一种浮动液冷固定装置与通信设备的制作方法

1.本发明属于散热技术领域，更具体地，涉及一种浮动液冷固定装置与通信设备。


背景技术：

2.目前通信设备板卡面板口光模块数量不断增加，功耗也不断增加，光模块的散热成为设备散热的关键瓶颈之一。
3.同时由于设备带宽的增加和空间尺寸的限制，对单位面积光模块的布置数量有较大的需求，并且光模块在面板处的功耗通常过大，有时能达到900w+，此时风冷散热能力已达上限，光模块的温度不一定可以稳定控制在规格范围内，此时液冷散热系统将成为一种有效解决措施。
4.液冷散热方案需要一定空间尺寸来放置水冷板组件冷板、接头、管路等，如果每一层光模块都适配自己独立的液冷组件单元，会极大限制单板或设备的高密布局原则
5.光模块一般布置在面板处，当面板布置双层或多层模块时，如果每层模块独立配置液冷板，会增加较多的面板高度尺寸，不利于控制设备的总体尺寸或高密容量竞争力。
6.因此，需要一种双层模块共用同一水冷组件的装置，从而大大缩减整体高度，保证高密竞争力。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是光模块一般布置在面板处，当面板布置双层或多层模块时，如果每层模块独立配置液冷板，会增加较多的面板高度尺寸，不利于控制设备的总体尺寸或高密容量竞争力。
8.第一方面，一种浮动液冷固定装置，包括：液冷板2、屏蔽笼3和固定螺柱4，其中：
9.所述屏蔽笼3设置于pcb板1表面，用于安装光模块；
10.所述固定螺柱4两端对应设置于所述两个pcb板1上，从而将所述两个pcb板1相对固定，同时两个pcb板1上的屏蔽笼3相对放置，所述液冷板2夹持于两个pcb板1的屏蔽笼3之间，并且被所述固定螺柱4贯穿；
11.所述液冷板2与所述屏蔽笼3之间设置有耐插拔弹性组件5，所述液冷板2的两面通过所述耐插拔弹性组件5同两个pcb板1上的屏蔽笼3中的光模块建立散热通道，从而对两个pcb板1上屏蔽笼3中的光模块进行散热。
12.优选的，所述耐插拔弹性组件5具体包括：刚性板件51和弹性板件52，其中：
13.所述弹性板件52一面与所述液冷板2相抵接，另一面同所述刚性板件51相抵接；所述刚性板件51一面同所述弹性板件52抵接，另一面同所述屏蔽笼3相抵接，同时弹性板件52处于刚性板件51和液冷板2之间时为被预压状态。
14.优选的，所述刚性板件51具体包括：抵接板511和凸台512，其中：
15.所述刚性板件51上端为抵接板511，所述抵接板511同所述弹性板件52相抵接，下端为凸台512，所述屏蔽笼3上方为通槽，所述抵接板511外围尺寸大于所述通槽尺寸，所述
通槽与所述凸台512相匹配，供所述凸台512穿过；当所述屏蔽笼3中未插入光模块时，所述凸台512完全穿过所述通槽进入所述屏蔽笼3内部，同时所述抵接板511下表面同所述屏蔽笼3上表面相抵接；当所述屏蔽笼3中插入光模块时，光模块将伸进屏蔽笼3内部的凸台512顶起，同时对应将刚性板件51顶起，从而减小了刚性板件51与液冷板2之间的距离，进一步将弹性板件52挤压；通过弹性板件52自身的弹性恢复力，保证一侧pcb板1上的光模块在插拔的过程中，所述液冷板2仍能对另一侧pcb板1上的屏蔽笼3稳定抵接。
16.优选的，所述凸台512朝向光模块插入的一端为斜面端，保证光模块插入屏蔽笼3的过程更加顺滑，更易于将所述刚性板件51顶起。
17.优选的，所述刚性板件51和所述弹性板件52均由导热材料制成，从而保证液冷板2和光模块之间的热传递速度更快。
18.优选的，所述固定螺柱4上还设置有两个限位台41，其中：
19.两个所述限位台41对称设置于所述固定螺柱4的预设位置，所述液冷板2被所述固定螺柱4贯穿并位于两个所述限位台41之间，当光模块从所述屏蔽笼3中插入或者拔出时，所述弹性板件52对应被压缩或者回弹，通过所述液冷板2与所述限位台41之间的抵接，从而将所述弹性板件52的压缩量与回弹量进行行程限位，保证所述弹性板件52一直处于预压状态。
