吸波泡棉

以下以「吸波泡棉（RF/EMI absorbing foam）」為主題，從材料機理、設計參數、選型與裝配、測試與可靠度到典型應用做技術論述。

吸波泡棉是一類用於抑制電磁波反射與傳播的柔性複合材料，常見形態為聚氨酯（PU）或矽橡膠（Silicone）泡棉基材，內含導磁填料（如鐵氧體、碳基/奈米碳材料、金屬軟磁粉）與導電填料的混摻體系。其核心目的，是在目標頻段內把入射電磁能量透過介電損耗與磁損轉為熱能，並藉由梯度阻抗匹配降低反射，使腔體內的駐波與串擾下降。相較於金屬屏蔽只「擋」不「消」，吸波泡棉同時能「吃」掉能量，對於高階高速電子與毫米波結構的細部整流尤為關鍵。

機理上，介電損耗（ε″）來自極化遲滯與導電通路微電阻，磁損（μ″）源於磁滯、渦電流與自然/交換共振。為了讓材料呈現「進去少反、進去能耗」，配方會兼顧：一、表面或首層的等效阻抗接近自由空間（≈377 Ω）以抑制入射面反射；二、體內有足夠損耗正切（tan δe、tan δm）以消散能量；三、厚度與目標頻率對應四分之一波長（λ/4）或其奇次諧振條件，以形成破壞性干涉與吸收峰。對於超寬頻需求，常用多層梯度結構或不同損耗填料的疊層來拉寬帶寬。

關鍵參數上，工程實務不只看「屏蔽效能（SE）」而更關注「反射損耗（RL）」與「插入損耗（IL）」：

1. 頻段：從數百MHz的箱體模態、到2–7 GHz的Wi-Fi/5G-FR1、再到24/28/39 GHz或77 GHz的毫米波與車載雷達，配方與厚度會截然不同。

2. 厚度與密度：厚度增加通常帶來更深的吸收谷，但重量、裝配空間、成本亦上升。微孔結構與填料分佈會調整有效比介電率/比磁導率與聲子散射。

3. 表面電阻/體積電阻：與阻抗匹配與洩流路徑相關，過導電會反射、過絕緣又不耗能，需在頻段內取得平衡。

4. 機械與環規：壓縮回彈、壓縮永久變形（C-Set）、黏著力、耐溫範圍（例如-40～125 °C或更高）、阻燃等級（常見UL 94 V-0）、揮發物（VOC/FOG）、RoHS/REACH 符合性。

5. 黏著系統：單/雙面膠、可重工性、對金屬/烤漆/塑膠的附著，及長期老化後的殘膠風險。

設計與選型流程，通常先做系統級電磁場診斷：以近場掃描（E/H 探針）、S-參數量測或全波模擬（FDTD/FEM）定位熱點與腔體共振；再依熱點頻段、可用空間與可接受重量，挑選對應吸收峰位置與帶寬的泡棉。若熱點多頻或展寬，採多厚度/多材料拼貼或梯度疊層；若是遮罩縫隙/接縫洩漏，則以細條形或針對縫隙共振長度裁切。對於高速記憶體與SerDes上方的「天花板效應」，在金屬蓋內壁局部貼附吸波泡棉可降低腔體模態Q值，改善EMI峰值與眼圖完整性。

裝配細節決定成敗。第一，貼附位置要靠近源頭或反射面，同時避免壓到器件與散熱流道；第二，留意與散熱器、導熱墊（TIM）共存時的材料相容性，不讓矽油或可塑劑遷移影響導熱或黏著；第三，邊緣收口與R角處理避免翹邊剝離；第四，對毫米波/雷達前端，材料不可侵入天線口徑主瓣路徑，避免增添介電載荷或改變相位中心。對車規/工規場景，耐鹽霧、耐溫循環與振動固定也要納入DFM/DFA。

量測與驗證層面，單片材料的吸收特性可用同軸夾具（觀察S11/S21）、NRL拱架法（法向入射反射損耗）或波導/自由空間量測；整機改善則以暫態與頻域EMI掃描、腔體探針掃描、OTA/TRP 影響評估來驗證。注意「把峰壓下去」不等於「系統無副作用」：某些位置貼附會改變天線效率或耦合路徑，需以整機指標（例如輻射/傳導限值、靈敏度、EVM/眼圖、群延遲與封包丟失率）綜合評估。

可靠度與失效模式包括：高溫高濕下的吸水與介電常數飄移、反覆壓縮造成厚度衰退與等效介/磁參數改變、紫外/臭氧老化導致表面粉化、黏著層冷熱循環後翹邊脫落，以及與相鄰材料（PC/ABS、烤漆、銅/鋁）的可塑劑/矽油互汙。針對這些風險，需做85/85、溫循-40↔125 °C、鹽霧、震動、落摔與長期黏著保持力測試，並在料號承認時鎖定配方與批次波動窗口。

應用場景極廣：在AI伺服器/高速交換器中，吸波泡棉能降低散熱器與金屬罩形成的腔體模態，壓低PCIe/NVLink、DDR通道的輻射峰；在手機/穿戴裝置，常貼於相機模組與金屬屏蔽罩內壁，抑制多模態耦合並改善天線去耦；在車載，除77 GHz雷達罩體內的專用毫米波吸波件，也用於信息娛樂主機與線束轉角熱點；在醫療與量測儀器，則藉由小面積貼附優化敏感前端SNR。對於低頻磁場（如數十MHz以下），傳統泡棉效果有限，需改用高μ軟磁片或Mu-metal類屏蔽，或混成結構。

成本方面，主要由基材體系、填料型態/含量、厚度、公差與阻燃/環規等級決定。毫米波專用、超薄高效或高耐溫矽膠系統單價較高；量產時最佳化裁切排版（nesting）與通用化厚度可有效降本。採購時應要求供應商提供頻段內的複數介電/磁導率、量測夾具方法、統計公差與老化後偏移，避免單看「dB」而忽略可再現性。

總結來說，吸波泡棉是精密電磁整合中的「最後一哩路」：不替代結構/佈局/接地的正本清源，但能以小改動換取顯著的峰值下降與系統穩健性。最佳實踐是以量測-模擬-試貼的閉環流程，鎖定頻段、厚度與位置，並把機械、熱、環規與量產裝配一併考慮，如此才能在產品生命週期內穩定地把「反射與共振」變成「可控且被吸收的熱」。