外接天線塑膠結構設計技術要點
外接天線塑膠結構設計技術要點
外接天線的塑膠結構設計，已不再僅止於機構支撐，更是一項融合機械工程、環境防護、射頻相容與使用者體驗的跨領域整合工程。本文從結構設計、防水對策、組裝便利性、防拆安全、外觀要求及材料選型等面向，彙整出關鍵技術要點，協助開發團隊建立標準化設計流程，打造更專業且可靠的無線產品。
一、結構設計：穩固性、支撐性與耐用性為核心
- 結構穩固
外接式天線多應用於車用、工業機械與大眾運輸等高強度環境，結構必須確保天線模組於機構中穩定定位，避免因震動導致鬆脫、位移，進而影響訊號品質。常見固定方式包括卡扣、螺絲、上下蓋扣合、泡棉壓緊等，設計時須避免對天線產生電磁干擾。
- 避免金屬干擾
為維持射頻性能，塑膠結構內部應避免使用金屬材質。如因機構強度或其他需求需導入導電材料，應與天線工程師協調材質與位置，並預先進行電磁干擾評估。必要時可於非天線輻射方向設計金屬遮蔽結構，以達屏蔽效果。
- 保留天線輻射空間
建議外殼厚度不超過 2.5 mm，以降低對天線匹配的影響。若空間允許，天線與塑膠結構間應保留至少 5–10 mm 的安全間隙，以確保輻射效率。
二、防水設計：對應IP等級需求的結構細節
- 防水路徑與封口設計
常見防水結構包括矽膠墊圈、液態矽膠填充與超音波熔接。建議依照產品需求選擇最適設計方式，簡要比較如下：
| 設計方式 | 優點 | 缺點 |
| 矽橡膠墊圈 | ◎防水穩定
◎可採雙料射出，降低組裝誤差 |
◎用空間較大
◎模具成本高 ◎組裝誤裝與扭轉風險 |
| 液態矽膠 | ◎適用複雜結構
◎可導入自動化生產 |
◎時高、不可重工
◎化學相容性需嚴控 |
| 超音波熔接 | ◎成本低、占空間小
◎適用小型產品與永久防拆 |
◎防水穩定性差於墊圈
◎外觀受限，易產生亮痕 |
此外，防水線設計應採「拉長並繞彎」原則，有效延長水壓滲入時間，提高密封可靠度。
- 排氣、排水與導水設計
- 外殼內部易因高溫環境產生熱脹與壓力累積，建議於側邊或底部設置透氣孔，並貼附防水透氣膜，以維持氣壓平衡並防止變形。
- 在結構低點預留引流凹槽或排水孔，可有效排除積水，避免導致漏電或材料老化。
三、組裝便利性設計：效率與可靠性的平衡
- 快速裝配結構
外殼上下蓋常以螺絲、卡扣、超音波熔接或螺旋結構固定，搭配導引柱與定位結構可提升組裝精度，降低誤裝風險，各自優劣如下：
| 設計方式 | 優點 | 缺點 |
| 螺絲鎖固 | 強度高、可重工 | 工時與成本高、空間需求大 |
| 卡扣 | 快速安裝、低成本 | 模具複雜、不易拆卸 |
| 超音波熔接 | 成本低、設計彈性高 | 無法重工、品質受設備穩定性影響 |
| 螺旋結構 | 操作直覺、具重工性 | 模具費高、易殘留應力導致殼裂風險 |
- 減少工時與工具依賴
- 減少結構件數、避免過度依賴螺絲與特殊工具。
- 可導入快扣式、免螺絲卡榫設計，以提升生產效率。
- 維修友善性
結構設計應支援模組更換，避免因天線損壞而整機報廢。詠業針對此需求開發「卡勾條結構及其容置盒」技術，已取得發明專利（公告號：TW202410768A），可作為維修友善設計的參考實例。
四、外觀設計要求：美觀與品牌識別兼具
- 外觀線條與整機風格一致
- 採用流線、圓角設計，避免尖銳突起，提升整體質感與安全性。
- 上下蓋結合處建議設計美工線，不僅遮蔽結合縫隙，也能增添整體造型一致性。
- 表面處理與視覺質感
- 表面建議採霧面處理以防止指紋與刮痕，常見標準如 MT-11010、VDI-24 等。
- 高光表面可依 SPI（美國塑料工業協會）標準，如 SPI-A2、SPI-A3、SPI-B3 規格處理。
- 色彩建議指定色號或固定批次，避免色差影響品質印象。
- LOGO/標籤位置設計
五、材料設計：兼顧強度、射頻特性與環境耐受
- 材料選型原則
- 塑膠材料會影響天線訊號傳遞，選型時應考慮其介電常數（Dk）與介電損耗（Df）：
| 材料 | Dk值 | 適用場景 |
| PP（聚丙烯） | ~2.2–2.5 | 成本低，適用短距應用 |
| PC（聚碳酸酯） | ~2.9 | 機械強度佳，適中射頻性能 |
| ABS | ~2.8–3.0 | 室內產品常用，成型穩定 |
| LCP（液晶高分子） | ~3.0，Df極低 | 高頻、毫米波應用 |
| PPO | ~2.6 | 穩定性與耐熱兼具 |
- 戶外應用建議使用 PC、PC+ABS、ASA、PBT 等高耐候材料，以抵抗紫外線與惡劣環境。
- 機械性能需求
- 高強度部位可採用 GF 增強材料（如 PA+30% 玻纖），但應避開天線輻射區域。
- 組裝部位須具備抗裂與耐磨性，並通過衝擊與壓力測試驗證。
- 成型性與公差穩定
- 選用高流動性材料可提高模具填充與卡扣精度。
- 大尺寸件建議控制收縮率小於7%，以降低組裝公差錯誤。
外接天線的塑膠結構設計已進化為一項多工整合工程，需兼顧射頻性能、環境耐受、結構強度與使用體驗。透過本篇所彙整之設計要點，開發團隊可建立標準化流程與品質基礎，進而提升產品性能與品牌形象，打造更專業、可靠的無線產品。