20.优选的，所述固定螺柱4上还设置有两个弹簧42，其中：
21.两个所述弹簧42分别设置于所述固定螺柱4的上下两端，所述弹簧42一端与pcb板1抵接，另一端与液冷板2抵接，并处于压缩状态，所述弹簧42用于向液冷板2提供垂直方向压力，通过与所述弹性板件52的作用相结合，保证光模块无论是从屏蔽笼3中插入或者拔出，所有所述弹性板件52依然处于预压状态，从而保证液冷板2在垂直方向与水平方向处于受力平衡的状态。
22.优选的，所述屏蔽笼3内部两侧设置有弹性卡扣，所述弹性卡扣朝向光模块插入一端为斜面，当光模块插入所述屏蔽笼3时，光模块两侧的限位凸台将所述弹性卡扣挤压，当光模块完全插入所述屏蔽笼3中时，所述弹性卡扣回弹并与光模块两侧的限位凸台相抵接，防止光模块从屏蔽笼3中脱出。
23.优选的，所述液冷板2一面上的至多对四个光模块进行散热，因此一块pcb板1上至多设置四个屏蔽笼3，当pcb板1上设置有至少两个屏蔽笼3时，所有所述屏蔽笼3并排设置于液冷板2上。
24.第二方面，一种通信设备，所述通信设备包括至少两个pcb板1、液冷接头、结构固定件、信号连接器和所述的浮动液冷固定装置，所述浮动液冷固定装置的屏蔽笼3设置于所述pcb板1表面，所述液冷接头接于所述浮动液冷固定装置的液冷板2上，所述信号连接器同所述浮动液冷固定装置的屏蔽笼3相连。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本发明提供一种浮动液冷固定装置与通信设备，通过将两块pcb板1相对设置，pcb板1上的屏蔽笼3相对朝向，将液冷板2夹持于两款pcb板1上的屏蔽笼3之间，并通过固定螺柱4将两块pcb板1连接固定，其中屏蔽笼3与液冷板2之间隔着耐拔插弹性组件，所述液冷板2的两面通过所述耐插拔弹性组件5同两个pcb板1上的屏蔽笼3中的光模块建立散热通道，从而对两个pcb板1上屏蔽笼3中的光模块进行散热，实现同一块液冷板2对两块不同pcb板1
上的光模块散热，实现双层光模块共用液冷板，极大的节省高度空间，有利于控制设备的总体尺寸，提高高密容量竞争力。
27.进一步地，耐拔插弹性组件具有弹性，可以适配不同高度的光模块，通用性极强，而且有耐插拔弹性组件，有效使用各种数量模块适用场景都能良好接触。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置的结构示意图；
29.图2是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置的正视简图；
30.图3是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置去除液冷板的结构示意图；
31.图4是本发明实施例提供的另一种浮动液冷固定装置的正视简图；
32.图5是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置的屏蔽笼附带抵接板的结构示意图；
33.图6是本发明实施例提供的另一种浮动液冷固定装置的屏蔽笼附带抵接板的结构示意图；
34.图7是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置的去除液冷板以及一根固定螺柱去除弹簧后的结构示意图；
35.图8是本发明实施例提供的一种浮动液冷固定装置的一根固定螺柱去除弹簧后的侧视图；
36.图示标号如下：
37.pcb板1；液冷板2；屏蔽笼3；固定螺柱4；刚性板件51；弹性板件52；抵接板511；凸台512；限位台41；弹簧42；耐插拔弹性组件5。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
39.在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
