CN108548102A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光模块，包括上壳体、下壳体，及其内部的激光盒和硅光芯片，激光盒包括盖板、基底，以及依次设置的激光二极管、透镜、隔离器和反射面，盖板与上壳体通过导热胶相连接，激光二极管、透镜和隔离器固定于盖板的下表面，基底的上表面设置有容纳凹槽。本申请将激光盒中的激光二极管固定于盖板上，盖板与光模块的上壳体相接，二者之间不存在其他强放热元件，激光二极管的热量可沿着盖板传导至上壳体直接散发出去，有利于提高激光二极管的散热效果；另外，基底设置的容纳凹槽使得基底与盖板的接触面积较小，有利于降低硅光芯片向上方的散热量，缓解强散热硅光芯片对激光二极管造成的散热压力，从而进一步提高激光二极管的散热效果。

Description

一种光模块

技术领域

本公开涉及光模块技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块是一种常用的光电转换装置。请参见图1，所示为一种常见的光模块的结构示意图。由图1可见，光模块包括激光盒10和硅光芯片20，激光盒10设置于硅光芯片20上方的相对位置，以便激光盒10发出的光线能够光耦合进入硅光芯片20中。其中，激光盒10包括盖板11、基底12，以及固定于基底12上的激光二极管13、透镜14、隔离器15和反射面16，激光二极管13发出的发散光经过透镜14的汇聚后，依次经过隔离器15和反射面16，反射到基底12上，并从基底12的下底面出射到硅光芯片20上。

光模块中，激光二极管13为激光盒10内的主要散热元件，其产生的热量沿着盖板11和基底12散发出去。当光模块所在的环境温度较高时，激光二极管13的热量难以向外扩散，影响激光二极管13的输出功率。例如，激光二极管13在75℃下的输出功率较25℃下的输出功率会下降2～3dB。为此，通常需要增加输入电流，以维持激光二极管13在高温条件下的稳定性。但是，光模块通常有严格的功耗限制(一般在3.5W以内)，通过增加输入电流的方式很容易超出规定功耗。

现有激光盒10中，由于激光二极管13直接与基底12接触，因此，通过基底12向下的传热方式为激光二极管13的主要散热途径。但是，基底12则紧靠硅光芯片20，而硅光芯片20本身也是一个强散热元件，使得激光盒10向下的散热传导受阻；另外，激光二极管13通过盖板11也能够间接分散一部分热量。通常情况下，盖板11设计为凹槽状，以容纳激光二极管13等光组件，使得盖板11与基底12的接触面较小，盖板11的热阻较大，阻碍了激光二极管13向上的散热效果。在这样情况下，激光二极管13急需增强在高温下的散热效果，以使激光盒10能够在不超过功耗限制的情况下，保持输出功率的稳定性。

发明内容

本发明实施例中提供了一种光模块，以解决现有技术中激光盒及光模块散热效果差的问题。

本发明提供了一种光模块，包括上壳体、下壳体，以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部的激光盒和硅光芯片，所述激光盒包括盖板、基底，以及依次设置的激光二极管、透镜、隔离器和反射面，所述盖板与所述上壳体通过导热胶相连接，所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器及所述反射面固定于所述盖板的下表面，所述基底的上表面设置有容纳凹槽，用于容纳所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器以及所述棱镜。

本申请的有益效果如下：

本发明提供了一种光模块，包括上壳体、下壳体，以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部的激光盒和硅光芯片，所述激光盒包括盖板、基底，以及依次设置的激光二极管、透镜、隔离器和反射面，所述盖板与所述上壳体通过导热胶相连接，所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器及所述反射面固定于所述盖板的下表面，所述基底的上表面设置有容纳凹槽，用于容纳所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器以及所述棱镜。本申请将激光盒中的激光二极管固定于盖板上，盖板与光模块的上壳体相接，二者之间不存在其他强放热元件，激光二极管的热量可沿着盖板传导至上壳体直接散发出去，有利于提高激光二极管的散热效果；另外，基底设置的容纳凹槽使得基底与盖板的接触面积较小，有利于降低硅光芯片向上方的散热量，缓解强散热硅光芯片对激光二极管造成的散热压力，从而进一步提高激光二极管的散热效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种常见的光模块的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光模块的整体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块的内部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种激光盒的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种激光盒的拆分示意图；

附图说明：

10-激光盒、20-硅光芯片、30-上壳体、40-下壳体、50-电路板、11-盖板、112-固定槽、113-第一pad脚位、12-基底、121-容纳凹槽、122-第二pad脚位、13-激光二极管、14-透镜、15-隔离器、16-反射面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。随着芯片性能的日益增长，以铜线为基础的电互连出现了系统性能的瓶颈，硅光芯片的出现使芯片间光信号交换成为可能。硅光芯片上集成有光电转换模块和传输模块，电流从计算核心流出，到转换模块通过光电效应转换为光信号，再发射到电路板上铺设的超细光纤，到另一块芯片后再转换为电信号。由于硅光芯片中的硅元素属于间接带隙材料，不能够用于制作光源，为了解决硅光芯片光源输入问题，一般采用外置激光盒的方式为硅光芯片提供光源。硅光芯片的上表面设置有激光盒、下表面安装于电路板，激光盒、硅光芯片和电路板按照由上向下的顺序依次封装于光模块中。

激光二极管作为激光盒的发光元件，同时也是主要的散热元件，环境温度过高将会影响其输出功率。目前，激光二极管直接与激光盒的基底接触，通过基底12向下传导热量。但硅光芯片本身也是一个强散热元件，阻碍了激光盒10的散热路径。

