CN104684364A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种光模块，包括散热壳体、至少部分收容于散热壳体内的印刷电路板以及设置于印刷电路板上的功率器件，光模块还包括柔性导热层，柔性导热层包括与功率器件贴合的固定部分以及自固定部分延伸出的活动部分，柔性导热层的活动部分连接至散热壳体以使功率器件通过柔性导热层与散热壳体导热连接。本申请的技术方案中，通过将印刷电路板上功率器件产生的热量利用柔性导热层传导至散热壳体上，不会占用功率器件位置的印刷电路板上内侧及表层的走线，节省了布线空间，并且，功率器件产生的热量可以利用柔性导热层传导至散热壳体上较佳的散热位置，提高了散热结构设计的灵活性，且保证了散热效率。

Description

光模块

技术领域

本发明属于光通信元件制造技术领域，具体涉及一种光模块。

背景技术

随着4G通信的飞速发展和云计算需求的日益旺盛，市场对高速光模块的需求与日俱增。以100G光模块为例，其相对于40G光模块的功耗有大幅度的上升，但若需要采用与40G光模块相同的封装尺寸，则单位面积内产生的热量也相应剧增。在这样的情况下，如果不能保证良好的散热效果，则光模块中对于温度敏感的电光/光电转换电路的性能会降低，甚至失效。

100G光模块通常使用COB（chip on board）的贴片打线工艺来实线光电\电光转换元件与印刷电路板的电气连接，这些COB器件功耗可以达到2W左右。光模块由于行业标准的限制，外壳分为两个散热面，通常做法是将热量传导至这两个散热面中与设备的散热面接触的一主要散热面。传统的方案中，通常采用密集填铜过孔导热方式，将印刷电路板上功率器件产生的热量传导至印刷电路板的背面，并进一步传导至壳体上。而这样的方式存在的缺陷是：1）牺牲了这些COB器件对应的印刷电路板的内层及表层的走线以及布线空间；2）散热位置由印刷电路板上COB器件位置所确定，故不能保证传导至外壳上的较佳的散热面，影响散热效果。

发明内容

本申请一实施例提供一具有高效散热能力的光模块，该光模块包括散热壳体、至少部分收容于所述散热壳体内的印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的功率器件，所述光模块还包括柔性导热层，所述柔性导热层包括与所述功率器件贴合的固定部分以及自所述固定部分延伸出的活动部分，所述柔性导热层的所述活动部分连接至所述散热壳体以使所述功率器件通过所述柔性导热层与所述散热壳体导热连接。

一实施例中，所述柔性导热层的所述活动部分连接至所述散热壳体与所述印刷电路板相对的内侧壁或所述散热壳体与所述印刷电路板所在平面垂直的内侧壁。

一实施例中，所述柔性导热层被设置为位于所述印刷电路板和所述功率器件之间、和/或贴合于所述功率器件与所述印刷电路板相背的顶面、和/或贴合于所述功率器件临近所述印刷电路板的侧面。

一实施例中，所述光模块包括至少两层的所述柔性导热层。

一实施例中，所述柔性导热层为铜箔或石墨烯。

一实施例中，所述印刷电路板和所述柔性导热层共同构成软硬结合板。

一实施例中，所述柔性导热层上形成有辅助导热介质。

一实施例中，所述柔性导热层的所述活动部分包括与所述固定部分不在同一平面的弯折段，所述活动部分通过所述弯折段连接至所述散热壳体。

一实施例中，所述弯折段与所述印刷电路板之间连接有预固定散热介质。

一实施例中，所述柔性导热层的所述活动部分与所述散热壳体之间通过导热胶和/或导热件导热连接。

与现有技术相比，本申请的技术方案中，通过将印刷电路板上功率器件产生的热量利用柔性导热层传导至散热壳体上，不会占用功率器件位置的印刷电路板上内侧及表层的走线，节省了布线空间，并且，功率器件产生的热量可以利用柔性导热层传导至散热壳体上较佳的散热位置，提高了散热结构设计的灵活性，且保证了散热效率。

附图说明

图1是本申请第一实施方式中光模块的结构示意图；

图2是本申请第二实施方式中光模块的结构示意图；

图3是本申请第三实施方式中光模块的结构示意图；

图4是本申请第四实施方式中光模块的结构示意图；

图5是本申请第五实施方式中光模块的结构示意图；

图6是本申请第六实施方式中光模块的结构示意图；

图7是本申请第七实施方式中光模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。

参图1，介绍本申请光模块100的第一具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100包括散热壳体30、印刷电路板12、柔性导热层11、以及功率器件20。

