光收发器与电磁干扰（EMI）和热管理

光收发器与电磁干扰（EMI）和热管理

光收发器

光收发器是用于通信和数据传输的装置，其作用是将光信号转换为电信号，或者将电信号转换为光信号。

光收发器通过光纤电缆接收传输的光信号，并将其转换为电信号以进行数据处理。反过来，它也可以将电信号转换为光信号并发送到光纤电缆中。借助这种电信号到光信号以及相反的转换功能，可以实现高速且大容量的数据通信。

光收发器支撑着光纤网络中的数据通信。光纤电缆以光的形式传输信息，因此具有非常高的通信速度，能够高速且稳定地传输大容量的数据。因此，光收发器成为通信基础设施的重要组成部分，在大型数据中心、通信运营商和企业网络等广泛应用。

光收发器的应用领域不断扩大，市场也在不断增长。在现代数字社会中，数据需求迅速增加，需要高速且可靠的通信基础设施。因此，光纤网络的需求也在增加，光收发器的需求也随之扩大。此外，5G通信、云服务的普及以及人工智能（AI）和大数据处理等技术的进步预计会进一步增加数据通信量。基于这些因素，光收发器市场预计将持续增长。

光收发器的组成部件包括发送接收模块、驱动单元和放大器等。为了确保这些模块正常工作，产品设计必须考虑电磁干扰和热管理。

热量控制类型

为了避免因产品内部发热引发各类问题，必须进行热量控制，降低内部产热造成的影响。根据热力学第一定律，已产生的热量不会消失，因此我们只能对其进行转移。所以，我们可以通过下列方法，进行散热等热量控制。

热量控制	散热方法	具体的散热案例
增大传热面积	使用散热部件	散热片
	将热量扩散到框体等构件上	TIM（界面材料） 热扩散器
提高热传导率	对流散热	局部冷却风扇 热管 热导板
	辐射散热	使用高辐射材料
降低设备的内部温度	换气	换气风扇 设置通风口
	隔绝热源	用隔热材料阻断传热 变更部件配置

增大传热面积

散热片
散热片是一种非常传统的热量控制方法，属于传热面积增大设备。散热片设有多枚鳍片，以物理方式扩大用于散热的面积，释放产生的热量。
使用散热片，可提高固体间、固体与空气间的热传导效率。

TIM（界面材料）
电子部件产生的热量会扩散到基板，实现降温，如果降温效果不足，可以利用框体、散热片 进行散热。
通常会将部件直接连接至框体，或经由基板将热量扩散到框体，但是，如果不降低构件接触面的接触热阻抗，同样无法有效散热。
TIM（界面材料）是一种填充构件与框体接触面间细微间隙，排除空气，降低接触热阻抗，使热量更易均匀传导的材料。
TIM可分为导热硅脂、散热片材等各种类型，关于具体的材料及相应特点，将在后文中进行说明。

热扩散器
TIM可用于降低构件间接触面的热阻抗，热扩散器则通过增大传热面积，使热量更高效地向框体面方向扩散，协助散热。
根据用途和发热量，热解石墨片、金属箔等各类配件均可被用作热扩散器。

提高热传导率

局部冷却风扇
利用风扇产生对流，经由产品内部的温热空气传导出热量，实现散热降温。
用作换气扇 ：交换温度较高的内部空气和外部空气，实现降温
用作风扇 ：将发热部周边的温热空气吹散，降低热量
发热体密集时，如果单纯依靠通风口等进行自然换气，风量不足，无法让温度均一化。因此，必须利用局部冷却风扇确保冷却所需的风量，采取高效的降温措施

热管
热管是一种利用温度差产生的对流，推动冷媒液循环，借此传导热量的冷却设备。
在热传导率较高的真空铜管中注入水等冷媒液，发热源的热量加热管内水至沸腾后，以气化热的形式释放出来。蒸汽将在远处的散热位置得到冷却，返回液体，移动至发热源后再次被加热。重复上述热对流循环过程，就能快速地使整体温度分布实现均一化。

降低设备的内部温度

换气风扇
在框体等处设置换气风扇，将内部的温热空气排出到外部，借此实现温度的均一化。

变更部件配置
必须管理好部件之间的位置关系，例如不在高温部件附近设置耐热性较差的部件等。此外，如果将发热部件设置在上风处，向下风处形成的热对流可能会升高其他部件的温度，因此要尽可能地将发热部件装设在下风处。

用隔热材料阻断传热
对于难以变更部件配置的产品，还可以在发热部件与其他部件间设置真空隔热材料、二氧化硅气凝胶等隔热材料，隔绝热量。

TIM的类型和特点

对于CPU等发热影响较大的设备，为了使其能通过基板、框体高效散热，必须填充接触面的细微间隙，降低热阻抗。为此使用的“TIM（Thermal Interface Material）”，可分为多个类型。

