CN109951992A - 散热模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热模块，包括外壳、设置于所述外壳内的发热元件、电路板和散热件，所述发热元件安装于所述电路板上，所述电路板内设有与所述发热元件位置对应的导热块，所述散热件连接于所述导热块和所述外壳之间；所述发热元件产生的热量依次经过所述导热块和所述散热件到达所述外壳；其中，所述散热件包括导热柱和连接所述导热柱的导热盘，所述导热盘的表面积大于所述导热柱的截面积，所述导热柱与所述导热块导热连接，所述导热盘与所述外壳导热连接。如此设计的散热模块利用有限的电路板布线空间获得了显著提升的散热性能，克服了传统的散热模块无法兼顾散热能力和电路板空间利用率的缺陷。

Description

散热模块及光模块

技术领域

本发明涉及一种散热模块，及使用该散热模块的光模块。

背景技术

随着光通信技术的不断发展，400G的光模块已经应运而生并且迅速成为业界标杆。由于400G的光模块通道数加倍，光模块的速率倍增，调制方式越来越复杂，整体电路复杂程度节节攀升，模块的功耗与之前的100G方案相比有数倍之多。而现有的板上散热方案，不论是激光孔填孔电镀技术，还是埋入散热块技术，都需要在一定印刷电路板(以下简称电路板)上占用一定的面积用于贴装散热垫，其需要占用电路板上足够大的面积以获得更好的散热效果，然而，较大的散热垫面积又会牺牲电路板上用于布置电子元件的空间，这两个因素导致散热垫的面积成为整个散热路径的瓶颈。

为了克服上述缺陷，电路板采用嵌入铜块的散热方案，但是同样由于电子元件的限制，铜块的面积很小。光模块的外壳通过散热垫与铜块接触，形成导热路径。由于散热垫的导热效率比较低，仍然需要极大的面积以减小热阻，这使得散热垫所需的较大面积与电路板所需的元件高密度成为不可调和的矛盾。

有鉴于此，目前亟需一种新的散热模块以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的散热模块，其能够在散热所需的较大面积和电路板所需的元件高密度之间取得较好的平衡，解决现有技术的常见缺陷。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种散热模块，包括外壳、设置于所述外壳内的发热元件、电路板和散热件，所述发热元件安装于所述电路板上，所述电路板内设有与所述发热元件位置对应的导热块，所述散热件连接于所述导热块和所述外壳之间；所述发热元件产生的热量依次经过所述导热块和所述散热件到达所述外壳；其中，所述散热件包括导热柱和连接所述导热柱的导热盘，所述导热盘的表面积大于所述导热柱的截面积，所述导热柱与所述导热块导热连接，所述导热盘与所述外壳导热连接。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热柱的数量为至少2个。

作为本发明的其中一个技术方案，所述至少2个导热柱共用一个导热盘。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热柱为圆柱、椭圆柱、多棱柱或者圆台柱，所述导热柱与所述导热块连接的一端的端面的面积不小于所述导热块的面积。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热柱为圆台柱，所述圆台柱面积较小的一端与所述导热块连接，面积较大的一端与所述导热盘连接。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热盘为圆形、椭圆形、多边形或者盘面上有通孔的圆形、椭圆形、多边形。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热块与所述散热件之间通过焊接连接。

作为本发明的其中一个技术方案，所述导热盘和所述外壳之间设有散热垫或者散热胶。

作为本发明的其中一个技术方案，所述外壳上设有与所述导热盘形状相同用于容置所述导热盘的凹槽。

本发明还提供一种光模块，所述光模块包括如上所述的散热模块。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明所提供的散热模块通过导热柱使得导热盘与电路板实现导热连接，导热柱截面积较小只需占用有限的电路板布线空间，而导热盘表面积较大，能够发挥良好的散热性能。如此设置的散热模块利用有限的电路板布线空间获得了显著提升的散热性能，克服了传统的散热模块无法兼顾散热能力和电路板空间利用率的缺陷。

