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NEW FAB Te ch notes
TECHNOLOGY
J OURNAL 技術專文

一般金屬材料的電導率相差不過20 - 30倍，但磁 但在 Fab 裡電磁波雜訊往往來自各方向，所以屏
導率卻可相差達200倍以上 ( Fe相對於銅的電導率 = 蔽材料由高導電和高導磁的物質混合搭配，會有更
0.19，Fe相對於銅的磁導率 = 200-5000)[4]，再舉 佳屏蔽效果，好比文獻 [6]( 圖 7 ) 以 U 型遮板來屏
個例子來看：60 Hz 的AC磁場，幾種金屬材料的集 蔽電源磁場雜訊就是用 U 型矽鋼遮板 (Si-Fe plane)
膚深度 (單位mm)分別是 Cu：15，Al：19.2，Fe： 搭配鋁板作內襯得到最佳屏蔽效果。上述的矽鋼板
2.44，Mumetal (鎳鐵合金的一種，相對於銅的磁導 其相對於銅的磁導率可達 2500，是工業界常用的隔
率 = 20000)：0.63，也就是說若要屏蔽60 Hz 的磁 磁板，價格也較 mumetal 便宜許多。
場雜訊透過吸收來達成8.69dB 的屏蔽效果，需用15
C
mm 厚的Cu 板，而Mumetal 只需用0.63mm 厚。那 NCLUSION
為何磁性材料的低頻磁場屏蔽效果較佳，還有什麼 O
材料磁性的驗證方法 圖3 是磁性材料? 一般物質可分成順磁，逆磁? 還有鐵磁
結論
性物質，何謂順磁，逆磁，還有鐵磁性物質：對一
中空螺線管通電，可於螺線管外測得一磁場 H= 0.5
低頻磁場的電磁波屏蔽除了文中的介紹，最好事
(µo NI / L)， µo：真空磁導率，N：螺線管匝數， 先要釐清雜訊源和受害物以及雜訊傳播的方式，若 上 / 隔板與導線方向平行(高導磁材料)
I：電流大小，L：螺線管長度，今在螺線管中分別插 雜訊是以輻射的方式傳播，則屏蔽隔板的裝置能愈 下 / 隔板與導線方向垂直(高導電材料) 圖6
入不同圓柱形物體 (M)，再測其磁場強度 ( B ) = H + 靠近雜訊源或受害物其一，還有屏蔽隔板包裹的方
4πM (圖3)，當 B = H 表螺線管中無物質，B略大於 式要緊密，不光是屏蔽效果好亦可節省空間和降低
H螺線管中物質為順磁性物質paramagnet (W，Al)， 屏蔽成本，好比某些電子束作業機台 (Auger) 為降低
B略小於H螺線管中物質為逆磁性物質diamagnet 低頻磁場的干擾已在腔體上濺鍍 mumetal 薄膜。本
(Cu，Ag)，B>100H螺線管中物質為鐵磁性物質 文中的簡介主要是以被動屏蔽 (passive shielding) 方
一般非磁性物質
ferromagnet (常見的Fe，Co and Ni)，鐵磁性物質可 式來減少 EMI 的影響，另外也有用主動屏蔽 (active
shielding) 方式，即透過一電磁波感應器偵測出影響
視為導磁良好的物質 (圖4)，也可當成磁阻抗很小的
機台的電磁波，然後由控制電路輸出訊號至圍繞機
物質，成為空間磁力線的好通道。好比電流會走電
台的天線，發射與雜訊反相的電磁波，利用波的干
阻小的物質。
涉性來達成屏蔽效果。不論用哪種方式，在 Fab 裡
舉個例來說(圖5)：在一磁鐵下方隔著一中空長方
要使機台作業正常，先要有良好的電磁波即時監視
磁性物質 ( 磁力線被導入 ) 體可吸住一鐵釘，將玻璃，鋁，或木片插入此中空
系統，唯有找出問題在哪，才能有效防止 EMI。
長方體鐵釘依然會被吸引，可是當插入一鐵板，鐵
釘卻不再被吸引而掉落，這是因為磁鐵的磁力線 (用
磁力線(磁場)流經不同物質的情形 圖4 R FERECES
來說明磁場大小)被鐵板導向兩旁而不在指向鐵釘。 E
除了選用導磁良好的隔磁材料來屏蔽外，材料的
放置方向正確與否也會有不同的屏蔽效果，對一個 參考文獻
理想導磁材料（µ= ∞, Perfect Magnetic Conduc-
tor, PMC）而言，磁力線會垂直於其邊界，也就是 [1] 台大宋昱霖博士所提供的模擬資料
其平面之磁場強度切線分量為零(Htangent = 0)。至 [2] “雜訊防制對策入門＂，廖財昌 編譯，全華科技
圖書印行
於理想導電材料(σ= ∞, Perfect Electric Conductor,
[3] 摩新國際科技所提供 X-METAL 高導磁軟板 ( 含
PEC)，磁力線會平行於其邊界，簡單的說就是其平
Ni，Fe 等材料 ) 的屏蔽數據
面之磁場強度垂直分量為零(Hnormal= 0)。這說明了
[4] Sachio Yasufuku，IEEE Electrical Insulation
為何圖6的左圖中若磁場使用高導磁材料，會有較好
Magazine，Vol.6，No.6，21(1990)
的屏蔽效果，因為有大量平行於板面的磁力線，會
[5] 逢甲大學 資訊電機工程 碩士在職專班，尤仁
受高導磁材料之吸引而轉向往垂直的方向，其路徑 吟，碩士論文 ＂應用有元素法分析架空電力線
因而受到改變，產生屏蔽效果。至於圖6的右圖中， 之磁場分佈與遮蔽探討＂， 2006
因垂直於高導電材料之磁力線因受到渦流所產生之 [6] IEE Proc.-Gener. Tsansm. Distrih, Vol. 148, No. 上 / U型矽鋼遮板搭配鋁板作內襯
磁力線被磁性物質導走的實驗 圖5 磁力線排擠而轉向，同樣的產生了遮蔽效果[5]。 2, March 2001 圖7
下 / 屏蔽效果(A, B..為遮板內不同測量點)

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NFPED JANUARY 2011