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100GデータセンターモジュールがCOBパッケージを好む理由

Updated on 6月 7, 2022
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アプリケーションに基づいて光モジュール市場を細分化すると、電気通信とデータセンター通信になります。温度や信頼性などのパフォーマンス指標は、通信市場よりもデータセンタートモジュール市場の方が要求が厳しい場合があります。ただし、データセンターモジュールは、高速、迅速な反復、低価格、膨大な量などのニーズを満たすと要求されています。そのため、モジュールのコストの60%を占める光学サブアセンブリ(OSA)が注目されています。OSAのパッケージング技術は、コストを削減する余地があるパッケージです。ここでは、 100G光モジュールで優先して使用されるパッケージを含むいくつかのパッケージング技術を紹介します。

光モジュールの光学サブアセンブリーの一般的なパッケージング技術

TO-CAN

TOパッケージ(Transistor Outline、略してTO)は、電流伝導マイクロエレクトロニクスのパッケージングおよびハウジングの設計とサイズを管理するパッケージの規格で、もう何十年間使用されてきました。TOパッケージは、常にTOヘッダーとTOキャップといった2つのコンポーネントで構成されます。TOヘッダーにより、カプセル化されたコンポーネントに電力が供給されますが、TOキャップにより光信号がスムーズに伝送されます。TOパッケージは典型的なハーメチックパッケージで、主に10G光モジュールで使用されています。

BOX

BOXビルドとは、完全なパッケージまたはボックス内の部品のアセンブリ全体を指します。BOXビルドは、ハーメチックまたは非ハーメチックパッケージにすることができます。中距離および長距離データ転送用の既存の高速光デバイスは、通常、デバイスの長寿命の要件を満たすためにハーメチックBOXパッケージを採用しています。

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COB

COB(Chip on Board)とは、半導体またはマイクロコアコアを回路基板に直接実装する方法で、個々のICとして通常の組み立てや封入を行うものではありません。チップとワイヤを損傷から保護するために、チップは通常、ヒートシンクのようにエポキシまたは樹脂コーティングで覆われています。従来のデバイスパッケージを捨てると、コストが削減され、PCBのスペースも節約できます。また、より短い相互接続パスを構築する結果として、パフォーマンスが向上します。40G/100G高速マルチモード光モジュールにとって、COB非ハーメチックパッケージは魅力的な選択です。

膨大なデータの使用により、40Gbpsを超える高速光モジュールと100Gbps光モジュールが光相互接続プラットフォームの主要プレーヤーになりました。COBパッケージング技術は、100Gbps以上の高データレートの光モジュールの統合とアセンブリに適用できます。また、QSFPは最大100GbpsのデータレートでCOB方式でパッケージ化および組み立てできることが証明されています。COBは以下の魅力的なメリットを備えているから、100Gbpsデータセンターモジュールのメーカーに好まれています。

100 GbpsデータセンターモジュールがCOBパッケージを好む理由

大量生産に適する

COB技術では、半導体チップがPCBに直接配置されるため、パッケージングのステップが不要になります。特に大量生産において、生産コストを大幅に削減できます。さらに、関連する技術と機器の動作が成熟しているため、パッケージと相互接続に技術的な障害はありません。それにひきかえ、TOパッケージおよびBOXパッケージは手作業に依存しているため、大量生産を実現することは困難です。

重量と体積を節約

COBは、回路の重量と質量を減らします。従来のプリント配線板(PWB)と標準のワイヤボンディング技術を使用して、COB技術は重量と体積を少なくとも10倍節約できます。COBは、高パッキング密度、迅速なターンアラウンドを提供し、高周波数に適応でき、標準のアセンブリ技術を混合でき、ほとんどの基板に適用できます。COB技術は、熱抵抗とアクティブダイと基板間の相互接続の数を減らし、回路全体の速度と設計の信頼性を向上させる可能性があります。これは、スペースが限られている場合でも、既存の製品設計を迅速に変更できる製造ソリューションです。

衝突防止と圧縮

COB製品は、PCBボードの凹面ランプの位置に直接カプセル化され、その後エポキシ樹脂でカプセル化および硬化されます。滑らかで硬い、衝撃や摩耗に強い球面に作られています。

強い熱放散

BOXパッケージとは異なり、COB製品はPCBボードにパッケージ化され、芯の熱はPCBボードの銅箔を介して迅速に伝達され、PCBボードの銅箔の厚さには厳しい技術要件に加えて、浸漬金プロセスがあり、深刻な光減衰をほとんど引き起こしません。

*ご注意ください:歩留まりは最適ではないため、オンチップチップにパッケージされたモジュールのテストには特に注意する必要がある。

結論

COB非ハーメチックパッケージング技術は、PCBボードとボンディングワイヤによるデータレート制限にもかかわらず、高信頼性、低コストなどの特定の機能のため、100G高速データセンタートモジュールのパッケージングに主に適用されます。大量生産と互換性があり、実験室レベルのテストで優れた再加工能力も備えています。ただし、光の減衰や寿命の短さなどの欠点がまだあり、これらの問題が解決されれば、COBは将来のパッケージ開発の主要な方向の1つになります。

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