CN111061022B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，电路板上设有第一散热件，第一散热件的一端贴有光芯片，另一端延伸至透镜组件之外，透镜组件覆盖在光芯片上，电路板内设有第三散热件和通孔，第一散热件与第三散热件通过通孔导热连接。第一散热件的另一端设有第二散热件，第二散热件上设有导热件，导热件与上壳体导热连接。第一散热件将光芯片产生的热量传导给第三散热件，第三散热件将热量扩散后经过通孔传导给第一散热件，由第一散热件将总热量传导给第二散热件，再经由导热件传导至上壳体。可见，本发明提供的光模块，利用第一散热件和第三散热件将光芯片产生的热量扩散至透镜组件的覆盖区域之外，再由第二散热件、导热件和上壳体实现散热，散热效果更好。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着5G时代的来临，为实现5G大带宽容量、低时延、网络切片等要求，需提升光通信传输速率。而为提高光通信传输速率，本领域开始采用400G光模块实现不同波长光的发射和接收。

400G光模块包括印刷电路板(PrintedCircuit board，简称：PCB)、设置在印刷电路板上的激光器、探测器、以及用于驱动激光器和探测器的驱动芯片等器件，各器件焊接在印刷电路板的对应焊盘上。各器件在运行的过程中会发热，若热量不能快速地被散发出去，则会导致其环境温度不断升高，影响光模块性能。

发明内容

本发明提供了一种光模块，以解决现有的散热方式针对高能量密度光模块的散热效果差的问题。

第一方面，本发明提供了一种光模块，包括：

电路板，其上布设有电路；

光芯片，与所述电路板电连接，用于实现光信号的发射和/或接收；

透镜组件，覆盖在所述光芯片上，用于光束的传播；

第一散热件，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；所述光芯片贴合在所述第一散热件的一端，所述第一散热件可将所述光芯片产生的热量传导至所述透镜组件的覆盖区域以外；

第二散热件，贴合在所述第一散热件上，且位于所述透镜组件的外侧，所述第二散热件用于接收并扩散所述第一散热件传导的热量；

第三散热件，嵌入在所述电路板的中间层，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；

通孔，贯穿所述电路板中的多层板，填充有导热材料，用于进行热量传导；

所述第一散热件与所述第三散热件的上表面之间设有所述通孔，实现所述第一散热件与所述第三散热件之间的热量传导；

导热件，设置在所述第二散热件的上表面，用于接收所述第二散热件传导的热量；

上壳体，与所述导热件的一端导热连接，能够接收所述导热件传导的热量并向周边环境散发。

第二方面，本发明实施例一种光模块，包括：

电路板，其上布设有电路；

光芯片，与所述电路板电连接，用于实现光信号的发射和/或接收；

透镜组件，覆盖在所述光芯片上，用于光束的传播；

第一散热件，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；所述光芯片贴合在所述第一散热件的一端，所述第一散热件可将所述光芯片产生的热量传导至所述透镜组件的覆盖区域以外；

第三散热件，嵌入在所述电路板的中间层，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；

第二散热件，贴合在所述电路板上，且位于所述透镜组件的外侧，与所述第三散热件的一端相对，所述第二散热件用于接收并扩散所述第三散热件传导的热量；

通孔，贯穿所述电路板中的多层板内，填充有导热材料，用于进行热量传导；

所述第一散热件与所述第三散热件的上表面之间设有所述通孔，实现所述第一散热件与所述第三散热件之间的热量传导；

所述第二散热件与所述第三散热件之间设有所述通孔，实现所述第二散热件与所述第三散热件之间的热量传导；

导热件，设置在所述第二散热件的上表面，用于接收所述第二散热件传导的热量；

上壳体，与所述导热件的一端导热连接，能够接收所述导热件传导的热量并向周边环境散发。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种光模块，电路板上设有第一散热件，第一散热件的一端贴合有光芯片，透镜组件覆盖在光芯片上。第一散热件的另一端延伸至透镜组件的覆盖区域之外，以将光芯片产生的热量由透镜组件的底部扩散至透镜组件的外部，以及，向电路板的一侧表面传导。第三散热件嵌入在电路板的中间层，一部分位于透镜组件的下方，另一部分位于透镜组件的外侧；通孔贯穿在电路板的多层板内，填充有导热材料，用于进行热量传导；第一散热件与第三散热件的上表面之间设有通孔，以实现第一散热件与第三散热件之间的热量传导。第一散热件的远离透镜组件的一端设有第二散热件，第二散热件的上表面设有导热件，导热件的上表面与上壳体导热连接。第一散热件将自身传导的热量和第三散热件扩散的热量传导给第二散热件，再经由导热件传导至上壳体，由上壳体实现散热。可见，本发明实施例提供的光模块，可利用第一散热件将透镜组件覆盖的光芯片产生的热量扩散至透镜组件的覆盖区域之外，再由第二散热件、导热件和第三散热件提高热量传导面积，使得热量可以由上壳体散出，散热效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光模块的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光模块的内部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光模块的另一内部结构示意图；

