手機訊號不好？會不會是PCB 材料沒選對！

 

你也遇到「訊號問題」嗎? 當我們在家裡或辦公室，為什麼有時候手機訊號特別差？

影響網路品質的不只是電信基地台，還有手機內部的電路板（PCB）材料。高性能的材料能降低訊號損耗，讓 5G 和 Wi-Fi 更穩定。

 

 

 

(圖片來源 : Pexel.com)

 

 

「喂？喂？不好意思，訊號不好……」真的不好，還是裝的？

 

 

電視劇裡，總有人在尷尬時刻假裝訊號不好，趁機掛掉電話。

 

 

但你有沒有想過，手機訊號真的會因為材質不同而影響？

 

 

回想最早的手機，那時候天線還是一根大大的「棒子」，像對講機一樣，後來演變成內建天線，現在則是輕薄的金屬機身，但訊號卻愈來愈穩定。這背後的關鍵，不只是基地台變多了，還有手機內部的材料在默默發揮影響力。

 

 

 

 

現代手機需要高性能材料，主要是因為訊號傳輸、耐熱性、耐久性等多方面的需求。手機內部的電路板（PCB） 負責高速訊號傳輸，必須使用低介電常數（Dk）和低損耗因子（Df） 的材料，才能減少訊號延遲與能量損耗，確保 5G、Wi-Fi 6 等高速網路的穩定性。傳統塑膠材料容易影響訊號，而高性能材料則能確保訊號清晰、不衰減。

 

 

而手機內部發熱嚴重，耐高溫低吸濕性材料能確保電路穩定運行，防止 PCB 變形或劣化，也能防止潮濕環境影響性能。最後，這些材料具備高機械強度與耐用性，可讓手機更輕薄卻更耐摔。這些特性讓高性能樹脂成為產品設計中不可或缺的材料！

 

 

現代 PCB 需要具備低損耗（Low Loss）、低介電常數（Dk）、高耐熱性（Tg）、機械強度佳等特性，才能支撐 5G、Wi-Fi 6E、毫米波通訊等高頻應用。而這些特性，正是來自樹脂、填料、銅箔與添加劑四大組成材料的搭配。接下來，讓我們深入了解這些材料如何影響手機訊號品質！

 

 

樹脂：決定 PCB 訊號傳輸的關鍵材料

 

 

樹脂是 PCB（印刷電路板）的基礎材料，影響著訊號傳輸速度、穩定性與耐久性。在高頻應用中，樹脂的介電常數（Dk）與損耗因子（Df） 是最關鍵的指標。Dk 越低，訊號衰減越少，Df 越低，能量損耗也越小，使 5G、Wi-Fi 6E 等技術能更順暢運行。除了訊號傳輸，樹脂還影響耐熱性（Tg）、機械強度與吸水率，確保 PCB 在高溫環境下仍能穩定運行。因此，選擇合適的樹脂，是提升 PCB 性能的關鍵！

 

 

(延伸閱讀: 低介電樹脂 (2): 在電子電氣領域產品開發上常應用的特性 !!)

 

 

以下為針對此四類樹脂的相關特性比較，可以從此表參考。根據所應用的需求選擇可能的材料。

 

 

表一: 四種樹脂的對比分析

 

特性	雙苯基環氧樹脂	PPO（聚苯醚）	碳氫樹脂	PTFE（聚四氟乙烯）
Dk（介電常數）	3.2 - 3.5	2.5 - 2.7	2.3 - 2.6	2.0 - 2.1（最低）
Df（損耗因子）	0.002 - 0.008	0.001 - 0.004	0.001 - 0.002	0.0005 - 0.001（最低損耗）
吸水率	低	極低	最低	幾乎為 0（最佳）
耐熱性	180~250°C	180~260°C	100~160°C	260~300°C（最佳）
適用領域	手機、Wi-Fi、5G PCB	高頻 PCB、毫米波雷達	5G 基地台、Wi-Fi 6E、毫米波 PCB	航太、軍用雷達、超高頻微波通訊

 

 

所以要如何選擇你所需要的樹脂呢??

