CN102375187B - 具有从osa到盖的有效散热路径的光收发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有从OSA到盖的有效散热路径的光收发器。该光收发器包括金属盖、产生热量的OSA、以及热传导件。OSA具有沿与光收发器的纵向交叉或基本垂直的方向延伸的传热面。仅通过切割和弯折金属板而形成的热传导件包括与OSA的传热面和金属盖的内表面接触的接触板和传热板，以便形成从OSA到盖的有效传热路径。

Description

具有从OSA到盖的有效散热路径的光收发器

技术领域

本发明涉及安装有光学子组件(下文中称为OSA)的光收发器，该光收发器具有沿与光收发器的纵向交叉或基本垂直的方向延伸的散热面。

背景技术

光收发器安装有发送信号光的光发射子组件(下文中称为TOSA)和接收另一信号光的光接收子组件(下文中称为ROSA)，以便实现全双工光通信。一些TOSA或ROSA在封装内安装有产生热量的装置。具体地说，能控制诸如半导体激光二极管(下文中称为LD)等发光装置的温度的热电冷却器(下文中称为TEC)产生大量热量，因此，安装有这种TEC的OSA需要将热量有效地耗散至例如收发器的壳体。已公开的美国专利US20040105633A已经披露了通过导热板将TOSA中产生的热量传导至壳体的机构，其中TOSA具有所谓的同轴封装。

图9是沿光收发器的纵向截取的剖视图，其中，光收发器安装有OSA 101以及与挠性印刷电路(下文中称为FPC)板104连接的电路板105。OSA 101包括具有管座101b和套管部分101c的封装101a。管座101b具有通过FPC板104与电路板105电连接的引线脚。封装101a中产生的热量可以分别通过导热板106a和106b耗散至盖102和103。在这种常规的布置中，封装的散热面与盖102和103的纵向平行，也就是说，封装101a的散热面平行于盖的内表面延伸。当封装的散热面不平行于盖的内表面延伸时，需要设计某种机构来保证从封装到盖的良好散热路径。

发明内容

本发明的一方面涉及一种光收发器的机构或结构，其将OSA中产生的热量传递至光收发器的盖。盖可以由金属制成，并具有纵向和沿着纵向延伸的内表面。OSA包括封装，封装具有沿与金属盖的纵向交叉的方向延伸的散热面。本发明的光收发器的特征在于，光收发器还可以包括由金属制成的热传导件。热传导件包括接触板和传热板。接触板可以与OSA的封装的散热面热接触，而传热板与盖的内表面热接触。因此，即使当OSA的散热面与壳体的纵向基本垂直时，热传导件也可以形成从OSA到壳体的盖的有效传热路径。

附图说明

阅读下面参考附图对本发明的优选实施例所作的详细描述，可以更好地理解前述目的及其它目的、方面和优点，其中：

图1是示出根据本发明的光收发器的外观的透视图；

图2示出通过移除上盖所展示的图1所示的光收发器的内部；

图3是示出根据本发明的实施例的散热机构的剖视图；

图4是示出安装在图1所示的光收发器内的TOSA的局部剖视图；

图5是图4所示的TOSA的外观；

图6A和图6B分别示出均安装在图1所示的光收发器内的ROSA和TOSA，其中，ROSA和TOSA组装有各自的FPC板；

图7A和图7B示出根据本发明的实施例的热传导件；

图8A和图8B示出组装有FPC板和热传导件的TOSA；

图9是沿着常规光收发器的纵向截取的常规散热机构的剖视图；以及

图10是示出根据本发明另一实施例的光收发器的散热机构的剖视图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明进行详细说明。根据本发明的实施例的光学组件将安装在图1所示的光收发器10中。图1中的光收发器10包括TOSA、ROSA、与安装在电路板上的TOSA和ROSA进行通信的电子电路，上述各部件均安装在上盖11和下盖12之间。