图7为本发明实施例提供的光模块的内部分解结构示意图；

图8为本发明实施例提供的散热结构的分解结构示意图；

图9为本发明实施例提供的散热结构的局部分解结构示意图；

图10为本发明实施例提供的电路板的截面图；

图11为本发明实施例提供的散热结构的散热路径图；

图12为本发明实施例提供的光模块的纵向截面图；

图13为本发明实施例提供的导热件与上壳体一体成型的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的导热件安装到电路板的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的上壳体与电路板通过导热件连接时的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的电路板的内部结构剖视图；

图17为本发明实施例提供的光模块的另一纵向截面图。

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，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接。

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息仅发生传输载体的变化，信息并未发生变化。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。与光模块不同，光网络终端具有一定的信息处理能力。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的光模块的整体结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图；图5为本发明实施例提供的光模块的内部结构示意图。如图3、图4和图5所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、透镜组件401、光芯片406、光纤带403、散热结构500和导热件600。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体202包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体201包括盖板，盖板盖合在上壳体201的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体201还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板300的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件400；电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。光收发器件400包括透镜组件401、光芯片406、光纤带403。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件400等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体201及下壳体202一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。电路板300通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板300一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件400位于电路板300上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

为使光模块能够实现远距离传输，提高光通信传输速率，本领域开始采用400G光模块实现不同波长光的发射和接收。具体的，光模块可采用具有双纤双向光信号传输特点的光电转换器件。

图6为本发明实施例提供的光模块的另一内部结构示意图。为实现双纤双向的光信号传输特点，参见图5和图6，光收发器件400包括透镜组件401、光纤带403、光接口405和光芯片406。光芯片406包括激光器和激光器驱动芯片，或者探测器和探测器驱动芯片，或者激光器、激光器驱动芯片、探测器和探测器驱动芯片中的任意一个。两个驱动芯片均与电路板300的信号电路电连接，由激光器驱动芯片驱动激光器产生光信号并经由透镜组件传播进光纤带，由探测器驱动芯片驱动探测器接收来自光纤带的光信号。

为实现光模块的光耦合，将透镜组件401覆盖在光芯片406的上方，透镜组件401用于进行光束的传播，如光的准直和会聚。透镜组件401通过光纤带403与光接口405连接，在光发射过程中，光芯片406中的激光器发出的光信号经过透镜组件401准直会聚后，经由光纤带403射出；在光接收过程中，光接口405产生的光信号传播进光纤带403，再被光芯片406中的探测器接收。

为提高光模块的传输速率，光模块内还可设置多组光收发器件，即包括一组光收发器件、两组光收发器件或三组光收发器件，多组光收发器件的设置方式可与一组光收发器件的设置方式相同或相似。以设置两组光收发器件为例，包括透镜组件401、光纤带403和光芯片406组成的第一组光收发器件，以及，包括第二透镜组件402、第二光纤带404和第二光芯片407组成的第二组光收发器件，如图5和图6中，具体地，第二光芯片407与电路板300的信号电路电连接，用于实现光信号的接收和发射。第二透镜组件402通过第二光纤带404与光接口405连接，在光发射过程中，第二光芯片407发出的光信号经过第二透镜组件402准直会聚后，经由第二光纤带404射出；在光接收过程中，光接口405产生的光信号传播进第二光纤带404，再被第二光芯片407接收。在设置多组光收发器件时，每组光收发器件中的光芯片可同时设置探测器、探测器驱动芯片、激光器驱动芯片和激光器，也可仅设置探测器和探测器驱动芯片，还可仅设置激光器驱动芯片和激光器，根据实际应用而定，本实施例不做具体限定。

光芯片中的激光器等器件在运行的过程中会发热，若热量不能快速地被散发出去，则会导致其环境温度不断升高，影响光模块性能。由于两个光芯片的上方均覆盖有透镜组件，而透镜组件的外壳为塑料材质，导热效果差。为此，为对光模块进行散热以及提高散热效果，本发明实施例采用散热结构500和导热件600，将光芯片产生的热量经由电路板300的表面传导到上壳体201，上壳体201能够接收导热件600传导的热量并向周边环境散发。

由于本发明实施例提供的光模块中，在设置多组光收发器件时，多组光收发器件的散热原理与本申请实施例提供的散热原理相同，此处不再赘述。且仅以为激光器散热为例进行说明，而为探测器散热的方案，以及，同时为激光器、激光器驱动芯片、探测器和探测器驱动芯片散热的方案均可参照以为激光器散热的方案，此处不再赘述。

图7为本发明实施例提供的光模块的内部分解结构示意图；图8为本发明实施例提供的散热结构的分解结构示意图；图9为本发明实施例提供的散热结构的局部分解结构示意图；图10为本发明实施例提供的电路板的截面图。参见图7、图8、图9和图10，本发明实施例提供的散热结构500包括第一散热件501、第二散热件502和第三散热件503。

为使第一散热件501的一端延伸到透镜组件401的覆盖区域之外，使透镜组件401下光芯片产生的热量扩散到透镜组件401的覆盖区域之外，将第一散热件501设置在电路板300上，第一散热件501可沿电路板300的长度方向贴合在电路板300的表面，也可内置于电路板300之中。第一散热件501用于将光芯片406产生的热量沿电路板300扩散出透镜组件401的覆盖区域，即将激光器产生的热量沿电路板300扩散出透镜组件401的覆盖区域。第一散热件501可采用具有导热效果的材料制成，如铜层或铜块，也可为其他材质，本实施例不做具体限定。

