CN110764202B - 一种400g光模块的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种400G光模块的结构，其散热效果好，同时还具有良好的EMI屏蔽效果，包括主散热壳体、副散热壳体、PCB电路板，PCB电路板上设置有控制芯片，PCB电路板连接有激光器，激光器的前侧顺序设置有光学组件、光纤阵列，光纤阵列连接有光纤，还包括TEC制冷器，激光器和光纤阵列的下端分别紧贴TEC制冷器设置,TEC制冷器安装在金属热沉中，还包括屏蔽盖，屏蔽盖能够将激光器、光学组件和光纤阵列封闭在屏蔽盖下，金属热沉包括延伸到光纤阵列的后侧的延伸部，延伸部上对应每一根光纤设置有光纤槽，金属热沉的下端、光纤槽以及光纤槽上端分别设置有导热垫片，导热垫片分别紧贴主散热壳体、副散热壳体设置。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种400G光模块的结构。
背景技术
众所周知，光模块的核心器件为光芯片，而当前光模块处于飞速发展的阶段，随着传输速率越来越高，要保证光模块在一定传输距离及诸多恶劣工况条件下仍保持稳定工作性能，光芯片就需要工作在一定的温度范围内。所以，良好的散热通道是光模块结构设计中必不可少的成分。
目前400G光模块多数采用电吸收调制激光器(EML激光器)，此种激光器的特点为对温度极其敏感，只能在指定的工作温度范围内才能发挥其有效的性能，因此此种激光器通常需要加热电制冷器(TEC)来控制其温度。
众所周知，TEC的工作原理为帕尔贴效应，即需要通过对N、P型半导体和导体之间施加电流，引起电子势能的变化才能达到吸热和放热的目的。TEC冷面产生多少制冷量，同时在热面就会放出多少热量，并且再加上TEC本身产生的电功耗，热面所放出的热量就更大，所以良好的散热条件势在必行。
从光模块的结构定义来看，光模块存在主散热壳体和副散热壳体(多源协议中规定的为Top面和Bottom面)，光模块的主散热壳体为与外界进行散热的主要区域，而副散热壳体一般不与外界散热，而是间接地通过侧壁等部位将热量转移到主散热壳体。
现有的400G光模块的结构设计中，EML激光器的热量被TEC吸收后，直接散到副散热壳体的散热面，再从副散热壳体的侧壁传递到主散热壳体的散热面进行散热，但一般情况下，光模块的壳体的侧壁较薄，厚度至多为1mm，热阻较大，故此种结构虽然可以达到一定的散热效果，却并不理想。
为了确保EML激光器的工作温度，TEC就需要更高功耗的工作点，造成了TEC效率大大降低，功耗也相应增加。并且如果外部散热不足够充分，TEC热面的热量大量聚集，最终导致冷面制冷量也大打折扣，进而使EML无法在所需工作温度范围下进行。因此，需要设计一种散热能力更好的光模块。
同时当前的400G光模块由于存在4通道光纤，造成屏蔽盖上必须存在开口以避让光纤，造成光模块屏蔽效果不好，EMI不良。
发明内容
针对现有光模块在此类结构上的不足，本发明提供了一种400G光模块的结构，其散热效果好，同时还具有良好的EMI屏蔽效果。
其技术方案是这样的：一种400G光模块的结构，包括能够拼接成一体的主散热壳体、副散热壳体以及设置在所述主散热壳体、副散热壳体中的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有控制芯片，所述PCB电路板连接有激光器，所述激光器的前侧顺序设置有光学组件、光纤阵列，所述光纤阵列连接有光纤，其特征在于：还包括TEC制冷器，所述激光器和所述光纤阵列的下端分别紧贴所述TEC制冷器设置,所述TEC制冷器安装在金属热沉中，还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖能够将所述激光器、所述光学组件和所述光纤阵列封闭在所述屏蔽盖下，所述金属热沉包括延伸到所述光纤阵列的后侧的延伸部，所述延伸部上对应每一根光纤设置有光纤槽，所述金属热沉的下端、所述光纤槽以及所述光纤槽上端分别设置有导热垫片，所述导热垫片分别紧贴所述主散热壳体、副散热壳体设置。
进一步的，所述金属热沉上设置有安装槽，所述TEC制冷器安装在所述金属热沉的安装槽中，所述PCB电路板上对应所述安装槽和所述光纤槽设置有安装让位缺口。
进一步的，所述金属热沉上设置有封闭侧壁，所述封闭侧壁分别位于所述激光器、光学组件、光纤阵列的两侧。
进一步的，所述控制芯片采用DSP芯片，所述激光器采用EML激光器，所述激光器通过键合金线连接所述PCB电路板。
进一步的，所述控制芯片与所述键合金线设置在同一平面内。
进一步的，所述光纤槽中填充有软质或者流体的屏蔽材料。
进一步的，所述屏蔽盖包括一顶部平面，所述顶部平面左右两侧设置有侧壁，所述顶部平面后侧的设置有后侧壁，所述顶部平面的前侧对应所述光纤设置有开口。
