沒(méi)有好材料 再好的硬件也組裝不出高性能光模塊

光通信行業(yè)，尤其是高速率光模塊，非常注重器件的高性能和穩(wěn)定品質(zhì)。光模塊中的多個(gè)光學(xué)組件必須精確校準(zhǔn)，并持久相互粘接才能確保長(zhǎng)期可靠性。同時(shí)，每個(gè)元器件高度集成，而在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)多個(gè)工藝流程，會(huì)使用多種粘合劑、導(dǎo)熱材料，這對(duì)專業(yè)性要求非常高。

日前，全球電子材料供應(yīng)商漢高的材料和市場(chǎng)專家接受了與非網(wǎng)的專訪，重點(diǎn)介紹了高精度透鏡耦合、高可靠結(jié)構(gòu)粘接和高效熱管理材料在光模塊中發(fā)揮的重要作用，以及該公司在相關(guān)領(lǐng)域最新的產(chǎn)品技術(shù)和服務(wù)。

關(guān)鍵材料的新技術(shù)

在 100G/400G 高速率光模塊的高精度透鏡耦合上，為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和高帶寬應(yīng)用，光模塊、光學(xué)開(kāi)關(guān)和光器件等光通信設(shè)備必須將最大量的光傳送到光纖中，光模塊空間很小，為保證光模塊的性能一致性，光纖和光路之間必須完成高精度的耦合，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的光模塊整體性能。漢高通訊及數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)大中華技術(shù)服務(wù)經(jīng)理趙琳表示，“光耦合精度經(jīng)常要求在 1 微米以內(nèi)，膠水的固化收縮和濕氣吸收和熱膨脹系數(shù)非常關(guān)鍵。”

針對(duì)這個(gè)高精度耦合要求，漢高今年推出了 UV 膠加低溫?zé)峁袒h(huán)氧膠的雙膠水的的解決方案。

“與上一代產(chǎn)品 LOCTITE ECCOBOND LUX 3042M 和 LOCTITE HHD 4042 這兩款 UV 加熱固化膠水的區(qū)別在于：雙固化膠水會(huì)損失一些產(chǎn)品的性能，比如粘接力；為了滿足 100G/400G COB 封裝高速率光模塊對(duì)高可靠性的要求，我們把 UV 預(yù)固定和結(jié)構(gòu)粘接分別放到兩個(gè)產(chǎn)品中來(lái)實(shí)現(xiàn)。在 UV 預(yù)固定這一塊我們推薦的是使用 AA50T 或者是新產(chǎn)品 LOCTITE STYCAST OS5101 來(lái)實(shí)現(xiàn) UV 固化，即耦合預(yù)固定，”趙琳說(shuō)，“后面粘接可以用 LOCTITE ABLESTIK 3119 和 LOCTITE ECCOBOND EO1016 這兩款高可靠性低溫?zé)峁汰h(huán)氧膠水，除了滿足模塊低溫固化的需求——100 度 60 分鐘固化，在固化收縮率方面也由上一代的 3%降到了 1%-2%之間，這一組合方案對(duì)客戶來(lái)說(shuō)，比僅使用一款高性能 UV 熱固膠來(lái)說(shuō)可以更好控制成本。”

在膠水性能上，光模塊在使用過(guò)程中通常是 7x24 小時(shí)全天候無(wú)間斷運(yùn)行，100G/400G 高速率光模塊要求設(shè)備能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效的運(yùn)作。因此要求粘合劑具有高粘接強(qiáng)度、低固化收縮率、低 CTE 等關(guān)鍵特性，以滿足在高低溫及冷熱循環(huán)等嚴(yán)苛環(huán)境下，避免因?yàn)榛瘜W(xué)品的膨脹或收縮對(duì)光模塊產(chǎn)生應(yīng)力，從而為設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的粘接。漢高開(kāi)發(fā)的 LOCTITE ABLESTIK 3119 具有極低的收縮率，以及 100 度低溫固化性能；LOCTITE ECCOBOND EO1016 在金屬和塑料，尤其是鎳和 FR4 等難以粘接的基材上，具有良好的粘接力。

