CN103823280B - 信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够可靠地实现并维持多个通信模块与搭载于这些通信模块上的散热器的热连接的信号传输装置。本发明的信号传输装置（1）在搭载于基板（3）的多个通信模块（10）上配置共用的散热器（20），其具有设置于基板（3）和通信模块（10）之间的螺旋弹簧（40），通信模块（10）由螺旋弹簧（40）朝向散热器（20）受力，通信模块（10）的上表面（14a）被按压于散热器（20）的底面（20a）。

Description

信号传输装置

技术领域

本发明涉及用于电子设备内的基板间的信号传输或电子设备间的信号传输的信号传输装置。

背景技术

如上所述的信号传输装置具备搭载于安装有半导体芯片（IC芯片）的基板的多个通信模块和用于冷却这些通信模块的冷却机构。

作为通信模块的冷却机构的一个例子有散热器，以往的信号传输装置基于散热器的状态能够大致如下地区分。即，以往的信号传输装置能够大致区分为对多个通信模块的各个分别设置冷却装置的类型（参照专利文献1）和对多个通信模块设置一个冷却装置的类型，后者被称作“集合型”与前者相区别。于是，在以下说明中也存在将对多个通信模块设置共用冷却装置的信号传输装置称作“集合型”的情况。

在以往的集合型信号传输装置中，在多个通信模块上搭载有覆盖这些通信模块的冷却装置。因此，没有必要为了避免相邻的冷却装置彼此的干涉而扩大相邻通信模块彼此间的间距，有能够将多个通信模块高密度地配置在IC芯片周围的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-175995号公报

但是，在多个通信模块搭载于基板上的情况下，所有的通信模块的高度不是完全一致的。即，从基板的表面（安装面）到每个通信模块的上表面的高度存在差别。虽然这样的高度差别主要是以通信模块的个体差异（公差）为起因而产生，但是也会以连接通信模块的连接器的个体差异等种种原因为起因而产生。

不管怎样，若搭载于基板的多个通信模块的高度存在差别，则在这些通信模块上载置共用的散热器的情况下，一部分的通信模块的表面和散热器的底面间产生空隙。

因此以往通过配置在通信模块的表面和散热器的底面之间的热传导薄板吸收通信模块的高度的差别。

但是，为了通过热传导薄板完全地吸收通信模块的高度的差别，有必要使热传导薄板的厚度变厚。具体来说，有必要使用具有相当于高度最低的通信模块和高度最高的通信模块的差以上厚度的热传导薄板。另一方面，若热传导薄板的厚度增加则热阻增加使从通信模块向散热器的热传导率降低。于是，产生了为了将通信模块的动作温度维持在规定范围内而增强散热器的冷却能力的必要，结果导致散热器的大型化进而使信号传输装置大型化。

发明内容

本发明的目的在于能够可靠地实现并维持多个通信模块与搭载于这些通信模块上的散热器的热连接。

本发明的信号传输装置是在搭载于基板上的多个通信模块上配置共用的散热器的信号传输装置，其具有设置于上述基板和上述通信模块之间的弹性部件，上述通信模块由上述弹性部件朝向上述散热器受力，该通信模块的上表面被按压于上述散热器的底面。

在本发明的一个方案中，设置有设置于上述基板的第一连接器和设置于上述通信模块的第二连接器，上述通信模块在上述第一连接器和上述第二连接器能够维持电导通的有效嵌合长度范围内能够在上述基板和上述散热器之间往复运动。

在本发明的其他的方案中，由上述弹性部件产生的作用力比由上述第一连接器以及上述第二连接器的嵌合保持力更大。

在本发明的其他的方案中，上述弹性部件和上述通信模块是相互独立的部件。

在本发明的其他的方案中，上述弹性部件是螺旋弹簧。

在本发明的其他的方案中，上述弹性部件和上述通信模块是一体的。

在本发明的其他的方案中，上述弹性部件是由上述通信模块的壳体的一部分形成的板弹簧。

在本发明的其他的方案中，设置有包括第一弹性部件和第二弹性部件的两个以上的弹性部件，上述第一弹性部件配置于俯视观察时相比上述通信模块的中心更靠近上述第一连接器以及上述第二连接器的位置，上述第二弹性部件配置于俯视观察时相比上述通信模块的中心更远离上述第一连接器以及上述第二连接器的位置。

