CN104965267B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供的光模块，解决的是被透镜组件罩扣住的驱动芯片的散热问题。包括电路板、透镜组件、激光器或探测器、驱动芯片、贴装于驱动芯片上表面的散热片、和铺设于电路板上的导热层；激光器、探测器和驱动芯片贴装于电路板上，并都由透镜组件罩扣；散热片从驱动芯片的上表面向下弯折后，与导热层连接；导热层的部分或者全部铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上。在被透镜组件罩扣空间之内的驱动芯片上表面贴装散热片，并将散热片与导热层连接，形成热量散发通路，将透镜组件罩扣空间之内驱动芯片散发的热量传导至空间之外，实现散发热量的技术效果。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及光模块。

背景技术

在光纤通信技术领域中，光模块把电信号转换成光信号后发送，以及把接收到的光信号转换成电信号，起到光电转换的作用。通常包括电路板、芯片、光探测器、激光器、透镜组件和散热器件。

如图1所示，在光通信COB（Chip On Broad，就是将裸芯片用导电胶或者非导电胶粘在互连基板上，然后进行引线键合实现电气连接）封装技术中，驱动芯片2被直接贴装在印制电路板1上，用于驱动激光器3或者探测器4；在驱动芯片2的上方放置有透镜组件5。出于可靠性与稳定性的要求，为防止水汽或者空气对驱动芯片2造成腐蚀，通常使用透镜组件5将驱动芯片、光探测器和激光器罩扣在电路板上，使驱动芯片处于一个相对封闭的空间内；或者在透镜组件周围涂胶，将四周都密封住，使用透镜组件将芯片2密封起来。

如图2和图3所示，对于低速率、低功耗的驱动芯片，通过在驱动芯片2的上方引出金线21的形式，将驱动芯片引脚与印制电路板上的线路连接起来实现通信，而为了实现驱动芯片的散热，在驱动芯片正下方的印制电路板上会铺上一层铜22，使铜通过通孔23连接到印制电路板背面，然后背面贴装金属块24，金属块24再与光模块的外下壳相连，驱动芯片2散发的热量由铜22通过通孔23传导到印制电路板背面，并通过金属块24传导到光模块的外下壳，实现热量的散发。

而对于高速率、高功耗的驱动芯片，高速的信号在金线中传递会有损失，采用通过驱动芯片2下方flip chip（倒装片：在芯片输入输出端上沉积锡铅球，由于输入输出引出端分布与整个芯片表面，则所有的锡铅球分布于芯片的整个下表面）的方法，将驱动芯片引脚与印制电路板上的线路连接起来实现通信，这种情况下，虽然解决了信号传递损失的问题，但由于被透镜组件罩扣住的驱动芯片2的下方是用于信号传输的锡铅球，也就无法再利用驱动芯片下方铺铜的方法将驱动芯片产生的热量散发出去。

发明内容

本申请实施例通过提供一种光模块，解决的是光模块中驱动芯片散热的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用以下技术方案予以实现：

提出一种光模块，包括电路板、透镜组件、激光器和驱动芯片；所述激光器和所述驱动芯片贴装于所述电路板上；所述透镜组件用于改变所述激光器产生光信号的光路；所述透镜组件罩扣所述激光器和所述驱动芯片；所述光模块还包括贴装于所述驱动芯片上表面的散热片和铺设于所述电路板上的导热层；所述散热片从所述驱动芯片的上表面向下弯折后，与所述导热层连接；其中，所述导热层部分或者全部铺设于所述透镜组件罩扣部分之外的电路板上。

提出一种光模块，包括电路板、透镜组件、探测器和驱动芯片；所述探测器和所述驱动芯片贴装于所述电路板上；所述透镜组件用于改变所述探测器接收光信号的光路；所述透镜组件罩扣所述探测器和所述驱动芯片；所述光模块还包括贴装于所述驱动芯片上表面的散热片和铺设于所述电路板上的导热层；所述散热片从所述驱动芯片的上表面向下弯折后，与所述导热层连接；其中，所述导热层部分或者全部铺设于所述透镜组件罩扣部分之外的电路板上。

与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：本申请实施例提出的光模块中，在驱动芯片的上表面贴装散热片，并使得散热片在驱动芯片的边侧向下弯折后，与电路板上铺设的导热层连接，驱动芯片散发的热量由驱动芯片上表面传导到散热片上，散热片又将热量传导至与其连接的导热层上，由于导热层部分或者全部铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上，则被透镜组件罩扣住的驱动芯片产生的热量经由芯片上表面、散热片和导热层传导至透镜组件罩扣空间的外面，由此实现将被透镜组件罩扣空间内的热量传导出去，实现了驱动芯片的散热，从解决了光模块中驱动芯片的散热问题。