40.此外，下面所描述的本发明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。
41.实施例1：
42.本实施例提供一种浮动液冷固定装置。
43.如图1和图2所示，包括：液冷板2、屏蔽笼3和固定螺柱4，其中：
44.所述屏蔽笼3设置于pcb板1表面，用于安装光模块；
45.所述固定螺柱4两端对应设置于所述两个pcb板1上，从而将所述两个pcb板1相对固定，同时两个pcb板1上的屏蔽笼3相对放置，所述液冷板2夹持于两个pcb板1的屏蔽笼3之间，并且被所述固定螺柱4贯穿；
46.所述液冷板2与所述屏蔽笼3之间设置有耐插拔弹性组件5，所述液冷板2的两面通
过所述耐插拔弹性组件5同两个pcb板1上的屏蔽笼3中的光模块建立散热通道，从而对两个pcb板1上屏蔽笼3中的光模块进行散热。
47.其中，光模块的热源面位于光模块的顶部，当光模块插入屏蔽笼3时，光模块热源面一面朝上插入，热源面背向自身屏蔽笼3所在的pcb板1；当所述浮动液冷固定装置组装时，其中一个pcb板1安装有屏蔽笼3的一面朝上，另一个pcb板1安装有屏蔽笼3的一面朝下，两个pcb板1之间相对安装，并将所述液冷板2设置于两个pcb板1之间，两个pcb板1上的光模块的热源面均朝向所述液冷板2，液冷板2和光模块的热源面隔着耐插拔弹性组件5进行热交换，所述耐插拔弹性组件5保证了光模块在从屏蔽笼3插入或者拔出的过程中，避免液冷板2同屏蔽笼3之间脱离抵接状态，并维持光模块与液冷板2之间的散热通道，保持光模块同液冷板2之间良好的热交换；在本实施例中，pcb板1外轮廓为长方形；液冷板2的接头以及其他管路装置可以设置在其中一个pcb板1上，该pcb板1相比于另一个pcb板1更大，所述液冷板2的接口以及其他制冷部件均设置于该pcb板1上，由于液冷板2置于两个pcb板1的中间，仅pcb板1的上下面被pcb板1的屏蔽笼3覆盖，其侧面并未被覆盖，因此，通过接口与液冷板2的侧面相连接，保证了液冷板2的正常运作。
48.所述固定螺柱4在本实施例中至少设置有四个，分别设置于两个pcb板1中较小的pcb板1的四个顶角处。
49.所述固定螺柱4与pcb板1之间的固定连接方式在本实施例中为：pcb板1上设置有螺孔，所述固定螺柱4两端设置有螺纹，所述螺纹与所述螺孔相配合，通过固定螺柱4上下两端同两个pcb板1上同样位置的螺孔相配合固定，完成两个pcb板1之间的连接固定。
50.所述液冷板2被所述固定螺柱4贯穿在本实施例中为：所述液冷板2在被所述固定螺柱4贯穿的位置设置有通孔，所述通孔仅将所述固定螺柱4套接，并非与固定螺柱4相固定，因此所述液冷板2能在所述固定螺柱4上进行一定距离的上下位移。
51.所述液冷板2一面上的屏蔽笼3至多设置四个，当所述液冷板2上设置有至少两个屏蔽笼3时，所有所述屏蔽笼3并排设置于液冷板2上。
52.所述屏蔽笼3内部两侧设置有弹性卡扣，所述弹性卡扣朝向光模块插入一端为斜面，当光模块插入所述屏蔽笼3时，光模块两侧的限位凸台将所述弹性卡扣挤压，当光模块完全插入所述屏蔽笼3中时，所述弹性卡扣回弹并与光模块两侧的限位凸台相抵接，从而将光模块固定于屏蔽笼3中。
53.当前市面上，由于设备带宽的增加和空间尺寸的限制，对单位面面积光模块的布置数量有较大需求，仅光模块在面板处的功耗有时能达到900w+，风冷散热能力已达上限，光模块的温度不一定可以稳定控制在规格范围内，此时液冷散热系统将成为一种有效解决措施。
54.液冷散热方案需要一定空间尺寸来放置水冷板组件、接头、管路等，如果每一层光模块都适配自己独立的液冷组件单元，则会极大限制单板或设备的高密布局原则；而光模块一般布置在面板处，当面板布置双层或多层模块时，如果每层模块独立配置液冷板2，会增加较多的面板高度尺寸，不利于控制设备的总体尺寸或高密容量竞争力。
55.耐拔插弹性组件具有弹性，可以适配不同高度的光模块，通用性极强，而且有耐插拔弹性组件，有效使用各种数量不同高度的光模块适用场景都能良好接触。
