光模组压铸如何达至出众的质量、表现及性价比？

由于现代通信都是由光纤光缆传输，而终端发送和接收都是电信号，光模块就成了两端光电信号不可或缺的转换装置。受惠于大的云端服务营运商增加新数据中心的投资并采用较昂贵的高速率模块，加上全球电讯商加大投放5G网络建设，光模块市场预计于近年内将飞速增长。

一般情况下，光模块的底座和外罩是压铸而成，压铸具有尺寸精度高、工艺成本低等优点，是目前光模块外壳最常用的加工工艺。用于光模块压铸的传统合金包括3号、4号和5号锌合金，还有A360、A380、ADC10、ADC12铝合金。

传统合金的限制

光模块壳体是薄壁压铸件，尽管3号、4号和5号锌合金的流动性在常用的锌合金中相对较好，但在实际的压铸中依然存在砂孔、冷纹、硬点等缺陷，从而造成电镀的合格率低。很多压铸厂也通过提高压力、模温和料温的方法来解决以上缺陷，但同时也造成了粘模、模具冲蚀等问题。

由于5G网络的传输速度快，功率也相对于4G高，对设备的散热要求高，有部分光模块压铸材料采用铝合金，其目的是利用铝的导热系数比锌高，提高使用时的散热性能。但一般铝合金大多以回收铝生产，杂质含量高，其导热系数相对于锌合金没有太大改善 （见表一）。

表一：常用铝合金的导热系数与3号锌合金的比较

光模块压铸面对的挑战

除了在压铸生产过程中常见的砂孔、硬点、粘膜、模具冲蚀的问题外，由于光模块壳体是薄壁件，且属于复杂结构件，相对较容易出现冷纹的问题，这主要与铸件结构、模温、料温、充填模式、压力及速度、喷涂状况以及合金流动性有关。

图1：冷纹问题

另外，光模块脱模角小，铸件局部区位偏厚，导致高模温，因此容易出现外壳粘模的问题。这是指锌料积附在模具表面，当液流冲击模位，造成模面损坏。当然，冷却水不合理、脱模剂涂布不平均、高温区域缺乏喷雾冷却都可能导致粘模。

图2：粘模问题

不少光模块壳体压铸企业为了改善模腔填充效果，减少冷纹产生，会采用减少浇口宽度、提高压铸压力的方法来改善这些缺陷，但高压高速也容易造成模具的冲蚀。模具表面受到液流反复冲击而受损形成模腔凹陷，有机会造成更严重的拉伤粘模的现象，模具使用寿命就会减低。在铸件表面可见凸起的小圆点或沟痕。冲蚀可发生于任何流动中的液体。当形成涡流时，会产生一些近乎真空的气穴或孔洞。这些气穴或孔洞会随金属溶液流动前进，直到它们爆破。这种爆破过程可以在极小的区域下产生极高的压力 (可达到数百个MPa)，冲击模面并最终形成爆炸。

为了减少意外的发生，必须妥善处理模具冲蚀的问题，例如：使用较低的内浇口速度；金属液温度不应过高；避免流道的截面突然转变，其截面面积应由大到小；加大射流角度，尽量避免直接冲击成型部位；优化充填时的排气效果等。

图3：模具冲蚀问题

解决光模块压铸应用问题的特制合金

针对目前传统锌合金和铝合金未能有效配合光模块压铸产品应用的问题，特制合金便应运而生。特制合金包括特制锌合金和特制铝合金，它们都针对光模块压铸的特别要求，改善了传统锌合金和铝合金的特质，从而可以有效解决光模块压铸面对的挑战。

特制锌合金

MDX 及MDX²智慧型光电特制锌合金

MDX 及MDX²保留了锌合金的优点，如优良的压铸性能、力学性能，同时改善了流动性，不但能有效改善砂孔及冷纹的问题，同时减低粘模及模具冲蚀的情况，更适合应用于薄壁产品。材料杂质少，逐渐的电镀及表面处理效果更理想，再加上其良好的电磁屏蔽性能，铸件就能以稳定性取胜。MDX 及MDX²锌合金特别为光模块行业设计，MDX² 是智慧型光电行业产品的首选，应用范畴涵盖光模块壳体、光通信连接器原件、高阶影音用插接器部件、薄壁的电子零配件等。

表2：MDX 及MDX2与3号及5号锌合金的性能对比

注：拉力棒制作工艺为压铸

特制铝合金

铝合金铸件应用范围广泛，因此针对其应用范畴的特色而设计的特制铝合金也特别多。厂家可根据产品的具体应用而进行选择。

AD8A 特强高导热铝合金

经过改良的AD8A压铸铝合金利用了独特的成分及制造技术来提高导热性能，不但拥有一般铝合金稳定良好的铸造工艺性，同时让铸件的导电导热表现比市面上性能相似的铝合金卓越稳定，适用于对产品要求高的发射天线、手机中板、光模组壳体、LED照明配件及散热器等制造商。

表3：AD8A与传统铝合金的电导率对比

注：不同铸件的电导率会略有差异

AD3抗腐蚀铝合金

AD3 铝合金在不需要进行表面处理下，兼具卓越耐腐蚀性并保持良好的散热性能和流动性。其压住性能与ADC12 相若，可压铸成各种复杂结构件，尤其适合需要高稳定性的室外用电子产品或室外家具、运动器材等。

表4：AD3与传统铝合金的盐雾测试对比

ADC12X 高强高硬铝合金

ADC12X本是为手机中板而设计，成分与制造过程都具独特性，令其一方面符合ADC12 的规格，却能保持轻巧，同时达到更高的强度及硬度。其流动性极佳，故不少移动通讯器材、无人机零部件、高强度结构件及薄壁产品的厂商都乐于采用。

表5：ADC12X与ADC12的性能对比

AD12 低热膨胀系数铝合金

光电产品对准确度非常重视，如自动驾驶汽车摄像头，但很多应用环境都难以避免温度差异，产品的热膨胀系数高，就会增加误差，降低产品的可靠耐用性。AD12拥有较低的热膨胀系数，特地为专业级的光学设备配件而设。

表6：AD12与ADC12的热膨胀系数对比

结语

为紧跟光模块行业技术的提升速度，与时并进，许多厂家积极利用创新材料，采纳专家意见改善流程，务求增强其竞争力，在行业里领先。而针对光模块压铸的特制合金，可以有效帮助厂家提升产品质量、减少缺陷、提高生产效率，为光模块压铸产品带来出众的质量、表现及性价比，厂家可在技术专家的指导下选择合适的产品，体验创新材料带来的优势。