第一散热件501贴装在电路板300的表面上。在第一散热件501采用铜层时，可将铜层贴在电路板300的表面，在电路板300表面形成一层铜皮，厚度约20微米。激光器产生的热量沿铜皮扩散，使得热量由电路板300的表面扩散到透镜组件401的覆盖区域之外。

第一散热件501嵌入到电路板300内，第一散热件501的表面露出在电路板300的表面。电路板300内设有贯穿表面的贯通孔，第一散热件501嵌入到贯通孔内，第一散热件501的上表面露出在电路板300的上表面，第一散热件501的下表面露出在电路板300的下表面。在第一散热件501采用铜块时，可将铜块内置在电路板300中，即在电路板300的厚度方向挖一个凹槽或挖通，将铜块内置在凹槽中，使得铜块的上表面露出在电路板300的表面；若将电路板300的上下表面挖通，此时，铜块结构的第一散热件501贯穿电路板300，铜块的上表面和下表面需分别露出在电路板300的上下表面，进而可同时实现热量沿电路板上下表面散热。铜块上表面露出时，激光器产生的热量一部分沿铜块上表面扩散，另一部分热量沿铜块向下扩散，此时铜块下表面也露出电路板300的下表面，而电路板300的下表面与光模块的下壳体202导热连接，因此，使得向下传导的热量可再次传导到下壳体202上，进而由下壳体202实现散热。

为实现光芯片的散热，将光芯片406贴合在第一散热件501上，光芯片406可全部贴合在第一散热件501上，也可仅将产生大量热量的部分贴合在第一散热件501上，即仅将能产生大量热量的激光器和探测器贴合在第一散热件501上，而将激光器驱动芯片和探测器驱动芯片贴合在电路板300上。由于光芯片406的上方覆盖有透镜组件401，为避免透镜组件401影响散热效果，本实施例中，第一散热件501的另一端延伸出透镜组件401的覆盖区域，透镜组件401的覆盖区域如图7和图8中A部分虚线框所示区域。

第一散热件501在电路板300上的覆盖区域超过透镜组件401在电路板300上的覆盖区域，在第一散热件501一端上的激光器产生的热量时，该热量沿第一散热件501扩散，扩散方向由右向左(图7所示的状态)，使得热量由透镜组件401的底部扩散至透镜组件401的外部，第一散热件501用于将光芯片406产生的热量传导至透镜组件401的覆盖区域以外，例如，将激光器产生的热量传导至透镜组件401的覆盖区域以外。

可见，为将位于透镜组件401下方的激光器产生的热量散发出去，本实施例，将第一散热件501的贴合有光芯片406的一端位于透镜组件401的下方，即将贴有激光器的一端位于透镜组件401的下方，第一散热件501的另一端远离透镜组件401，使得透镜组件401下方的热量可沿第一散热件501扩散至透镜组件401的覆盖区域的外部，以便于热量的导出。

第一散热件501的一端上贴合有光芯片406，光芯片406的上方覆盖有透镜组件401，也就是说，第一散热件501的一端上贴合有激光器，激光器的上方覆盖有透镜组件401，而透镜组件401与光纤带403连接，因此，使得第一散热件501位于光纤带403的下方。在利用第一散热件501进行散热，即通过传导至上壳体201进行散热，光纤带403位于上壳体201和第一散热件501之间，而上壳体201和第一散热件501之间还设有导热件600，使得导热件600与光纤带403产生位置冲突。可见，光纤带403将会对导热件600的散热路径产生影响。

因此，为避免光纤带403限制热量的导出，本实施例中，需要将扩散至第一散热件501的远离透镜组件401一端的热量引导到位于光纤带403两侧空间比较大的区域。因此，为了提高散热效率，本实施例利用第二散热件502实现热量朝向避开光纤带403的方向扩散。

第二散热件502位于透镜组件401的外部，且贴合在第一散热件501的远离透镜组件401的一端上，用于接收第一散热件501传导的热量，并将热量向电路板300的两侧方向传导。第二散热件502可垂直于第一散热件501，也可不垂直于第一散热件501，以实现热量向光纤带403的两侧扩散即可，使得第二散热件502可将接收到的热量传导到光纤带403的两侧区域，即向电路板300的两侧方向传导，沿电路板300的宽度方向传导。

图11为本发明实施例提供的散热结构的散热路径图。参见图11，为将热量朝向光纤带403的两侧区域传导，第二散热件502并非仅与第一散热件501贴合，而是需向光纤带403的两侧方向延伸。具体地，第二散热件502的中间部位与第一散热件501的远离透镜组件401的一端贴合，第二散热件502的两端沿垂直于第一散热件501的长度方向朝电路板300的两侧延伸，使得第二散热件502与第一散热件501垂直，即第二散热件502与第一散热件501呈T型结构，第二散热件502的中间部位用于接收第一散热件501传导的热量，并沿长度方向朝两端扩散。