附图说明

图1是本发明优选的实施方式中散热模块的俯视图；

图2是图1所示的散热模块的分解示意图；

图3是图1所示的散热模块的剖面示意图。

1、电路板 2、散热件 20、导热柱

22、导热盘 3、导热块 4、散热垫

5、5’、外壳 6、发热元件 7、光模块

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，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发明的保护范围内。

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。并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。

结合图1至图3所示，本发明的一个实施方式提供一种光模块7，其包括散热模块，所述散热模块包括外壳5、设置于所述外壳5内的发热元件6、电路板1和散热件2，所述发热元件6安装于所述电路板1上，所述电路板1内设有与所述发热元件6位置对应的导热块3，所述散热件2连接于所述导热块3和所述外壳5之间；所述发热元件6产生的热量依次经过所述导热块3和所述散热件2到达所述外壳5。其中，所述散热件2包括导热柱20和连接所述导热柱20的导热盘22，所述导热盘22的表面积大于所述导热柱20的截面积，所述导热柱20与所述导热块3导热连接，所述导热盘22与所述外壳5导热连接。

本实施方式所提供的散热件2，其一端是与导热块3导热连接的导热柱20，另一端是与外壳5导热连接的导热盘22，导热柱20面积较小，占用电路板1较少的布线空间；而导热盘22面积较大，可以提供足够的散热面以减小热阻，从而增强散热能力。如此设置的散热模块利用有限的电路板1布线空间获得了显著提升的散热性能，克服了传统的散热模块无法兼顾散热能力和电路板1空间利用率的缺陷。

具体地，发热元件6贴装于电路板1的正面，贴装的方式一般为焊接。在图示的实施方式中，电路板1上设有与发热元件6位置对应的导热块3，所述的散热件2连接于导热块3和外壳5之间。

参见图2所示，所述散热模块包括分别位于电路板1上下两侧的两个外壳5、5’，其中一个外壳5’与电路板1的正面(图示的上方)相对，另一个外壳5与电路板1的背面(图示的下方)相对。由于发热元件6的背面为散热面，位于下方的外壳5为主要散热面一侧，因而本实施方式中所述的散热件2设置于导热块3和下方外壳5之间，下述说明中所述“外壳”均指下方外壳5。

在本实施方式中，所述导热柱20的数量为至少2个，导热柱20的数量与导热块3及发热元件6的数量相对应，电路板1上用于通信的发热元件6的数量不少于2个。

参见图2、图3所示，所述至少2个导热柱20共用一个导热盘22。换言之，一个散热件2包括一个导热盘22和连接于导热盘22的至少2个导热柱20。在本实施方式中，电路板1上有4个相邻设置的发热元件6，与之对应的，电路板1内设有4个导热块3，散热件2包括4个与导热块3导热连接的导热柱20，这4个导热柱20共用一个导热盘22。如此，由4个导热柱20及其共用的一个导热盘22构成的散热件2形似桌子。

当然，电路板1上相邻的发热元件6的数量也可能是2个、3个，也可以是5个、6个甚至更多，因而可以是2个、3个导热柱20共用一个导热盘22，也可以是相邻的5个、6个甚至更多个导热柱20共用一个导热盘22。

值得注意的是，当一个单独的发热元件6与其他的发热元件6距离较远时，为其散热的散热件2只包括一个导热柱20和连接于导热柱20一端的导热盘22，此时，导热柱20和导热盘22构成的散热件2形成为类似图钉的外形。

作为本发明的优选实施方式，所述导热柱20为圆柱、椭圆柱、多棱柱或者圆台柱，所述导热柱20与所述导热块3连接的一端的端面的面积不小于所述导热块3的面积。导热柱20与导热块3导热连接，导热柱20与导热块3连接的一端的端面的面积至少与导热块3的面积相等，以尽可能完整地传导导热块3的热量。

在本实施方式中，所述导热柱20为圆台柱，所述圆台柱面积较小的一端与所述导热块3连接，面积较大的一端与所述导热盘22连接。导热柱20的截面积由与导热块3连接的端面向与导热盘22连接的一端的端面逐渐增大，以逐步增大散热表面积，从而增强散热能力。如此设置，也使得导热柱20与导热块3连接的一端的端面可以尽可能缩小直至与导热块3的表面积相等，从而最大程度地让出电路板1背面的布线空间，使电路板1的空间利用率最大化。