在本发明的其他的方案中，由上述第一弹性部件产生的作用力比由上述第二弹性部件产生的作用力更大。

本发明的效果如下。

根据本发明，能够可靠地实现并维持多个通信模块与搭载于这些通信模块上的散热器的热连接。

附图说明

图1是表示适用了本发明的信号传输装置的一个例子的分解立体图。

图2是表示适用了本发明的信号传输装置的一个例子的平面图以及侧视图。

图3是表示适用了本发明的信号传输装置的局部放大剖视图。

图4是表示在通信模块上搭载散热器前后的状态的局部放大剖视图，

图5的（a）～（e）是表示通信模块和螺旋弹簧的相对位置关系的不同例子的模式图。

图6是表示适用了本发明的信号传输装置的其他例子的局部放大剖视图。

图中：

1—信号传输装置，3—基板，4—基板侧连接器（第一连接器），10—通信模块，14—模块壳体，14a—（通信模块的）上表面，14b—（通信模块的）下表面，15—模块侧连接器（第二连接器），20—散热器，20a—（散热器的）底面，40—螺旋弹簧，41—板弹簧，P—（通信模块的）中心。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的一个例子进行详细地说明。如图1、图2所示的信号传输装置1具备：搭载于搭载有IC芯片2的基板（母插件板）3的多个通信模块10；以及构成用于冷却这些通信模块的冷却机构的散热器20。散热器20具备平面形状为大致矩形的吸热板21和设置于吸热板21上的多个散热翅片22。吸热板21以及散热翅片22由热传导性优秀的金属（例如铝或铜等）一体地成型。

在本实施方式中，在IC芯片2的一边（长边）的附近，与该一边平行地、成一列地排列有4个通信模块10。另外，在这些多个通信模块10上，以使得吸热板21的一边（长边）与IC芯片的上述一边相平行的方式，重叠地配置有散热器20。根据该配置，每个通信模块10的上表面与散热器20的底面相对。

如图3所示，每个通信模块10都具备：模块基板11；搭载于模块基板11的光学封装件12；作为从光学封装件12延伸的通信线缆的光学纤维13；以及，收容这些的、大致矩形的模块壳体14，其中通过模块壳体14的顶板形成通信模块10的上表面14a，通过模块壳体14的底板形成通信模块14的下表面14b。

在通信模块10的下表面14b上，设置有作为第二连接器的模块侧连接器15。模块侧连接器15在通信模块10的下表面14b的一边的附近沿该一边直线地形成，在其表面设置有未图示的连接端子。模块侧连接器15的连接端子通过形成于模块基板11的未图示的印制电路配线与光学封装件12电连接。

另一方面，在基板3的安装面3a上，设置有作为第一连接器的基板侧连接器4。在基板侧连接器4上沿长度方向直线地形成有可插入拔出模块侧连接器15的、上方开口的槽4a，在槽4a的内面设置有未图示的连接端子。基板侧连接器4的连接端子通过形成于基板3的未图示的印制电路配线与IC芯片2（图1）电连接。

通信模块10通过将模块侧连接器15从基板侧连接器4的上方插入（嵌合）该连接器4的槽4a，安装于基板3。另外，当模块侧连接器15嵌合于基板侧连接器的4的槽4a后，设置于双方连接器15、4的连接端子彼此接触而电导通。由此，图1所示的IC芯片2与各通信模块10电连接，能够发送接受信号。此外，通信模块10（光学封装件12）将从IC芯片输出的电信号转换为光信号而输入光学纤维13，并将从光学纤维13输出的光信号转换为电信号而输入IC芯片2。即，通信模块10对IC芯片输入或输出的信号进行E/O转换以及O/E转换。

在对于通信模块10采用如上所述的安装构造的情况下，通信模块10相对于基板3被悬臂支撑，如图3所示地，基板3和通信模块10之间产生空隙30。更具体一点来说，基板3的安装面3a与通信模块10的下表面14b之间产生空隙30，在该空隙（死角）30内作为弹性部件配置有压缩状态的螺旋弹簧40。

