คู่มือออกแบบ PCB EMI/EMC ฉบับสมบูรณ์: 10 เทคนิคลดสัญญาณรบกวนและผ่านการทดสอบ EMC 2026

ทำไมผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กว่า 50% ไม่ผ่านการทดสอบ EMC ครั้งแรก?

สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference หรือ EMI) เป็นปัญหาที่ซ่อนเร้นแต่ทำลายล้างสูงสุดในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ จากสถิติของ Intertek Testing Services พบว่า ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มากกว่า 50% ไม่ผ่านการทดสอบ EMC ในครั้งแรก และสำหรับอุปกรณ์การแพทย์ตัวเลขนี้สูงถึง 90%

ค่าใช้จ่ายในการทดสอบ EMC อยู่ที่ 350,000-1,750,000 บาทต่อครั้ง (10,000-50,000 USD) หากไม่ผ่าน ต้นทุนการออกแบบใหม่และทดสอบซ้ำอาจสูงถึงหลายแสนถึงหลายล้านบาท และทำให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ล่าช้า 3-6 เดือน

ข่าวดีคือ ปัญหา EMI/EMC กว่า 80% สามารถป้องกันได้ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ PCB บทความนี้จะอธิบาย 10 เทคนิคที่พิสูจน์แล้วว่าช่วยให้ PCB ของคุณผ่านการทดสอบ EMC ตั้งแต่ครั้งแรก

> "จากประสบการณ์ผลิต PCB มากกว่า 15 ปี สาเหตุอันดับ 1 ที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ไม่ผ่าน EMC คือการออกแบบ Ground Plane ที่ไม่ต่อเนื่อง ตามด้วยการจัดวาง Decoupling Capacitor ที่ผิดตำแหน่ง ทั้งสองปัญหานี้แก้ไขได้ง่ายหากรู้ตั้งแต่เริ่มออกแบบ"

>

> — Hommer Zhao, Engineering Director, WellPCB

---

EMI vs EMC: ความแตกต่างที่วิศวกรต้องรู้

ก่อนเจาะลึกเทคนิคการออกแบบ มาทำความเข้าใจคำศัพท์สำคัญกันก่อน:

EMI (Electromagnetic Interference) คือสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แบ่งเป็น 2 ประเภท:

• Radiated Emissions — สัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศ เกิดจาก Trace, สายเคเบิล หรือชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่เสมือนเสาอากาศ
• Conducted Emissions — สัญญาณรบกวนที่เดินทางผ่านสายไฟ, สาย Power หรือสายสัญญาณ เข้าสู่อุปกรณ์อื่นที่เชื่อมต่ออยู่

EMC (Electromagnetic Compatibility) คือความสามารถของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จะ:

1. ไม่ปล่อยสัญญาณรบกวน EMI เกินมาตรฐานกำหนด (Emissions)
2. ทำงานได้ปกติแม้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวน (Immunity/Susceptibility)

---

ต้นทุนที่แท้จริงของการไม่ผ่าน EMC

การไม่ผ่านการทดสอบ EMC ไม่ใช่แค่เรื่องทางเทคนิค แต่เป็นปัญหาทางธุรกิจที่มีผลกระทบร้ายแรง:

ในทางกลับกัน การลงทุนใน Pre-Compliance Testing เพียง 70,000-175,000 บาท (2,000-5,000 USD) สามารถช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากกว่า 700,000 บาท ซึ่งเป็นผลตอบแทนที่คุ้มค่าอย่างมาก

ตลาดการทดสอบ EMC ทั่วโลกมีมูลค่า 2.81 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2024 และคาดว่าจะเติบโตเป็น 5.31 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2034 ด้วยอัตราการเติบโต 6.4% ต่อปี ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าความต้องการด้าน EMC กำลังเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องตามข้อมูลจาก MarketsandMarkets

