CN110063091A - 传热组件通过电路板从安装在电路板上的模块提供传热 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种传热组件，可用于通过电路板从安装在电路板上的模块提供热导管，允许热路径远离模块。传热组件通常包括导热基底，其具有至少一个凸起的热基座，凸起的热基座可通过电路板中的至少一个传热孔并与模块热接触。在一个实施例中，传热组件用在光节点中的远程PHY装置(RPD)中，例如，在CATV/HFC网络中。RPD包括具有基底的外壳，该基座具有至少一个凸起的热基座，凸起的热基座通过电路板中的至少一个传热孔与电路板上的光学模块(例如，光发送器或收发器)热接触。
Description
技术领域
本申请涉及光电装置和电子装置中的传热，更具体地，涉及一种传热组件，通过电路板从安装在电路板上的模块提供传热。
背景技术
过多的热通常会不利地影响如光电装置的电子装置的性能。然而，电子装置的外壳内的热管理通常是一个挑战，特别是考虑到性能需求和电气与机械设计约束。
混合光纤同轴(hybrid fiber-coaxial，HFC)网络(例如CATV网络)中的远程光节点是光电装置的一个示例，而此光电装置带来热管理的独特挑战。在CATV/HFC网络中，光节点现在被设计为包括远程PHY装置(RPD)，其中PHY先前位于网络的CATV头端处的电缆调制解调器终端系统(CMTS)中。远程光节点可使RPD和模块及其中的组件经受高温。RPD除了别的之外，还包括光发送器或收发器模块，例如小型可插拔(SFP)模块，其具有一个或多个可能在高温下不能正常执行的激光器。因为激光器在光学模块中的位置、光学模块的期望位向和RPD内的有限空间，所以有效地传递来自光学模块的热是特别具有挑战性的。
附图说明
通过阅读以下详细描述并结合附图，将更好地理解这些和其他特征与优点，其中：
图1A-1C是与本申请的实施例一致的传热组件示意图，该传热组件用于通过电路板从安装在电路板上的模块提供传热。
图2是与本申请的实施例一致的包括传热组件的远程PHY装置(RPD)的分解顶部透视图，该传热组件用于通过电路板从安装在电路板上的光学模块提供传热。
图3是图2中所示的RPD的分解底部透视图。
图4是图2中所示的RPD的分解横截面透视图，其中电路板位于包括凸起的热基座的基底上。
图5是图2中所示的RPD的侧剖视图，其中电路板和光学模块与基底分离。
图6是图2中所示的RPD的侧剖视图，其中电路板和光学模块安装到基底。
图7是图2中所示的以基底和盖封闭的RPD的透视图。
图8是图7中所示的封闭式RPD在光节点的节点壳体中的俯视图。
具体实施方式
与本申请的实施例一致的传热组件可用于通过电路板从安装在电路板上的模块提供热导管，允许热路径远离模块。传热组件通常包括导热基底，其具有至少一个凸起的热基座，该凸起的热基座可通过电路板中的至少一个传热孔并与模块热接触。在一个实施例中，传热组件用在光节点中的远程PHY装置(RPD)中，例如，在CATV/HFC网络中。RPD包括具有基底的外壳，该基座具有至少一个凸起的热基座，凸起的热基座通过电路板中的至少一个传热孔与电路板上的光学模块(例如，光发送器或收发器)热接触。
通过使用可与电路板中的传热孔连通的所述凸起的热基座，传热组件允许热从模块底部上的最佳热出口传递。因此，从远离产生最多的热量的模块的侧面沿着最直接的路径提供热路径。例如，在RPD中进行传热的其他尝试会涉及显著的设计变化，例如翻转光学模块并将模块朝外侧连接到围绕电路板运行的散热器或热管。其他尝试为使用在电路板之间具有连接器的两个单独的电路板，以避免改变模块的位向。与本申请的实施例一致的传热组件沿着远离模块的更直接路径更有效地提供传热，同时允许模块以期望的位向安装在电路板上。
参考图1A-图1C，示出并描述了与本申请的实施例一致的传热组件100、100’、100”。通常，传热组件100、100’、100”包括基底110和电路板120，基底110包括从基底110延伸的至少一个凸起的热基座112，电路板120包括从电路板120的第一侧121到第二侧123穿过电路板120的至少一个传热孔122。电路板120安装在基底110上方，其中第二侧123面向基底110，使得所述凸起的热基座112可从电路板120的第一侧121通过传热孔122。
