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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。光模塊中的多個光學組件必須精確校準，并持久相互粘接才能確保長期可靠性。同時，每個元器件高度集成，而在整個生產過程中經過多個工藝流程，會使用多種粘合劑、導熱材料，這對專業(yè)性要求非常高。
日前，全球電子材料供應商漢高的材料和市場專家接受了與非網的專訪，重點介紹了高精度透鏡耦合、高可靠結構粘接和高效熱管理材料在光模塊中發(fā)揮的重要作用，以及該公司在相關領域最新的產品技術和服務。
關鍵材料的新技術
在 100G/400G 高速率光模塊的高精度透鏡耦合上，為了實現(xiàn)高速數(shù)據傳輸和高帶寬應用，光模塊、光學開關和光器件等光通信設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，以實現(xiàn)最優(yōu)的光模塊整體性能。漢高通訊及數(shù)據中心業(yè)務大中華技術服務經理趙琳表示，“光耦合精度經常要求在 1 微米以內，膠水的固化收縮和濕氣吸收和熱膨脹系數(shù)非常關鍵。”
針對這個高精度耦合要求，漢高今年推出了 UV 膠加低溫熱固化環(huán)氧膠的雙膠水的的解決方案。
“與上一代產品 LOCTITE ECCOBOND LUX 3042M 和 LOCTITE HHD 4042 這兩款 UV 加熱固化膠水的區(qū)別在于：雙固化膠水會損失一些產品的性能，比如粘接力；為了滿足 100G/400G COB 封裝高速率光模塊對高可靠性的要求，我們把 UV 預固定和結構粘接分別放到兩個產品中來實現(xiàn)。在 UV 預固定這一塊我們推薦的是使用 AA50T 或者是新產品 LOCTITE STYCAST OS5101 來實現(xiàn) UV 固化，即耦合預固定，”趙琳說，“后面粘接可以用 LOCTITE ABLESTIK 3119 和 LOCTITE ECCOBOND EO1016 這兩款高可靠性低溫熱固環(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，這一組合方案對客戶來說，比僅使用一款高性能 UV 熱固膠來說可以更好控制成本。”
在膠水性能上，光模塊在使用過程中通常是 7x24 小時全天候無間斷運行，100G/400G 高速率光模塊要求設備能夠長期、穩(wěn)定、高效的運作。因此要求粘合劑具有高粘接強度、低固化收縮率、低 CTE 等關鍵特性，以滿足在高低溫及冷熱循環(huán)等嚴苛環(huán)境下，避免因為化學品的膨脹或收縮對光模塊產生應力，從而為設備提供穩(wěn)定、可靠的粘接。漢高開發(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。
在導熱方面，高速率光模塊的導熱需求在不斷的提升。趙琳介紹，過去兩年，漢高投入很多精力開發(fā)導熱凝膠系列產品，目前已完成 6 瓦導熱凝膠的開發(fā)，并在通訊客戶中成功使用，該凝膠也適用于光模塊結構中不宜采用墊片的一些應用場景。
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熱涂層材料。該產品厚度僅為 20μm 的超薄涂層兼具優(yōu)異的耐用性、可插拔、導熱性。特殊的涂層材料專為增強模塊和散熱器之間的熱性能而設計，適用于與 POM 接觸的網絡線卡散熱器，可以幫助一個 15 瓦功率的光模塊最高降低 5°C，并可輕松承受多達 500 次的重復性的拔插。
趙琳表示，以前對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金屬，在插拔過程當中會產品磨損，導致散熱器散熱性能降低。而漢高新型導熱涂層材料，可以一方面降低插拔過程中的磨損，另外一方面也填充了兩個金屬接觸面之間的空隙，從而有效降低了界面熱阻。
此外，除了新產品的研發(fā)，漢高也憑借廣闊的現(xiàn)有產品線，將成熟的產品引進到光模塊中，例如在元器件保護上，在消費電子及汽車電子中久負盛名的底部填充膠 LOCTITE ECCOBOND FP 4531 和 4530 可大大提高芯片在應用中的可靠性，也包括一些非導電導熱膠。
保持領先地位的考驗
對于粘合劑行業(yè)或者是導熱行業(yè)的領先者，漢高的壓力在于如何保持領先的位置，而創(chuàng)新和本土化則是漢高在中國的重要戰(zhàn)略。
2019 年起，漢高啟動貝格斯珠海生產基地本土化項目，加速更多產品在本土落地，大力提高本土產能。同年 10 月，漢高亞太規(guī)模最大的熱管理材料聯(lián)合實驗室在上海揭幕。這一實驗室兼具研發(fā)、測試、點膠等全方位能力，通過打造定制化的服務和綜合性創(chuàng)新解決方案，極大縮短了基于客戶需求的產品研發(fā)、產品測試到產品市場化的過程。
漢高通訊及數(shù)據中心業(yè)務全球大客戶經理費玥表示，“依托珠海生產基地的制造經驗和熱管理材料聯(lián)合實驗室的創(chuàng)新研發(fā)優(yōu)勢，從實驗室啟用至今，漢高根據本土市場需求已經成功研發(fā)出多款新產品并推向市場。例如，用于通訊基建的產品采用超低模量樹脂配方，具有更好的貼服性和更高的導熱性能。”
國內的 5G 來和數(shù)據中心推動光通訊快速發(fā)展，費玥認為這對漢高來講充滿機遇，而本土化、創(chuàng)新以及貼近客戶需求的定制化開發(fā)不僅滿足客戶的產品需求，也保證了供應鏈安全。