如图11中箭头所示路径，激光器产生的热量沿第一散热件501的一端向另一端扩散，而该端垂直贴合有第二散热件502，使得热量由第二散热件502的中间部位向两端扩散，以提高传热横截面积，加速热量的扩散。

为了提高散热效果，第二散热件502可采用陶瓷板(ALN)、铜箔和碳纤维材料等高导热材料。

本发明实施例提供的光模块，在实现散热时，将激光器产生的热量沿电路板300表面扩散，并经由上壳体201导出。而第二散热件502位于电路板300上，与上壳体201相距一定距离。因此，为实现第二散热件502与上壳体201之间的导热，本实施例中，利用导热件600将第二散热件502传导的热量再次传导至上壳体201，再由上壳体201导出。

图12为本发明实施例提供的光模块的纵向截面图。参见图6、图8和图12，图12中的箭头所示路径为热量由第二散热件502传导到导热件600的路径，再传导到上壳体201的路径。导热件600设置在第二散热件502的上表面，用于接收第二散热件502传导的热量，并将热量向远离电路板300的方向传导。上壳体201与导热件600的一端连接，用于接收导热件600传导的热量并导出。

导热件600连接于第二散热件502和上壳体201之间，既起到传导热量的作用，还可起到支撑上壳体201的作用。导热件600可实现将位于电路板300处的热量传导到上壳体201，上壳体201是光模块的主散热面，散热效果更好。

为使导热件600起到支撑作用，本实施例中，将导热件600制成硬性结构。而电路板300也为硬性结构，第二散热件502铺在电路板300上，在导热件600与第二散热件502接触时，呈现硬性结构与硬性结构接触的现象，易导致导热件600或第二散热件502出现磨损。因此，为避免出现磨损，本实施例中，在导热件600与第二散热件502接触时，在二者之间设置导热胶层700，实现导热件600和第二散热件502的软接触。

导热胶层700位于第二散热件502的两端，且位于第二散热件502和导热件600之间，用于增大热量的传导效率。导热胶层700可选用导热胶，且导热胶具有很好的导热效果，将第二散热件502和导热件600通过导热胶连接，既能避免第二散热件502或导热件600出现磨损，还能提高热量的传导效率。

导热胶层700的结构以导热件600的结构而定，如果导热件600与第二散热件502全部接触，则可仅设置一个导热胶层700，覆盖在第二散热件502的全部表面上；而如果导热件600仅与第二散热件502的两端接触，则可设置两个导热胶层700，分别覆盖在第二散热件502的两端，实现第二散热件502与导热件600的连接。

本实施例中，利用第一散热件501和第二散热件502将光芯片406，例如激光器，产生的热量由透镜组件401的底部扩散至透镜组件401的覆盖区域之外，且扩散至避开光纤带403的位置，之后再借助导热件600将扩散的热量传导到上壳体201，由上壳体201实现散热。为此，导热件600可单独设计粘贴或安装到电路板300上，还可与上壳体201一体成型，以简化光模块的结构。但无论导热件600是安装到电路板300上，还是与上壳体201一体成型，两种方案中的导热件600可采用同一种结构，也可不同。

图13为本发明实施例提供的导热件与上壳体一体成型的结构示意图；图14为本发明实施例提供的导热件安装到电路板的结构示意图；图15为本发明实施例提供的上壳体与电路板通过导热件连接时的结构示意图。

参见图13，导热件600与上壳体201一体成型。将导热件600设置在上壳体201的对应第二散热件502的位置，使得导热件600与上壳体201一体成型后，导热件600的一端可与第二散热件502的上表面连接，实现第二散热件502传递的热量经由导热件600再次传导至上壳体201，由上壳体201导出。

参见图8、图14和图15，在采用导热件600单独设计并安装到电路板300的方案时，为了让光纤带403穿过，导热件600上设有缺口，具体地，导热件600包括：第一导热柱601、第二导热柱602和热量传导部603。为避让光纤带403，导热件600需预留可供光纤带403穿过的区域，即由第一导热柱601和第二导热柱602之间形成缺口，且由热量传导部603实现避让光纤带403。为此，导热件600可采用凹字型结构，即由第一导热柱601、热量传导部603和第二导热柱602顺次连接，形成凹字型结构。

第一导热柱601和第二导热柱602位于热量传导部603的两端，使得第一导热柱601和第二导热柱602之间形成预留空隙，以避让光纤带403。第一导热柱601用于实现第二散热件502的一端与上壳体201连接，第二导热柱602用于实现第二散热件502的另一端与上壳体201连接。可见，第一导热柱601和第二导热柱602仅与第二散热件502的一端有接触，也就是说，热量仅由第二散热件502的一端传导至第一导热柱601或者第二导热柱602。

但是，由于第二散热件502的中间部位也接收来自第一散热件501传递的热量，因此，为提高散热效果，本实施例中，利用热量传导部603实现第一导热柱601和第二导热柱602的连接，使得第二散热件502的热量可以通过热量传导部603传递至第一导热柱601和第二导热柱602。此时，热量传导部603与第二散热件502的中间部位连接，用于接收第二散热件502的中间部位传导的热量，并将热量向两端扩散。