56.本实施例通过将两块不同的pcb板1上的屏蔽笼3抵接于同一液冷板2上的不同的
两个面，并将三者通过固定螺柱4进行固定连接，从而实现了一块液冷板2同时对两块pcb板1上的光模块进行散热，极大的缩减整体高度，保证高密竞争力。
57.由于在液冷板2双面适配两个pcb板1的光模块进行散热时，组装工艺难以精确将两个pcb板1的屏蔽笼3和中间的液冷板2恰好夹持在两个pcb板1之间，并且光模块的插拔过程中无法保证液冷板2和光模块之间散热通道一直处于联通状态，因此难以保证双面的光模块收到稳定的散热，以及液冷板2自身能够良好的夹持于两块pcb板1之间，因此在本实施例中在屏蔽笼3与液冷板2之间设置有耐插拔弹性组件5，用于在光模块从屏蔽笼3中插入和拔出的过程中，维持液冷板2对其双面的光模块良好的散热效率，以及自身在两块pcb板1之间位置的稳定性。
58.如图3和图4所示，其中图3为去除液冷板2后的装置结构示意图，所述耐插拔弹性组件5具体包括：刚性板件51和弹性板件52，其中：
59.所述弹性板件52一面与所述液冷板2相抵接，另一面同所述刚性板件51相抵接；所述刚性板件51一面同所述弹性板件52抵接，另一面同所述屏蔽笼3相抵接，同时弹性板件52处于刚性板件51和液冷板2之间时为被预压状态。
60.所述刚性板件51和所述弹性板件52均由导热材料制成，从而保证液冷板2和光模块之间的热传递速度更快。
61.在本实施例中，所述导热材料可以设置为导热垫片。
62.其中所述刚性板件51用于在光模块多次插拔的过程中维持良好的材料稳定性，并且所述刚性材料自身具有耐磨属性，保证在光模块插拔的过程中，不会对光模块或者刚性板件51自身造成损坏。
63.由于液冷板2是通过双面的pcb的夹持维持液冷板2和光模块之间散热通道的联通，若没有弹性板件52，在光模块进行插拔的过程中，屏蔽笼3会出现高度上的变化，从而导致液冷板2和光模块之间散热通道出现断层，影响液冷板2对光模块的散热效果，因此所述弹性板件52用于吸收掉光模块插拔过程中屏蔽笼3会出现的高度上的变化，以保证液冷板2和光模块之间散热通道维持联通状态。
64.其中，在液冷板2两面的pcb板1上的屏蔽笼3未插有光模块时，液冷板2和刚性板件51之间的距离就应保证弹性板件52处于预压状态，而插入光模块后所述弹性板件52则会被进一步压缩，从而保证液冷板2和光模块之间散热通道一直维持着联通状态。
65.考虑到上述弹性板件52用于吸收光模块插拔过程中屏蔽笼3会出现的高度上的变化，因此需要建立光模块与弹性板件52之间的联动关系，而弹性板件52与光模块之间隔着刚性板件51，因此需要光模块在插拔的过程中对刚性板件51施加垂直方向的作用力，进而对弹性板件52施加垂直方向的作用力。
66.如图5和图6所示，图5和图6为四个屏蔽笼3附带抵接板51的结构示意图，所述刚性板件51具体包括：抵接板511和凸台512，其中：
67.所述刚性板件51上端为抵接板511，所述抵接板511同所述弹性板件52相抵接，下端为凸台512，所述屏蔽笼3上方为通槽，所述抵接板511外围尺寸大于所述通槽尺寸，所述通槽与所述凸台512相匹配，供所述凸台512穿过；当所述屏蔽笼3中未插入光模块时，所述凸台512完全穿过所述通槽进入所述屏蔽笼3内部，同时所述抵接板511下表面同所述屏蔽笼3上表面相抵接；当所述屏蔽笼3中插入光模块时，光模块将伸进屏蔽笼3内部的凸台512
顶起，同时对应将刚性板件51顶起，从而减小了刚性板件51与液冷板2之间的距离，进一步将弹性板件52挤压；通过弹性板件52自身的弹性恢复力，保证一侧pcb板1上的光模块在插拔的过程中，所述液冷板2仍能对另一侧pcb板1上的屏蔽笼3稳定抵接。
68.所述凸台512朝向光模块插入的一端为斜面端，保证光模块插入屏蔽笼3的过程更加顺滑，更易于将所述刚性板件51顶起。