需要说明的是，在本申请各实施方式中，为了图示的清楚与简便，仅仅示范出了散热壳体中的部分以示意该散热壳体中用于散热的主要散热面，而并非限定散热壳体的实际结构。

印刷电路板12至少部分收容于散热壳体30中，功率器件20设置于该印刷电路板12上。本申请中所提及的“功率器件”例如可以是光电/电光转换元件，以及驱动该些光电/电光转换元件的驱动和放大电路所需要的元件，并且功率器件可以是被整体集成于一芯片上，而并非一定是分离的器件，当然，也可以是多个分离的器件均布置在印刷电路板上。

在本实施方式中，柔性导热层柔性导热层11设置于功率器件20和印刷电路板12之间。需要说明的是，本申请各实施方式所说的和“柔性导热层11”是被这样定义：即柔性导热层可以相对印刷电路板被较为容易地进行机械的弯折且不会影响柔性导热层本身的功能或特性。

一具体实施例中，该柔性导热层11和印刷电路板12共同构成为软硬结合板10。

柔性导热层11包括与功率器件20贴合的固定部分111以及自固定部分111延伸出的活动部分112，柔性导热层11的活动部分112连接至散热壳体30以使功率器件20通过该柔性导热层11与散热壳体30导热连接。具体地，柔性导热层11的活动部分112包括与固定部分111不在同一平面的弯折段1121，该弯折段1121相对于固定部分111弯折延伸至散热壳体30与印刷电路板10相对一内侧壁31大致平行的状态，并进而通过散热介质40（例如导热胶和/或导热件）与散热壳体30的该内侧壁31导热连接。

弯折段1121与印刷电路板10之间还连接有预固定散热介质50，该预固定散热介质50一方面可以将印刷电路板10上功率器件20产生的热量辅助传导至散热壳体30，另一方面可以将柔性导热层11活动部分112进行预固定，使得柔性导热层11的活动部分112在安装时可以与散热壳体30之间更便捷地形成导热连接关系，简化光模块100的生产工艺。

在本实施方式中，功率器件20设置于印刷电路板10的柔性导热层11上，该柔性导热层11上还可以形成有辅助导热介质（图未示），例如镀设的铜箔，以进一步增加柔性导热层11的导热效率。并且，由于相对于预固定散热介质50，柔性导热层11（包括其上的辅助导热介质）为主要的热量传导介质，故功率器件20产生的热量大部分是先传导至柔性导热层11的固定部分111，再经由该固定部分111传导至活动部分112并最终通过散热壳体30进行耗散；而并非是沿柔性导热层11的厚度方向被直接传导至散热壳体30。

另外，柔性导热层11可以设有部分线路，也可以不进行线路布设。另外，柔性线路层11可以根据导热的需要对柔性导热层11中铜层的厚度、面积和形状等进行设计以达到最好的散热效果。例如，可以将柔性导热层11中铜层的面积设计成由靠近功率器件20向远离功率器件20的方向逐渐递减，这样达到既节省铜的使用又不影响散热的效果。或者，也可以将活动部分112中铜层的面积增大以达到良好的散热效果。

参图2，介绍本申请光模块100a的第二具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100a包括散热壳体30a、印刷电路板12a、柔性导热层11a、以及功率器件20a。

印刷电路板12a至少部分收容于散热壳体30a中，功率器件20a设置于该印刷电路板12a上。柔性导热层11a和印刷电路板12a共同构成软硬结合板10a。柔性导热层11a包括与功率器件20a贴合的固定部分111a以及自固定部分111a的两相对侧分别延伸出的活动部分112a，该两侧延伸出的活动部分112a连接至散热壳体30a以使功率器件20a通过该柔性导热层11a与散热壳体30a导热连接。具体地，该柔性导热层11a两侧的活动部分112a分别包括与固定部分111a不在同一平面的弯折段1121a，该弯折段1121a的部分相对于固定部分111a弯折延伸至与散热壳体30a与印刷电路板12a相对一内侧壁31a大致平行的状态，并进而通过散热介质40a（例如导热胶和/或导热件）与散热壳体30a的该内侧壁31a导热连接。