位于中间部位的热量传导部603用于避让光纤带403，且接收来自第二散热件502的中间部位的热量，并将热量分为两部分，一部分向第一导热柱601扩散，另一部分向第二导热柱602扩散。使得利用第一导热柱601和第二导热柱602可以将第二散热件502扩散的热量全部传导至上壳体201。

具体地，第一导热柱601与热量传导部603的一端连接，以接收热量传导部603传递的热量。第一导热柱601的底面贴合于第二散热件502的一端，以接收第二散热件502扩散到该端的热量；第一导热柱601的顶面与上壳体201连接，以将接收到的热量传导部603传导的热量和第二散热件502的一端传导的热量再次传导给上壳体201，将热量经上壳体201导出。

第二导热柱602与热量传导部603的另一端连接，以接收热量传导部603传递的热量。第二导热柱602的底面贴合于第二散热件502的另一端，以接收第二散热件502扩散到该端的热量；第二导热柱602的顶面与上壳体201连接，以将接收到的热量传导部603传导的热量和第二散热件502的另一端传导的热量再次传导给上壳体201，将热量经上壳体201导出。

在其他实施例中，导热件600可包括热量传导部603和第一导热柱601，热量传导部603和第一导热柱601垂直连接，形成L型结构。第一导热柱601的一端可与热量传导部603导热连接，第一导热柱601也可在热量传导部603的一端向上延伸，以形成L型结构。在进行导热时，导热件600设置两组L型结构，分别位于第二散热件502的两端，两组L性结构以竖直方向对称设置。两组L型结构可接触，也可不接触，接触部位为对应的热量传导部603。本实施例的导热件600的散热过程可参照前述实施例提供的导热件600的散热过程，此处不再赘述。

上述实施例提供的光模块，为将透镜组件401下方的激光器产生的热量经由上壳体201导出，在电路板300的表面设有第一散热件501。第一散热件501的一端上贴有激光器且位于透镜组件401的下方，另一端位于透镜组件401的覆盖区域之外，以将激光器产生的热量经由一端扩散至另一端，且该端连接有相互垂直的第二散热件502，以增加热量的扩散面积。第二散热件502通过导热件600与上壳体201连接，第二散热件502可将来自第一散热件501扩散的热量经由导热件600传导至上壳体，由上壳体201将热量散出，散热效果更好。

为了提高光模块的散热效率，本发明实施例提供的光模块，还可采用下壳体202进行散热的方案，即在前述实施例提供的光模块的结构基础上，同时实现热量由光模块的上壳体201和下壳体202的散热。

再次参见图10所示电路板的截面图，为提高散热效果，基于前述实施例提供的电路板300上贴合有第一散热件501和第二散热件502的方案，电路板300之中还可嵌入第三散热件503。本发明实施例提供的光模块，在电路板300上贴合有第一散热件501和第二散热件502的基础上，第三散热件503内置在电路板300的多层板之间，上下表面均未露出在电路板300的上下表面。

电路板300由多个多层板形成，第三散热件503的厚度尺寸可占据电路板300的中间几层，例如，电路板300包括8个多层板，由一侧表面到另一侧表面分别编号“一、二……七、八”，则第三散热件503占据位于中间的三至六层，而一至二层，以及七至八层则可布置电路。第三散热件503为铜质材料制成，例如，铜块。本实施例中，第一散热件501采用设置铜层结构的方案。

第三散热件503内置在电路板300中，一部分位于透镜组件401的下方，另一部分位于透镜组件401的外侧。第三散热件503可实现热量由电路板300的一侧表面向另一侧表面传导，第三散热件503的覆盖面积与前述实施例提供的贴合在电路板300表面的第一散热件501的覆盖面积相同或相似，均为由光芯片406的一端延伸至透镜组件401的覆盖区域以外。第一散热件501与第三散热件503的横截面积可以相同，也可不同，可根据具体使用情况而定。

为了将位于透镜组件401下方的激光器产生的热量扩散至透镜组件401的覆盖区域之外，第三散热件503的设置位置与第一散热件501的设置位置相对，即第三散热件503的一端位于第一散热件501贴合有激光器的一端下方，第三散热件503的另一端位于第二散热件502的下方。

由于第一散热件501采用铜层结构时，散热的速率较小，且第三散热件503占据电路板300的中间几层，使得第三散热件503并未与第一散热件501直接接触，第三散热件503无法吸收第一散热件501传导的光芯片406产生的热量。为此，本实施例提供的光模块，在电路板300中与第三散热件503之间的位置开设数个通孔504，由通孔504实现激光器产生的热量由第一散热件501向第三散热件503导通，使得激光器产生的热量由第一散热件501向电路板300的一侧表面传导，且能够被第三散热件503吸收。由采用铜块结构的第三散热件503进行散热，可提高散热效率。

通孔504贯穿在电路板300的多层板内，填充有导热材料，用于进行热量传导，导热材料包括导热陶瓷、铝箔或碳纤维材料等。例如，通孔504可设置在电路板300的一至二层，或七至八层。

