傲川石墨烯导热垫在1.6T OSFP高速光模块中的应用

项目概况

项目：1.6T OSFP高速光模块，目前有两种主流的散热设计

1、RHS：Riding Heat Sink，骑乘式散热器

2、IHS：Integrated Heat Sink，集成式散热器

核心热源：DSP数字信号处理芯片，采用3nm工艺裸Die封装，典型功耗约17W，裸片尺寸约6mm*5mm

传热路径：DSP →导热界面材料→热沉

1. DSP芯片：行业主流方案为博通（Broadcom）、迈威尔（Marvell）

2. 导热界面材料：当前主要分为后固化导热凝胶、石墨烯导热垫两大技术路线

3. 热沉：行业主流散热方案包含多种形式，本项目选用铝合金壳体+CNC凸台，搭配骑乘式散热器+风冷散热的架构

① 铝合金外壳+CNC凸台

② 铜挤风道+CNC凸台

③ 一体式VC均热板散热器

④ 下一代备选：铜金刚石复合材料成型外壳

⑤ 间接液冷：壳体内部集成冷媒流道

4. 装配间隙：导热材料与壳体CNC凸台设计间隙约0.3mm

竞品方案与现存痛点

项目前期，客户评估了行业主流后固化导热凝胶产品：

1. DOWSIL TC‑3120，一款标称12.0W/m.k　单组份后固化导热凝胶

2. DOWSIL TC‑3205，一款标称20.5W/m.k　单组份后固化导热凝胶

3. Henkel TCF-14001，一款标称14.5W/m.k双组分导热凝胶

在85℃高温加速固化 2h 后，发现导热凝胶出现与裸Die及壳体凸台界面脱粘现象，界面热阻大幅上升，导致DSP芯片温升超标，无法满足产品长期可靠性要求。且上述失效问题，历经多次迭代测试，复现率100%；基于此，客户决定放弃后固化导热凝胶路线，切换为石墨烯导热垫方案，并提出明确的技术指标要求

技术指标要求：

1. 垫片初始厚度0.5mm，40%压缩率条件下，界面热阻＜0.1℃.cm²/W

2. 压缩应力<40Psi@40%压缩率

3. 外观：无脱粉、无明显裂纹、压痕及凹坑缺陷。

4. 边缘防护：需侧面浸胶/包边

5. 需单面点胶，且点胶位置可接受定制。

热设计目标：DSP芯片结温Tj＜85℃

傲川AOK解决方案

1. 推荐产品型号：HGP6石墨烯导热垫

2. 防护与结构设计：

① DSP 芯片周边密集排布贴片电容，芯片边缘与元器件间距仅 0.5mm-1.0mm，石墨烯碎屑掉落存在造成电容短路的重大风险

② 项目采用双重防护策略：底部施加围坝胶，再搭配泡棉框实现物理阻隔；同时在金属壳体内表面设置定位凹槽，配套定制化定位工装，保障装配对位精度

4. 产线适配：量产阶段适配自动化真空吸盘作业，提升组装效率与一致性，满足规模化生产需求。

实测效果

测试条件：环境温度45℃，有效风量约15CFM；实测 DSP 芯片结温约 76℃，优于 Tj＜85℃的设计目标，散热性能满足整机要求。

如下是HGP6石墨烯导热垫产品规格书。

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