附图说明

图1为现有技术中光模块的器件贴装结构图；

图2为现有技术中光模块结构图；

图3为现有技术中低速率、低功耗芯片的散热结构图；

图4为本申请实施例提出的光模块剖视图；

图5为本申请实施例提出的光模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提出的透镜结构示意图；

图7为本申请实施例提出的光模块剖视图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种光模块，解决的是光模块中驱动芯片的散热问题；在被透镜组件罩扣住的驱动芯片上表面贴装散热片，并将散热片与电路板上铺设的导热层连接，该导热层部分或全部铺设于透镜组件罩扣的空间之外，将驱动芯片散发的热量传导出透镜组件罩扣空间，实现散发热量的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。

如图4和图7所示，为本申请实施例提出的光模块的结构示意图，包括电路板41、透镜组件42、激光器43和/或探测器44、以及驱动芯片45；透镜组件42用于改变激光器产生光信号的光路，或者用于改变探测器接收光信号的光路；驱动芯片45、激光器43和探测器44都贴装于电路板41上；透镜组件可以为一个或者两个，透镜组件为一个时，同时罩扣驱动芯片、激光器和探测器；透镜组件为两个时，分别罩扣驱动芯片和激光器，以及驱动芯片和探测器。

下面，以透镜组件罩扣激光器和驱动芯片为例对技术方案进行详细说明；透镜组件罩扣激光器、探测器和驱动芯片，以及透镜组件罩扣探测器和驱动芯片的例子均与之相同，不予赘述。

本申请实施例中，光模块还包括贴装于驱动芯片45上表面的散热片46，和铺设于电路板41上的导热层47；散热片46从驱动芯片45的上表面向下弯折后，与导热层47连接；其中，导热层47部分或者全部铺设于透镜组件42罩扣部分之外的电路板上（图4所示中，导热层全部铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上；图7所示中，导热层部分铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上）。

光模块工作时，驱动芯片45产生热量，热量由驱动芯片上表面传导至贴装在上表面的散热片46上，散热片46由具备散热功能的材料制成，优选金属片或者石墨片；散热片46将热量传导至与其连接的导热层47上，该导热层47铺设于电路板上，位于驱动芯片45的边侧，部分或者全部铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上，由此形成一条热量传导通路，将透镜密封住的驱动芯片产生的热量散发到透镜组件罩扣空间之外，这样能保证驱动芯片散发的热量能传导至透镜组件罩扣空间之外，解决了驱动芯片45散热的技术问题。

导热层47可以一部分位于透镜组件罩扣部分的电路板上，也可以全部位于透镜组件罩扣部分之外的电路板上，其宗旨在于必须能将导热通路延伸至透镜组件罩扣空间之外，才能实现将透镜组件罩扣空间之内的热量传导出去。

由于热量传递要保证传导介质的紧密接触，为了实现较高的热传递效果，驱动芯片45和散热片46需要实现完全接触。本申请实施中，采用导热胶将散热片46贴装于驱动芯片45的上表面，由于导热胶的导热效果不如金属或者石墨，因此需要保证驱动芯片、导热胶和散热片的尺寸和公差，使导热胶越薄越好。

散热片的形状不做限定，优选矩形，如图4所示，其在驱动芯片45的边侧向下弯折后与电路板41上的导热层47连接。导热层47铺设于电路板41上，优选铺设铜。导热层的铺设需要满足两个条件：1、铺设于驱动芯片的边侧；2、部分或者全部位于被透镜组件42罩扣部分的电路板上，也即部分或者全部铺设于透镜组件罩扣空间之外。导热层可以铺设于驱动芯片的任一边侧或者多边侧，如图5所示，导热层分为第一导热层471和第二导热层472，分别铺设于驱动芯片45相对的两边侧，散热片46分别于驱动芯片上表面相对的两边侧向下弯折后，与第一导热层471和第二导热层472分别连接；第一导热层471和第二导热层472都有部分或者全部铺设于透镜组件42罩扣之外的电路板上，驱动芯片产生的热量从驱动芯片传导至散热片，并由散热片传导至两侧的导热层，进而实现热量散发到透镜组件罩扣空间之外。

组装时，将驱动芯片45、探测器44、激光器43等元器件贴装在电路板41上之后，先不罩扣透镜组件42，而是将金属片、石墨片等具有较高传递热量属性的散热片46采用导热胶贴装到驱动芯片45上表面，其宽度与驱动芯片45相近，长度长于驱动芯片并能够向下弯折连接至导热层47上。完成该步骤后，再将透镜组件42罩扣到驱动芯片和激光器之上，还可以在透镜组件42周边点胶将透镜组件周边密封从而达到密封效果。