进一步的，所述金属热沉通过粘胶的方式固定在所述PCB电路板上，所述TEC制冷器通过粘胶的方式固定在所述金属热沉上，所述激光器、光学组件、光纤阵列均以粘胶的方式固定在TEC制冷器上，屏蔽盖与金属热沉之间进行贴装配合。
进一步的，所述光纤的另一端分别连接到光口。
本发明的400G光模块结构，其将具有较大发热量的EML激光器设置在TEC制冷器上，EML激光器发出的热量被TEC吸收后，通过金属热沉、导热垫片直接散到副散热壳体上，然后通过在金属热沉上设置光纤槽，同时与金属热沉上的屏蔽盖与一起配合散热，光纤槽的设置将传导到副散热壳体的热量，再经过光纤槽、导热垫片传递到主散热壳体，配合屏蔽盖传导热量到主散热壳体，有效地实现了主散热壳体、副散热壳体的散热面同时散热，大大提高了光模块的散热性能，同时光纤槽的设置，还起到了遮挡屏蔽盖上对应光纤设置的开口的作用，使得光模块的EMI屏蔽效果显著提升，同时为了进一步提升EMI屏蔽效果，还可以在光纤槽中填充软质或者流体屏蔽材料，可以起到更好的屏蔽效果，保证屏蔽盖内部的光芯片与外界隔绝。
附图说明
图1为本发明的400G光模块的结构的爆炸图；
图2为本发明的400G光模块去掉主散热壳体和屏蔽盖后的示意图；
图3为本发明的400G光模块去掉主散热壳体和屏蔽盖后的另一视角的示意图；
图4为屏蔽盖的示意图；
图5为金属热沉的示意图；
图6为本发明的400G光模块的结构的示意图；
图7为本发明的400G光模块的结构的半剖示意图。
具体实施方式
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。
见图1至图7，本发明的一种400G光模块的结构，包括能够拼接成一体的主散热壳体1、副散热壳体2以及设置在主散热壳体1、副散热壳体2中的PCB电路板3，PCB电路板上设置有控制芯片4，PCB电路板3连接有激光器5，在本实施例中，控制芯片4采用DSP芯片，激光器5采用EML激光器，激光器5通过键合金线6连接PCB电路板3，控制芯片4与键合金线6设置在同一平面内，这样的设计可以保证光模块具有良好的高速传输性能，激光器5的前侧顺序设置有光学组件7、光纤阵列8，光纤阵列8连接有光纤9，光纤的另一端分别连接到光口14，还包括TEC制冷器10，激光器5和光纤阵列8的下端分别紧贴TEC制冷器10设置，具体的，金属热沉11上设置有安装槽1101，TEC制冷器10安装在金属热沉上的安装槽1101中，还包括屏蔽盖12，屏蔽盖12能够将激光器5、光学组件7和光纤阵列8封闭在屏蔽盖12下，为了确保具有良好的EMI屏蔽效果，屏蔽盖12包括一顶部平面1201，顶部平面1201左右两侧设置有侧壁1202，顶部平面1201后侧的设置有后侧壁1203，顶部平面的前侧对应光纤9设置有开口1204，开口1204的存在会造成光模块屏蔽效果不好，本实施例中为了改善屏蔽效果，金属热沉11包括延伸到光纤阵列的后侧的延伸部1102，延伸部1102上对应每一根光纤设置有光纤槽1103，PCB电路板3上对应安装槽1101和光纤槽1103设置有安装让位缺口，同时为了确保屏蔽效果，金属热沉11上设置有封闭侧壁1104，封闭侧壁1104分别位于激光器5、光学组件7、光纤阵列8的两侧，金属热沉11的下端设置有导热垫片13，屏蔽盖12以及光纤槽1103上端分别设置有导热垫片13，导热垫片13分别与金属热沉11的下表面、金属热沉11的延伸部1102、屏蔽盖12的顶部平面1201接触，导热垫片分别紧贴主散热壳体1、副散热壳体2设置。
在本发明的一个实施例中，光纤槽1103中填充有软质或者流体的屏蔽材料，可以起到更好的屏蔽效果，保证屏蔽盖内部的光芯片与外界隔绝。
在本发明的一个实施例中，金属热沉11通过粘胶的方式固定在PCB电路板3上，TEC制冷器10通过粘胶的方式固定在金属热沉11上，激光器5、光学组件7、光纤阵列8均以粘胶的方式固定在TEC制冷器上，屏蔽盖12与金属热沉11之间进行贴装配合。
本发明的中的金属热沉具有多个面可以用于散热，包括与屏蔽盖接触的封闭侧壁、与导热垫片接触的设有光纤槽的延伸部，与TEC制冷器接触的金属热沉的下表面，屏蔽盖采用金属制成，与金属热沉、导热垫片接触也成了一个散热面，金属热沉本身由高导热金属材料经过精加工制成，如铜及其合金，热阻极小，热量由它通过导热垫片直接到达主散热面，效果显著。