在導(dǎo)熱方面，高速率光模塊的導(dǎo)熱需求在不斷的提升。趙琳介紹，過(guò)去兩年，漢高投入很多精力開(kāi)發(fā)導(dǎo)熱凝膠系列產(chǎn)品，目前已完成 6 瓦導(dǎo)熱凝膠的開(kāi)發(fā)，并在通訊客戶中成功使用，該凝膠也適用于光模塊結(jié)構(gòu)中不宜采用墊片的一些應(yīng)用場(chǎng)景。

BERGQUIST microTIM 是漢高新推出的用于光模塊的新型微熱界面涂層，用于與光模塊直接接觸的散熱片表面的導(dǎo)熱涂層材料。該產(chǎn)品厚度僅為 20μm 的超薄涂層兼具優(yōu)異的耐用性、可插拔、導(dǎo)熱性。特殊的涂層材料專為增強(qiáng)模塊和散熱器之間的熱性能而設(shè)計(jì)，適用于與 POM 接觸的網(wǎng)絡(luò)線卡散熱器，可以幫助一個(gè) 15 瓦功率的光模塊最高降低 5°C，并可輕松承受多達(dá) 500 次的重復(fù)性的拔插。

趙琳表示，以前對(duì)于低速率光模塊而言，光模塊外殼與散熱器金屬表面是金屬對(duì)金屬，在插拔過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)品磨損，導(dǎo)致散熱器散熱性能降低。而漢高新型導(dǎo)熱涂層材料，可以一方面降低插拔過(guò)程中的磨損，另外一方面也填充了兩個(gè)金屬接觸面之間的空隙，從而有效降低了界面熱阻。

此外，除了新產(chǎn)品的研發(fā)，漢高也憑借廣闊的現(xiàn)有產(chǎn)品線，將成熟的產(chǎn)品引進(jìn)到光模塊中，例如在元器件保護(hù)上，在消費(fèi)電子及汽車電子中久負(fù)盛名的底部填充膠 LOCTITE ECCOBOND FP 4531 和 4530 可大大提高芯片在應(yīng)用中的可靠性，也包括一些非導(dǎo)電導(dǎo)熱膠。

保持領(lǐng)先地位的考驗(yàn)

對(duì)于粘合劑行業(yè)或者是導(dǎo)熱行業(yè)的領(lǐng)先者，漢高的壓力在于如何保持領(lǐng)先的位置，而創(chuàng)新和本土化則是漢高在中國(guó)的重要戰(zhàn)略。

2019 年起，漢高啟動(dòng)貝格斯珠海生產(chǎn)基地本土化項(xiàng)目，加速更多產(chǎn)品在本土落地，大力提高本土產(chǎn)能。同年 10 月，漢高亞太規(guī)模最大的熱管理材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在上海揭幕。這一實(shí)驗(yàn)室兼具研發(fā)、測(cè)試、點(diǎn)膠等全方位能力，通過(guò)打造定制化的服務(wù)和綜合性創(chuàng)新解決方案，極大縮短了基于客戶需求的產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品測(cè)試到產(chǎn)品市場(chǎng)化的過(guò)程。

漢高通訊及數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)全球大客戶經(jīng)理費(fèi)玥表示，“依托珠海生產(chǎn)基地的制造經(jīng)驗(yàn)和熱管理材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新研發(fā)優(yōu)勢(shì)，從實(shí)驗(yàn)室啟用至今，漢高根據(jù)本土市場(chǎng)需求已經(jīng)成功研發(fā)出多款新產(chǎn)品并推向市場(chǎng)。例如，用于通訊基建的產(chǎn)品采用超低模量樹(shù)脂配方，具有更好的貼服性和更高的導(dǎo)熱性能。”

國(guó)內(nèi)的 5G 來(lái)和數(shù)據(jù)中心推動(dòng)光通訊快速發(fā)展，費(fèi)玥認(rèn)為這對(duì)漢高來(lái)講充滿機(jī)遇，而本土化、創(chuàng)新以及貼近客戶需求的定制化開(kāi)發(fā)不僅滿足客戶的產(chǎn)品需求，也保證了供應(yīng)鏈安全。