屏蔽构件	概要
导电性橡胶	在硅胶中填充导电性填料的片状或绳状EMI屏蔽垫片
软屏蔽	用导电织物（镀镍尼龙材料）包覆聚氨酯海绵芯材的EMI屏蔽垫片
屏蔽弹簧片	采用弹性尤其突出的铍铜合金材料的接地/EMI屏蔽产品
屏蔽线	将特殊金属网成型为绳状的EMI屏蔽垫片
Cho-Form (FIP Gasket)	自动安装在金属或塑料框体上的导电性硅基垫片
精密拉伸网	用于需要透气及可见性开口部分的EMI屏蔽用精密拉伸网
屏蔽蜂窝网	用于要求高透气性能的开口部的蜂窝状EMI屏蔽产品
导电胶带	内侧涂有导电性感压胶水的金属箔（铜或铝）胶带
导电塑料	通过将镀镍石墨纤维分散到PC-ABS中来赋予导电性能的导电塑料
电波吸收体	用于吸收电磁噪声的EMI对策构件。有原理不同的“抑制型电波吸收体”和“共振型电波吸收体”。
坡莫合金胶带	将镍合金等磁性体制成箔状的磁场屏蔽产品
屏蔽罐	EMI屏蔽用精密钣金部件

各类TIM不仅在接触热阻抗值上存在差异，可使用的位置、重复使用性等也各有不同，必须根据实际用途进行选择。
使用TIM的目的，是填充接触面的间隙，降低接触热阻抗。即使TIM的热传导率较高，如果在实际使用时发生TIM漏出，或在填充时残留空气层，同样无法获得预期的效果。
以导热凝胶为例，可能因热循环导致材料反复膨胀、收缩引发泵出，使材料遭到破坏，还有可能因材料中所含油分渗出（渗油）导致材料干燥，进而遭到破坏（干涸），因此，在使用前必须进行评估/研究。
此外，虽然热传导片材的贴附等操作相对简单，但如果施加的压着力不合适，同样无法实现预期的热量控制效果，这些因素也要在设计阶段仔细考量。

TIM可分为许多类型，不仅要根据使用环境选择材料，还必须进行热量控制效果的事先验证等。太阳金网株式会社提供包括填隙料、导热凝胶、热传导片材在内的各类热量控制产品。

关于各种热量控制产品，请确认产品页面。

EMI对策的种类

EMI对策有多种方法，以下是代表性方法。

对策方法	目标噪声	对策的种类
屏蔽	辐射噪声	电源电缆的屏蔽 导电性垫片 电波吸收体 拉伸网、金属网格等
过滤	传导噪声	铁氧体磁芯 共模扼流圈 EMI滤波器　等
接地	传导噪声	信号地 框架接地 电源地　等

电源电缆和通信电缆等不仅是噪声的传播路径，还会产生辐射噪声。因此，必须以电线的物理防护和电磁波的屏蔽对策为出发点采取措施。

EMI屏蔽的种类

为了增强EMI屏蔽的噪声衰减效果，理想的做法是将噪声发生源用高导电率和磁导率的材料不留间隙地包围起来。金属板作为框体材料预期可以获得很高的EMI屏蔽效果，但是事实上在实际的设备设计中，因为存在框体间隙（外壳与盖罩间的电气不连续性）、通风用的开口部分、电缆突起等，仅凭金属框体很难实现EMI屏蔽。

因此，根据使用场所和目的，会将以下材料用于EMI屏蔽。

屏蔽构件	概要
导电性橡胶	在硅胶中填充导电性填料的片状或绳状EMI屏蔽垫片
软屏蔽	用导电织物（镀镍尼龙材料）包覆聚氨酯海绵芯材的EMI屏蔽垫片
屏蔽弹簧片	采用弹性尤其突出的铍铜合金材料的接地/EMI屏蔽产品
屏蔽线	将特殊金属网成型为绳状的EMI屏蔽垫片
Cho-Form (FIP Gasket)	自动安装在金属或塑料框体上的导电性硅基垫片
精密拉伸网	用于需要透气及可见性开口部分的EMI屏蔽用精密拉伸网
屏蔽蜂窝网	用于要求高透气性能的开口部的蜂窝状EMI屏蔽产品
导电胶带	内侧涂有导电性感压胶水的金属箔（铜或铝）胶带
导电塑料	通过将镀镍石墨纤维分散到PC-ABS中来赋予导电性能的导电塑料
电波吸收体	用于吸收电磁噪声的EMI对策构件。有原理不同的“抑制型电波吸收体”和“共振型电波吸收体”。
坡莫合金胶带	将镍合金等磁性体制成箔状的磁场屏蔽产品
屏蔽罐	EMI屏蔽用精密钣金部件

※太阳金网经营产品
EMI屏蔽有很多种类，必须根据使用环境选择材料，并提前验证EMI屏蔽效果。太阳金网株式会社经营垫片、导电性橡胶、海绵垫片和屏蔽弹簧片等各种EMI屏蔽产品。
关于各种EMI屏蔽产品，请确认产品页面。