同样地，弯折段1121a与印刷电路板12a之间还连接有预固定散热介质50a，功率器件20a设置于印刷电路板12a的柔性导热层11a上，该柔性导热层11a上还形成有辅助导热介质（图未示），例如镀设的铜箔，以进一步增加柔性导热层11a的导热效率。通过双侧延伸的活动部分112a，可以增加对印刷电路板12a上功率器件20a产生热量的传导效率，提高光模块100a的散热效果。

参图3，介绍本申请光模块100b的第三具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100b包括散热壳体30b、印刷电路板12b、柔性导热层11b、以及功率器件20b。

印刷电路板12b至少部分收容于散热壳体30b中，功率器件20b设置于该印刷电路板12b上。柔性导热层11b和印刷电路板12b共同构成软硬结合板10b。柔性导热层柔性导热层11b包括与功率器件20b贴合的固定部分111b以及自固定部分111b的两相对侧分别延伸出的活动部分112b，该两侧延伸出的活动部分112b分别连接至散热壳体30b上与印刷电路板12b所在平面垂直的两相对内侧壁31b、32b以使功率器件20b通过该柔性导热层11b与散热壳体30b导热连接。具体地，该柔性导热层11b两侧的活动部分112b分别包括与固定部分111b不在同一平面的弯折段1121b，该弯折段1121b相对于固定部分111b大致呈垂直状态并与所述的两相对内侧壁31b、32b分别通过散热介质40b（例如导热胶和/或导热件）导热连接。

同样地，功率器件20b设置于印刷电路板12b的柔性导热层11b上，该柔性导热层11b上还形成有辅助导热介质（图未示），例如镀设的铜箔，以进一步增加柔性导热层11b的导热效率。通过双侧延伸的活动部分112b，可以增加对印刷电路板12b上功率器件20b产生热量的传导效率，提高光模块100b的散热效果。

参图4，介绍本申请光模块100c的第四具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100c包括散热壳体30c、印刷电路板13c、柔性导热层11c、柔性导热层12c、以及功率器件20c。

印刷电路板13c至少部分收容于散热壳体30c中，功率器件20c设置于该印刷电路板13c上。柔性导热层11c、12c和印刷电路板12c共同构成软硬结合板10c柔性导热层。该两层柔性导热层11c、12c分别连接至散热壳体30c与印刷电路板13c相对的内侧壁31c以使功率器件20c通过柔性导热层11c、12c与散热壳体30c导热连接。具体地，该两层柔性导热层11c、12c分别包括与功率器件20c贴合的固定部分111c、121c（柔性导热层11c的固定部分111c是通过与柔性导热层12c的固定部分121c结合而实现与硬质电路层13c的间接结合）以及分别自对应的固定部分111c、121c延伸出的活动部分112c、122c。两层柔性导热层11c、12c的活动部分112c、122c分别包括与对应的固定部分111c、121c不在同一平面的弯折段1121c、1221c，该两层弯折段1121c、1221c的部分相对于对应的固定部分111c、121c弯折延伸至与散热壳体30c与印刷电路板13c相对一内侧壁31c大致平行的状态，并进而通过散热介质40c（例如导热胶和/或导热件）与散热壳体30c的该内侧壁31c导热连接。并且，该两层弯折段1121c、1221c可以是以彼此重叠或者分别连接至该内侧壁31c的方式进行导热连接。

需要理解的是，在本实施方式中，只是示范性地以印刷电路板13c上的功率器件20c通过两层柔性导热层11c、12c进行热量传导为例进行说明，在更多的实施方式中，柔性导热层的层数可以被设置为更多，并根据需求结合第一至第三实施方式中的柔性导热层布置方式进行光模块散热结构的设计。

参图5，介绍本申请光模块100d的第五具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100d包括散热壳体30d、印刷电路板10d、功率器件20d、以及柔性导热层60d。

印刷电路板10d至少部分收容于散热壳体30d中，功率器件20d设置于该印刷电路板10d上，柔性导热层60d的至少部分设置于功率器件20d和印刷电路板10d之间，该柔性导热层60d通过散热介质40d（例如导热胶和/或导热件）弯折连接至散热壳体30d与印刷电路板10d相对的一内侧壁31d以使功率器件20d通过柔性导热层60d与散热壳体30d导热连接。也即，在这样的实施方式中，功率器件20d并非直接地设置于印刷电路板10d上，功率器件20d的功能管脚或者焊盘（图未示）通过穿过柔性导热层60d与印刷电路板10d实现电性连接，柔性导热层60d夹设在功率器件20d和印刷电路板10d之间，并将功率器件20d产生的热量传导至散热壳体30d。

