一种光模块侧面散热结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种光模块侧面散热结构。


背景技术：

2.随着互联网和数据中心的发展，对传输带宽的要求也越来越高。这样传输速率和通道数越来越多，耗电越来越大，对散热的需求也大幅度提高了。但是受到封装尺寸的限制，结构的大小必须限制在固定的体积内，如何改进散热结构就成为亟待解决的问题。
3.由于降低成本提高集成度等多方面的需求，cob结构去除了金属外壳封装，在光模块的应用越来越多。cob由于装配公差的限制，芯片距离模块外壳有一定空隙，通常是采用导热垫来填补这个空隙。但是cob结构距离外壳较远，导热垫的厚度相应较大。而一般导热垫的导热系数只有7w/m.k，是金属的几十分之一。因此散热仍然是一个严重的问题。
4.传统的cob散热通过pcb填孔传到pcb背面再与导热垫和下盖接触。pcb工艺复杂，影响布线，热阻较大。或者采用pcb挖空，cob散热片穿透pcb与导热垫和下盖接触。此种方法虽然好于前者。下盖贴着pcb。但pcb是热的不良导体，最终还是靠下盖与上盖的接触，将热量传送到上盖再散出去。如果采用c型散热片，不是通过侧面，而是直接通过上盖散热，当然散热会更好。但是其一，难于机械加工；其二，c型散热片可能会挡到下面的元器件，导致元器件无法贴片，或者无法耦合。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种光模块侧面散热结构，具体技术方案如下：
6.一种光模块侧面散热结构，光模块包括相互嵌合的上盖与下盖，封装在上盖与下盖之间的pcb板、驱动器芯片、光学集成电路芯片、光纤阵列、光纤插头和激光器组件，pcb板设置在下盖上，pcb板与下盖之间留有布线空隙；在pcb 板上设置一块散热板，光纤阵列、激光器组件、光学集成电路芯片和驱动器芯片均布置在散热板上，散热板的侧板在靠近发热源的边缘垂直设置散热板侧板，散热板侧板延伸凸出下盖与上盖侧壁之间通过导热垫接触。
7.本实用新型的散热结构，侧面加高的散热片要高于下盖，这一部分通过很薄的一层导热垫与上盖接触，面积较大；其热阻较小。
8.对本实用新型技术方案的优选，散热板采用钨铜合金制作。散热板是耦合贴片的基板，采用钨铜合金，即保证刚度也能提高散热。
9.对本实用新型技术方案的优选，散热板包括安装光学集成电路芯片的第一安装部、安装驱动器芯片的第二安装部以及安装光纤阵列和激光器组件的第三安装部，第一安装部为光学集成电路芯片尺寸完全一致的第一平板，第一平板的上表面为第一安装平面，光学集成电路芯片贴合第一安装平面设置；第二安装部紧挨第一安装部设置且沿下盖的长度方向布置；第二安装部的数量与驱动器芯片的数量一一对应，第二安装部为与驱动器芯片尺寸完全一致的第二平板，第二平板的上表面为第二安装平面，驱动器芯片贴合第二安
装平面设置；每相邻两个第二安装部之间留有间隙；第三安装部紧挨第一安装部设置且沿下盖的长度方向布置；第三安装部的上表面为第三安装平面，光纤阵列和激光器组件贴合第三安装平面设置。散热板的异性结构设计，即保证了光纤阵列和激光器组件一个平台，光学集成电路芯片一个平台，驱动器芯片一个平台，也能保证作为发热源的光纤阵列、激光器组件、光学集成电路芯片和驱动器芯片能很好的散热。
10.对本实用新型技术方案的优选，散热板与pcb板相贴合的面上在与发热源相对的位置处外凸设置背面散热凸起，背面散热凸起贯穿pcb板上开设通槽并通过导热垫与下盖贴合。背面散热凸起设置在靠近发热源处，背面散热凸起的设计，进一步增加发热源的散热面积。
11.对本实用新型技术方案的优选，散热板侧板设置在散热板的第三安装部的侧边。激光器组件为光模块的主要的发热源，将散热板侧板设置在第三安装部的侧边更加的靠近发热源，提高散热效果。
