Con la continua modernización de los centros de datos, la potencia de procesamiento de la IA y las redes de comunicación de alta velocidad, los módulos ópticos evolucionan rápidamente hacia un mayor ancho de banda, una mayor integración y tamaños de paquete más pequeños. Desde módulos ópticos de 100G y 400G hasta 800G e incluso 1,6T, la densidad de potencia por unidad de volumen ha aumentado continuamente. El calor generado por láseres y moduladores se ha convertido en un factor limitante crítico que afecta al rendimiento del sistema.
Dentro del módulo óptico, el chip de diodo láser (LD), los moduladores de alta potencia (como EML) y los circuitos controladores relacionados son extremadamente sensibles a la temperatura de funcionamiento. Una capacidad de disipación de calor insuficiente puede causar deriva de longitud de onda, atenuación de la potencia de salida y un mayor envejecimiento del dispositivo, lo que afecta la fiabilidad a largo plazo del módulo óptico y la estabilidad del funcionamiento de la red.
Solución principal: Sustrato de disipación de calor cerámico de nitruro de aluminio de alto rendimiento
Las cerámicas de nitruro de aluminio (AlN) tienen una conductividad térmica típica de 170–230 W/m·K. Durante el funcionamiento de láseres y moduladores de alta potencia, pueden transferir eficazmente el calor generado por los chips desde la fuente hasta los disipadores de calor o carcasas de módulos. Esta capacidad de conducción térmica altamente eficiente permite:
Reducir la temperatura de unión del chip
Mejorar la estabilidad de salida del dispositivo láser
Ayuda a los dispositivos a lograr un funcionamiento más fiable a largo plazo en condiciones de alta potencia
Adaptación precisa de la expansión térmica, lo que crea una estructura de encapsulado altamente fiable
Además de la conductividad térmica, la adaptación de la expansión térmica entre materiales también es un factor clave que determina la fiabilidad de los módulos ópticos. El coeficiente de expansión térmica (CTE) de la cerámica de nitruro de aluminio es muy similar al de los materiales convencionales para chips ópticos, como GaAs, InP y Si. En condiciones de cambios rápidos de temperatura o ciclos prolongados, puede reducir significativamente la tensión térmica de la interfaz.
Esto significa:
·Reducir el riesgo de agrietamiento de la capa de soldadura y separación de la interfaz
·Mejorar la estabilidad de la estructura del encapsulado en condiciones extremas
·Cumplir con los estrictos requisitos de fiabilidad a largo plazo de los módulos ópticos de grado telecomunicaciones
Rendimiento integral: crea el sustrato ideal para la fabricación de chips
Como material principal del sustrato en el encapsulado de módulos ópticos, la cerámica de nitruro de aluminio no solo posee una excelente conductividad térmica, sino que también presenta las siguientes características:
Excelentes propiedades de aislamiento eléctrico que garantizan una transmisión de señal fiable a alta velocidad.
Mayor resistencia mecánica, ideal para un ensamblaje preciso y un servicio a largo plazo.
Excelente estabilidad química y resistencia al envejecimiento, ideal para entornos de aplicación hostiles.
Estas completas propiedades convierten a la cerámica de nitruro de aluminio en la base ideal para chips ópticos de alta calidad. En el encapsulado de módulos ópticos, los sustratos cerámicos de nitruro de aluminio se utilizan principalmente para la disipación de calor y el soporte de chips de diodos láser (LD) y moduladores de alta potencia (como EML). Dependiendo de las diferentes aplicaciones y los requisitos de diseño del encapsulado, se pueden adaptar en tamaño y metalización, y son compatibles con los procesos habituales de soldadura y ensamblaje, lo que permite el funcionamiento estable de los módulos ópticos en condiciones de alta densidad de potencia.
En el contexto del continuo avance de los módulos ópticos de alta velocidad hacia una mayor potencia y un tamaño más pequeño, la gestión térmica y la fiabilidad del encapsulado se han convertido en cuestiones fundamentales. Los sustratos cerámicos de nitruro de aluminio de alto rendimiento para la disipación de calor son ahora materiales cruciales para los módulos ópticos de alta gama, gracias a su excelente conductividad térmica, sus excelentes propiedades de adaptación térmica y su estabilidad a largo plazo. Innovacera se dedica a proporcionar soluciones de sustrato cerámico de nitruro de aluminio estables, fiables y personalizables para la industria de las comunicaciones ópticas, ayudando a los clientes a desarrollar productos de módulos ópticos de alta velocidad con visión de futuro.
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