本发明的400G光模块结构，其将具有较大发热量的EML激光器设置在TEC制冷器上，EML激光器发出的热量被TEC吸收后，通过金属热沉、导热垫片直接散到副散热壳体上，然后通过在金属热沉上设置光纤槽，同时与金属热沉上的屏蔽盖与一起配合散热，光纤槽的设置将传导到副散热壳体的热量，再经过光纤槽、导热垫片传递到主散热壳体，配合屏蔽盖传导热量到主散热壳体，有效地实现了主散热壳体、副散热壳体的散热面同时散热，大大提高了光模块的散热性能，如图3所示，光纤槽的设置，还起到了遮挡屏蔽盖上对应光纤设置的开口的作用，使得光模块的EMI屏蔽效果显著提升，同时为了进一步提升EMI屏蔽效果，还可以在光纤槽中填充软质或者流体屏蔽材料，可以起到更好的屏蔽效果，保证屏蔽盖内部的光芯片与外界隔绝。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，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，各实施例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。
Claims (8)
1.一种400G光模块的结构，包括能够拼接成一体的主散热壳体、副散热壳体以及设置在所述主散热壳体、副散热壳体中的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有控制芯片，所述PCB电路板连接有激光器，所述激光器的前侧顺序设置有光学组件、光纤阵列，所述光纤阵列连接有光纤，其特征在于：还包括TEC制冷器，所述激光器和所述光纤阵列的下端分别紧贴所述TEC制冷器设置,所述TEC制冷器安装在金属热沉中，还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖能够将所述激光器、所述光学组件和所述光纤阵列封闭在所述屏蔽盖下，所述金属热沉包括延伸到所述光纤阵列的后侧的延伸部，所述延伸部上对应每一根光纤设置有光纤槽，所述金属热沉的下端、所述光纤槽以及所述光纤槽上端分别设置有导热垫片，所述导热垫片分别紧贴所述主散热壳体、副散热壳体设置；
所述屏蔽盖包括一顶部平面，所述顶部平面左右两侧设置有侧壁，所述顶部平面后侧设置有后侧壁，所述顶部平面的前侧对应所述光纤设置有开口；导热垫片分别与金属热沉的下表面、金属热沉的延伸部、屏蔽盖的顶部平面接触。
2.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述金属热沉上设置有安装槽，所述TEC制冷器安装在所述金属热沉的安装槽中，所述PCB电路板上对应所述安装槽和所述光纤槽设置有安装让位缺口。
3.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述金属热沉上设置有封闭侧壁，所述封闭侧壁分别位于所述激光器、光学组件、光纤阵列的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述控制芯片采用DSP芯片，所述激光器采用EML激光器，所述激光器通过键合金线连接所述PCB电路板。
5.根据权利要求4所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述控制芯片与所述键合金线设置在同一平面内。
6.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述光纤槽中填充有软质或者流体的屏蔽材料。
7.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述金属热沉通过粘胶的方式固定在所述PCB电路板上，所述TEC制冷器通过粘胶的方式固定在所述金属热沉上，所述激光器、光学组件、光纤阵列均以粘胶的方式固定在TEC制冷器上，屏蔽盖与金属热沉之间进行贴装配合。
8.根据权利要求1所述的一种400G光模块的结构，其特征在于：所述光纤的另一端分别连接到光口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200909 Address after: Wujiang District of Suzhou City, Jiangsu province 215200 Song Ling Zhen Heng Road No. 88 Applicant after: HENGTONG ROCKLEY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: JIANGSU HENGTONG OPTICAL NETWORK TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Wujiang District of Suzhou City, Jiangsu province 215200 Song Ling Zhen Heng Road No. 88 Applicant before: HENGTONG ROCKLEY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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