12.对本实用新型技术方案的优选，第一安装平面高于第三安装平面，目的是补偿芯片之间的高度差。
13.对本实用新型技术方案的优选，散热板的两侧端面与下盖的两侧侧板的内侧壁面相接触的部分之间均通过导热垫接触。导热垫的设置目的提高热的传导性，进一步提高散热效果。
14.对本实用新型技术方案的优选，散热板的第三安装部的两侧边均垂设置散热凸起，散热凸起的端面均与下盖的两侧侧板的内侧壁面之间均通过导热垫接触，散热凸起的高度低于下盖的侧板高度。散热凸起的设置目的是，使得散热板与下盖的侧边接触，通过增加散热面积，提高散热效果。
15.对本实用新型技术方案的优选，散热板、散热板侧板、散热凸起以及背面散热凸起为一体结构。
16.对本实用新型技术方案的优选，所有导热垫的厚度均为0.3-0.5mm。
17.本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：
18.本实用新型的光模块侧面散热结构，采用侧面加高的散热板，散热板的侧面加高的散热板侧板与上盖接触，接触面积较大；且散热板布置在光模块的发热源处，且散热距离短，散热效果好。
附图说明
19.图1是光模块的剖面图。
20.图2是光模块的去掉上盖的结构示意图。
21.图3是散热板的立体图。
22.图4是散热板的背面视图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-图4及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式
中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
24.如图1和2所示，一种光模块侧面散热结构，光模块包括相互嵌合的上盖与下盖1，封装在上盖与下盖1之间的pcb板2、驱动器芯片3、光学集成电路芯片4、光纤阵列5、光纤插头7和激光器组件6，pcb板2设置在下盖1上，pcb 板2与下盖1之间留有布线空隙；在pcb板2上设置一块散热板8，光纤阵列5、激光器组件6、光学集成电路芯片4和驱动器芯片3均布置在散热板8上，散热板8的侧板在靠近发热源的边缘垂直设置散热板侧板81，散热板侧板81延伸凸出下盖1与上盖侧壁之间通过导热垫接触。
25.本实施例中提及的光模块的结构为本领域的已知技术，本领域技术人员已知。
26.本实施例的光模块侧面散热结构，采用侧面加高的散热板，散热板的侧面加高的散热板侧板与上盖接触，接触面积较大；且散热板布置在光模块的发热源处，且散热距离短，散热效果好。
27.本实施例的光模块侧面散热结构，散热板8为一体结构，且采用钨铜合金制作。钨铜合金为现有材料。利用钨铜合金的良好的导热性能，将发热源的热量传递到上盖，进行散热。
28.如图3所示，散热板8包括安装光学集成电路芯片4的第一安装部83、安装驱动器芯片3的第二安装部84以及安装光纤阵列5和激光器组件6的第三安装部85。
29.散热板8的异性结构设计，即保证了光纤阵列5和激光器组件6在一个平台上，光学集成电路芯片4在一个平台上，驱动器芯片3在一个平台上，也能保证作为发热源的光纤阵列、激光器组件、光学集成电路芯片和驱动器芯片能很好的散热。
30.如图3所示，第一安装部83为光学集成电路芯片4尺寸完全一致的第一平板，第一平板的上表面为第一安装平面，光学集成电路芯片4贴合第一安装平面设置。
31.第二安装部84紧挨第一安装部83设置且沿下盖1的长度方向布置；第二安装部84的数量与驱动器芯片3的数量一一对应，第二安装部84为与驱动器芯片 3尺寸完全一致的第二平板，第二平板的上表面为第二安装平面，驱动器芯片3 贴合第二安装平面设置；每相邻两个第二安装部84之间留有间隙。
32.第三安装部85紧挨第一安装部83设置且沿下盖1的长度方向布置；第三安装部85的上表面为第三安装平面，光纤阵列5和激光器组件6贴合第三安装平面设置。
