Télécommunications et Infrastructure 5G

Des interfaces thermiques qui évoluent au rythme d'un programme de télécommunications

Le matériel de télécommunications et 5G sollicite fortement les matériaux d'interface thermique. Un émetteur-récepteur optique à chemin optique replié laisse environ 0,2 mm de hauteur d'empilement entre un dissipateur thermique en cuivre et le boîtier du module. Une unité d'antenne active (AAU) extérieure est exposée en plein soleil sur une tour pendant une décennie. Une carte de ligne de commutateur de 51,2 Tb/s regroupe des ASIC, des dispositifs PHY et des horloges de synchronisation sous un seul dissipateur thermique avec trois hauteurs d'interstice différentes. Et chaque programme est déjà en cours : l'ingénierie dispose d'une nomenclature fonctionnelle et cherche une deuxième source qui s'intègre sans redémarrer la qualification.

Le portefeuille de TIM pour les télécommunications et la 5G de Ziitek est conçu autour de cette contrainte. Nous commençons par reproduire ce que fait le fournisseur en place – contour du pad, épaisseur du support, îlot adhésif, format d'emballage, comportement au retravail – puis nous fournissons une valeur K, une courbe de compression et des données de vieillissement qui égalent ou dépassent les performances de référence sur les montages du client.

Stations de base 5G : AAU, BBU et têtes radio distantes

Le matériel radio 5G répartit la chaleur entre les unités de bande de base (BBU), les unités d'antenne active (AAU) et les têtes radio distantes (RRH). L'AAU est généralement la mission la plus difficile pour un TIM. Les réseaux Massive-MIMO pilotent des dizaines de chaînes d'amplificateurs de puissance derrière un seul couvercle en aluminium moulé. La planéité du moulage est approximative, la température ambiante est celle de la tour, et la fenêtre de maintenance est en pratique « jamais ». Nous fournissons des pads de remplissage en silicone souple – série TIF – dimensionnés pour absorber les défauts de planéité sur les surfaces des amplificateurs de puissance et de formation de faisceaux, ainsi que des films de graphite lorsque le refroidissement directionnel aide à déplacer la chaleur vers un bord plus froid du boîtier. Pour le regroupement de BBU dans une armoire, des kits de pads d'épaisseurs mixtes gèrent les surfaces des FPGA, DSP et convertisseurs DC-DC sous une seule plaque froide ou un dissipateur à ailettes.

Modules optiques : fronthaul, midhaul, accès et interconnexion pour l'IA

C'est avec les émetteurs-récepteurs optiques que l'ingénierie des TIM devient la plus chirurgicale. Sur un module d'accès 5G à ligne repliée de 34 W avec une limite de sécurité de ~60 °C sur le dissipateur, le PCM du fournisseur en place affichait K=7,5 W/m·K à 0,2 mm sur un support en inox de 0,02 mm. Les relevés par thermocouple donnaient 59 / 59 / 61 / 61 °C sur quatre positions, ne laissant pratiquement aucune marge pour un substitut. Notre qualification de deuxième source a utilisé le TIC808H sur la même épaisseur de support, a respecté la ligne de coupe en retrait de 1 mm du dissipateur en cuivre, a conservé l'îlot adhésif local en PET de 0,1 mm pour l'alimentation en mi-coupe, et a reproduit l'emballage en bande segmentée avec un film de protection de marque afin que les opérateurs de la ligne de production suivent la même procédure opératoire standard.

Au niveau de densité supérieur – les modules optiques pour l'IA 800G et 1.6T – la densité thermique dépasse 50 W/cm² dans les boîtiers QSFP-DD et OSFP. Il n'y a pas de place pour un pad rigide. Le TIF700UU, avec une dureté de Shore OO 25 / OO 35, offre une conformabilité semblable à un gel à 10 W/m·K, et à 70 % de compression d'un échantillon de 2 mm, il ne nécessite que 11 psi – soit 10 psi de moins que le produit phare de la concurrence. Cette différence maintient la contrainte sur le laser et les condensateurs montés en surface sous le seuil de fissuration, protégeant la stabilité de la longueur d'onde et le taux d'erreur binaire sur toute la durée de vie du module. Pour l'interface avec la plaque froide externe, le composite PCM-métal TIC800T-ST résiste à des milliers de cycles d'insertion/retrait dans des baies remplaçables à chaud, sans le maculage et la migration observés avec les films PCM non renforcés.

Modules amplificateurs de puissance RF et chaînes hyperfréquences

Les modules amplificateurs de puissance RF et hyperfréquences – les étages de puissance GaN et LDMOS derrière les cellules sub-6 GHz, les frontaux mmWave et les liaisons point à point hyperfréquences – concentrent la chaleur sur de petites surfaces de puce derrière une bride ou directement sur une pastille de cuivre. L'épaisseur de la jonction détermine la température de la jonction, et la température de la jonction détermine les allégations de fiabilité et le MTBF en fin de vie. Nous associons la graisse thermique TIG pour des jonctions fines et reproductibles sous les puces nues ou les dissipateurs intégrés avec les pads souples TIF pour l'interface boîtier-dissipateur, puis nous caractérisons l'empilement combiné sur la maquette du client afin que l'équipe de simulation thermique obtienne des courbes mesurées plutôt que des chiffres de fiche technique.

