随着5G智能电子产品的普及，数字电路逐渐步入信息处理高速化、信号传输高频化阶段，对电子材料性能提出了更高的要求。聚四氟乙烯（PTFE）具有优良的介电性能，高频率范围内介电常数、介质损耗因子变化小，在5G领域展现出重要的应用价值。

一、聚四氟乙烯PTFE

聚四氟乙烯（PTFE）俗称“塑料王”，又称“特氟龙”，具有优异的物理、化学性能，是最常用的氟树脂之一，广泛应用于航空航天、纺织工业、高温过滤等领域。

1、结构

PTFE由单体四氟乙烯聚合而成，分子式(C₂F₄)_n。由于氟原子之间很强的结合力和很低的极化率，PTFE表面大量氟原子的电子云形成均匀螺旋鞘结构，使得碳链骨架被氟原子层紧密包裹；同时，由于C-F键长较短，键能较高，使得PTFE具有优良的化学稳定性和耐腐蚀性。

PTFE的分子结构

2、优势

热稳定性优异：无明确的玻璃化转变温度；

耐高低温：327℃时性能稳定，-100℃时不脆化；

耐化学腐蚀性极强：在300℃以下尚无溶剂能将其溶解,室温下王水也无法溶解；

介电性能极佳：在10GHz频率下，介电常数低至2.1，且在10GHz内不随频率和温度变化，同时介电损耗极低,是目前高性能覆铜板基体树脂中介电常数和介电损耗最小的材料；

疏水性强：因非极性分子结构，吸水率极低。

随着5G通信的到来，实现高频传输技术迫在眉睫。聚四氟乙烯作为目前介电常数最低、介电损耗值低的有机材料，在5G领域高频传输技术中发挥着重要作用。

二、在高频覆铜板领域的应用

1、PTFE的特性优势

基体树脂是覆铜板产品必不可少的组成材料，对覆铜板的性能影响较大。当前广泛用于覆铜箔层压板制备的高性能基体树脂主要有：环氧树脂（EP）、聚苯醚（PPO）、聚酰亚胺（PI）、氰酸酯树脂（CE）和聚四氟乙烯（PTFE）等。

覆铜板用基体树脂的高频特性比较

聚四氟乙烯作为目前为止发现的介电常数最低的高分子材料，介电损耗值在0.002以下，在覆铜板领域表现出优异的介电性能。目前商品化的PTFE覆铜板主要有未增强的PTFE覆铜板、玻纤增强型覆铜板和陶瓷粉填充型覆铜板。主流加工工艺为：多层聚四氟乙烯-玻纤布浸渍片叠合后，覆铜进行层压制。

聚四氟乙烯覆铜板生产工艺流程简图

2、PTFE改性

PTFE应用于覆铜板的难题在于其成型温度过高、加工困难以及粘接能力差，为此需对PTFE进行改性：

（1）表面改性：通过化学溶液法、等离子体法、辐照法等，增加其表面粗糙度、引入极性官能团，从而改善界面粘附性能，提高覆铜板的剥离强度。

PTFE改性方法比较

（2）共混改性：基于相似相容原理、溶解度参数相近原理、表面张力相近的原则，将聚四氟乙烯与其他有机聚合物共混，以提高其性能。

（3）填料改性：通过添加无机填料，如：硅微粉(二氧化硅)、滑石粉、氢氧化铝、氧化铝等，提高聚四氟乙烯覆铜板的硬度、耐热性等性能。

（4）高性能纤维增强：由于PTFE成型温度在380℃左右，广泛使用玻璃纤维布作为增强材料。

覆铜板用主要无机陶瓷填料与E玻纤布的性能

三、射频同轴电缆领域的应用

PTFE是5G基站射频同轴电缆的关键绝缘材料，其性能直接影响信号传输过程中的衰减、回波损耗。PTFE半柔同轴电缆截至频率可达18GHz，在1GHz下衰减仅0.24dB/m。PTFE因分子链刚性强、在熔融温度下不流动，通常采用类似金属粉末的推压挤出-烧结工艺加工，这使其表现出不同的介电性能。

此外，PTFE经过单向拉伸、双向拉伸可制备膨体PTFE，其介电常数进一步降低、电阻率良好，PTFE薄膜绕包电缆材料成为可能，可进一步拓展其在高频传输领域的应用潜力。

低损耗半柔50-3纵孔聚四氟乙烯绝缘电缆

四、基站天线滤波器的应用

滤波器是一种信号频率选择器件，通过不同频率的电磁波在腔体中振荡筛选，实现特定频率信号的接收。PTFE在微波滤波器中起支撑、绝缘、隔热和降低损耗的作用，随着5G时代滤波器的小型化、内部结构增多，PTFE的用量增大。

目前5G基站用小型化微波滤波器主要以高介电常数、低损耗的微波陶瓷材料为基材,而PTFE复合材料具有易加工、质量轻、与聚合物亲和性好的优点，具有较强的应用潜力。

滤波器

小结

随着5G通信技术的不断发展，数据中心、信号发射塔及个人电子设备对超高频低介电材料的需求也日益增长。聚四氟乙烯以其优异的介电性能、耐热性、独特的成型方式等特性，在5G基站滤波器、高频高速PCB/FPC、5G芯片制造、高频连接器和电缆等领域被广泛应用，已成为5G通信领域不可或缺的材料之一。

参考文献：

[1] 胡青青，李彤，周鹏飞，等.聚四氟乙烯在5G领域的应用研究进展[J].有机氟工业，2024.

[2] 谭友洪.聚四氟乙烯基高频覆铜板制备及性能研究[D].重庆理工大学，2022.

[3] 汤阳，孟庆文.聚四氟乙烯在5G通信领域的应用进展[J].有机氟工业，2019，(04):58-64.

[4] 王苗,路涛,谭少博,等.聚四氟乙烯的表面改性研究进展[J].化学与生物工程,2024.

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