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AlN-Keramik-Substrate: Der Schlüssel zu stabilen, optischen Hochgeschwindigkeitsmodulen

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Aluminiumnitrid-Keramik-Platten

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Mit der kontinuierlichen Aufrüstung von Rechenzentren, KI-Rechenleistung und Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetzwerken entwickeln sich optische Module rasch in Richtung höherer Bandbreite, höherer Integration und kleinerer Gehäusegrößen weiter. Von 100G, 400G bis 800G und sogar 1,6T optischen Modulen ist die Leistungsdichte innerhalb einer Volumeneinheit kontinuierlich gestiegen. Die von Lasern und Modulatoren erzeugte Wärme ist zu einem kritischen Faktor geworden, der die Systemleistung beeinträchtigt.

Im Inneren des optischen Moduls reagieren die Laserdiode (LD), die Hochleistungsmodulatoren (wie EML) und die zugehörigen Treiberschaltungen extrem empfindlich auf die Betriebstemperatur. Sobald die Wärmeableitungskapazität unzureichend ist, kann es zu einer Wellenlängendrift, einer Dämpfung der Ausgangsleistung und einer schnelleren Alterung des Geräts kommen, wodurch die langfristige Zuverlässigkeit des optischen Moduls und die Stabilität des Netzbetriebs beeinträchtigt werden.

Zentrale Lösung: Hochleistungsfähiges Aluminiumnitrid-Keramik-Wärmeableitungssubstrat
Aluminiumnitrid (AlN)-Keramiken haben eine typische Wärmeleitfähigkeit von 170-230 W/m-K. Während des Betriebs von Lasern und Hochleistungsmodulatoren können sie die von den Chips erzeugte Wärme effektiv von der Quelle zu den nachgeschalteten Kühlkörpern oder Modulgehäusen übertragen. Diese hocheffiziente Wärmeleitfähigkeit ist förderlich für:

-Reduzierung der Sperrschichttemperatur des Chips

-Verbesserung der Ausgangsstabilität des Lasergeräts

-Verhilft den Geräten zu einem zuverlässigeren Langzeitbetrieb unter hohen Leistungsbedingungen

Präzise Anpassung der thermischen Ausdehnung, Aufbau einer äußerst zuverlässigen Verpackungsstruktur
Neben der Wärmeleitfähigkeit ist auch die Anpassung der Wärmeausdehnung zwischen den Materialien ein Schlüsselfaktor für die Zuverlässigkeit optischer Module. Der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE) von Aluminiumnitridkeramik ist eng an den der gängigen optischen Chipmaterialien wie GaAs, InP und Si angepasst. Unter den Bedingungen schneller Temperaturwechsel oder langfristiger Wechselbeanspruchung kann er die thermische Belastung der Schnittstellen erheblich reduzieren.

Das bedeutet:

-Reduzierung des Risikos von Rissen in der Schweißschicht und der Grenzflächentrennung

-Verbesserung der Stabilität der Verpackungsstruktur unter extremen Bedingungen

-Erfüllung der strengen Anforderungen an die langfristige Zuverlässigkeit von optischen Modulen für die Telekommunikation