也是技術難點所在。