在基板侧连接器4和嵌合于其的模块侧连接器15之间存在嵌合长度和有效嵌合长度。所谓有效嵌合长度是包含于嵌合长度的长度，是维持基板侧连接器4和模块侧连接器15电导通的范围的长度。即，当模块侧连接器15插入基板侧连接器4时，虽然在开始时两连接器4、15是物理的嵌合，但没有电导通。其后，模块侧连接器15进一步插入基板侧连接器4后，两连接器4、15电导通。再有，因为有效嵌合长度是一定程度的长度（例如0.5mm～1.0mm），所以在其范围内，即使模块侧连接器15相对于基板侧连接器4插入拔出，也能维持两连接器的电导通。换句话说，嵌合于基板侧连接器4的模块侧连接器15能够维持着与基板侧连接器4相电导通而沿着图3的纸面的上下方向移动。

另一方面，螺旋弹簧40的作用力比基板侧连接器4和模块侧连接器15之间的嵌合保持力更大。在这里，所谓的嵌合保持力主要是基板侧连接器4和模块侧连接器15根据接触阻力而产生的力，是在拉拔方向的力作用于插入到基板侧连接器4的模块侧连接器15时抵抗该力的力。因此，如图4的左侧所示，在散热器20搭载于通信模块10上之前的状态下，模块侧连接器15以及通信模块10同过螺旋弹簧40的加力而向纸面上方被推升。若模块侧连接器15被推升而超过上述有效嵌合长度，则模块侧连接器15和基板侧连接器4之间的电导通便被解除。再有，若模块侧连接器15被推升而超过上述嵌合长度，则模块侧连接器15便被从基板侧连接器4拔出，两连接器4、15的嵌合也被解除。因此，螺旋弹簧40的自然长度设定为模块侧连接器15不会被推升而超过上述有效嵌合长度。因此，即使在如图4的左侧所示的状态下，也能确保基板侧连接器4和模块侧连接器15之间的电导通。

另一方面，如图4的右侧所示，若在通信模块10上搭载散热器20，则通信模块10在连接器4、15的有效嵌合长度的范围内向纸面下方被推降，螺旋弹簧40被压缩，成为如图3所示的状态。

此外，如图1所示，搭载于通信模块10上的散热器20的四角通过螺栓23固定于基板3。具体来说，在散热器20的吸热板21和基板3之间分别配置有圆柱状的衬垫24。在各衬垫24的上端面以及下端面分别形成有阴螺纹，从上方向下方贯通吸热板21的螺栓23与形成于衬垫24上端面的阴螺纹结合，从下方向上方贯通基板3的螺栓25与形成于衬垫24下端面的阴螺纹结合。因此，图3所示的从基板3的安装面3a到散热器20的底面的距离由图1所示的衬垫24的长度来规定。即，衬垫24规定图4所示的通信模块10的推降量（t），进而有规定螺旋弹簧40的压缩量的作用。另外，衬垫24有防止通信模块24被过度推降而导致连接器4、15产生破损或变形的作用。

另外，即使在图3所示的状态下，在基板侧连接器4和模块侧连接器15之间留有有效嵌合长度。因此，图3所示的通信模块10被朝向下方按压后向远离散热器20的方向（=接近基板3的方向）移动。另外，若解除向下方的按压，则利用螺旋弹簧40的加力向接近散热器20的方向（=远离基板3的方向）移动。即，通讯模块10即使在散热器20搭载于其上的状态下，也能够在该散热器20和基板3之间，在连接器4、15的有效嵌合长度的范围内往复运动。

