CN110865441B

CN110865441B - 一种光模块

Info

Publication number: CN110865441B
Application number: CN201810982693.7A
Authority: CN
Inventors: 陈龙; 郭金明; 孙雨舟
Original assignee: Innolight Technology Suzhou Ltd
Current assignee: Innolight Technology Suzhou Ltd
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: CN110865441A; CN114035282A; CN114035282B

Abstract

本申请涉及光通信技术领域，公开了一种光模块，包括壳体、设于壳体内的散热块、电路板和第一光电芯片；其中，壳体具有散热面；电路板的第一表面设有内嵌于其内的导热部，该导热部具有临近电路板第一表面的上表面；第一光电芯片贴装于导热部的上表面上，并与电路板电性连接；散热块同时与壳体的散热面和导热部的上表面导热连接，第一光电芯片产生的热量传导至所述导热部，经所述导热部和散热块传导至所述壳体的散热面。本申请的光模块在提高高速光模块的散热性能的同时，也提高了其电路板的布线空间和线路设计自由度，减少了光发射端和光接收端之间的信号串扰。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

为响应市场对高带宽高速率数据传输的需求，模块设计越来越往小型化高密度方向发展。虽然高度集成电路在往小型化低功耗方向努力，但随着高速率高带宽模块技术的发展，模块的高热功耗也变成了必须面对的问题。

针对上述问题，现有方案设计了如图1的灌铜散热结构的电路板10’以应用于光模块中。这样的电路板具有两个问题。一方面，电路板10’上的发热芯片20’的散热路径通过散热垫30’从壳体的副散热面散热，其散热性能有待提高；另一方面，灌铜11’贯穿到电路板10’下方，减少了电路板10’下表面的布线空间，不利于高速电路密集布线。

发明内容

本申请的目的在于提高高速光模块的散热性能的同时，提高其电路板的布线空间和线路设计自由度，减少光发射端和光接收端之间的信号串扰。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种光模块，包括壳体、设于壳体内的散热块、电路板和第一光电芯片；所述壳体具有散热面；

所述电路板包括相对的第一表面和第二表面；所述第一表面设有内嵌于所述电路板内的导热部，所述导热部的厚度小于所述电路板第一表面与第二表面之间的厚度；所述导热部具有临近所述第一表面的上表面；

所述第一光电芯片贴装于所述导热部的上表面上，并与所述电路板电性连接；所述散热块同时与所述壳体的散热面和所述导热部的上表面导热连接，所述第一光电芯片产生的热量传导至所述导热部，经所述导热部和散热块传导至所述壳体的散热面。

