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Sustratos cerámicos AlN: La clave para módulos ópticos estables de alta velocidad

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Hojas cerámicas de nitruro de aluminio

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Con la mejora continua de los centros de datos, la potencia informática de la IA y las redes de comunicación de alta velocidad, los módulos ópticos están evolucionando rápidamente hacia un mayor ancho de banda, una mayor integración y paquetes de menor tamaño. Desde los módulos ópticos de 100G y 400G hasta los de 800G e incluso 1,6T, la densidad de potencia en una unidad de volumen no ha dejado de aumentar. El calor generado por los láseres y moduladores se ha convertido en un factor limitante crítico que afecta al rendimiento del sistema.

En el interior del módulo óptico, el chip del diodo láser (LD), los moduladores de alta potencia (como el EML) y los circuitos controladores relacionados son extremadamente sensibles a la temperatura de funcionamiento. Una vez que la capacidad de disipación del calor es insuficiente, puede causar desviación de la longitud de onda, atenuación de la potencia de salida y aumentar la velocidad de envejecimiento del dispositivo, afectando así a la fiabilidad a largo plazo del módulo óptico y a la estabilidad del funcionamiento de la red.

Solución básica: Sustrato cerámico de nitruro de aluminio de alto rendimiento para la disipación del calor
La cerámica de nitruro de aluminio (AlN) tiene 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 las carcasas de los módulos. Esta capacidad de conducción del calor altamente eficaz favorece:

-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, construcción de una estructura de embalaje altamente fiable
Aparte 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 principales materiales para chips ópticos, como GaAs, InP y Si. En condiciones de cambios rápidos de temperatura o ciclos de larga duración, puede reducir significativamente la tensión térmica de la interfaz.

Es decir:

-Reducir los riesgos de agrietamiento de la capa de soldadura y separación de la interfaz

-Mejorar la estabilidad de la estructura del envase en condiciones extremas

-Cumplir los estrictos requisitos de fiabilidad a largo plazo de los módulos ópticos para telecomunicaciones