上盖11和下盖12是光收发器10的壳体，且可以由金属制成，以便有效地发散掉在壳体中产生的热量。上盖11包括多个鳍片11a，以提高热量的耗散。壳体包括位于前侧的凸缘13，从而盖住设置在主系统中的供光收发器10插入的端口。壳体还包括位于凸缘13前方的光学插座14，该光学插座14接纳外部光学连接器，而壳体包括位于壳体后部的与主系统进行通信的电插塞15a。插塞15a形成在电路板的端部。

图2示出移除了上盖11的光收发器10的内部。电路板15安装在下盖12上，且安装有无源元件和一些IC 20。TOSA 21和ROSA 31设置在下盖12的前侧，并且在此处分别通过FPC板27和34与电路板15电连接。

安装在TOSA 21中的诸如LD等光发射装置和安装在电路板15上的IC 20是安装在光收发器10内的各个元件中产生大量热量的两个元件。本发明涉及将TOSA 21中产生的热量有效地传递至收发器10之外的机构。本实施例的TOSA 21具有与热传导件16热耦合的陶瓷封装(封装件)，并且该热传导件16还与上盖11热耦合。从而，可以确保从TOSA 21到上盖11的传热路径。

图3示出光收发器10的前部的剖视图，说明了上述传热路径。将参考图4至图6对TOSA 21的细节，特别是TOSA 21的外形进行说明，TOSA 21包括陶瓷封装22、套管部件24和连接套管23，连接套管23将陶瓷封装22与套管部件24连接起来。TOSA 21通过底部件25的表面将产生于TOSA中的热量发散掉。因此，需要构成从封装22的底部件25到上盖11的内表面11b的传热路径。该传热路径的特征在于：两个表面，即封装的底部件25与上盖11的内表面11b基本上形成直角，换句话说，底部件25沿着与壳体的纵向交叉或垂直的方向延伸。

本实施例的光收发器10设置有热传导件16，热传导件16由具有大弹性和良好导热率的金属制成。热传导件16(将在后面进行详述)包括：支撑板17，其由陶瓷封装22保持；接触板18，其与陶瓷封装22的底部件25接触；传热板19，其与上盖11的内表面11b热接触。热传导件16还可以包括另一个传热板19b(将称为辅传热板)，该传热板19b与下盖12的内表面热接触。从而，可以将TOSA21中产生的热量有效地传递至盖11和盖12。

热传导件16可以由具有大弹性和良好导热率的铝、铜等制成。本实施例的传热路径还可以包括位于陶瓷封装22的底部件25与热传导件16的接触板18之间的导热凝胶等。导热凝胶等可以设置在传热板19与上盖11的内表面11b之间。导热凝胶可以弹性变形以填充部件之间的间隙。导热凝胶等能够切实地改善部件之间的传热性能。

通过将TOSA 21的套管部件24的基部设置在盖11与盖12之间而将TOSA 21对准成沿着收发器的光轴，这自动地限定了陶瓷封装22的底部件25的纵向位置。尽管陶瓷封装22固有地具有空间扩散性(dimensional dispersion)，然而热传导件16的传热板19能够可移动地与内表面11b接触，同时热传导件16通过接触板18与底部件25刚性地接触。从而，可以形成从陶瓷封装22的底部件25到上盖11的传热路径而不受TOSA 21的纵向位置约束。

图4至图6示出本实施例的TOSA 21的细节。TOSA 21可以主要包括多层陶瓷封装22、连接套管23和套管部件24。连接套管23将套管部件24与陶瓷封装22连接起来。多个陶瓷层顺序地相互堆叠在底部件25上，以形成陶瓷封装22的侧壁22a。侧壁22a包括将互连线路引出至封装22外部的电极22b。此外，侧壁22a借助辅壁22c而安装有盖板22d。盖板22d在偏离盖板中央的位置处包括与连接套管23连接的圆筒22e。可由金属制成的底部件25上安装有热电冷却器(TEC)26，而在TEC 26上安装有LD和其它光学部件。当TEC 26的顶板吸收热量，即，顶板被冷却时，TEC 26的下板被加热。因此，TEC 26，确切地说，TEC的下板是产生大量热量的装置。TEC26产生的热量被传递至陶瓷封装22的底部件25，并且热传导件16通过接触板18与底部件25牢固地接触，这可以有效地将该热量传递至上盖11。

