贴近5G远离辐射，5G引领电磁屏蔽材料升级

电磁波在空间传播时的衰减主要是基于电磁波的反射和吸收：

（1）电磁波传播到屏蔽体表面时，由于空气与屏蔽体界面处波阻抗发生突变，电磁波产生了反射；

（2）电磁波通过金属材料表面后，金属材料会由于感应电动势形成涡流，涡流磁场与原来磁场方向相反、相互抵消，从而实现屏蔽作用，也就是吸收损耗；

（3）在屏蔽体内未衰减掉的电磁波，传播到屏蔽体另一表面时，遇到阻抗突变的金属-空气界面再次发生反射，重新返回屏蔽体内后产生多次反射。

电磁屏蔽效果可用屏蔽衰减来表示，屏蔽衰减代表干扰场强通过屏蔽体受到的衰减值。屏蔽衰减(单位：dB)定义为：

式中，E1和H1为入射到屏蔽体前电场强度和磁场强度，E2和H2从屏蔽体透过后的电场强度和磁场强度。

电磁屏蔽的吸收损耗和反射损耗的计算公式如下：

式中，A表示吸收损耗，R表示反射损耗，r表示屏蔽体与场源的距离，μ为相对磁导率，σ为相对电导率， f为电磁波频率。

从上述公式可以看出，随着电磁波频率的增加，吸收损耗所占的比例随之增加，而反射损耗所占的比例随之减少。因此，对于高频电磁蔽，主要利用高电导率的金属材料产生涡流，用以对外来电磁波产生抵消作用。对于低频电磁波，通常可以采用具有高导磁率的材料，使磁力线限制在屏蔽体内部，防止电磁波扩散。

影响材料电磁屏蔽效能的因素包括材料的电导率、磁导率及厚度等。

根据电磁屏蔽的机理，电磁屏蔽产品设计可以结合屏蔽的电磁波频段，采取高导电率或高导磁率的材料进行开发，根据不同的应用场合和工艺来制作不同形态的电磁屏蔽材料。

按照材料的制备工艺划分，电磁屏蔽材料主要包括三大类：

1）金属类：直接选择金属材料，如铍铜、不锈钢等；

2）填充类：在不导电的基材中添加一定比例的导电填料从而使得材料导电，基材可采用硅胶、塑料等材料，导电填料可以是金属片、金属粉末、金属纤维或金属化纤维等材料；

3）表面敷层和导电涂料类：对基材进行电镀，如导电布等。而从器件的角度来看，目前广泛应用的电磁屏蔽器件主要包括导电塑料器件、导电硅胶、金属屏蔽器件、导电布衬垫、吸波器件等。

基站外壳一般是铝合金压铸件，为了实现整体的电磁辐射防护，需要在压铸件接缝处用导电硅胶条连接。导电硅胶条将铝合金基站壳体形成一个连续的导电体，通过导电体的涡流效应和反射效应将电磁波限制在基站内部，从而防止电磁波泄露造成辐射。对于5G高频通信而言，导电硅胶条的电磁屏蔽效能主要是通过涡流效应来实现，材料的导电性越强涡流效应越明显，因而，要想提高电磁屏蔽效能，需要材料具有更高的导电性。除了导电性以外，导电硅胶条要满足特定的机械性能才能满足实际应用需要，导电硅胶条必须能够经受严格的环境老化测试。

除了采用导电胶条对基站壳体进行整体屏蔽以外，基站内部也需要对电子元器件进行局部的电磁屏蔽处理，以防止信号的相互干扰。现场成型工艺（Form in place,简称FIP）可以精准地将导电胶涂在所需部位，工艺简单，可以在复杂表面成型，材料利用率高，非常适合基站设备的局部电磁防护。

传统的手机EMI屏蔽是采用金属屏蔽罩，屏蔽罩在横向上要占用宝贵的PCB面积，纵向上也要占用设备内部的立体空间。目前手机应用中具有代表性的技术是共形屏蔽（Conformal shielding）和划区屏蔽（Compartment shielding）。

共形屏蔽是将屏蔽层和封装完全融合在一起，模组自身就带有屏蔽功能，芯片贴装在PCB上后，不再需要外加屏蔽罩，不占用额外的设备空间，从而解决这一难题。共形屏蔽实现了极好的屏蔽效果，在远场高达12GHz，近场高达6GHz，以及10MHz-100MHz的低频，屏蔽效果在30dB以上。共形屏蔽主要用于PA，WiFi/BT、Memory等SiP模组封装上，用来隔离封装内部电路与外部系统之间的干扰。iPhone 7主板上，大部分芯片都采用了Conformal shielding技术，包括WiFi/BT、PA、Memory等模组，达到高度集成且轻薄短小的目的。

划区屏蔽（Compartment shielding）可用于封装外部屏蔽，以及对封装内部各子系统模块间实现隔离。其由Conformal shielding技术改进而来，用激光打穿塑封体，露出封装基板上的接地铜箔，灌入导电填料形成屏蔽墙，并与封装表面的共形屏蔽层一起将各子系统完全隔离开。另外，划区屏蔽将屏蔽腔划分成小腔体，减小了屏蔽腔的尺寸，其谐振频率远高于系统噪声频率，避免了电磁共振，从而使得系统更稳定。例如apple watch的S1模块采用了此技术。

共形屏蔽和划区屏蔽方案应用灵活广泛可以最大限度减少封装中的杂散和EMI辐射，减少系统中相邻器件间的干扰，做到器件封装横向和纵向尺寸增加几乎为零，节省系统特殊屏蔽部件的加工和组装成本，同时节省PCB面积和设备内部空间。

2019全球电磁屏蔽材料市场分布：导电涂层36%、金属柜15%、导电塑料10%、层压板/胶带/箔材4%、其他35%。根据BCC Research的预测，全球EMI/RFI屏蔽材料市场规模将从2016年的60亿美元提高到2021年的78亿美元，复合增长率近6%。而随着5G的快速发展和普及，电磁屏蔽材料市场将会更加扩大。产品向高覆盖、轻量化、高标准、规模化转变，对于行业来说既是机遇又是挑战。

（1）高覆盖：电磁屏蔽材料向宽频化方向发展，能够覆盖中低频和高频电磁波的屏蔽；

（2）轻量化：未来通信基站和电子元器件的体积变小，要求电磁屏蔽材料具有轻量化、超薄化特性；

（3）高标准：出于对生命和健康的重视，电磁屏蔽的标准更加严格，屏蔽效能要求更高；

（4）规模化：从设计和制造的角度来讲，电磁屏蔽材料的加工工艺应更为简单，性价比高，适合大批量生产。

国际上电磁屏蔽材料企业有Laird、Chomerics、Nolato等，国内企业如深圳飞荣达、北京中石科技、深圳鸿富诚、深圳博恩实业等。在产品性能上，国外企业长期垄断了中高端电磁屏蔽产品市场，国内企业的产品性能相对较差，一般用于中低端产品上。另外，国内企业的研发实力和技术创新能力不足，对终端厂商日益提高的性能需求无法满足。总体上讲，国内材料厂商的技术开发水平尚亟待提高。目前国内领先厂商注重研发投入的持续性，提前布局适用于5G时代的新工艺和新产品应用，未来份额有望持续增长并保证盈利水平。