---

10 เทคนิคออกแบบ PCB ลด EMI และผ่าน EMC

1. ออกแบบ Stack-Up ที่เหมาะสม

การออกแบบ Stack-Up ของ PCB หลายชั้น เป็นพื้นฐานที่สำคัญที่สุดของการจัดการ EMI หลักการสำคัญคือ ทุก Signal Layer ต้องมี Reference Plane (Ground หรือ Power) อยู่ติดกัน

Stack-Up ที่แนะนำสำหรับ 4 ชั้น:

• Layer 1: Signal (Top)
• Layer 2: Ground Plane (ต่อเนื่องไม่ขาด)
• Layer 3: Power Plane
• Layer 4: Signal (Bottom)

Stack-Up ที่แนะนำสำหรับ 6 ชั้น:

• Layer 1: Signal
• Layer 2: Ground Plane
• Layer 3: Signal
• Layer 4: Power Plane
• Layer 5: Ground Plane
• Layer 6: Signal

สำหรับโครงการที่ต้องการควบคุม EMI อย่างเข้มงวด เช่น อุปกรณ์โทรคมนาคม 5G หรือ อุปกรณ์การแพทย์ ควรใช้ PCB 6 ชั้นขึ้นไป เพื่อให้มี Reference Plane เพียงพอ

2. รักษา Ground Plane ให้ต่อเนื่อง

Ground Plane ที่ต่อเนื่องไม่ขาดเป็นกฎข้อที่สำคัญที่สุดในการออกแบบ EMC เมื่อ Ground Plane ถูกตัดหรือแบ่ง กระแส Return Path จะถูกบังคับให้วิ่งอ้อมรอบช่องว่าง ทำให้เกิด Loop Area ที่ใหญ่ขึ้นและแผ่ EMI มากขึ้น

สิ่งที่ต้องทำ:

• หลีกเลี่ยงการวาง Trace ที่ตัดผ่าน Ground Plane
• ใช้ Ground Stitching Vias ทุก 1/20 ของความยาวคลื่นรอบขอบบอร์ด
• หากต้องแยก Analog Ground กับ Digital Ground ให้เชื่อมต่อกันที่จุดเดียว (Single-Point Connection)
• ไม่วาง Routing ข้ามช่องว่างของ Ground Plane

3. ลด Loop Area ให้เล็กที่สุด

พื้นที่ Loop (Loop Area) คือพื้นที่ระหว่าง Signal Trace กับ Return Path ยิ่ง Loop Area ใหญ่ ยิ่งแผ่ EMI มาก หลักการนี้เป็นพื้นฐานที่สุดของ EMC

• วาง Signal Trace ให้อยู่ใกล้ Reference Plane มากที่สุด
• ใช้ Controlled Impedance Routing สำหรับสัญญาณความเร็วสูง
• หลีกเลี่ยงการ Route สัญญาณข้ามช่อง (Slot) ใน Plane

4. จัดวาง Decoupling Capacitor อย่างถูกต้อง

Decoupling Capacitor ต้องวางให้ ใกล้ขา Power Pin ของ IC ภายใน 2 มม. และต่อลง Ground Plane ด้วย Via สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้

กลยุทธ์ Multi-Capacitor:

• Bulk Capacitor (10-100 uF): วางใกล้จุดจ่ายไฟเข้าบอร์ด
• Ceramic Capacitor (0.1 uF): วางที่ทุกขา VCC ของ IC
• High-Frequency Capacitor (0.01 uF หรือน้อยกว่า): วางเพิ่มสำหรับ IC ความเร็วสูง
• ใช้ Via หลายตัวเพื่อลด Inductance ของเส้นทางลง Ground

5. จัดวางชิ้นส่วนแยกตามประเภท

แยกวงจรที่สร้างสัญญาณรบกวนออกจากวงจรที่ไวต่อสัญญาณรบกวน:

• วาง Switching Regulator, Crystal Oscillator และ Clock Generator ให้ห่างจากวงจร Analog, RF และ Sensor
• วางชิ้นส่วนที่สร้าง EMI สูงไว้ตรงกลางบอร์ด ไม่ใช่ริมขอบ (ชิ้นส่วนริมขอบแผ่ EMI ออกนอกบอร์ดได้ง่าย)
• จัดกลุ่มชิ้นส่วนตามฟังก์ชัน เช่น กลุ่ม Power, กลุ่ม Digital, กลุ่ม Analog, กลุ่ม RF
• วาง Connector และจุดเชื่อมต่อสายเคเบิลไว้ใกล้ขอบบอร์ดพร้อม EMI Filter

6. ใช้ EMI Filter ที่จุดเข้า-ออกทุกจุด

ทุกจุดที่สายเคเบิลเข้า-ออกจาก PCB คือจุดที่ EMI สามารถรั่วไหลเข้า-ออกได้:

• สาย Power: ใช้ LC Filter หรือ Pi Filter ที่จุดจ่ายไฟเข้า
• สาย I/O: ใส่ Ferrite Bead ที่ทุกสาย I/O
• สาย USB/Ethernet: ใช้ Common-Mode Choke
• สาย Analog: ใช้ RC Filter หรือ LC Filter ที่จุดเชื่อมต่อ
• ติดตั้ง ESD Protection ที่ทุก Connector ที่สัมผัสกับภายนอก

7. Route สัญญาณความเร็วสูงอย่างระมัดระวัง

สัญญาณ Digital ความเร็วสูงเป็นแหล่ง EMI หลักของ PCB สมัยใหม่:

• ใช้ Differential Pair สำหรับ USB, PCIe, HDMI, Ethernet (ค่า Impedance มาตรฐาน 90-100 Ohm)
• รักษาระยะห่างระหว่าง Trace อย่างน้อย 3 เท่าของความกว้าง Trace (3W Rule) เพื่อป้องกัน Crosstalk
• หลีกเลี่ยงการหักมุม 90 องศา ใช้มุม 45 องศาหรือเส้นโค้งแทน
• ใส่ Termination Resistor ที่ปลาย Trace ความเร็วสูงเพื่อลด Reflection
• ห้าม Route สัญญาณ Clock ใกล้ขอบบอร์ด

8. จัดการ EMI จาก Switching Regulator

Switching Regulator เป็นแหล่ง EMI ที่ร้ายแรงที่สุดบน PCB เนื่องจากมีการสลับกระแสสูงด้วยความถี่ 100 kHz ถึงหลาย MHz:

• ลดขนาด Hot Loop (วงจร Switching กระแสสูง) ให้เล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้
• วาง Input Capacitor ให้ชิดกับขา VIN และ GND ของ IC
• วาง Output Inductor และ Output Capacitor ให้ชิดกัน
• ใช้ Ground Pour รอบ Switching Regulator เพื่อกักเก็บ EMI
• พิจารณาใช้ Spread Spectrum Clocking เพื่อกระจายพลังงาน EMI ไม่ให้กระจุกที่ความถี่เดียว

9. ใช้ Shielding อย่างถูกวิธี

การ Shield (ป้องกัน) ชิ้นส่วนที่สร้าง EMI สูงเป็นวิธีสุดท้ายที่มีประสิทธิภาพ:

• ใช้ Shield Can (กล่องโลหะ) ครอบวงจร RF, Oscillator หรือ Switching Regulator
• ต้องต่อ Ground Shield ให้ดี ด้วย Via หลายจุดรอบขอบ — Shield ที่ต่อ Ground ไม่ดีจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศแทน
• ใช้ Via Fencing (แถว Via เรียงกัน) รอบวงจรที่ไวต่อสัญญาณรบกวนบน PCB
• สำหรับงาน การบินและอวกาศ พิจารณาใช้ Conformal Coating ร่วมกับ Shielding