图16为本发明实施例提供的电路板的内部结构剖视图；图17为本发明实施例提供的光模块的另一纵向截面图。参见图16和图17，在第三散热件503和对应的电路板300的位置之间设置通孔504，通孔504位于电路板300内，且连接于第三散热件503的上表面与电路板300的一侧表面之间，第三散热件503与第一散热件501之间通过通孔504导热连接，使得第三散热件503和第一散热件501实现热量的传导，即第一散热件501将激光器产生的热量通过通孔504传导到第三散热件503上，再由第三散热件503将热量由位于激光器下方的一端横向扩散至透镜组件401的覆盖区域之外，第三散热件503再通过通孔504将热量传递回第一散热件501，由第一散热件501将热量传导给第二散热件502，最后经由导热件600和上壳体201实现散热。

本实施例中，由第三散热件503提高由第一散热件501向第二散热件502的传导效率，散热路径由第一散热件501的一端吸收激光器产生的热量，再将一部分热量通过通孔504传导给第三散热件503，由第三散热件503将该部分热量横向传导到靠近第二散热件502的一端，再由该端通过通孔504将热量再传导给第一散热件501，由第一散热件501将接收的激光器产生的热量和来自第三散热件503传导的热量一同传导给第二散热件502。

为实现热量的扩散，通孔504设置在第三散热件503与第一散热件501对应的全部区域，全部区域包括第三散热件503的上表面与第一散热件501之间对应的电路板300的区域，此时，第一散热件501与第三散热件503通过通孔504导热连接，而第三散热件503与第二散热件502之间未直接进行导热连接。另外，在其他实施例中，通孔504还可设置在第三散热件503与第一散热件501对应的端部区域，端部区域包括光芯片406对应的电路板300的区域，以及，第一散热件501与第二散热件502对应的电路板300的区域，此时，第二散热件502与第三散热件503通过通孔504导热连接，第三散热件503可将第一散热件501传导的热量直接传导给第二散热件502。

在通孔504设置在全部区域时，位于第一散热件501和第三散热件503之间的电路板300均布多个通孔504。激光器产生的热量先传导到第一散热件501上，第一散热件501将一部分热量经过位于激光器下方的通孔504向下传导，进而传导到第三散热件503上。第一散热件501将另一部分热量沿第一散热件501的表面扩散到透镜组件401的覆盖区域之外，即扩散到与第二散热件502接触的位置。同时，沿第一散热件501表面扩散的热量，还可在扩散到第二散热件502的过程中，沿途中经过的通孔504实现第一散热件501与第三散热件503的热量传导。可见，第一散热件501可实现热量沿两个方向传导，该两个传导方向相互垂直。第三散热件503可通过通孔504接收来自第一散热件501端部扩散的热量，还可接收来自第一散热件501中部扩散的热量。第三散热件503将接收到的热量横向传导到位于第二散热件502下方的一端，并通过对应的通孔504再次传导给靠近第二散热件502的第一散热件501的一端，由第一散热件501将总热量传导给第二散热件502，再由第二散热件502将热量传导给导热件600，最后经由上壳体201导出，散热效率高。可见，在第二散热件502和第三散热件503相对应的位置，二者可通过通孔504实现热量的双向传导。

在通孔504设置在端部区域时，可在激光器下方对应的第一散热件501和第三散热件503之间的电路板300均布多个通孔504，还可在第一散热件501与第二散热件502贴合位置对应的电路板300上均布多个通孔504，此时，通孔504位于第三散热件503的两端。激光器产生的热量先传导到第一散热件501上，第一散热件501将一部分热量经过位于激光器下方的通孔504向下传导，进而传导到第三散热件503上。第一散热件501将另一部分热量沿第一散热件501的表面扩散到透镜组件401的覆盖区域之外，即扩散到与第二散热件502接触的位置。热量在扩散到第二散热件502时，第一散热件501可通过该区域的通孔504再将一小部分热量向下传导，传导到第三散热件503上，并将另一小部分热量扩散给第二散热件502，再经过导热件600传导至上壳体201后导出。可见，第一散热件501可实现热量沿两个方向传导，该两个传导方向相互垂直。第三散热件503可通过通孔504接收来自第一散热件501的两个端部扩散的热量，同时，第三散热件503将接收到的热量横向传导到位于第二散热件502下方的一端，并通过对应的通孔504传导给第二散热件502，再由第二散热件502将热量传导给导热件600，最后经由上壳体201导出，散热效率高。可见，在第二散热件502和第三散热件503相对应的位置，二者可通过通孔504实现热量的双向传导。

为实现热量由光模块的下壳体202导出，在本实施例中，在由下壳体202导出时，电路板300的与第三散热件503下表面对应的表面贴合有第四散热件(图中未示出)，第四散热件与第一散热件分别贴合在电路板300的相对两面，第四散热件可与第三散热件的结构相同，均采用铜皮或嵌入式的铜块结构。第四散热件与光模块的下壳体202导热连接；第四散热件与第三散热件503的下表面之间设置通孔504，通孔504用于接收第三散热件503传导的热量，并将热量经过第四散热件传导到下壳体202。例如，如果第一散热件501与第三散热件503之间的通孔504设置在电路板300的一至二层多层板中，那么第三散热件503与第四散热件之间的通孔504则设置在电路板300的七至八层多层板中。