连接套管23将陶瓷封装22与套管部件24连接起来。也就是说，通过用孔23a接纳陶瓷封装22的圆筒22e并且调整孔23a与圆筒22e之间的重叠量，从而实现陶瓷封装22与套管部分24之间沿着光轴的光学对准。同时，可以通过使套管部件24的基端在连接套管23的顶面23b上滑动，实现沿着与光轴垂直的两个方向的光学对准。

套管部件24与外部光纤光学耦合。具体地说，套管部件包括套管24a和插头24b，在插头24b的中心包括耦合光纤24c。通过将外部插芯接纳在套管24中，使保持在插芯中心处的外部光纤抵靠在耦合光纤24c上。从而，从陶瓷封装22的LD发射出并进入耦合光纤24c的一端的光可以被发送至外部光纤。

陶瓷封装22的底部件25从陶瓷层的端部突出。具体地说，陶瓷层在正方形的两侧区域包括形成L形形状的电极22b，而正方形的其它区域被底部件25占据。如图6B所示，位于陶瓷层的L形后端处的电极22b与FPC板27连接。FPC板27具有平面的形状，以远离底部件25。图6A示出ROSA 31与另一FPC板34的连接。如图6A所示，ROSA具有同轴封装(或者有时被称为CAN封装)，引线脚连接至FPC板34的基部34a。ROSA 31的同轴封装32可以附接有套管部件33。

图7A和图7B分别从前方和后方示出热传导件16，并且图8A和图8B是热传导件16组装至TOSA 21的透视图。如已经说明的那样，热传导件16可以由具有大弹性和良好导热率的金属制成。用于热传导件16的典型材料是铝或铜，其中铝的导热率是236W/(m·K)，而铜的导热率是398W/(m·K)，与之相比，锌的导热率为98W/(m·K)。树脂材料的导热率远小于铝和铜的导热率。

如图7A和图7B所示，热传导件16可以仅用金属板通过切割和弯折制成，而无需进行软焊、焊接等，这可以降低成本。热传导件16包括支撑板17、接触板18和传热板19。热传导件16可以利用支撑板17支撑在陶瓷封装22上。具体地说，支撑板17包括将支撑板17分为两个部分(分支部)17a的U形切口，两个部分17a的端部被弯折形成钩部17b。

接触板18可以通过对支撑板17的一侧进行两次弯折而形成。即，向后弯折支撑板18侧以形成侧面18a，向内再次弯折侧面18a的端部以形成U形的截面。传热板19也可以通过对支撑板17的另一侧进行两次弯折而形成。即，向后弯折支撑板17的顶端以形成宽的传热板19。传热板19的端部具有一对臂19b，将这些臂19b向后弯折并且将这些臂19b的端部连接起来以形成桥部19a。桥部19a的横截面向后突出以形成肋部。使支撑板17的另一侧，即底侧向前弯折，然后在端部20a处向后翻折以形成辅传热板20b。从而，热传导件16的前底部具有U形的横截面。

图8A和图8B示出具有热传导件16的TOSA 21组件。如图8A和图8B所示，热传导件16被陶瓷封装22支撑为使得陶瓷封装22置于支撑板17与接触板18之间。通过将套管部件24的基部插入支撑板17的分支部17a之间的切口直至钩部17b勾住陶瓷封装22为止并通过使接触板18与底部件25接触，可以将热传导件16组装至TOSA 21。支撑板17的分支部17a、接触板18的侧面18a以及钩部17b将陶瓷封装22包围。钩部17b可以防止陶瓷封装22从热传导件16上滑脱。