作为本发明的优选实施方式，所述导热盘22为圆形、椭圆形、多边形或者盘面上有通孔的圆形、椭圆形、多边形。参见图2、图3所示，所述导热盘22与所述电路板1之间具有空隙。由于有导热柱20的隔离，导热盘22相对远离所述电路板1，这使得电路板1和导热盘22之间的垂直空间的空气也可作为传导热量的介质，提高散热效果。另外，这样的设置使得导热盘22可根据需要适当增大其表面积以取得更优的散热效果，而无需考虑表面积增大给电路板1布线空间带来的影响；也就是说，电路板1和导热盘22之间具有间隙，此间隙可以允许在这部分电路板1进行布线和放置电子元件。为了适应所连接的导热柱20的数量和相互间的位置关系，导热盘22的形状可以做出如上列举的各种变化。

所述散热件2由导热材料制成，在本实施方式中，散热件2由金属铜材料一体成型。优选地，散热件2由铜液铸造或浇注成型。铜制的散热件2不但导热能力强，而且加工方便，制造成本较低。

在本实施方式中，所述导热块3为铜块，并且，所述导热块3与所述电路板1厚度相同。所述导热块3与所述散热件2之间通过焊接连接，也就是说，所述导热块3与所述导热柱20之间通过焊接实现导热连接。

本发明的一个实施方式是在电路板1中焊接发热元件6的需要散热的位置固定一个与电路板1同样厚度的导热块3，在焊接的时候通过焊锡将发热元件6和导热块3焊接在一起，再将散热件2的导热柱20焊接在导热块3的另一面。优选地，焊接采用回流焊工艺，由于焊锡的高导热性，从发热元件6到导热盘22的热阻较低，提高了导热能效。

在本实施方式中，所述外壳5上设有与所述导热盘22形状相同且用于容置所述导热盘22的凹槽(未图示)。优选地，所述导热盘22和所述外壳5之间还设有散热垫4或者散热胶，所述散热垫4或散热胶设于所述导热盘22和所述外壳5之间，可以由导热绝缘材料制成，不但可以加固导热盘22和凹槽之间的连接，而且提供进一步的散热支持。

综上所述，从发热元件6到作为主要散热面的外壳5之间形成了良好的散热通路，发热元件6的热量经由导热块3、散热件2传导至散热垫4，并最终通过外壳5散发在其周围的空气中。

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发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热模块，包括外壳、设置于所述外壳内的发热元件、电路板和散热件，所述发热元件安装于所述电路板上，所述电路板内设有与所述发热元件位置对应的导热块，所述散热件连接于所述导热块和所述外壳之间；所述发热元件产生的热量依次经过所述导热块和所述散热件到达所述外壳；

其特征在于：所述散热件包括导热柱和连接所述导热柱的导热盘，所述导热盘的表面积大于所述导热柱的截面积，所述导热柱与所述导热块导热连接，所述导热盘与所述外壳导热连接。

2.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述导热柱的数量为至少2个。

3.如权利要求2所述的散热模块，其特征在于：所述至少2个导热柱共用一个导热盘。

4.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述导热柱为圆柱、椭圆柱、多棱柱或者圆台柱，所述导热柱与所述导热块连接的一端的端面的面积不小于所述导热块的面积。

5.如权利要求4所述的散热模块，其特征在于：所述导热柱为圆台柱，所述圆台柱面积较小的一端与所述导热块连接，面积较大的一端与所述导热盘连接。

6.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述导热盘为圆形、椭圆形、多边形或者盘面上有通孔的圆形、椭圆形、多边形。

7.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述导热块与所述散热件之间通过焊接连接。

8.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述导热盘和所述外壳之间设有散热垫或者散热胶。

9.如权利要求1所述的散热模块，其特征在于：所述外壳上设有与所述导热盘形状相同用于容置所述导热盘的凹槽。

10.一种光模块，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一权利要求所述的散热模块。