例如为机械外壳、电子模块或光电模块的模块130安装到电路板120并通过传热孔122与所述凸起的热基座112热接触，从而沿着远离模块130的路径102提供热导管。如本文所用，“热接触”是指足以允许进行热传导的直接或间接接触。图1A示出了与模块130的一部分热接触的所述凸起的热基座112，但模块130的更大或更小部分可接触热基座112。模块130包括发热元件132，例如，靠近模块130面向电路板120的一侧，并且可以在模块130包括发热元件132的区域上或区域内进行热接触。因此，所述凸起的热基座112为模块130中产生的热提供最佳的热出口，并且为远离模块130的传热提供最直接的路径(例如，相较于从模块130顶部并围绕模块130和电路板120的路径)。热可以通过基座112与基底110传导，从而散热。
基底110可以由导热金属制成，例如铸铝，并且所述凸起的热基座112可以与基底110由相同的导热金属形成为一体。所述凸起的热基座112也可以以在基座112和基底110之间提供导热的方式附接到基底110。所述凸起的热基座112可以延伸穿过传热孔122并超出电路板120的第一侧121(图1A)或者延伸到电路板120的第一侧121(图1B)，使得模块130接触所述凸起的热基座112。所述凸起的热基座112也可以在电路板120的第一侧121下方或在传热孔122下方延伸(图1C)，使得模块130的一部分131延伸穿过传热孔122以接触所述凸起的热基座112。用于在热基座112和模块130之间提供热接触的其他配置也在本申请的范围内。
所述凸起的热基座112还可以包括热介质或垫114，例如锂基油脂(lithiumgrease)或或硅基垫(silicone based pad)，这样得以减小粗糙度或表面粗糙度以改善从模块130到所述凸起的热基座112的传热。其他导热物质、材料或结构也可用于所述凸起的热基座112，以改善传热。所述凸起的热基座112也可以直接接触模块130。尽管仅示出了一个传热孔和一个凸起的热基座，但是其他实施例可以包括可通过相同的传热孔或通过多个相应的传热孔的多个凸起的热基座。
参考图2-图8，更详细地描述和示出了与本申请的实施例一致的包括传热组件的远程PHY装置(RPD)202。如本文所使用的，“远程PHY装置”或“RPD”指的是包括靠近网络末端的PHY电路的装置。RPD 202可以位于CATV/HFC网络中的远程光节点中，并且传热组件可以用于改善来自RPD 202中的光学模块的传热，以防止光节点中的高温影响RPD中光学模块的性能。与本申请一致的传热组件也可以用在其他光电或电子装置中。
RPD202包括基底210、安装到基底210的印刷电路板220，以及安装到电路板220的光发送器或收发器模块230，其中光发送器或收发器模块230例如为小型可插拔模块。如本文所用，小型可插拔是指小型可插拔(SFP)规范及其任何变体或版本，包括但不限于SFP+、XFP、CFP和QSFP。光学模块230可以是包括用于产生和发送光信号的一个或多个激光器232(参见图5和图6)的任何已知的光发送器或收发器模块。在本实施例中，盖部216安装到基底110以形成围绕电路板220和光学模块230的外壳。一个或多个手柄217可以从盖部216延伸以用于拿取RPD 202。其他电子和/或光电元件也可以安装到电路板220的任一侧，以例如提供PHY功能。在所示实施例中，例如FPGA、存储器芯片和微处理器的电路板组件225a、225b安装在电路板220的第二侧223上。
基底210包括从基底210延伸的至少一个凸起的热基座212。基底210和凸起的热基座212可以由诸如铸铝的金属所制成。电路板220包括与热基座212对齐的至少一个传热孔222，传热孔222可以是来自电路板220的切口。光学模块230可以安装到电路板220，其中光学模块230的至少一部分在传热孔222上方，用于提供与热基座212的热接触。