10. ทดสอบ Pre-Compliance ก่อนส่งทดสอบจริง

การทดสอบ Pre-Compliance ในระหว่างการพัฒนาสามารถประหยัดเงินได้มหาศาล:

• ลงทุนอุปกรณ์ Pre-Compliance เพียง 70,000-175,000 บาท
• ทดสอบ Radiated Emissions ด้วย Near-Field Probe เพื่อหาจุดที่แผ่ EMI สูง
• ตรวจสอบ Conducted Emissions บนสาย Power ก่อน
• ใช้ EMC Simulation Software เพื่อวิเคราะห์ปัญหาก่อนผลิต
• แก้ไขปัญหาตั้งแต่ขั้นตอน Prototype เพราะการแก้ไขหลังผลิตจำนวนมากมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าหลายเท่า

> "การลงทุนเพียง 70,000 บาทในการทดสอบ Pre-Compliance สามารถประหยัดได้มากกว่า 700,000 บาทของค่าออกแบบใหม่และทดสอบซ้ำ นี่คือ ROI ที่ดีที่สุดในกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์"

>

> — Hommer Zhao, Engineering Director, WellPCB

---

เปรียบเทียบเทคนิคลด EMI: ต้นทุน vs ประสิทธิภาพ

---

มาตรฐาน EMC ที่ต้องรู้

ก่อนนำผลิตภัณฑ์ออกจำหน่ายในแต่ละตลาด จำเป็นต้องผ่านมาตรฐาน EMC ที่เกี่ยวข้อง:

สำหรับผู้ผลิตในประเทศไทยที่ต้องการส่งออกไปทั้งสหรัฐอเมริกาและยุโรป ต้องผ่านทั้ง FCC และ CE ซึ่งมาตรฐาน CISPR เป็นพื้นฐานร่วมกัน การออกแบบตาม มาตรฐาน IPC ตั้งแต่แรกจะช่วยลดความเสี่ยงในการไม่ผ่าน

---

EMC Design Checklist สำหรับวิศวกร

ใช้ Checklist นี้ตรวจสอบก่อนส่ง PCB เข้าผลิต:

Schematic Review:

• ทุก IC มี Decoupling Capacitor (0.1 uF + 10 uF)
• สาย Power มี EMI Filter (LC หรือ Pi Filter)
• ทุก Connector มี ESD Protection
• วงจร Switching Regulator มี Snubber หรือ Boot Capacitor ครบ
• สัญญาณ High-Speed มี Termination Resistor

PCB Layout Review:

• Ground Plane ต่อเนื่อง ไม่มีช่องว่างใต้สัญญาณสำคัญ
• Decoupling Capacitor อยู่ภายใน 2 มม. จากขา IC
• ชิ้นส่วนที่สร้าง EMI ไม่อยู่ริมขอบบอร์ด
• สัญญาณ Clock ไม่ผ่านใกล้ขอบบอร์ดหรือ Connector
• Differential Pair มีค่า Impedance ตรงตามกำหนด
• ไม่มี Trace Route ข้ามช่องว่างของ Plane
• Ground Stitching Vias รอบขอบบอร์ด
• Hot Loop ของ Switching Regulator มีขนาดเล็กที่สุด

ก่อนส่งผลิต:

• ตรวจสอบ DFM Checklist ครบถ้วน
• ไฟล์ Gerber ตรงกับการออกแบบ
• กำหนด Controlled Impedance ใน Fabrication Notes
• ระบุ Stack-Up ที่ต้องการให้ผู้ผลิต

> "ทีมวิศวกรของ WellPCB สามารถรีวิว PCB Design ของคุณก่อนเข้าสู่การผลิตเพื่อตรวจหาปัญหา EMC ที่อาจซ่อนอยู่ บริการ DFM Review ของเราฟรีและช่วยลูกค้าประหยัดค่าใช้จ่ายในการออกแบบใหม่ได้เฉลี่ย 30%"

>

> — Hommer Zhao, Engineering Director, WellPCB

---

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

PCB กี่ชั้นถึงจะเพียงพอสำหรับ EMC?