根据如上所述的构造，图3所示的通信模块10通过螺旋弹簧40的弹性复原力朝向散热器20受力。其结果，通信模块10的上表面14a被按压于散热器20的底面20a而与其热连接。具体来说，作为通信模块10内的主要的发热源的光学封装件12与模块壳体14的顶板内表面通过热传导薄板16相接触。另外，模块壳体14的顶板外表面（通信模块10的上表面14a）与散热器20的底面20a通过热传导薄板17相接触。即，通信模块10的上表面14a和散热器20的底面20a以中间夹有热传导薄板17的方式贴紧。因此，从光学封装件12产生的热通过热传导薄板16向模块壳体14的顶板传导。传导至模块壳体14的顶板的热通过热传导薄板17向散热器20传导，从散热翅片22的表面向空气中散热。

如图2所示，各通信模块10配置为俯视观察时跨越2个散热翅片群。具体来说，通信模块10a跨越散热翅片群22A和散热翅片群22B。通信模块10b跨越散热翅片群22B和散热翅片群22C。通信模块10c跨越散热翅片群22C和散热翅片群22D。通信模块10d跨越散热翅片群22D和散热翅片群22E。即，一个通信模块10对应地分配有2个散热翅片群。

再有，在相邻的散热翅片群之间分别设置有空隙26。各空隙26使相邻的散热翅片群之间产生紊流，实现提高冷却效果的作用。

如上所述，在本实施方式的信号传输装置1中，多个通信模块10的每一个都被螺旋弹簧40朝向散热器20受力。由此，即使各通信模块10存在个体差异，各通信模块10的上表面14a也能够被按压于散热器20的底面20a而与其热连接。因此，为了吸收通信模块10高度的差别，没有必要增厚配置于通信模块10和散热器20之间的热传导薄板17的厚度，热传导薄板17只要具备为了达成本来目的而必要的足够的厚度即可。另外，因为螺旋弹簧40的作用力总是作用于每个通信模块10，即使在由于老化等引起的热传导薄板17的厚度变化的情况下，通信模块10的上表面14a和散热器20的底面20a之间也不会产生空隙，能够维持两方的热连接。

另外，螺旋弹簧40配置于基板3和通信模块10之间的死角。因此，没有必要另外确保用于配置螺旋弹簧40的空间，并且通过追加螺旋弹簧40也避免了使信号传输装置1大型化或高度变高。

在这里，在图3所示的状态中，若通信模块10向纸面上方移动，则该通信模块10接近冷却装置20。另一方面，若通信模块10向纸面下方移动，则该通信模块远离冷却装置20。但是，针对图3所示的状态，例如在顺时针90度的不同方向设置基板3的情况下，若通信模块10向纸面右侧移动，则该通信模块10接近散热器20。另一方面，若通信模块10向纸面左侧移动，则该通信模块远离冷却装置20。当然，在本发明中，在基板和散热器之间可往复运动的通信模块被向散热器受力，其结果，重要的是通信模块的上表面被按压于散热器的底面，而通信装置的移动方向是上下方向（铅直方向）还是左右方向（水平方向）或是其他方向并不是本质的事项。

本发明并不限定于上述实施方式，在不超出其要旨的范围内壳进行种种变更。例如，在上述实施方式中，虽然对应一个通信模块10设置2个螺旋弹簧40，但是对应于一个通信模块10的螺旋弹簧40的数量也可以是一个，也可以是3个以上。另外，通信模块10和螺旋弹簧40相对地位置关系也并不限定于上述实施方式。图5模式地表示了若干各通信模块10和螺旋弹簧40的相对位置关系的例子。图5（a）所表示的是上述实施方式的通信模块10和螺旋弹簧40的相对位置关系，图5（b）～（e）所表示的是通信模块10和螺旋弹簧40的相对位置关系的变形例。当然，弹性部件不限定于螺旋弹簧也是不言而喻的。

另外，在对应于一个通信模块设置2个以上的弹性部件的情况下，从使相对于散热器的底面通信模块的上表面的按压尽可能平均的观点来看，优选将至少一个弹性部件配置于俯视观察时比通信模块的中心更接近连接器的位置，将至少一个其他的弹性部件配置于俯视观察时比通信模块的中心更远离连接器的位置。这点在图5（a）、（c）中表现为，将作为弹性部件的螺旋弹簧40中的至少一个配置于俯视观察时比通信模块10的中心P更接近连接器4、15的位置，将作为弹性部件的螺旋弹簧40的至少另一个配置于俯视观察比通信模块10的中心P更远离连接器4、15的位置。

