光模块:如何攻克散热与电磁兼容难题?

2025-09-10
来源:金戈新材官网

光模块作为网络设备间传输数据的“快递员”,其性能直接决定信息传输的速度与质量。随着 5G、AI、云计算等技术的快速发展,光模块正从 400G 向 800G 再到 1.6T 迭代升级。随之而来的是光模块功率密度的显著提升,发热量急剧增加,光模块内部热量与电磁干扰(EMI)问题日益突出。如何提升散热效能、降低电磁骚扰,确保设备共存且正常工作,已成为电子产品设计的关键课题。


什么是光模块?

光模块是一种将电信号与光信号互转的器件,其主要作用是在发送端将电信号转换成光信号,通过光纤传送后,再在接收端将光信号转换成电信号。通过光模块,可以实现各类型设备间的无缝连接和协作,例如网络上的路由器、交换机、服务器和存储设备等都离不开光模块的互联,光模块的应用非常广泛。


光模块的“高温危机”与“电磁隐患”

众所周知,光电芯片在工作时,不会将电流100%转换成输出光电子,一部分将会以热量的方式作为能量损耗,如果这部分热量不能及时散出,将导致光模块的温度不断升高,一旦超过其工作温度将会对元器件性能产生不利影响(可靠性降低、器件功能失常、元器件损坏、使用寿命缩短等),加之光模块趋向小型化、集成化、快速化等方向发展,给散热设计带来了更大挑战。

与此同时,高速信号产生的电磁波会在光模块金属外壳内形成空腔谐振,导致串扰干扰、辐射泄漏等问题,严重影响光模块的性能与稳定性。


多管齐下,破解散热与电磁兼容困局


1、高性能导热界面材料:热量传递的“桥梁”

导热界面材料(TIMs)在光模块散热体系中扮演着至关重要的角色,主要用于填充发热元件(如激光器和驱动 IC)与散热器之间的空隙,以提高热传导效率。常用的 TIMs 包括导热硅胶片、导热凝胶、导热膏、相变材料等。这些材料具有导热系数高、热阻低的特点,能有效缓解光模块内部的温度差异。同时,它们还具备良好的电气绝缘性能、粘接强度、耐老化性和可靠的机械性能,为光模块的稳定运行提供有力保障。


2、电磁屏蔽与吸波材料:电磁干扰的“克星”

随着光模块工作频率的不断提高,电磁干扰(EMI)问题愈发突出。电磁屏蔽材料能够防止内部电路的电磁辐射干扰外部设备,同时防止外部电磁噪声对光模块产生不良影响。

在高频应用场景中,吸波材料用于吸收并减少电磁波的反射,进一步降低 EMI 问题。它可用于高频电路板和芯片周围,吸收其产生的电磁波,减少内部干扰和信号串扰。特别是导热吸波材料,作为一种兼具导热和吸波功能的复合材料,在高频电子设备应用中备受重视。它能够同时解决设备的散热和电磁干扰两大难题,为光模块的高性能运行提供了双重保障。


金戈新材功能粉体材料推荐方案

光模块的散热与电磁兼容问题,是制约其进一步发展的关键因素。通过合理选用和应用导热界面材料、电磁屏蔽材料以及吸波材料等,能够有效提升光模块的散热性能,降低电磁干扰,确保光模块在高速发展进程中长时间稳定工作。

金戈新材针对光模块用导热界面材料、导热吸波材料,推荐以下专业的功能粉体材料解决方案,为光模块的性能提升与稳定运行提供了有力支持。

材料类型

功能粉体材料推荐方案

导热粉体材料最大应用性能或特点

4.0W/(m·K)导热凝胶

DRNJ-416用于双组分,低渗油

5.0W/(m·K)硅胶垫片

GD-S513LV低挥发

6.0W/(m·K)硅胶垫片

GD-S605D低挥发
5.0W/(m·K)导热吸波垫片GD-A503MJ△W5:18-26.5Ghz,RL:-28dB@22GHz (1mm)
6.0W/(m·K)导热吸波垫片GD-A600M△W5:5.5-10.5Ghz,RL:-24dB@7.6GHz (2mm)
15W/(m·K)导热吸波垫片DRXB-060△W5:7-12Ghz,RL:-17dB@9.5GHz (2mm)
2.0-2.7 W/(m·K)导热膏GZMJ-K214超低热阻0.004 ℃·in2/W,低粘度,低渗油,PK5026

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