金属片、石墨片等散热片的厚度很薄，在50微米至100微米之间，透镜组件扣在驱动芯片、激光器和探测器上之后，由于散热片的厚度影响，透镜组件边侧与电路板表面不能紧密贴合，水汽或者会进入透镜组件罩扣的空间对驱动芯片造成腐蚀，则二者可以通过在透镜组件周围点胶的方式来实现对驱动芯片的密封，或者，也可以通过以下方式实现：如图6所示，在透镜组件42的边侧开设槽421，槽的宽度和深度分别与散热片弯折后与导热层连接部分的宽度和高度相同，因为透镜组件为模具生产的元件，公差可控，可以保证透镜组件边侧与电路板平面的紧密贴合，辅以点胶能提高密封效果。

本申请实施例提出的光模块散热组件，还包括光模块的外壳，包括上外壳和下外壳，用于统一组装光模块各个器件，外壳上通常具备有导热部件，例如金属部件，为提高散热效率，可以加长电路板上铺设的导热层的长度，如图5所示，使导热层延伸至电路板的边侧，并使得外壳安装于光模块外围时，外壳上的导热部件与该延伸至电路板边侧的导热层接触，从而能将导热层上的热量传导至导热部件上，从而进一步将透镜组件罩扣空间内驱动芯片产生的热量散发到外壳外部的空气中。

对于高速率、高功耗的驱动芯片，其通常为倒装芯片，在芯片输入输出端上沉积锡铅球，由于输入输出端分布与整个芯片表面，则所有的锡铅球分布于芯片的整个下表面，在芯片下方实现与电路板的通信，则现有技术中在芯片下方铺设铜的方法无法使用在倒装芯片上，本申请实施例提出的光模块中的散热结构，尤其适用于这种倒装芯片的散热。

本申请实施例提出的光模块中，在驱动芯片上表面贴装散热片，再将散热片与电路板上铺设的导热层相连接，由此，形成一条热量散发通路，将驱动芯片散发的热量传导至散热片，进一步传导至导热层，而导热层部分或者全部铺设于透镜组件罩扣部分之外的电路板上，则热量能够从透镜组件罩扣空间传导到空间之外，由此解决了被透镜组件罩扣住的驱动芯片的散热问题；传导至透镜组件罩扣空间之外的热量，进一步通过导热层与外壳导热部件的接触，将热量进一步散发到外壳之外的空气中，保证了驱动芯片，尤其高速率、高功耗驱动芯片产生的热量及时散发出透镜组件罩扣空间之外，在保证驱动芯片密封性的基础上，解决了其散热的技术问题，从而保证驱动芯片能够正常运行，不会由于热量不及时散出而引发驱动芯片停止工作造成产品不良，进而提高了产品的品质。

应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光模块，包括电路板、透镜组件、激光器和驱动芯片；所述激光器和所述驱动芯片贴装于所述电路板上；所述透镜组件用于改变所述激光器产生光信号的光路；所述透镜组件罩扣所述激光器和所述驱动芯片；其特征在于，所述光模块还包括贴装于所述驱动芯片上表面的散热片和铺设于所述电路板上的导热层；

所述散热片从所述驱动芯片的上表面向下弯折后，与所述导热层连接；其中，所述导热层部分或者全部铺设于所述透镜组件罩扣部分之外的电路板上。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热层包括第一导热层和第二导热层；所述第一导热层和所述第二导热层分别铺设于所述驱动芯片相对的两边侧；所述散热片分别于所述驱动芯片上表面相对的两边侧向下弯折后与所述第一导热层和所述第二导热层连接。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述驱动芯片为倒装芯片。

4.根据权利要求1所述光模块，其特征在于，所述光模块还包括光模块的外壳；所述外壳上包含有导热部件；所述导热部件与所述导热层接触。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件的边缘开设有槽；所述槽的宽度和深度分别与所述散热片弯折后与所述导热层连接部分的宽度和高度相同。

6.一种光模块，包括电路板、透镜组件、探测器和驱动芯片；所述探测器和所述驱动芯片贴装于所述电路板上；所述透镜组件用于改变所述探测器接收光信号的光路；所述透镜组件罩扣所述探测器和所述驱动芯片；其特征在于，所述光模块还包括贴装于所述驱动芯片上表面的散热片和铺设于所述电路板上的导热层；

所述散热片从所述驱动芯片的上表面向下弯折后，与所述导热层连接；其中，所述导热层部分或者全部铺设于所述透镜组件罩扣部分之外的电路板上。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述导热层包括第一导热层和第二导热层；所述第一导热层和所述第二导热层分别铺设于所述驱动芯片相对的两边侧；所述散热片分别于所述驱动芯片上表面相对的两边侧向下弯折后与所述第一导热层和所述第二导热层连接。

8.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述驱动芯片为倒装芯片。

9.根据权利要求6所述光模块，其特征在于，所述光模块还包括光模块的外壳；所述外壳上包含有导热部件；所述导热部件与所述导热层接触。

10.根据权利要求6-9任一项所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件的边缘开设有槽；所述槽的宽度和深度分别与所述散热片弯折后与所述导热层连接部分的宽度和高度相同。