Routeurs, commutateurs et chemin de données filaire

À l'intérieur d'un routeur de classe châssis ou d'un commutateur de sommet de rack, une seule empreinte de dissipateur thermique couvre généralement un ASIC de commutation, un PHY adjacent et une horloge de synchronisation – trois surfaces à trois hauteurs différentes. Des kits de pads en silicone d'épaisseurs mixtes gèrent la différence de hauteur tandis qu'une fine couche de graisse s'occupe de la puce à plus haut flux. Les pads découpés à mi-chair avec un support autoadhésif poisseux résistent aux étapes de fabrication adjacentes au montage en surface (SMT), et la compatibilité avec le pick-and-place élimine une étape de placement manuel. Pour les nomenclatures multi-fournisseurs, nous fournissons des substitutions directes pour les grandes marques mondiales de TIM, avec des tests comparatifs documentés sur le matériel du client – et non une équivalence théorique.

Pourquoi le second approvisionnement dans les télécoms est différent

Les clients du secteur des télécommunications opèrent sous des régimes d'audit d'opérateurs qui portent une attention particulière aux notifications de changement, à la traçabilité des lots et aux déclarations de matériaux. Chaque lot Ziitek est expédié avec les données de test comparatives – température de changement de phase, résistance thermique inox+PCM, courbes de compression-déflexion, comportement au retravail/retrait propre – déjà alignées sur la référence du fournisseur en place. Le dossier de qualification est constitué lors de l'envoi des échantillons plutôt que d'être assemblé après l'examen technique. Le délai de livraison des échantillons est généralement de quatre jours après une réunion de revue de conception ; les formats en feuille, en rouleau ou préformés sont disponibles en quelques jours pour les créneaux EVT. Le résultat est une voie de second approvisionnement qui s'inscrit dans la fenêtre d'un programme actif au lieu de déclencher un nouveau cycle de qualification.

Résultats du projet

• Le TIC808H sur un support en inox de 0,02 mm avec K=7,5 W/m·K et une épaisseur de pad de 0,2 mm a égalé l'enveloppe thermique du fournisseur en place sur un émetteur-récepteur optique 5G à ligne repliée (source de chaleur de 34 W, limite de sécurité de ~60 °C sur le dissipateur).
• La ligne de coupe a été maintenue à 1 mm à l'intérieur du dissipateur en cuivre conformément au schéma du client ; l'îlot adhésif en PET et l'emballage en bande segmentée ont été reproduits à l'identique de ceux du fournisseur en place pour que les opérateurs de ligne conservent la même procédure opératoire standard.
• Le pad de remplissage ultra-souple TIF700UU à 10 W/m·K a atteint 11 psi à 70 % de compression – 10 psi de moins que le produit phare de la concurrence – protégeant les lasers et les condensateurs SMT sur les modules 800G / 1.6T QSFP-DD et OSFP de plus de 50 W/cm².
• Le composite PCM-métal TIC800T-ST à l'interface de la plaque froide externe a résisté à des cycles d'insertion à chaud répétés sans maculage.
• La résistance thermique reste stable après un vieillissement de 1 000 heures à 85 °C
• Le délai de livraison des échantillons est généralement de quatre jours après la réunion de revue de conception ; les formats préformés, en feuille et en rouleau sont disponibles en quelques jours pour les créneaux EVT

Conformité et qualification des matériaux

Les qualités télécoms de Ziitek sont livrées avec les déclarations de matériaux RoHS, REACH et d'audit opérateur, ainsi que le dossier de données de tests comparatifs — température de changement de phase, résistance thermique acier inoxydable+PCM, courbes de compression-déflexion, comportement en reprise/retrait propre, et vieillissement de 1 000 heures à 85 °C — déjà aligné sur la référence en place. Les registres de notification de changement et de traçabilité des lots sont formatés pour les systèmes qualité des clients télécoms et les listes de contrôle d'audit des opérateurs, de sorte qu'un dossier d'artefacts de qualification de seconde source est constitué lors de l'expédition de l'échantillon plutôt que d'être recherché après la revue d'ingénierie.

Conclusion

Le portefeuille télécoms et 5G de Ziitek est qualifié comme seconde source de remplacement direct face aux marques de TIM de premier rang sur des programmes en cours d'émetteurs-récepteurs optiques, d'AAU et de commutation. L'épaisseur du support, la ligne de coupe, l'îlot adhésif et le comportement en reprise sont reproduits à l'identique, permettant d'intégrer le changement dans le programme actif sans redémarrer la qualification. La famille TIC808H / TIF700UU / TIC800T-ST est la configuration de référence que nous recommandons pour les nouveaux programmes de fronthaul, d'interconnexion IA et d'AAU.

Produits recommandés

Émetteur-récepteur optique à ligne repliée — l'emplacement en surbrillance abrite le support PCM-inox TIC808H remplaçant le pad global existant (du programme de boîtier de module optique).

Émetteur-récepteur optique IA nouvelle génération 800G / 1.6T — Pad ultra-souple TIF700UU et composite PCM-métal TIC800T-ST (du programme de boîtier de module optique IA).