產品小型化帶來的電磁挑戰
隨著電子產品朝向「輕薄、微型、高效能」發展，從穿戴裝置、手機、筆電，到 IoT 感測器與車載控制模組，設計工程師面臨最大的問題之一，就是如何在有限的空間中控制 EMI電磁干擾（Electromagnetic Interference）。
EMI電磁干擾的成因主要來自於電流切換、訊號傳輸與電磁輻射。當產品尺寸縮小、模組密度提升後，訊號線之間的距離更短，電源與地層更緊密，干擾能量更容易藉由耦合效應傳遞。再加上高頻晶片與多功能模組（如 Wi-Fi、藍牙、5G、GPS）整合於同一電路板上，任何微小的雜訊源都可能造成系統不穩、通訊中斷或感測誤判。
此外，小型化設計往往意味著散熱與屏蔽空間被壓縮。傳統的金屬屏蔽罩（Shield Can）可能無法安裝，而導電結構也因機構件輕量化而減少。這導致 EMI 問題更難以抑制，特別是在高頻（GHz 級）應用中，電磁波的波長與線路尺寸相近，更容易產生共振與輻射效應。
小型化設計中控制EMI電磁干擾的有效策略
要在緊湊設計條件下有效控制 EMI電磁干擾，需從電路、材料、佈局與結構四個方向進行整合設計。
一、源頭控制：從電路層降低雜訊能量
• 減少切換尖峰：高頻電源轉換器（如DC/DC降壓模組）應使用「軟切換（Soft Switching）」拓撲，減少dv/dt與di/dt造成的干擾能量。
• 退耦與濾波：在晶片供電端配置退耦電容（Decoupling Capacitor）及共模濾波器（Common Mode Filter），吸收突波雜訊並穩定電壓。
• 訊號線匹配：對高速訊號（如USB、HDMI、MIPI、LVDS）保持阻抗一致與走線平衡，減少共模輻射與反射。
二、佈局優化：讓電磁流動更可控
• 縮短高頻迴路：高頻電流路徑應設計得越短越好，減少電磁場外洩機會。
• 分區設計（Partitioning）：將高頻與低頻模組分隔配置，避免互相干擾；射頻模組與電源模組間應保留隔離距離。
• 地平面完整性（Ground Integrity）：地層應盡量連續且無中斷，以確保電流返回路徑穩定。
三、材料應用：靈活利用新型EMI防護材
在小型裝置中，傳統金屬屏蔽空間不足，可採用以下方式：
• 導電膠與導電布（Conductive Fabric）：可黏貼於模組表面，形成柔性屏蔽層。
• 磁性吸波材（Absorber）：黏貼於天線、晶片或電源模組附近，吸收高頻雜訊能量並轉化為熱。
• 導電塗層（Conductive Coating）：在塑膠外殼內側噴塗導電材料，兼顧輕量與屏蔽效果。
• 這些材料不僅能有效吸收輻射能量，還能維持產品外觀與結構完整性，特別適用於穿戴與行動裝置。
四、結構整合與接地策略
小型化產品中常見的電磁共振問題，通常來自結構接地不良或導電連結不足。
• 多點接地（Multi-point Grounding）：確保外殼、主板與子模組間電氣連通，避免浮地共振。
• 機構導電結構：利用金屬螺絲、導電泡棉或接地彈片（Grounding Spring）將屏蔽區域連接至地平面。
• 共用結構屏蔽：將金屬框架或電池外殼作為接地屏蔽的一部分，以節省空間並提升效能。
五、設計與測試並行
由於小型化系統的 EMI 行為複雜，工程師應在設計初期進行 EMC 模擬（EM Simulation） 與 預掃描測試（Pre-scan）。透過近場探棒與頻譜分析儀可提前偵測干擾源，降低量產後的修改成本。
隨著消費性電子、穿戴裝置與醫療微系統持續縮小尺寸，EMI電磁干擾控制的挑戰將更加嚴峻。未來設計趨勢將結合 AI輔助電磁分析、奈米吸波材料 與 主動式雜訊抑制晶片，在有限空間內達到更高的防護效率。唯有將電磁相容設計納入產品開發早期，並與機構、熱、電源設計協同考量，才能在微型化與高效能之間取得真正的平衡。
