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Substrati ceramici AlN: La chiave per moduli ottici stabili e ad alta velocità

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Lastre ceramiche al nitruro di alluminio

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Con il continuo potenziamento dei data center, della potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale e delle reti di comunicazione ad alta velocità, i moduli ottici si stanno rapidamente evolvendo verso una maggiore larghezza di banda, una maggiore integrazione e dimensioni ridotte delle confezioni. Dai moduli ottici 100G, 400G, 800G e persino 1,6T, la densità di potenza all'interno di un volume unitario è in continuo aumento. Il calore generato da laser e modulatori è diventato un fattore critico che limita le prestazioni del sistema.

All'interno del modulo ottico, il chip del diodo laser (LD), i modulatori ad alta potenza (come l'EML) e i relativi circuiti di pilotaggio sono estremamente sensibili alla temperatura di esercizio. Una volta che la capacità di dissipazione del calore è insufficiente, può causare una deriva della lunghezza d'onda, un'attenuazione della potenza di uscita e un aumento della velocità di invecchiamento del dispositivo, compromettendo così l'affidabilità a lungo termine del modulo ottico e la stabilità del funzionamento della rete.

Soluzione centrale: Substrato di dissipazione del calore in ceramica di nitruro di alluminio ad alte prestazioni
Le ceramiche al nitruro di alluminio (AlN) hanno una conducibilità termica tipica di 170-230 W/m-K. Durante il funzionamento di laser e modulatori ad alta potenza, possono trasferire efficacemente il calore generato dai chip dalla sorgente ai dissipatori di calore a valle o agli alloggiamenti dei moduli. Questa capacità di conduzione termica altamente efficiente favorisce:

-Ridurre la temperatura di giunzione del chip

-migliorare la stabilità di uscita del dispositivo laser

-Aiuta i dispositivi a raggiungere un funzionamento più affidabile a lungo termine in condizioni di alta potenza

Precisa corrispondenza dell'espansione termica, per costruire una struttura di imballaggio altamente affidabile
Oltre alla conduttività termica, anche la corrispondenza dell'espansione termica tra i materiali è un fattore chiave che determina l'affidabilità dei moduli ottici. Il coefficiente di espansione termica (CTE) delle ceramiche in nitruro di alluminio è molto simile a quello dei principali materiali per chip ottici, come GaAs, InP e Si. In condizioni di rapidi cambiamenti di temperatura o di cicli a lungo termine, può ridurre significativamente lo stress termico dell'interfaccia.

Ciò significa che:

-Ridurre i rischi di fessurazione dello strato di saldatura e di separazione dell'interfaccia

-Migliorare la stabilità della struttura dell'imballaggio in condizioni estreme

-Soddisfare i severi requisiti di affidabilità a lungo termine dei moduli ottici per telecomunicazioni