激光器产生的热量经过第一散热件501和通孔504(第一散热件501与第三散热件503之间的通孔)传导到第三散热件503上，第三散热件503继续将热量向下传导，通过位于第三散热件503下表面的通孔504(第四散热件与第三散热件503之间的通孔)传导到第四散热件上，再由第四散热件传导给下壳体202上，由下壳体202导出。本实施例提供的光模块，可同时通过上壳体201和下壳体202实现激光器产生的热量的导出，散热效率更高。

在光模块中利用第一散热件501、第二散热件502、第三散热件503和第四散热件进行散热时，第一散热件501和第四散热件可为设置在电路板300表面的铜皮，也可为嵌入到电路板300中的铜块。在第一散热件501和第四散热件采用铜块时，电路板300的一侧表面设有凹槽，即在电路板300的一至二层设置凹槽，或者在七至八层设置凹槽。铜块位于凹槽内，且铜块的上表面露出在电路板300的表面。第一散热件501和第四散热件采用铜皮或铜块的具体实现方案，可参照前述实施例的内容，此处不再赘述。

为实现电路板300的下表面与下壳体202的软接触，在电路板300和下壳体202之间设置导热胶层700。本实施例中的导热胶层700的结构和材质可与前述实施例的相同，此处不再赘述。

在另一个实施例中，该实施例提供的光模块，与前述实施例提供的光模块的结构不同之处在于，第一散热件501与第二散热件502不贴合在一起，而将第二散热件502与第三散热件503通过通孔504导热连接。第二散热件502贴合在电路板300上，且位于透镜组件401的外侧，与第三散热件503的一端相对，第二散热件502用于接收并扩散第三散热件传导的热量。

在本实施例中，第三散热件503的覆盖区域超过第一散热件501的覆盖区域，由于第一散热件501与第二散热件502未接触，因此，第一散热件501的作用是将贴合在其上的激光器产生的热量扩散到透镜组件401的覆盖区域之外，再将热量通过通孔504传导到位于电路板300中间层的第三散热件503，由第三散热件503将热量进行快速的扩散。

第三散热件503将接收到的来自第一散热件501传导的热量横向扩散，传导到第二散热件502的位置下方，第二散热件502与第三散热件503之间设有通孔504，由第二散热件502与第三散热件503之间的通孔实现第二散热件502与第三散热件503之间的热量传导。第三散热件503通过通孔504将热量传导给第二散热件502，最后经由导热件600和上壳体201实现散热。

上述多个实施例提供的光模块，通过在电路板300的表面或者以贯穿电路板300的方式设置第一散热件501，由设置在电路板300表面的第一散热件501和第二散热件502将激光器产生的热量经过导热件600传导到上壳体201，由上壳体201实现导出。通过在电路板300的中间几层嵌入第三散热件503，由设置在电路板300中间的第三散热件503和对应的通孔504将激光器产生的热量传导至下壳体202，由下壳体202实现散热；同时，第三散热件503将接收来自第一散热件501的热量横向扩散至靠近第二散热件502的位置，并通过通孔504再次传导至第一散热件501，由第一散热件501将总热量传导给第二散热件502，最后经过导热件600和上壳体201后导出。可见，本发明实施例提供的光模块，均可实现激光器的热量的散热，且散热效率更高。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种光模块，电路板300上设有第一散热件501，第一散热件501的一端贴合有光芯片406，透镜组件401覆盖在光芯片406上。第一散热件501的另一端延伸至透镜组件401的覆盖区域之外，以将光芯片406产生的热量由透镜组件401的底部扩散至透镜组件的外部，以及，向电路板300的一侧表面传导。第三散热件503嵌入在电路板300的中间层，一部分位于透镜组件401的下方，另一部分位于透镜组件402的外侧；通孔504贯穿在电路板300的多层板内，填充有导热材料，用于进行热量传导；第一散热件501与第三散热件503的上表面之间设有通孔504，以实现第一散热件501与第三散热件503之间的热量传导。第一散热件501的远离透镜组件401的一端设有第二散热件502，第二散热件502的上表面设有导热件600，导热件600的上表面与上壳体201导热连接。第一散热件501将自身传导的热量和第三散热件503扩散的热量传导给第二散热件502，再经由导热件600传导至上壳体201，由上壳体201实现散热。可见，本发明实施例提供的光模块，可利用第一散热件501将透镜组件401覆盖的光芯片406产生的热量扩散至透镜组件401的覆盖区域之外，再由第二散热件502、导热件600和第三散热件503提高热量传导面积，使得热量可以由上壳体201散出，散热效果更好。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，其上布设有电路；

光芯片，与所述电路板电连接，用于实现光信号的发射和/或接收；

光纤带，位于第一散热件和上壳体之间；

透镜组件，与所述光纤带连接，所述透镜组件覆盖在所述光芯片上，用于光束的传播；

第一散热件，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；所述光芯片贴合在所述第一散热件的一端，所述第一散热件可将所述光芯片产生的热量传导至所述透镜组件的覆盖区域以外；

