לא רק לרוץ מהר, אלא גם לעמוד איתן! חומרים מוליכים תרמיים מגנים על פיזור החום של מודולים אופטיים

-------רפידות תרמיות גמישות של מקוטי וג'לים תרמיים ללא סיליקון

מודולים אופטיים הם רכיבי ליבה במערכות תקשורת אופטיות הממירות אותות אופטיים וחשמליים. הם נמצאים בשימוש נרחב במרכזי נתונים, רשתות תקשורת, מחשוב ענן, תחנות בסיס 5G/6G ותרחישים אחרים. תפקיד הליבה שלהם הוא להמיר אותות חשמליים לאותות אופטיים (משדר), להעביר אותם דרך אמצעי שידור אופטיים כגון סיבים אופטיים, ולאחר מכן להמיר אותם בחזרה לאותות חשמליים (מקלט), מה שמאפשר העברת מידע למרחקים-ארוכים ובמהירות. אריזת מודול אופטי כוללת עטיפה של רכיבים כגון המודול האופטי של המשדר (TOSA), המודול האופטי של המקלט (ROSA) ומכלול המעגלים המודפסים (PCBA) כדי להשיג המרה ושידור של אותות אופטיים וחשמליים.

עם ההתפתחות המהירה של הכלכלה הדיגיטלית, מודולים אופטיים מתפתחים לקראתמהירויות גבוהות יותר, צריכת חשמל נמוכה יותר, גודל קטן יותר ועלויות נמוכות יותר. כמנוע הליבה של תקשורת אופטית, ההתקדמות הטכנולוגית של המודולים האופטיים מניעה ישירות שיפורים ביעילות העברת המידע העולמית ומהווים מרכיבים חיוניים בעידן הדיגיטלי.

מגבלות שטח פיזור חום במגמת המזעור 

הקונפליקט בין צפיפות האריזה ופיזור חום

חבילת QSFP-DD היא בגודל של 18 מ"מ × 89 מ"מ × 8.5 מ"מ בלבד, אך חייבת להתפזר מעל 20W של חום. זה דוחס את גובה סנפיר גוף הקירור לפחות מ-3 מ"מ, ומפחית את מקדם העברת החום של הסעת האוויר לפחות מ-50W/m²·K במהירות רוח של 2m/s.

התנגדות תרמית של המבנה המוערם בתלת מימד

הערימה האנכית של המנוע האופטי הארוז-בשיתוף והשבב האלקטרוני מאריכה את נתיב זרימת החום. ההתנגדות התרמית של ממשק TIM בין כל שכבה תורמת מעל 60% מסך ההתנגדות התרמית. המפגש-ל-התנגדות תרמית סביבתית (Rja) של מודול 1.6T חייב לפרוץ את צוואר הבקבוק בתעשייה של 1.5 מעלות W.

דרישות אטימות מגבילות את פתרונות פיזור החום

האריזה ההרמטית TO-CAN של מודולים אופטיים מגבילה את השימוש במדיות פיזור חום ביעילות גבוהה- כגון חומרים לשינוי פאזה (PCM) ומתכות נוזליות. צלחות קרות מיקרו-ערוצי נחושת מסורתיות עומדות בפני אתגרים בעמידות בפני קורוזיה ועמידות בלחץ.

יישום של חומרים מוליכים תרמיים בתוך מודולים אופטיים

דרישות טכניות לחומרי ממשק תרמי

• התנגדות תרמית למגע נמוכה: הגמישות או הנזילות של החומר (למשל, ג'ל מוליך תרמית) ממלאים פערים בממשק, ומפחיתים את ההתנגדות התרמית.
• יכולת הרטבה טובה: מתח הפנים של החומר חייב להיות תואם לחומרי פנים שונים, כגון מתכות (למשל, בתי סגסוגת אלומיניום), קרמיקה (למשל, אריזות לייזר) ו-PCB, מה שמבטיח התאמה הדוקה ללא בועות שאריות.
• קשיות ודחיסה מתאימות: החומר יכול למלא פערים מבלי לפגוע ברכיבים עדינים (למשל, מחברי סיבים אופטיים ומפרקי הלחמה) עקב דחיסה מוגזמת.
• נדיפות נמוכה ואי--קורוזיביות: לחומר יש תכולת תרכובת אורגנית נדיפה (VOC) נמוכה במיוחד והוא נטול רכיבים קורוזיביים כגון מהגרי סיליקון והלוגנים, המונע זיהום של רכיבים אופטיים (למשל, עדשות ומחברי סיבים אופטיים) או קורוזיה של חיבורי הלחמה של PCB.

חומרים מוליכים תרמיים מומלצים של Mecotech

רפידות תרמיות גמישות: N-סדרת SP88

מוליכות תרמית מגיעה ל-10.0 W/m·K ושומרת על מוליכות תרמית מעולה גם בלחץ נמוך. מוצר זה כולל גם תנודתיות נמוכה, מה שהופך אותו למתאים לשימוש באזורים הרגישים לחומרים-מולקולריים-בעלי משקל נמוך.

• רפידות תרמיות רכות מסיליקון
• מוליכות תרמית מגיעה עד 10 W/m·K
• ביצועי בידוד חשמלי מעולים: חוזק דיאלקטרי גדול או שווה ל-10kV/mm
• מפצה ביעילות על סטיות שטוחות הרכיבים
• מתאים לרכיבים רגישים-ללחץ

ג'ל תרמי ללא-סיליקון: 8745NS

חומרים שאינם-סיליקונים אינם משחררים סילוקסן, שעלול לזהם רכיבים. שקיעת סילוקסן עלולה לגרום לקורוזיה במעגל ולהתנגדות מוגברת למגע. ג'ל ללא-סיליקון מבטל זיהום סיליקון, ומבטיח אמינות-לטווח ארוך.

• מוליכות תרמית גבוהה: 4.5 W/m·K
• התנגדות תרמית נמוכה: 0.21 מעלות .cm²
• יציבות אנכית מעולה לאחר הרכבה ויישון: אין שינוי משמעותי

-טמפרטורה ולחות גבוהות 1000 שעות @ 85 מעלות /85% RH

-אפייה בטמפרטורה גבוהה 1000 שעות ב-125 מעלות

• עמידות תרמית מעולה לאחר יישון:

-טמפרטורה ולחות גבוהות 1000 שעות @ 85 מעלות /85% RH

-אפייה בטמפרטורה גבוהה 1000 שעות ב-125 מעלות

• הלם טמפרטורה 1000 שעות @ -40 מעלות עד 85 מעלות
• מתח לחיצה נמוך
• חלחול שמן נמוך: לא נצפתה חלחול שמן לאחר אפייה בטמפרטורת החדר, 85 מעלות ו-100 מעלות למשך 24 שעות.