สำหรับผลิตภัณฑ์ทั่วไป PCB 4 ชั้นเพียงพอหากออกแบบ Stack-Up อย่างถูกต้อง (Signal-Ground-Power-Signal) แต่สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีสัญญาณความเร็วสูงหรือต้องผ่านมาตรฐาน EMC เข้มงวด เช่น อุปกรณ์การแพทย์ หรือ ยานยนต์ แนะนำ 6 ชั้นขึ้นไป

Ferrite Bead กับ Inductor แตกต่างกันอย่างไรในงาน EMI?

Ferrite Bead ออกแบบมาเพื่อดูดซับพลังงาน EMI ที่ความถี่สูงและแปลงเป็นความร้อน เหมาะสำหรับกรอง High-Frequency Noise ส่วน Inductor ออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานและใช้ใน LC Filter เหมาะสำหรับกรอง Low-Frequency Noise ในวงจร Power

ต้นทุนเพิ่มเท่าไหร่ในการออกแบบ PCB ให้ผ่าน EMC?

หากคำนึงถึง EMC ตั้งแต่เริ่มออกแบบ ต้นทุนเพิ่มเพียง 5-15% ของค่า PCB (เช่น เพิ่มจำนวนชั้น, เพิ่ม Decoupling Capacitor, เพิ่ม EMI Filter) แต่หากต้องแก้ไขหลังทดสอบไม่ผ่าน ต้นทุนอาจสูงขึ้น 20-50% ของค่าพัฒนาทั้งหมด

การทดสอบ Pre-Compliance ทำได้เองหรือต้องใช้แล็บ?

ทำได้เองด้วยอุปกรณ์พื้นฐาน เช่น Near-Field Probe Set, Spectrum Analyzer และ LISN ซึ่งลงทุนประมาณ 70,000-175,000 บาท สามารถตรวจจับปัญหาหลักได้ 80% ก่อนส่งทดสอบจริงในแล็บ EMC ที่ได้รับการรับรอง

Ground Plane แยก Analog/Digital ดีกว่าหรือไม่?

ในกรณีส่วนใหญ่ ไม่ควรแยก Ground Plane เพราะจะสร้างช่องว่างที่ทำให้ Return Path ยาวขึ้นและแผ่ EMI มากขึ้น วิธีที่ดีกว่าคือใช้ Ground Plane ต่อเนื่องแผ่นเดียวและแยกวงจร Analog กับ Digital ด้วยการจัดวางตำแหน่ง (Physical Separation) แทน

---

แหล่งอ้างอิง

• Intertek - EMC Testing Services
• MarketsandMarkets - EMC Testing Market Report 2024
• Sierra Circuits - 7 PCB Design Guidelines for EMI and EMC
• IPC - Standards for Electronics

---

พร้อมให้ผู้เชี่ยวชาญช่วยออกแบบ PCB ที่ผ่าน EMC หรือยัง?

ทีมวิศวกรของ WellPCB มีประสบการณ์มากกว่า 15 ปีในการผลิต PCB ที่ผ่านมาตรฐาน EMC สำหรับ อุตสาหกรรมยานยนต์, อุปกรณ์การแพทย์ และ โทรคมนาคม 5G

บริการที่เราให้:

• ฟรี DFM & EMC Design Review ก่อนผลิต
• ผลิต PCB หลายชั้น ด้วย Controlled Impedance ตรงตามกำหนด
• Prototype เร็ว 7-10 วัน สำหรับการทดสอบ Pre-Compliance
• บริการ Turnkey Assembly ครบวงจรรวมชิ้นส่วน EMI Filter

ขอใบเสนอราคาฟรี วันนี้ หรือ ติดต่อวิศวกรของเรา เพื่อปรึกษาปัญหา EMC ของคุณ