作为实施方式的进一步改进，所述导热部包括一导热块，所述第一表面设有一凹槽，所述导热块内嵌于所述凹槽内。

作为实施方式的进一步改进，所述导热部包括多个密集导热孔，所述导热孔内填有导热金属；所述电路板包括导体层，所述导体层导热连通所述多个密集导热孔。

作为实施方式的进一步改进，所述密集导热孔为未贯穿所述电路板的过孔或激光叠孔。

作为实施方式的进一步改进，所述电路板还包括电芯片，所述电芯片贴装于所述导热部的上表面，所述电芯片分别与所述第一光电芯片和所述电路板电性连接。

作为实施方式的进一步改进，所述光模块具有光接口和电接口；所述导热部位于所述电路板上靠近光接口的一端。

作为实施方式的进一步改进，所述散热块还包括光学承载部，所述光学承载部位于所述电路板与所述光接口之间，用于承载光模块的光学元件。

作为实施方式的进一步改进，所述光模块还包括第二光电芯片，所述第二光电芯片位于所述散热块的光学承载部上靠近所述电路板的位置，所述第二光电芯片与所述电路板电性连接。

作为实施方式的进一步改进，所述第一光电芯片为光接收端芯片，所述第二光电芯片为光发射端芯片；所述第二光电芯片与所述第一光电芯片位于所述散热块的不同侧。

作为实施方式的进一步改进，所述导热部和所述散热块之间和/或所述第二光电芯片与所述散热块之间设有电隔离导热垫。

本申请的有益效果：通过设计高速电路板的导热部与散热块连接，(1)使得电路板上的光电芯片和电芯片均可通过导热部和散热块最后从壳体的主散热面散热，有效提高了光模块的散热性能；(2)导热部未贯穿电路板，在电路板第二表面上提供了更多布线空间，提高了线路设计自由度；(3)光接收端芯片和光发射端芯片设于散热块的不同侧，相应的电路也分布于电路板的不同侧，有效减少了光发射端和光接收端之间的信号串扰。

附图说明

图1为现有技术中光模块内部电路板上发热芯片散热结构示意图；

图2为本申请实施例1光模块部分结构示意图；

图3为本申请实施例1光模块内部散热结构示意图；

图4为本申请实施例1散热结构部分剖视图；

图5为本申请实施例1中导热部密集导热孔示意图；

图6为本申请实施例2散热结构部分剖视图；

图7为本申请实施例3散热结构部分剖视图；

图8为本申请实施例4散热结构部分剖视图；

图9为实施例4电路板背面结构示意图。

附图标记：10’、电路板；11’、灌铜；20’、发热芯片；30’、散热垫；

10、壳体；11、散热面；20、光接口；30、电接口；40、电路板；41、导热部；411、上表面；412、激光叠孔；413、导热金属；414、导热块；42、导体层；43、第一表面；44、第二表面；50、散热块；60、第一光电芯片；70、电芯片；80、电隔离导热垫；90、第二光电芯片；A、散热路径。

具体实施方式

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

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，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。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。

实施例1

请参考图2-5，该实施例的光模块包括壳体10、设于壳体10内的散热块50、电路板40和第一光电芯片60，其中，壳体10具有散热面11。

上述电路板40包括相对的第一表面43和第二表面44，其中，第一表面43设有内嵌于电路板40内的导热部41，该导热部41的厚度小于电路板40第一表面43与第二表面44之间的厚度。导热部41具有临近电路板40第一表面43的上表面411，上述第一光电芯片60贴装于该导热部41的上表面411上，并与电路板40电性连接。该实施例中，导热部41的上表面411与电路板40第一表面43平齐，或者稍低于电路板40第一表面43，给贴装于导热部41上表面411的芯片(如第一光电芯片60)留出足够的胶层空间。上述散热块50同时与壳体10的散热面11和上述导热部41的上表面413导热连接，上述第一光电芯片60产生的热量传导至导热部41，经导热部41和散热块50传导至壳体10的散热面11，形成U型或L型的散热路径，如图3中的散热路径A。

如图4所示，该实施例中，电路板40的导热部41包括多个密集导热孔，该导热孔内填有导热金属；电路板40还包括导体层，该导体层导热连通上述多个密集导热孔。该实施例中的密集导热孔为未贯穿电路板40的激光叠孔412，即部分层间激光叠孔，如图5所示。激光叠孔412只贯穿多层电路板40第一表面43往下的部分基板层，激光叠孔412内填有导热金属413，与多层电路板40的导体层42导热连通。导热部41上的第一光电芯片60(发热芯片)的散热经激光叠孔412往下传导、导体层42横向传导至散热块50下方，再经激光叠孔412往上传导至散热块50，由散热块50传导至壳体10的散热面11(该实施例中该散热面为主散热面)，形成U型散热路径。如此，光模块内的发热芯片最终可通过壳体的主散热面散热，可有效提高光模块的散热性能。而且导热部未贯穿电路板，在电路板第二表面上提供了更多布线空间，提高了线路集成度和设计自由度。

上述实施例中的激光叠孔，也可以是采用其它方法在电路板上加工的过孔。上述导热金属可以是铜，也可以是其它导热性能良好的金属；导体层可以是铜层，也可以是其它导热和导电性能良好的金属。上述第一光电芯片可以是光接收端芯片，也可以是光发射端芯片。

