Neuer IR-transparenter EXTEM^™ Kunststoff von SABIC unterstützt den Umstieg zu integrierten optischen Bauelementen für schneller und energieeffizientere Datenzentren

BASEL, SCHWEIZ, 19. September 2022 - SABIC, ein weltweit führendes Unternehmen der chemischen Industrie, bietet mit EXTEM^™ RH1016UCL einen neuen, extrem hitzebeständigen und Infrarot-transparenten Kunststoff für das Spritzgießen von Linsen zur Integration in optische Transceiver und andere optische Steckverbindungen. Als einer der ersten transparenten Thermoplaste hält EXTEM RH1016UCL der 260°C Spitzentemperatur beim Reflow-Löten von Leiterplatten stand, ohne die Dimensionsstabilität des Formteils zu beeinträchtigen. Dies ermöglicht die Montage optischer Elemente wie Z.B Linsenarrays zusammen mit anderen Komponenten als ‚Co-Packaged Optics‘ (CPO) in einem einzigen Schritt und erübrigt auf diese Weise die sonst für Linsen aus weniger wärmebeständigen Materialien erforderliche separate Montage und Ausrichtung. Der Einsatz von Mikro-Spritzguss zur Herstellung der Bauteile aus EXTEM  ermöglicht außerdem aufgrund eines sehr hohen Automatisierungsgrades außergewöhnlich hohe Produktionskapazitäten.  Die Kombination aus fast uneingeschränkter Designfreiheit bei der Konzeption von Bauteilen in Verbindung mit der schon beschriebenen hohen Skalierbarkeit und der bahnbrechend hohen thermischen Leistungsfähigkeit von EXTEM unterstützt l den Umstieg von steckbaren Transceivern hin zu CPO-Lösungen für schnellere, größere und energieeffizientere Datenzentren. Ein erster namhafter OEM in den USA hat EXTEM RH1016UCL bereits für Bauteiler der nächsten Generation validiert und spezifiziert.

Der neue EXTEM RH1016UCL Kunststoff wird von SABIC während der Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC) vom 7. bis 9. März in San Diego, Kalifornien, auf Stand 5748 präsentiert.

„CPO ist eine Zukunftstechnologie, die zur Steigerung der Zuverlässigkeit von Datenzentren beitragen sowie deren Stromverbrauch und Kosten reduzieren kann, indem sie die Optik viel näher zu den anwendungsspezifisch integrierten Hauptschaltkreisen (ASICs) bringt“, sagt Florian Jung, Global Business Manager für ULTEM^™ und EXTEM im Specialties Business von SABIC. „Die Großserienfertigung komplexer, miniaturisierter Linsen und Arrays für CPO erfordert neue Materialien zur Überwindung der Konstruktions-, Skalierbarkeits- und Systemkostennachteile von Glas und anderen derzeit eingesetzten Werkstoffen. Unser neues EXTEM RH1016UCL greift dies auf und hilft der Branche, diese Schwellentechnologie voranzutreiben und neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Integrationsdichte und Energieeffizienz von Leiterplatten zu schaffen.“

Verlagerung der Optik auf die Leiterplatte

Während Datenzentren bestrebt sind, der Nachfrage nach mehr Bandbreite und schnelleren Übertragungsraten entgegenzukommen, nehmen der Stromverbrauch und die Latenzzeiten von Paketvermittlungsnetzen zu. CPO kann Beides reduzieren. Durch Integration mit den für Ethernet-Schaltungen verwendeten ASICs werden die optischen Steckverbinder auf die Leiterplatte verlagert, was den Strombedarf zum Ansprechen der Schnittstelle zwischen diesen Komponenten reduzieren kann.

Gegenüber steckbarer Optik stellt CPO jedoch höhere Anforderungen an das Material. Die Bauelemente müssen in der Lage sein, ihre Form während der Belastungen der Leiterplattenmontage beizubehalten, wozu sehr hohe Reflow-Löttemperaturen von bis zu 260°C zählen. Glas hält dieser Hitze stand, lässt sich jedoch nur schwer zu komplexen Linsen und Arrays verarbeiten. Oft erfordern die Produkte aufwändiges Nachschleifen und Polieren. Daher ist die Fertigung von Formglasteilen ist zwar möglich, aber teuer und schwierig zu skalieren.

Einführung eines neuen hitzebeständigen Thermoplasts

EXTEM RH1016UCL bietet mehrere Vorteile für CPO. Als Thermoplast erleichtert es die Umsetzung komplizierter Geometrien und die Integration von Bauelementen. Gute Fließeigenschaften ermöglichen dünnwandige Konstruktionen und den Einsatz von Mehrfach-Werkzeugen. Bei der Leiterplattenmontage zeigt EXTEM RH1016UCL ausgezeichnete Dimensionsstabilität gegen Verformung und hohe optische Stabilität zur Sicherung der Signalintegrität. Darüber hinaus tragen der hohe Brechungsindex des Materials und seine Transparenz im Nahinfrarot-Bereich zur Steigerung der Linsenleistung bei. Designer können bei der Entwicklung neuer und innovativer optischer Schaltungen auf die in der OpticStudio^® Materialdatenbank von Zemax verfügbaren optischen Konstanten von EXTEM RH1016UCL zugreifen.

„Unter Einsatz einer speziellen Chemie ist es uns gelungen, einen neuen EXTEM Kunststoff mit sehr hoher Wärmebeständigkeit zu entwickeln, der es nunmehr gestattet, optische Steckverbindungen mit thermoplastischen Linsen schon vor der Leiterplattenmontage beim ASIC-Chip zu platzieren“, unterstreicht Gabrie Hoogland, Chief Scientist bei SABIC. „CPO macht den elektronischen Schaltweg so kurz und nahtlos wie möglich, um sehr hohe Datenübertragungsraten zu erreichen. Die weltweiten Technologiezentren von SABIC unterstützen Kunden bei der Umstellung auf EXTEM RH1016UCL mit gezielten Kapazitäten für Mikrospritzgussanwendungen, einschließlich modernster Prüfstände und Messtechnik für optische Eigenschaften und Konstanten, Reflow-Lötstabilität und praxisnahe Hydroalterung.“

Zu den auf der OFC ausgestellten Anwendungen aus EXTEM RH1016UCL zählen eine asphärische Prüflinse und ein montagefertiges Linsenarray mit Multi-Fiber Push-On (MPO) Steckerpins sowie ein 12-Linsen-Werkzeug für Materialtests. Das Unternehmen zeigt außerdem eine asphärische Linse und ein Linsenarray aus kürzlich eingeführtem ULTEM 3310TD, das auf die Fertigung von Kollimatorlinsen für optische Transceiver in Single-Mode-Faseroptiksystemen ausgerichtet ist. Ebenfalls zu sehen ist ein MPO-Steckverbinder aus ULTEM 1010, das seit Jahrzehnten als Material der Wahl für thermoplastische Linsen gilt.

Der neue EXTEM Kunststoff ist weltweit lieferbar.

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