第二散热件，贴合在所述第一散热件上，且位于所述透镜组件的外侧，所述第二散热件用于接收并向避让所述光纤带的两侧方向扩散所述第一散热件传导的热量，所述第二散热件的热量扩散方向与所述第一散热件的热量传导方向呈角度；

第三散热件，嵌入在所述电路板的中间层，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧，所述第三散热件的一端位于所述第一散热件贴合有所述光芯片的一端下方，所述第三散热件的另一端位于所述第二散热件的下方；

通孔，贯穿所述电路板中的多层板，填充有导热材料，用于进行热量传导；

所述第一散热件与所述第三散热件的上表面之间设有所述通孔，实现所述第一散热件与所述第三散热件之间的热量传导，所述热量传导过程为所述第一散热件将光芯片产生的热量通过对应第三散热件的一端的所述通孔传导到所述第三散热件上，所述第三散热件将热量由位于光芯片下方的一端横向扩散至另一端，所述第三散热件通过对应其另一端的所述通孔将热量传递回所述第一散热件，所述第一散热件将热量传导给所述第二散热件；

导热件，设置在所述第二散热件的上表面，所述导热件位于所述上壳体和所述第二散热件之间，所述导热件上设有用于避让所述光纤带的缺口，所述导热件用于利用所述缺口两侧的部位接收所述第二散热件向避让所述光纤带的两侧方向传导的热量；

上壳体，与所述导热件的一端导热连接，能够接收所述导热件利用所述缺口两侧的部位传导的热量并向周边环境散发。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述电路板的下表面贴合有第四散热件，所述第四散热件与所述光模块的下壳体导热连接；所述第四散热件与所述第三散热件的下表面之间设置所述通孔，所述第四散热件与所述第三散热件的下表面之间设置的通孔用于接收所述第三散热件传导的热量，并将所述热量经过所述第四散热件传导到所述下壳体。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一散热件贴装在所述电路板的表面上。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一散热件嵌入到所述电路板内，所述第一散热件的表面露出在所述电路板的表面。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热件的中间部位设有预留空隙，所述预留空隙用于供光纤带通过。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述导热件包括：

热量传导部，与所述第二散热件导热连接，用于接收所述第二散热件传导的热量，并将所述热量向两端扩散；

第一导热柱，与所述热量传导部连接，所述第一导热柱的底面贴合于所述第二散热件的一端，顶面与所述上壳体连接；所述第一导热柱用于接收所述热量传导部传导的热量，将所述热量经所述上壳体导出。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

导热胶层，设置在所述第二散热件的两端，且位于所述第二散热件和所述导热件之间，以及，设置在下壳体和所述电路板之间，用于增大热量的传导效率。

8.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，其上布设有电路；

光芯片，与所述电路板电连接，用于实现光信号的发射和/或接收；

光纤带，位于第一散热件和上壳体之间；

透镜组件，与所述光纤带连接，所述透镜组件覆盖在所述光芯片上，用于光束的传播；

第一散热件，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧；所述光芯片贴合在所述第一散热件的一端，所述第一散热件可将所述光芯片产生的热量传导至所述透镜组件的覆盖区域以外；

第三散热件，嵌入在所述电路板的中间层，一部分位于所述透镜组件的下方，另一部分位于所述透镜组件的外侧，所述第三散热件的一端位于所述第一散热件贴合有所述光芯片的一端下方，所述第三散热件的另一端位于所述第二散热件的下方；

第二散热件，贴合在所述电路板上，且位于所述透镜组件的外侧，与所述第三散热件的一端相对，所述第二散热件用于接收并向避让所述光纤带的两侧方向扩散所述第三散热件传导的热量，所述第二散热件的热量扩散方向与所述第三散热件的热量传导方向呈角度；

通孔，贯穿所述电路板中的多层板内，填充有导热材料，用于进行热量传导；

所述第一散热件与所述第三散热件的上表面之间设有所述通孔，实现所述第一散热件与所述第三散热件之间的热量传导，所述热量传导过程为所述第一散热件将光芯片产生的热量通过对应第三散热件的一端的所述通孔传导到所述第三散热件上，所述第三散热件将热量由位于光芯片下方的一端横向扩散至另一端，所述第三散热件通过对应其另一端的所述通孔将热量传递回所述第一散热件，所述第一散热件将热量传导给所述第二散热件；

所述第二散热件与所述第三散热件之间设有所述通孔，实现所述第二散热件与所述第三散热件之间的热量传导；

导热件，设置在所述第二散热件的上表面，所述导热件位于所述上壳体和所述第二散热件之间，所述导热件上设有用于避让所述光纤带的缺口，所述导热件用于利用所述缺口两侧的部位接收所述第二散热件向避让所述光纤带的两侧方向传导的热量；

上壳体，与所述导热件的一端导热连接，能够接收所述导热件利用所述缺口两侧的部位传导的热量并向周边环境散发。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述电路板的下表面贴合有第四散热件，所述第四散热件与所述光模块的下壳体导热连接；所述第四散热件与所述第三散热件的下表面之间设置所述通孔，所述第四散热件与所述第三散热件的下表面之间设置的通孔用于接收所述第三散热件传导的热量，并将所述热量经过所述第四散热件传导到所述下壳体。

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