实施例2

如图6所示的实施例2，与实施例1不同的是，该实施例中，电路板40还包括电芯片70，该电芯片70是主要发热芯片之一，也贴装于电路板40的导热部41的上表面411，电芯片70分别与上述第一光电芯片60和电路板40电性连接，即第一光电芯片60与电芯片70电性连接，电芯片70再与电路板40电性连接。该实施例中构成导热部41的密集导热孔延伸至电路板40的边缘，与散热块50具有更大的导热连接面积，加快了散热传导速度，进一步提升了光模块的散热性能。

该实施例中，第一光电芯片60为光接收端芯片，电芯片70为跨阻放大器(TIA)。

实施例3

如图7所示的实施例3，与实施例1不同的是，该实施例中，电路板40的导热部41包括一导热块414，在电路板40的第一表面43设有一凹槽，上述导热块414内嵌于该凹槽内。上述第一光电芯片60贴装于导热块414的上表面411。散热块50可通过导热胶直接与导热块414导热连接，也可以通过一电隔离导热垫80与导热块414导热连接。

上述导热块414可以是铜块或其他导热性能良好的金属块。

实施例4

如图8和9所示的实施例4，该实施例的光模块具有和实施例1的光模块相同的光接口20和电接口30，可参考图1和2。该实施例光模块的电路板40的导热部41位于电路板40上靠近光接口20的一端。散热块50还包括光学承载部51，该光学承载部51位于电路板40与光接口20之间，用于承载光模块的光学元件。

该实施例中，光模块还包括第二光电芯片90，该第二光电芯片90位于散热块50的光学承载部51上靠近电路板40的位置，第二光电芯片90与电路板40电性连接。具体的，上述第一光电芯片60为光接收端芯片，第二光电芯片90为光发射端芯片，第二光电芯90与所述第一光电芯片60位于散热块50的不同侧。

光接收端芯片和光发射端芯片设于散热块的不同侧，相应的电路也分布于电路板的不同侧，有效减少了光发射端和光接收端之间的信号串扰。而且不同侧的光接收端芯片和光发射端芯片最后都通过壳体的主散热面散热，在减少信号串扰的同时，不影响光模块的散热性能。

上述各实施例中的导热部和散热块之间和/或第二光电芯片与散热块之间可通过电隔离导热垫导热连接，也可以采用导热胶直接导热连接。上述电隔离导热垫可以是如氮化铝等导热性能良好的绝缘材料，上述导热胶可以是银胶或其它导热绝缘胶。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种光模块，包括壳体、设于壳体内的散热块、电路板和第一光电芯片；其特征在于：

所述壳体具有散热面；

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述导热部包括一导热块，所述第一表面设有一凹槽，所述导热块内嵌于所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述导热部包括多个密集导热孔，所述导热孔内填有导热金属；所述电路板包括导体层，所述导体层导热连通所述多个密集导热孔。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于：所述密集导热孔为未贯穿所述电路板的过孔或激光叠孔。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述电路板还包括电芯片，所述电芯片贴装于所述导热部的上表面，所述电芯片分别与所述第一光电芯片和所述电路板电性连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光模块，其特征在于：所述光模块具有光接口和电接口；所述导热部位于所述电路板上靠近光接口的一端。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于：所述散热块还包括光学承载部，所述光学承载部位于所述电路板与所述光接口之间，用于承载光模块的光学元件。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括第二光电芯片，所述第二光电芯片位于所述散热块的光学承载部上靠近所述电路板的位置，所述第二光电芯片与所述电路板电性连接。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于：所述第一光电芯片为光接收端芯片，所述第二光电芯片为光发射端芯片；所述第二光电芯片与所述第一光电芯片位于所述散热块的不同侧。

10.根据权利要求8或9所述的光模块，其特征在于：所述导热部和所述散热块之间和/或所述第二光电芯片与所述散热块之间设有电隔离导热垫。