针对现有技术中，激光盒及光模块散热效果差的问题，本申请提供了一种光模块，其核心思想为：将激光盒10中激光二极管13固定于盖板11上，激光二极管13产生的热量可传导至盖板11，继而沿着盖板11传导至上壳体30散发出去，由于盖板11直接与上壳体30接触，有利于提高激光二极管13的散热效果；另外，基底12设置的容纳凹槽121使得基底12与盖板11的接触面积较小，有利于降低硅光芯片20向上方的散热量，缓解强散热硅光芯片20对激光二极管13造成的散热压力，从而进一步提高激光二极管13的散热效果。下面结合附图和具体实施例来对本方案做进一步阐述。

请参见图2和图3，所示分别为一种光模块的整体结构示意图和一种光模块的内部结构示意图。由图2和图3可见，该光模块包括上壳体30、下壳体40，以及封装于所述上壳体30和所述下壳体40内部的激光盒10、硅光芯片20和电路板50，所述硅光芯片20的上表面设置有激光盒10、下表面安装于电路板50，激光盒10用于为硅光芯片20提供光源，硅光芯片20用于为集成于电路板50上的各芯片提供光信号交换。

本实施例中，激光二极管13、透镜14和隔离器15设置于激光盒10的盖板11上，并且激光盒10的盖板11与光模块的上壳体30相接触，激光二极管13发出的热量能够沿着盖板11、上壳体30向上传导出去。具体的，请参见图4，所示为一种激光盒10的结构示意图。由图4可见，本激光盒10包括盖板11、基底12、激光二极管13、透镜14、隔离器15和反射面16，所述盖板11的下表面设有多个固定槽112，透镜14和隔离器15依次固定于对应的固定槽112内，以适配激光二极管13、透镜14、隔离器15的传播光路。所述基底12的上表面设置有容纳凹槽121，用于容纳激光二极管13、透镜14、隔离器15和反射面16。本实施例中，固定槽112的形状与待固定的透镜14和隔离器15相适应，并且固定槽112的高度能够容纳部分光学元件即可，另外一部分留在固定槽112的外部，以实现光线传播。透镜14、隔离器15可通过胶水与盖板11固定连接，反射面16可以是通过具有反射材质的侧壁形成的反射面，也可以是棱镜形成的反射面。

本实施例中，激光盒10的盖板11与光模块的上壳体30相接触(图中未示出)，为了进一步增强激光盒10的散热性能，本申请其他实施例中，所述激光盒10与所述上壳体30之间还设有导热胶，导热胶能够提高激光盒10的热导效率，有利于激光盒10的热量顺利传导至上壳体30。另外，导热胶通常具有弹性，能够增强上壳体30与激光盒10的连接强度。

本实施例中，将激光盒10中激光二极管13固定于盖板11上，激光二极管13产生的热量可传导至盖板11，盖板11上方不存在强放热元件，有利于提高激光二极管13的散热效果；另外，基底12设置的容纳凹槽121使得基底12与盖板11的接触面积较小，有利于降低硅光芯片20向上方的散热量，缓解强散热硅光芯片20对激光二极管13造成的散热压力，从而进一步提高激光二极管13的散热效果。

现有的激光盒中，激光二极管13与对应走线均设置在基底12上，激光二极管13的走线能够直接通过基底12上的pad脚位与其他功能组件电连接。本申请中，激光二极管13设置在盖板11上，因此，需要在盖板11上设置对应的pad脚位，并通过pad脚位之间的连通，将激光二极管13与对应走线电连接。请参考图5，所示为本申请实施例提供的一种激光盒的拆分示意图。由图5可见，本实施例中，盖板11的下表面设有第一pad脚位113，基底12的上表面设有第二pad脚位122，激光二极管13与第一pad脚位113电连接，所述第一pad脚位113与所述第二pad脚位122直接接触，所述第二pad脚位122通过打线的方式进行电连接(图中未示出)，其中，第二pad脚位122可以通过打线的方式与电路板50连接，也可以是通过打线的方式与硅光芯片20电连接。具体的，第一pad脚位113与所述第二pad脚位122可以通过共晶焊的方式电连接。第一pad脚位113和第二pad脚位122设置于盖板11和基底12的装配交接处，以便装配盖板11和基底12时，第一pad脚位113和第二pad脚位122电连接，从而导通激光二极管13与其他功能组件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光模块，其特征在于，包括上壳体、下壳体，以及封装于所述上壳体和所述下壳体内部的激光盒和硅光芯片，所述激光盒包括盖板、基底，以及依次设置的激光二极管、透镜、隔离器和反射面，所述盖板与所述上壳体通过导热胶相连接，所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器及所述反射面固定于所述盖板的下表面，所述基底的上表面设置有容纳凹槽，用于容纳所述激光二极管、所述透镜、所述隔离器和所述反射面。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述盖板的下表面还设有固定槽，所述透镜和所述隔离器依次固定于对应的固定槽内。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述反射面为棱镜形成的反射面。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述反射面由所述盖板的下表面形成。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述盖板上的下表面设有第一pad脚位，所述基底的上表面设有第二pad脚位，所述激光二极管与所述第一pad脚位电连接，所述第一pad脚位与所述第二pad脚位直接接触，所述第二pad脚位通过打线的方式进行电连接。

6.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一pad脚位与所述第二pad脚位通过共晶焊的方式电连接。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜、所述隔离器和所述棱镜通过胶水与所述盖板固定连接。