在所示实施例中，基底210包括附加的凸起的热基座213a、213b，热基座213a、213b提供与电路板220的第二侧223上的其他电路板组件225a、225b的热接触(参见图2和图3)。如此一来，基底210为电路板220的第一侧221和第二侧223上的模块和部件提供冷却，从而降低RPD 202的热阻。在其他实施例中，电路板220可以包括附加的传热孔，附加的传热孔提供基底210上的附加的凸起的热基座的通路，用于与电路板220的第一侧221上的附加模块或部件热接触。
如图4-图6中更详细所示，传热孔222与所述凸起的热基座212对齐并且具有比所述凸起的热基座212更大的尺寸，使得热基座212至少部分地延伸穿过孔222。在所示实施例中，所述凸起的热基座212包括导热垫214，并且当电路板220安装到基底210时，所述导热垫214延伸到电路板220的顶表面221的水平附近(参见图6)。导热垫214接触光学模块230底部上的区域231。光学模块230中的激光器232可以更靠近模块230的面向热基座212的一侧，并且在接触热基座212的区域231的边界内，以提供有效的传热。尽管示出了特定的形状和相对尺寸，但是传热孔222和所述凸起的热基座212可以具有不同的形状和/或尺寸。而且，多个热基座可以分别通过相同的传热孔或通过多个传热孔用于相同的模块。
通过使用一个或多个安装结构238将光学模块230物理地安装到电路板220的第一侧221，以使接合到电路板220围绕传热孔222的区域。光学模块230还电性连接到电路板220，例如使用从光学模块230上的导电路径到电路板220上的导电路径的引线(未示出)。光学模块230还通过接收耦合到光纤242的光学连接器240来提供光学连接。
图7示出了组装和封闭的RPD 202，RPD 202包括安装到基底210的盖部216。在组装的RPD202中，光学模块230位于盖部216和/或基底210中的开口附近，以允许光学连接器240连接到光学模块230。因此，光学模块230在电路板220上和RPD 202内的位向和位置可能是有限的。如图8所示，组装的RPD 202例如与远程光节点中使用的其他电子和/或光学设备一起位于节点壳体250中。
因此，与本申请的实施例一致的传热组件可用于改善电子或光电装置内的模块的传热，例如远程PHY装置内的光学模块。通过为模块的发热区域提供更直接的传热路径而在有限的空间内不实质上改变模块的位置或位向，可以改善传热。
根据一个实施例，传热组件包括基底以及电路板，基底包括至少一个凸起的热基座，凸起的热基座由金属制成，电路板包括第一侧、第二侧和从第一侧到第二侧穿过电路板的传热孔。电路板以第二侧面向基底的方式安装在基底上，使得所述凸起的热基座可从电路板的第一侧通过传热孔。模块在传热孔上安装到电路板的第一侧，并与所述凸起的热基座热接触，凸起的热基座通过电路板中的传热孔提供远离模块的热导管。
与另一实施例一致，远程PHY装置(RPD)包括RPD外壳，RPD外壳具有基底和电路板，基底包括至少一个凸起的热基座，电路板包括第一侧、第二侧和从第一侧到第二侧穿过电路板的传热孔。电路板以第一侧面向基底的方式安装在基底上，使得所述凸起的热基座可从电路板的第一侧通过传热孔。光学模块在传热孔上安装到电路板的第一侧，并与所述凸起的热基座热接触。光学模块包括至少一个光发送器。
与又一实施例一致，光节点包括节点壳体和位于节点壳体中的RPD。RPD包括RPD外壳，RPD外壳具有基底和电路板，基底包括至少一个凸起的热基座，电路板包括第一侧、第二侧和从第一侧到第二侧穿过电路板的传热孔。电路板以第一侧面向基底的方式安装在基底上，使得所述凸起的热基座可从电路板的第一侧通过传热孔。光学模块在传热孔上安装到电路板的第一侧，并与所述凸起的热基座热接触。光学模块包括至少一个光发送器。
虽然本文已经描述了本申请的原理，但是本领域技术人员应该理解，该描述仅通过示例的方式进行，而不是作为对本申请范围的限制。除了本文所示和所述的示例性实施例之外，其他实施例也在本申请的范围内。本领域技术人员的修改和替换被认为是在本申请的范围内，本申请的范围仅受以下权利要求限制。
Claims (24)
1.一种传热组件，包括：
基底包括至少一个凸起的热基座，其中所述基底由金属制成；