69.所述通槽位于所述屏蔽笼3的顶部，由于刚性板件51下端的凸台512面积大小关系到光模块热源面接触到的散热面的大小，刚性板件51下端的凸台512面积越大，刚性板件51与光模块的接触面积也就越大，因此刚性板件51下端的凸台512应尽可能大，但应小于屏蔽笼3顶部的通槽的面积，也小于刚性板件51上端的抵接板511的面积，凸台512的厚度应小于刚性板件51与液冷板2之间的距离减去弹性板件52的极限压缩厚度。
70.当所述光模块从屏蔽笼3中插入或者拔出时，所述液冷板2会被对应顶起或者下降，因此需要限制液冷板2在固定螺柱4上的行程。
71.如图7和图8所示，其中图7为去掉液冷板2以及其中一根固定螺柱4去除弹簧42后的装置结构示意图，图8为其中一根固定螺柱4去除弹簧42后的装置侧视图，所述固定螺柱4上还设置有两个限位台41，其中：
72.两个所述限位台41对称设置于所述固定螺柱4的预设位置，所述液冷板2被所述固定螺柱4贯穿并位于两个所述限位台41之间，当光模块从所述屏蔽笼3中插入或者拔出时，所述弹性板件52对应被压缩或者回弹，通过所述液冷板2与所述限位台41之间的抵接，从而将所述弹性板件52的压缩量与回弹量进行行程限位，保证所述弹性板件52一直处于预压状态。
73.所述预设位置应保证两个限位台41之间的距离为液冷板2自身厚度加上，弹性板件52的极限回弹厚度减去极限压缩厚度之差的两倍；从而限制液冷板2的极限行程位置，防止当光模块拔出时，自由态的液冷板2撞击屏蔽笼3或者对端的光模块。
74.所述固定螺柱(4)上还设置有两个弹簧(42)，其中：
75.两个所述弹簧(42)分别套接于所述固定螺柱(4)上下两端的限位台上，所述弹簧(42)一端与pcb板(1)抵接，另一端与液冷板(2)抵接，并处于压缩状态，所述弹簧(42)用于向液冷板(2)提供垂直方向压力，从而控制液冷板(2)施加于所述弹性板件(52)上的力，进而限制弹性板件(52)因外界受力而产生变化的热阻，从而提高液冷板(2)和光模块之间的热传递速度。
76.目前弹性板件52采用的材料的弹性系数一般都不太线性，导致不好精确控制液冷板2施加在弹性板件52上的力，而弹性板件52会因为施加在自身的力而改变热阻，当弹性板件52受到来自液冷板2的力较大时，热阻相应会过大，从而影响热传递效率，因此在固定螺柱4上安装弹簧42从而更精确的控制液冷板2施加于弹性板件52上的力，进而避免热阻过大，影响液冷板2和光模块之间的热传递效率；当弹性板件52采用的材料采用的材料较线性时，则弹性板件52受到的力不会变化过大，热阻不会出现过大变化，因此此时可以不需要弹簧。
77.在光模块均插入时，所有弹性板件52均处于被压缩状态，此时弹簧42对液冷板2提供对向压力，从而保证光模块、弹性板件52、刚性板件51和液冷板2良好接触利于散热，并且所述弹簧42作用于光模块的垂直压力满足插拔力协议要求；并且所述弹簧42一直处于预压
状态，保证了液冷板2在水平方向的作用力处于平衡状态；当任意一个光模块拔出时，其对向的光模块由于固定螺柱4的限位功能作用仍能受到对向的弹簧42以及弹性板件52的垂直于光模块的压力，保证接触良好利于散热；当所有的光模块均拔出时，两侧的弹簧42以及限位板依旧对液冷板2进行限位，弹性板件52此时仍处于较小的预压状态，不会从液冷板2和刚性板件51之间脱落。
78.实施例2：
79.本实施例在实施例1的基础上，提供一种通信设备。
80.本实施例的一种通信设备包括两个pcb板1、液冷接头、结构固定件、信号连接器、外壳板件和实施例1所述的浮动液冷固定装置。
81.所述两个pcb板1为所述浮动液冷固定装置的承载平台，通过所述固定螺柱4将两个pcb板1相对连接，并将屏蔽笼3和液冷板2夹持在两个pcb板1中间。
82.所述浮动液冷固定装置安装于所述外壳板件上，并将安装好的板件通过所述结构固定件安插于设备当中。
83.所述液冷接头一头用于同所述液冷板2对接，另一头同设备中的液冷循环系统对接，保证液冷板2的正常工作。
84.所述信号连接器从设备中牵出并与所述屏蔽笼3对接，当屏蔽笼中安插光模块时，光模块通过所述信号连接器完成设备中的信号传输。