 

如果需要 高速 PCB / 5G 通訊

→ 碳氫樹脂最佳（最低 Dk/Df，適合毫米波應用）
 

如果需要 IC 封裝 / 高溫電子應用

→ 雙苯基環氧樹脂最佳（耐熱高，適合半導體封裝）

如果需要 耐熱 & 柔性電子材料

→ PPO 更適合（適合柔性 PCB、汽車電子）
 

如果需要 低成本 5G PCB 材料

→ 碳氫樹脂是 PTFE 替代方案（低 Dk/Df、低吸濕）

 

 

填料：提升 PCB 強度與穩定性的隱形功臣

 

 

填料（Filler）是 PCB 材料中不可或缺的成分，主要用來增強機械強度、降低熱膨脹（CTE）並改善介電性能。隨著 5G、高頻通訊設備的發展，PCB 不僅要傳輸訊號快，還要在高溫、高頻環境下保持穩定，這正是填料發揮作用的地方。

 

填料的比例與分佈會影響 PCB 的性能，例如高填充陶瓷材料能降低熱膨脹，確保 PCB 在高溫環境下仍能維持尺寸穩定，適用於 5G 基地台與毫米波天線。因此，選擇合適的填料搭配，不僅能提升 PCB 的耐用度，也能讓訊號更穩定、更可靠。

 

 

表二: 四種PCB填料比較

 

特性	陶瓷填料（Ceramic Filler）	玻璃纖維（Glass Fiber）	二氧化矽（Silica Filler）	中空二氧化矽（Hollow Silica）
主要作用	降低熱膨脹，提高耐熱性	增強機械強度，防止變形	減少吸水性，提升訊號穩定性	減少密度、改善介電性能、增強散熱性
熱膨脹係數（CTE）	最低，適用於高頻 PCB	中等，具有一定剛性	低，能提升尺寸穩定性	較低，適用於高頻和輕量化要求
機械強度	高，能增強耐衝擊性	最高，適合剛性電路板	低，主要用於訊號優化	中等，能提高耐衝擊性和機械強度
介電性能（Dk/Df）	優異，適合 5G 高頻應用	良好，但略高於陶瓷填料	極佳，能降低訊號損耗	良好，降低 Dk，適合高頻應用
耐熱性	最高，可達 200°C 以上	高，適合標準 PCB 環境	中等，但吸水率較低	中等，適用於中等至高溫環境
吸水率	低，適合高濕度環境	中等，長期吸水可能影響性能	最低，能保持訊號穩定	低，能保持穩定的性能
常見應用	5G 基地台、高頻 PCB、毫米波雷達	手機 PCB、消費電子產品	高速 PCB、低損耗應用	高頻 PCB、輕量化複合材料、電子封裝

 

 

隨著技術的快速發展，PCB 的材料需求也變得更加多樣化。除了傳統的陶瓷填料、玻璃纖維、二氧化矽等，許多新興填料正在崛起，以滿足高頻、高散熱與柔性電子應用的需求。在高頻 PCB 領域，石墨烯與氮化硼納米片（h-BN） 因其超高導熱性與低介電損耗特性，成為 5G、毫米波雷達與高功率元件的理想填料。此外，氮化鋁（AlN） 也因其高導熱、低熱膨脹係數（CTE）而被廣泛應用於高功率電子設備。

 

 

另一方面，為了改善 PCB 的重量與信號穩定性，中空二氧化矽（Hollow Silica） 近年來受到關注，能夠降低介電常數（Dk）並減輕材料密度，特別適用於高頻與輕量化設備。碳納米管（CNTs） 則因其超強機械強度與導電性能，可用於導電填料與電磁屏蔽（EMI Shielding）。在柔性電子領域，介電彈性體微粒則提供了可調式介電特性，適用於柔性電路、可穿戴設備與電子皮膚。這些新興填料的發展，將持續推動 PCB 技術進步，為未來高效能電子產品奠定更堅實的基礎。

 

 

(延伸閱讀: 奈米中空二氧化矽-5G Low K、薄膜絕熱、低折射、抗反射AR膜材料)

 

 

銅箔：導電能力影響訊號品質

 

 

在 PCB 中承擔著導電的角色，為電子設備提供必要的電路連接。銅箔的質量直接影響到 PCB 的性能，包括訊號傳輸速度、穩定性和可靠性。銅箔必須具有極高的導電性，才能有效地傳輸訊號而不造成過多的能量損耗。為了達到這一點，通常會選擇純度極高的銅箔材料，並且進行特殊的表面處理，如鍍金或鍍銀，以提高其抗腐蝕性和導電性。

 

 

隨著電子產品的發展，PCB材料的選擇也逐漸多樣化。傳統上，銅箔因其優越的導電性和成熟的製程技術，在PCB製造中占據主導地位。然而，隨著高頻、高功率和輕量化等需求的增加，傳統材料面臨著一定的挑戰。因此，許多新型材料逐步進入市場，並有潛力取代銅箔。

 

 

如金屬基板、玻璃基板、陶瓷基板等材料，具有較好的散熱性能和機械強度，特別適合於高頻和高功率應用。聚酰亞胺(PI)和碳纖維基板則因其耐高溫和輕量化特性，在高性能電子領域逐漸崭露頭角。此外，鋁基板以其優異的散熱性能和較低的成本，成為一些應用中的熱門選擇。以下提供幾種可能的基板材料，並比較其各自的特色。

