一种高功率光模块水冷散热机构的制作方法

1.本实用新型属于交换机光模块散热技术领域，具体涉及一种高功率光模块水冷散热机构。


背景技术：

2.随着交换机设备的更新换代，交换机对高速通讯的光模块需求日益增大，目前400g高功率光模块已经大量投入使用。400g高功率光模块因为其单个功耗超过10w，它的散热也逐渐成为交换机整机散热的瓶颈。
3.针对高功率光模块的散热，普遍措施是增大散热器尺寸和提高风扇转速，通过增大散热面积和提高风速来解决散热。但对于某些交换机有空间限制、噪音要求的应用场景，就无法通过增大散热器尺寸和提供风扇转速的方式来解决散热问题。因此急需一种新型散热方案来应对这种有空间限制和噪音要求的散热需求场景。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中应用场景有空间限制和噪音要求中的交换机散热问题，而提出的一种高功率光模块水冷散热机构。通过水冷方式解决高功率光模块散热问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.设计一种高功率光模块水冷散热机构，包括pcb板，所述pcb板的端部设有光笼子，所述光笼子上对应每个光模块的位置均固定有热管导热模组；
7.所述热管导热模组远离光笼子一端连接有导热管，所述导热管位于水冷板上，所述水冷板设置在pcb板上，水冷板的两侧分别设有进水管和出水管，所述水冷板的上方设有用于导热管固定的压板。
8.进一步的，多个所述热管导热模组上设有共用的固定弹片，所述固定弹片的两侧通过卡扣的方式固定在所述光笼子的侧部，所述固定弹片对应每个热管导热模组的位置均设有一个大小尺寸相适配的卡位，所述卡位的两侧设有钩槽，所述光笼子上对应的卡钩，所述卡钩卡接在钩槽内。
9.进一步的，所述热管导热模组的顶部两侧阵列设有多个散热齿。
10.进一步的，所述热管导热模组的底部设有凸台，所述光笼子上设有与所述凸台适配的槽口，所述凸台嵌入到槽口内。
11.进一步的，所述压板的底部并排设有多个凹槽，所述凹槽的横截面尺寸大小与所述导热管的横截面尺寸大小相同，所述导热管设置在所述凹槽内。
12.本实用新型提出的一种高功率光模块水冷散热机构，有益效果在于：本实用新型通过热管导热模组将光模块产生的热量传导至水冷板，最终通过水冷板内部的水流带走。一方面噪音低，散热效果好，能有效解决光模块散热瓶颈。另一方面环境适应性强，尺寸大小能够根据设备内部布局灵活调整，可更好的适应交换机内部的空间限制。
附图说明
13.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
14.图1是本实用新型的立体结构示意图；
15.图2是本实用新型的分解结构示意图；
16.图3是本实用新型的内部结构示意图；
17.图4是本实用新型中关于热管导热模组的立体结构示意图；
18.图5是本实用新型中关于热管导热模组的侧视结构示意图；
19.图6是本实用新型中关于固定弹片的俯视结构示意图；
20.图7是本实用新型中关于光模块热量导出示意图；
21.图中标记为：1、pcb板；2、光笼子；21、卡钩；22、槽口；3、热管导热模组；31、导热管；32、散热齿；33、凸台；4、固定弹片；41、卡位；42、钩槽；5、水冷板；51、进水管；52、出水管；6、压板；61、凹槽。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“嵌入”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.现结合说明书附图，详细说明本实用新型的结构特点。
26.参见图1-6，一种高功率光模块水冷散热机构，包括pcb板1，pcb板1的端部设有光笼子2，光笼子2采用1x4光笼子，可以同时插接4个光模块，光笼子2上对应每个光模块的位置均固定有热管导热模组3，热管导热模组3由一根打扁为3x8mm的热管接入铝挤压散热器内部组成，热管导热模组3的顶部两侧阵列设有多个散热齿32，热管导热模组3的底部设有凸台33，光笼子2上设有与凸台33适配的槽口22，凸台33通过槽口22进入到光笼子2内部，并使凸台33与光模块接触。热管导热模组3通过固定弹片4进行固定，多个热管导热模组3上设有共用的固定弹片4，固定弹片4的两侧通过卡扣的方式固定在光笼子2的侧部，固定弹片4对应每个热管导热模组3的位置均设有一个大小尺寸相适配的卡位41，卡位41的两侧设有钩槽42，光笼子2上对应的卡钩21，卡钩21卡接在钩槽42内，固定弹片4具有一定弹力，可以保证光模块插入光笼子2后能够与热管导热模组3的凸台33紧密接触。
27.参见图1-2，热管导热模组3远离光笼子2一端设有导热管31，导热管31位于水冷板5上，水冷板5固定设置在pcb板1上，水冷板5的两侧分别设有进水管51和出水管52，导热管31通过压板6进行压合固定，压板6通过螺钉固定在水冷板5上，压板6的底部并排设有多个凹槽61，凹槽61的横截面尺寸大小与导热管31的横截面尺寸大小相同，导热管31设置在凹槽61内，水冷板5的两个接口进水管51和出水管52分别连接水管，与系统的水路连接，工作时会有水流经过水冷板5，与水冷板5内部的散热部件进行热交换，带走热量。
28.本实用新型的高功率光模块水冷散热机构，散热效果好，噪音低，环境适应性强，结构简单，容易实现。光笼子2插入光模块后，光模块与热管导热模组3的凸台33直接接触，热量通过凸台33导入热管导热模组3，再通过导热管31将热量传导至另一端，通过与水冷板5之间的接触面传导至水冷板5，最后通过水冷板5内部的水流带走热量。
29.参见图1-7，具体地，使用时，400g光模块插入光笼子2后，光模块与热管导热模组3的凸台接触，固定弹片4因其弹力会保证光模块与热管导热模组3的凸台33紧密接触。系统工作时，光模块会产生超过10w的热量，其热量会先通过管导热模组3的凸台33传导至热管导热模组3内部的导热管31，导热管31通过内部工作液体的汽、液相变传热，将热量快速传导至导热管31的另一端，再传导至与导热管31接触的水冷板5上，水冷板5再通过内部的水流带走热量，最终实现400g光模块的有效散热。
30.以下通过散热计算分析，该水冷散热机构实现光模块有效散热的具体实现情况：
31.拟定一个常规应用场景：光笼子2中插入一个400g光模块，系统正常上电运行，光模块实际功耗q＝12w，水冷系统正常运行；光模块温度规范tc≤70℃，水冷板5进水温度为tin＝40℃。
32.将计算水冷板5与光模块之间的温差，观察光模块的表面温度是否能达到规范要求。
33.水冷板5与导热管31之间的温差
△
t1＝q*r1＝12x0.44＝5.3℃。
34.其中r1为导热管31与水冷板5之间的热阻，根据其接触面积及接触情况，计算得到r1＝0.44℃/w；q为通过接触面的热流量，取光模块功耗12w；导热管31两端温差
△
t2＝3℃(取经验值)。
35.光模块与凸台33之间的温差：
△
t3＝q*r2＝12x0.63＝7.6℃。
36.其中r2为光模块与凸台33之间的热阻，根据其接触面积及接触情况，计算得到r1＝0.63℃/w；q为通过接触面的热流量，取光模块功耗12w。
37.光模块表面温度tc＝tin+
△
t1+
△
t2+
△
t3＝40+5.3+3+7.6＝55.9℃。
38.通过热计算，推导出光模块的表面温度tc＝55.9℃，小于其规范温度70℃，满足散热要求。
39.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。