电路板包括第一侧、第二侧和从所述第一侧到所述第二侧通过所述电路板的传热孔，其中所述电路板安装在所述基底上，且所述第二侧面向所述基底，使得所述凸起的热基座可从所述电路板的所述第一侧通过所述传热孔；以及
模块，安装在所述传热孔上的所述电路板的所述第一侧，并与所述凸起的热基座热接触，所述凸起的热基座在所述电路板中通过所述传热孔提供远离所述模块的热导管。
2.如权利要求1所述的传热组件，其中所述凸起的热基座延伸穿过所述传热孔。
3.如权利要求1所述的传热组件，其中所述凸起的热基座延伸到所述电路板的所述第一表面之上。
4.如权利要求1所述的传热组件，其中所述凸起的热基座延伸到所述电路板的大约所述第一表面的水平。
5.如权利要求1所述的传热组件，其中所述凸起的热基座延伸至所述电路板所述第一表面的水平以下。
6.如权利要求1所述的传热组件，其中所述凸起的热基座包括与所述模块接触的导热垫。
7.如权利要求1所述的传热组件，其中所述模块包括至少一个发热元件，所述发热元件靠近所述电子模块面向所述电路板的所述第一侧的一侧。
8.如权利要求1所述的传热组件，其中所述模块为光电模块。
9.如权利要求1所述的传热组件，其中所述模块是包括至少一个激光器的光发送器，并且其中所述激光器位于靠近所述光发送器面向所述电路板的所述第一侧的一侧。
10.如权利要求1所述的传热组件，其中所述基底包括至少一个附加的热基座，并且其中所述电路板包括至少一个电子元件，所述电子元件安装在所述电路板的所述第二侧并与所述至少一个附加的热基座热接触。
11.如权利要求1所述的传热组件，其中所述基底包括多个附加的热基座，并且其中所述电路板包括多个电子元件，所述多个电子元件安装在所述电路板的所述第二侧并与相应的所述多个附加的热基座热接触。
12.如权利要求1所述的传热组件，其中至少所述基底是由铸铝制成的。
13.如权利要求1所述的传热组件，还包括在所述电路板周围的外壳，其中所述外壳包括所述基底和所述基底上的盖。
14.一种远程PHY装置RPD，包括：
RPD外壳，具有基底，所述基底包括至少一个凸起的热基座，其中至少所述基底由金属制成；
电路板包括第一侧、第二侧和从所述第一侧到所述第二侧通过所述电路板的传热孔，其中所述电路板安装在所述基底上，且所述第二侧面向所述基底，使得所述凸起的热基座可从所述电路板的所述第一侧通过所述传热孔；以及
光学模块，安装在所述传热孔上的所述电路板的所述第一侧，并与所述凸起的热基座热接触，所述光学模块包括至少一个光发送器。
15.如权利要求14所述的RPD，其中所述光学模块是包括激光器的光发送器。
16.如权利要求15所述的RPD，其中所述激光器位于靠近所述光发送器面向所述电路板的所述第一侧的一侧。
17.如权利要求14所述的RPD，其中所述光学模块为小型可插拔模块。
18.如权利要求14所述的RPD，其中所述光学模块位于所述RPD外壳附近，并配置成接收用于连接光纤的光学连接器。
19.如权利要求14所述的RPD，其中所述基底包括多个附加的热基座，并且其中所述电路板包括多个电子元件，所述多个电子元件安装在所述电路板的所述第二侧并与相应的所述多个附加的热基座热接触。
20.如权利要求14所述的RPD，其中所述凸起的热基座延伸到所述电路板的大约所述第一表面的水平。
21.一种光节点，包括：
节点壳体；
远程PHY装置(RPD)，位于所述节点壳体，所述RPD包括：
RPD外壳，具有基底，所述基底包括至少一个凸起的热基座，其中至少所述基底由金属制成；
电路板包括第一侧、第二侧和从所述第一侧到所述第二侧通过所述电路板的传热孔，其中所述电路板安装在所述基底上，且所述第二侧面向所述基底，使得所述凸起的热基座可从所述电路板的所述第一侧通过所述传热孔；以及
光学模块，安装在所述传热孔上的所述电路板的所述第一侧，并与所述凸起的热基座热接触，所述光学模块包括至少一个光发送器。
22.如权利要求21所述的光节点，其中所述光学模块是包括激光器的光发送器。
23.如权利要求22所述的光节点，其中所述激光器位于靠近所述光发送器面向所述电路板的所述第一侧的一侧。
24.如权利要求21所述的光节点，其中所述光学模块为小型可插拔模块。
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