 

 

表三: 幾種基板的比較與進展

 

材料類型	優勢	挑戰	潛在應用領域	開發公司/研究進展
銅箔	廣泛使用、良好的導電性、成熟的製程技術	易氧化、重量較大	廣泛的 PCB 應用，包括消費電子、通訊、汽車等	銅箔材料大部分由現有材料商提供，如住友金屬、杜邦等
金屬基板	優越的散熱性能、適用於高功率應用、穩定性高	成本較高、製程複雜	LED、電力電子、高頻/高功率應用	諾基亞、艾克瑞（Acrel）等公司有在進行金屬基板的研究
玻璃基板	高頻性能好、強度高、耐熱性好	脆性較大、製程難度高、成本較高	高頻通信、航空航天、特殊環境應用	例如 Corning（康寧公司）有研究玻璃基板技術
陶瓷基板	高溫穩定性好、散熱性能強、耐腐蝕性高	成本高、加工難度大	高功率應用、航空航天、醫療電子	企業如 Murata、Kyocera 和 TE Connectivity 在陶瓷基板領域有投資
聚酰亞胺 (PI)	高耐熱性、良好的電氣性能、輕量化	成本較高、需要複雜的製程	高頻、高溫、高性能應用（如航天、醫療電子）	聚酰亞胺材料的研究公司包括杜邦、SABIC 等公司
碳纖維基板	高強度、低重量、良好的機械性能、良好的熱導性	成本較高、加工難度較大	高性能電子產品、軍事、航空航天	部分碳纖維公司和研究機構，如 Toray（東麗）和 Hexcel 在開發中
鋁基板	優越的散熱性能、成本較低、輕量化	易腐蝕、機械強度較低、處理過程複雜	高功率電子、LED照明、電力電子應用	目前有一些公司在探索鋁基板技術，譬如 Aavid、Advanced Thermal Solutions

 

 

添加劑：配方的調味魔術師 讓 PCB 更耐用

 

 

當今PCB材料中，阻燃劑與矽烷偶連劑是兩種非常重要的添加劑，它們在提高PCB性能方面發揮了關鍵作用，尤其是在增強安全性、耐熱性及機械性能方面。

 

 

阻燃劑是添加於PCB材料中以提高其耐火性能的化學物質。常見的阻燃劑有含磷阻燃劑、含氯阻燃劑、氮基阻燃劑等。這些化學物質在加熱或火災中會釋放出抑制火焰的物質，從而減少火災的蔓延速度或延遲燃燒過程。隨著環保標準的提升，無卤素阻燃劑（不含氯、溴等卤素）已成為市場的主流選擇，因其對環境和人體健康的影響較小，符合全球的綠色設計理念。

 

 

在PCB中，填料和樹脂常存在界面附著力不足的問題，而矽烷偶聯劑能有效解決這一問題。它通過其分子中的活性基團與樹脂、金屬或無機物發生化學反應，形成穩定的化學鍵結，提高了材料之間的粘附性。此外，矽烷偶聯劑也能改善PCB的耐水性、抗老化性以及抗紫外線性，這對於一些需要在極端環境下工作的高端電子產品來說至關重要。

 

 

表四: 矽烷偶聯劑在PCB可能的應用

 

應用領域	原理
提高附著力	增強銅層和環氧樹脂之間的化學鍵結，從而改善附著力，防止層間剝離。
提高耐熱性	提升PCB的耐熱性，避免高溫環境下銅層與基材之間的剝離或劣化。
改善介電性能	幫助降低水分吸收，從而減少對介電常數的影響，保持穩定的電氣性能。
提升機械性能	通過形成交聯結構來增強材料的機械強度，提升耐衝擊性和耐磨損性。

 

 

現代手機訊號的穩定性不僅取決於電信基地台的覆蓋範圍，還與手機內部所使用的高性能材料密切相關。特別是手機的電路板（PCB）材料，它們通過低介電常數（Dk）和低損耗因子（Df）來確保訊號的穩定傳輸，並提升網路品質。

 

 

這些材料各自扮演著關鍵角色，無論是在減少訊號損耗、增強機械強度，還是提高耐熱性和耐用性上。隨著新技術的發展，相關材料的需求也在不斷增長與進步。

 

 

所以，

 

 

下次當我們手機訊號不好時，記得先別急著怪罪基地台，

 

 

或許是手機內部的材料沒有達到最佳效能。

 

 

從手機的樹脂到銅箔，每一個細節都可能影響到我們的網絡體驗。

 

 

了解這些科技背後的原理，有助於我們更理智地面對日常使用中的各種

 

 

「訊號問題」。