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伺服器用吸波材解決方案

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伺服器吸波材 EMI 解決方案
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在伺服器領域,高速運算與高功率電源模組常產生電磁干擾(EMI),對資料中心的通訊穩定性及法規認證造成挑戰。常見干擾來源包含 PCIe/DDR 高速訊號線、網路模組、VRM 電感與散熱器共振、電源線束的共模電流。吸波材可將電磁能量轉換為熱能,抑制近場與遠場雜訊,降低輻射峰值。
應用方案:在 SerDes、DDR、網路模組上蓋內側貼覆 0.2–0.5 mm 寬頻吸波片,減少高頻雜散;於 VRM 與電感區域使用高 μ″ 磁性吸收片,抑制低頻磁通;在 I/O 連接器與電源線加裝鐵氧體磁環與吸收帶,降低傳導干擾;於機殼內壁與通風孔加貼寬頻吸波片或導電泡棉,削弱腔體共振與縫隙輻射。
整體上,伺服器吸波材需同時兼顧寬頻抑制、耐高溫與結構相容性,並搭配濾波與屏蔽設計,確保符合 CISPR 32、FCC Part 15 等國際 EMC 標準,提升資料中心設備的可靠性與通訊品質。

1. 伺服器內的主要干擾來源與場景

  • 高速介面:PCIe 5.0/6.0、DDR5、56G/112G PAM4 SerDes(散佈式共模/差模雜訊、走線與機殼耦合、面板開口輻射)。
  • 電源/VRM:開關邊緣陡、功率電感與熱件附近的近場磁通外溢。
  • 線纜/背板:高速纜、電源線、風扇線束形成天線效應。
  • 結構/空腔:機箱、散熱器、風道形成腔體共振(常見在 1–8 GHz)。
  • 無線/感應:NFC/無線感測、BMC 旁帶天線的相互干擾。

2. 典型解決方案(分層處理)

  • 結構/機箱層:在通風孔、散熱器內側貼寬頻微波吸收片;風道轉折處加小片破壞駐波。
  • 板級(PCB):在 SerDes/DDR 區、VRM/電感、M.2 模組上蓋內側加吸波片。
  • 線纜/連接器:I/O 連接器背面、線束用吸收帶與磁環。
  • 電源模組/PSU:PFC 區與縫隙加磁損型片材與導電泡棉。
  • 近場耦合控制:NFC 線圈背面加軟磁片 + 寬頻吸收片。

3. 材料選型速查

  • 寬頻微波吸收片:1–18 GHz,厚度 0.2–2 mm,適合面板/腔體/SerDes。
  • 磁損型片材:100 MHz–3 GHz,厚度 0.1–1 mm,適合 VRM/電感近場。
  • 鐵氧體磁環:150 kHz–300 MHz,適合傳導/共模。
  • 吸收帶:1–6 GHz,適合線束輻射。
  • 導電泡棉/布:屏蔽為主,<3 GHz 有效。

吸波/屏蔽材料比較表

類型 頻段/用途 典型厚度 主要參數關注
寬頻微波吸收片(碳/磁性填料複合) 1–18 GHz(面板/腔體/SerDes) 0.2–2.0 mm S11(吸收率)、μ″/ε″、工作溫度
磁損型片材(軟磁) 100 MHz–3 GHz(VRM/電感近場、NFC 背板) 0.1–1.0 mm μ′(導磁)、μ″(損耗)、飽和磁通密度
鐵氧體磁環/夾子 150 kHz–300 MHz(傳導/共模) AL 值、材質編號(31/43/61…)
吸收帶/可纏繞片 1–6 GHz(線束輻射) 0.2–0.5 mm 黏著性、反覆纏繞耐久性
導電泡棉/導電布 屏蔽為主,<3 GHz 有效 1–3 mm 接觸電阻、壓縮率、耐久性
快速法則:
厚度↑ → 中低頻效果↑;磁損型適合近場磁通,碳系複合適合遠場/寬頻輻射。

4. 佈局原則

  • 先找熱點:用近場探棒定位,再小片測試。
  • 3/10 法則:距離雜訊源 3–10 mm 內比遠處更有效。
  • 避免覆蓋天線主瓣,否則無線性能下降。
  • 疊層技巧:金屬蓋 + 吸收片 + 間隙 0.5–1 mm + 噪聲源。
  • 考慮熱與機構:選耐熱 85–105°C 的材料。

5. 驗證流程

  • Pre-scan:近場掃描 + 臨時貼片找甜蜜點。
  • 箱體輻射:消音室測試 1–18 GHz。
  • 傳導/雜訊源分析:150 kHz–30 MHz LISN 測試。
  • 空腔模態:掃頻找峰值並貼片抑制。
  • 回歸測試:老化/熱循環/振動後再驗證。

6. 參考 BOM

  • 前面板 & 通風孔:0.5–1 mm 寬頻吸收片 + 導電布。
  • SerDes/DDR 區上蓋:0.2–0.5 mm 吸收片 + 導電泡棉。
  • VRM/電感:0.3–0.8 mm 磁損型片材 + 散熱器小片。
  • I/O 連接器:內側貼 10×20 mm 小片。
  • 線束:鐵氧體夾 + 吸收帶纏繞。
  • PSU:導電泡棉 + 0.5 mm 吸收片。

7. 常見問題

  • 只貼大片卻離干擾源太遠 → 幾乎無效。
  • 覆蓋天線主瓣 → 無線性能大幅下降。
  • 忽略熱 → 吸收片翹曲脫落。
  • 只靠磁環 → >1 GHz 線束輻射需吸收帶。
  • 只看 μ′ 不看 μ″ → 吸收效果差。