从支撑板17的顶侧延伸的传热板19在与接触板18交叉的方向上延伸，从而越过陶瓷封装22，并且传热板19稍微向上弯曲以便与上盖11的内表面11b弹性接触。类似地，从下分支部17a侧面向后延伸的辅传热板20b稍微向下弯曲以便与下盖12的内表面弹性接触。此外，如图3所示，桥部19a的尖部与上盖11的另一内表面11c接触。

下面参考图3对用于TOSA 21的热传导件16的功能进行说明。由于桥部19a的尖部与上盖11的表面11c接触，并且端部形成有桥部19a的臂19b通过基本弯折成直角而固有地展示出弹性特性，并且产生通过传热板19和支撑板17作用于接触板18的推力，因此，接触板18可以被推压在陶瓷封装22的底部件25上。然而，陶瓷封装22或者TOSA 21相对于上盖11被刚性地固定在套管部分24上，因此，接触板18可以与底部件25进行热接触并且接触可靠。

形成为稍微向外弯曲的传热板19和辅传热板20b在两个盖11和12彼此组装起来时发生弹性变形，从而传热板19和辅传热板20b可以与盖11和12进行热接触且接触可靠，并且向盖11和12提供有效的传递路径。从而，即使当陶瓷封装22的底部件25沿着与盖11和12的延伸方向交叉或基本垂直的方向延伸时，热传导件16也可以形成从底部件25到盖11和12的传热路径。

已经参考附图接合优选实施例对本发明进行了全面的说明。然而，应该理解，各种变化和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，热传导件16与陶瓷封装22的底部件25和盖的内表面11b和11c直接接触。热传导件16也可以经由例如导热板、导热脂等与上述部件间接地接触。这样的材料可以吸收两个部件之间的分界部的粗糙度，并且改善这些部件之间的热量传递。

此外，上述实施例中的传热板19从支撑板17延伸从而越过陶瓷封装22。然而，如图10所示，传热板19可以从接触板18延伸。即使热传导件16A具有这样的布置，也可以实现与热传导件16的功能相同的功能。除非脱离了本发明的范围，否则应该将这些变化和变型理解为包含在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种光收发器，包括：

金属盖，其具有纵向和沿着所述纵向延伸的内表面，所述金属盖包括上盖和下盖；

光学子组件，其包括封装，所述封装具有沿与所述金属盖的纵向交叉的方向延伸的散热面；以及

热传导件，其由金属制成，所述热传导件包括接触板和传热板，所述接触板与所述光学子组件的散热面热接触，所述传热板在所述接触板的端部处弯折并且与所述上盖的所述内表面热接触，所述传热板包括一对臂，每个所述臂均从所述传热板的端部延伸并且基本弯折成直角，所述臂形成连接所述臂的桥部，所述桥部具有肋部，所述肋部与所述上盖的另一个内表面接触，所述上盖的所述另一个内表面基本垂直于所述上盖的所述内表面而延伸，

其中，所述热传导件形成从所述光学子组件到所述金属盖的传热路径。

2.如权利要求1所述的光收发器，

其中，所述热传导件还包括被所述光学子组件支撑的支撑板，

所述光学子组件的所述封装设置在所述热传导件的所述支撑板和所述接触板之间。

3.如权利要求2所述的光收发器，

其中，所述支撑板通过从所述接触板的另一个端部弯折两次而形成。

4.如权利要求2所述的光收发器，

其中，所述下盖与所述上盖组装在一起，以形成容纳所述光学子组件和所述热传导件的空间，

所述热传导件还包括辅传热板，所述辅传热板在所述接触板的另一个端部弯折，所述接触板的所述另一个端部与所述传热板弯折处的端部相反，以及

所述辅传热板与所述下盖热接触。

5.如权利要求4所述的光收发器，

其中，所述辅传热板稍微向外弯曲。

6.如权利要求1所述的光收发器，

其中，所述传热板稍微向外弯曲。

7.如权利要求1所述的光收发器，

其中，所述光学子组件是安装有半导体激光二极管和热电冷却器的光发射子组件，所述半导体激光二极管安装在所述热电冷却器上，

所述热电冷却器安装在包含所述散热面的部件上。