在本实施方式中，柔性导热层40d可以选择具有优良导热性能的柔性介质，例如石墨烯或铜箔。

参图6，介绍本申请光模块100e的第六具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100e包括散热壳体30e、印刷电路板12e、以及功率器件20e。

印刷电路板12e至少部分收容于散热壳体30e中，功率器件20e设置于该印刷电路板12e上。印刷电路板12e和柔性导热层11e共同构成软硬结合板10e。柔性导热层11e包括与功率器件20e贴合的固定部分111e以及自固定部分111e的两相对侧分别延伸出的活动部分112e，该两侧延伸出的活动部分112e先分别连接至散热壳体30e上与印刷电路板12e所在平面垂直的两相对内侧壁31e、32e，再连接至散热壳体30e与印刷电路板12e相对的一内侧壁33e。如此，通过多个侧壁对功率器件20e产生的热量进行耗散，提高了光模块100e的散热效率。

一实施例中，柔性导热层11e的固定部分111e两侧延伸出的活动部分112e通过导热胶42e与内侧壁31e、32e导热连接，且通过导热件41e与内侧壁33e导热连接。功率器件20e设置于印刷电路板12e的柔性导热层11e上，该柔性导热层11e上还形成有辅助导热介质（图未示），例如镀设的铜箔，以进一步增加柔性导热层11e的导热效率。

参图7，介绍本申请光模块100f的第七具体实施方式。在本实施方式中，该光模块100f包括散热壳体30f、印刷电路板10f、功率器件20f、以及柔性导热层60f。

印刷电路板10f至少部分收容于散热壳体30f中，功率器件20f设置于该印刷电路板10f上，柔性导热层60f的部分贴合于功率器件20f与印刷电路板10f相背的顶面，该柔性导热层60f通过散热介质40f（例如导热胶和/或导热件）弯折连接至散热壳体30f与印刷电路板10f相对的一内侧壁31f以使功率器件20f通过柔性导热层60f与散热壳体30f导热连接。

在本实施方式中，柔性导热层60f可以选择具有优良导热性能的柔性介质，例如石墨烯或铜箔。

另外，在附图所未示出的一变换的实施方式中，柔性导热层60f的部分还可以贴合于功率器件20f临近印刷电路板10f的侧面，以同样达到将功率器20f的热量传导至散热壳体30f的目的。

并且，在本申请的各实施方式中，柔性导热层可以根据设计需求贴合于功率器件的多个表面（例如功率器件与印刷电路板相对的底面、与印刷电路板相背的顶面、以及邻近印刷电路板的侧面），以达到更佳的热量传导效果。

本申请通过上述实施方式，具有以下有益效果：通过将印刷电路板上功率器件产生的热量利用柔性导热层传导至散热壳体上，不会占用功率器件位置的印刷电路板上内侧及表层的走线，节省了布线空间，并且，功率器件产生的热量可以利用柔性导热层传导至散热壳体上较佳的散热位置，提高了散热结构设计的灵活性，且保证了散热效率。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光模块，包括散热壳体、至少部分收容于所述散热壳体内的印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的功率器件，其特征在于，所述光模块还包括柔性导热层，所述柔性导热层包括与所述功率器件贴合的固定部分以及自所述固定部分延伸出的活动部分，所述柔性导热层的所述活动部分连接至所述散热壳体以使所述功率器件通过所述柔性导热层与所述散热壳体导热连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层的所述活动部分连接至所述散热壳体与所述印刷电路板相对的内侧壁或所述散热壳体与所述印刷电路板所在平面垂直的内侧壁。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层被设置为位于所述印刷电路板和所述功率器件之间、和/或贴合于所述功率器件与所述印刷电路板相背的顶面、和/或贴合于所述功率器件临近所述印刷电路板的侧面。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块包括至少两层的所述柔性导热层。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层为铜箔或石墨烯。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述印刷电路板和所述柔性导热层共同构成软硬结合板。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层上形成有辅助导热介质。

8.根据权利要求1至7之任一项所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层的所述活动部分包括与所述固定部分不在同一平面的弯折段，所述活动部分通过所述弯折段连接至所述散热壳体。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述弯折段与所述印刷电路板之间连接有预固定散热介质。

10.根据权利要求1至7之任一项所述的光模块，其特征在于，所述柔性导热层的所述活动部分与所述散热壳体之间通过导热胶和/或导热件导热连接。