另外，在对应于一个通信模块设置2个以上的弹性部件的情况下，这些弹性部件的作用力一样也可以，不同也可以。再有，在对应于一个通信模块设置不同的2个以上的弹性部件的情况下，优选相对靠近连接器的弹性部件的作用力比相对远离连接器的弹性部件的作用力更大。例如，虽然图3所示的两个螺旋弹簧40的作用力相同，但是在假设两个螺旋弹簧40的作用力不同的情况下，优选相对靠近连接器4、15的螺旋弹簧40a的作用力比相对远离连接器4、15的螺旋弹簧40b的作用力更大。之所以这样是因为在螺旋弹簧40b的作用力比螺旋弹簧40a的作用力大的情况下，通信模块10上作用有使该通信模块10逆时针旋转的力。换句话说，就是模块侧连接器15上作用有将该连接器15按入基板侧连接器4的方向上的力。此时，存在通信模块10的上表面14a对于散热器20的底面20a的按压不平均。根据同样的理由，在对应于一个通信模块10设定一个弹性部件的情况下，优选将该弹性部件配置在俯视观察时相比于通信模块的中心更接近连接器的位置。这点在图5（e）所表示的例子中表现为，作为弹性部件的螺旋弹簧40配置在俯视观察时相比于通信模块10的中心P更接近连接器4、15的位置。

在上述实施方式中，作为弹性部件的螺旋线圈40与通信模块10是相互独立的部件，但是，也存在通信模块和弹性部件是一体的实施方式。例如如图6所示，还存在通过使模块壳体14的底板的一部分屈曲而形成的板弹簧41构成弹性部件的实施方式。

上述实施方式的散热器20是由吸热板21和散热翅片22构成的空气冷却式散热器。但是，散热器20也能够替换为至少具备吸热板21和在与吸热板21之间进行热交换的冷却剂循环的冷却剂通路的液体冷却式散热器。

图3或图6所示的热传导薄板16、17的一方或者双方能够替换为热传导性优秀的润滑脂等。

还能够以包围图1等所示的IC芯片2的四边的方式配置通信模块10。另外，还能够沿IC芯片2的两边或三边配置通信模块10。不管怎样，在对应多个通信模块设置共用的散热器的本发明的信号传输装置中，因为没有必要避免相邻的散热器彼此之间的干涉，所以能够将多个通信模块高密度地配置在IC芯片周围，能够尽可能地缩短个通信模块和IC芯片间的信号传输距离。

Claims (8)

1.一种信号传输装置，在搭载于基板上的多个通信模块上配置共用的散热器，上述信号传输装置的特征在于，

具有设置于上述基板和上述通信模块之间的弹性部件，

上述通信模块由上述弹性部件朝向上述散热器受力，该通信模块的上表面被按压于上述散热器的底面,

上述信号传输装置还具有设置于上述基板的第一连接器和设置于上述通信模块的第二连接器，

上述通信模块在上述第一连接器和上述第二连接器能够维持电导通的有效嵌合长度范围内能够在上述基板和上述散热器之间往复运动。

2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于，

由上述弹性部件产生的作用力比由上述第一连接器以及上述第二连接器的嵌合保持力更大。

3.根据权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，

上述弹性部件和上述通信模块是相互独立的部件。

4.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，

上述弹性部件是螺旋弹簧。

5.根据权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，

上述弹性部件和上述通信模块是一体的。

6.根据权利要求5所述的信号传输装置，其特征在于，

上述弹性部件是由上述通信模块的壳体的一部分形成的板弹簧。

7.根据权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，

具有包括第一弹性部件和第二弹性部件的两个以上的弹性部件，上述第一弹性部件配置于俯视观察时相比上述通信模块的中心更靠近上述第一连接器以及上述第二连接器的位置，上述第二弹性部件配置于俯视观察时相比上述通信模块的中心更远离上述第一连接器以及上述第二连接器的位置。

8.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于，

由上述第一弹性部件产生的作用力比由上述第二弹性部件产生的作用力更大。