33.如图2所示，第一安装平面、第二安装平面和第三安装平面的设置目的是，保证芯片安装的贴合效果。
34.如图3所示，散热板侧板81设置在散热板8的第三安装部85的侧边。激光器组件为光模块的主要的发热源，将散热板侧板设置在第三安装部的侧边更加的靠近发热源，提高散热效果。
35.进一步，本实施例中散热板侧板81的尺寸设计，优选为与上盖接触的长度大于2.5mm，与上盖接触的宽度大于4mm。在光模块的结构尺寸条件下，散热板侧板81的尺寸尽量大，使得散热板与上盖的接触面积尽可能的大，散热效果更好。
36.如图3所示，光学集成电路芯片4贴合的第一安装平面与光纤阵列5和激光器组件6贴合的第三安装平面，不在同一高度，第一安装平面高于第三安装平面，目的是补偿芯片之间的高度差。
37.如图3和4所示，散热板8与pcb板2相贴合的面上在与发热源相对的位置处外凸设
置背面散热凸起86，背面散热凸起86贯穿pcb板2上开设通槽并通过导热垫与下盖1贴合。背面散热凸起设置在靠近发热源处，背面散热凸起的设计，进一步增加发热源的散热面积。
38.如图4所示，本实施例的背面散热凸起86设置，背面散热凸起86的尺寸形状设置，在不影响光模块布线的情况，背面散热凸起86的尺寸形状的设计需尽可能大的靠近所有的发热源。
39.如图4所示，背面散热凸起86与下盖1接触的面为平面，提高散热性能。在背面散热凸起86与下盖1接触的面之间设置0.3-0.5mm的导热垫。
40.如图1和2所示，散热板8的两侧端面与下盖1的两侧侧板的内侧壁面相接触的部分之间均通过导热垫接触。导热垫的设置目的提高热的传导性，进一步提高散热效果。本实施例的光模块侧面散热结构，所有导热垫的厚度均为 0.3-0.5mm。
41.如图1和3所示，进一步，本实施例的光模块侧面散热结构，散热板8的第三安装部的两侧边均垂设置散热凸起82，散热凸起82的端面均与下盖1的两侧侧板的内侧壁面之间均通过导热垫接触，散热凸起82的高度低于下盖1的侧板高度。散热凸起82的设置目的是，使得散热板与下盖的侧边接触，通过增加散热面积，提高散热效果。
42.如图1和2所示，本实施例的光模块侧面散热结构，侧面加高的散热板侧板要高于下盖，这一部分通过很薄的一层导热垫与上盖接触，面积较大，其热阻较小。侧面加高的散热片侧板与上盖间隙胶小，接触面积较大，热阻有较大改善。
43.本实施例的光模块侧面散热结构的应用，对800g等高功耗产品的散热有很大帮助：理由如下：
44.800g等高功耗产品的散热采用的方法如下：
45.1、传统的cob散热通过pcb填孔传到pcb背面再与导热垫和下盖接触。pcb 工艺复杂，影响布线，热阻较大。
46.2、或者采用pcb挖空，cob散热片穿透pcb与导热垫和下盖接触。此种方法虽然好于前者。下盖贴着pcb。但pcb是热的不良导体，最终还是靠下盖与上盖的接触，将热量传送到上盖再散出去。
47.3、如果采用c型散热片，不是通过侧面，而是直接通过上盖散热，当然散热会更好。但是其一，难于机械加工；其二，c型散热片可能会挡到下面的元器件，导致元器件无法贴片。或者无法耦合。
48.而将本实施例的所用到的侧面加高的散热板放置到800g等高功耗产品光模块内，因侧面加高的cob散热片与上盖间隙胶小，接触面积较大，热阻有较大改善。同时由于800g等高功耗产品的模块内有dsp集成块，发热量可能超过1.5 瓦，对散热提出了很大挑战。因此本方案采用了与dsp集成块粘成一体的钨铜合金的铜散热板。
49.因此，本实施例的采用侧面加高的散热板，侧面与上盖接触，散热距离短，热阻小，特别对800g等高功耗产品的降温起到较大的作用。
50.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。