CN111830644A - 光收发器 - Google Patents

Abstract

一个实施方式所涉及的光收发器具有：框体，其具有内部空间和划分出内部空间的内表面；TOSA，其具有对发热体进行收容的封装件和安装于封装件的套筒，套筒固定于框体，并且封装件在与内表面非接触的状态下收容于内部空间；散热凝胶，其夹设于封装件和内表面之间，与内表面接触；以及片状部件，其具有散热性，与散热凝胶及封装件分别接触，并且夹设于散热凝胶和封装件之间而对散热凝胶的油性成分向封装件透过进行抑制，通过发热体而在封装件产生的热经由片状部件及散热凝胶而向框体(3)散热。

Description

光收发器

技术领域

本发明的一个方案涉及光收发器。

背景技术

在日本特开2012－64936号公报中记载有一种光收发器，其具有对发光元件进行安装的光学子组件和对IC进行安装的电路基板。光学子组件和电路基板由散热罩覆盖。光学子组件由陶瓷封装件构成。在陶瓷封装件的电路基板侧的背面设置有散热面。散热面配置为与散热罩的散热接触面正交。散热块与散热面热耦合。散热块以能够滑动地与散热罩的散热接触面密接的方式被固定。

在日本特开2007－155863号公报中记载有一种光收发器的散热构造，该光收发器具有：蝶形的光模块，其具有套筒部及箱部；以及壳体，其对光模块进行收容。套筒部直接固定于壳体的内表面。箱部经由辅助部件而固定于壳体的内表面。在箱部和辅助部件之间夹设有导热脂及弹性部件。

在日本特开2011－215620号公报中记载有一种光通信用模块。光通信用模块具有：光发送部，其具有发光元件及TEC；光接收部，其具有受光元件；以及框体，其对光发送部及光接收部进行收容。在光发送部和框体的内表面之间设置与光发送部接触的第1连接材料、与框体的内表面接触的第2连接材料、夹设在第1连接材料及第2连接材料之间的金属板。第1连接材料的导热率及第2连接材料的导热率都小于金属板的导热率。如上所述，光发送部和框体经由第1连接材料、金属板及第2连接材料而热连接。

在日本特开2014－119712号公报中记载有一种光通信模块，其具有：框体、光发送元件、多个散热片、电路基板和石墨片状部件。框体对光发送元件、石墨片状部件、多个散热片及电路基板进行收容。石墨片状部件从光发送元件和载置于框体的底壁的散热片之间延伸至其他散热片和框体的底壁之间。如上所述，光发送元件经由在框体的底壁载置的散热片及石墨片状部件而与该底壁热连接。

在美国专利申请公开2009/0010653号说明书中记载有一种具有柜体和罩的光模块。在柜体的内部收容有电气基板、光收发器部、固定部件和导热片。固定部件与罩的内表面接触。在固定部件和光收发器部之间夹设有导热片。由此，光收发器部的热经由导热片及固定部件而传递至罩。

在美国专利申请公开2005/0158052号说明书中记载有一种具有电路基板、光学子组件、导热材料和壳体的光收发器。电路基板、光学子组件及导热材料收容于壳体。导热材料配置于光学子组件和电路基板之间。导热材料的一部分向壳体的外部延伸出。导热材料将在光学子组件中产生的热经由导热材料而向壳体的外部散热。

发明内容

本发明的一个方案所涉及的光收发器，其具有：框体，其具有内部空间和划分出内部空间的内表面；光模块，其具有对发热体进行收容的封装件和安装于封装件的套筒，套筒固定于框体，并且封装件在与内表面非接触的状态下收容于内部空间；散热材料，其夹设于封装件和内表面之间，与内表面接触；以及片状部件，其具有散热性，与散热材料及封装件分别接触，并且夹设于散热材料和封装件之间而对散热材料的油性成分向封装件透过进行抑制。通过发热体而在封装件产生的热经由片状部件及散热材料而向框体散热。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光收发器的斜视图。

图2是表示图1的光收发器的内部构造的斜视图。

图3是图1的光收发器的纵剖视图。

图4是表示图1的光收发器的壳体的内表面、散热材料及片状部件的俯视图。

图5是表示图4的壳体的内表面的斜视图。

图6表示在图5的壳体的内表面填充有散热材料的状态的例子的斜视图。

图7是表示在图6的散热材料载置有片状部件的状态的例子的斜视图。

图8是示意地表示图1的光收发器的内部构造的纵剖视图。

具体实施方式

[实施方式的详细内容]

下面，一边参照附图、一边对实施方式所涉及的光收发器的具体例进行说明。此外，本发明并不限定于以下的例示，而是由权利要求书示出，包含权利要求书的范围和等同的范围内的全部变更。在下面的说明中，在附图的说明中对相同或相当的要素标注相同的标号，适当省略重复的说明。就附图而言，为了使理解变得容易，有时将一部分简化或夸张，尺寸比率等并不限定于附图所记载的比率。

图1是表示实施方式所涉及的光收发器1的斜视图。图2是表示光收发器1的内部构造的斜视图。如图1及图2所示，光收发器1例如依照QSFP28标准。光收发器1进行全双工双向光通信。光收发器1沿其长度方向即方向D1，相对于在通信装置即主机系统设置的保持架进行插拔(插入及拔出)。光收发器1具有框体3及拉片4。

框体3及拉片4都设为沿方向D1延伸的形状。框体3为金属制。与方向D1垂直的框体3的剖面形状例如为长方形状。框体3具有沿方向D1延伸的一对侧面3a。

拉片4例如为树脂制。拉片4由具有挠性的材料构成。拉片4具有：一对臂部4a，它们从框体3的方向D1的端部延伸出；以及连接部4b，其将一对臂部4a的前端彼此进行连接。例如，通过用手指抓捏拉片4而将拉片4沿方向D1拉拽，从而光收发器1相对于主机系统的卡合被解除而能够从主机系统将光收发器1拉出。

框体3具有光插座5，该光插座5与在光纤线缆的前端设置的光连接器进行卡合。光插座5设置于框体3的方向D1的一端。框体3还在方向D1的另一端具有与在主机系统的保持架的内部设置的电连接器进行连接的电插头6。在下面的说明中，有时将框体3的一端侧(光插座5侧)称为前方，将框体3的另一端侧(电插头6侧)称为后方。

框体3包含有下框体7和上框体8。下框体7及上框体8在夹设有垫圈G的状态下通过多个螺钉N彼此接合。在框体3的内部对TOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly)9、ROSA(Receiver Optical Sub-Assembly)10及保持器11进行收容。TOSA 9及ROSA 10是沿光收发器1的宽度方向即方向D2排列配置的光模块。保持器11例如由导电性材料构成。

图3是表示在光收发器1的内部空间S配置的TOSA 9的剖视图。如图2及图3所示，TOSA 9具有封装件9a和从封装件9a延伸出的套筒9b。在封装件9a的内部安装有多个光学部件等发热部件(半导体器件)。在图3中，省略了封装件9a的内部的图示。套筒9b固定于光插座5。向套筒9b插入前述的光连接器。封装件9a呈长方体状。套筒9b从封装件9a的侧面(前表面)以圆筒状凸出。ROSA10与封装件9a及套筒9b同样地，具有封装件10a及套筒10b。套筒9b及套筒10b通过保持器11而固定于上框体8。

套筒9b的前侧及套筒10b的前侧配置为从后方朝向光插座5的内部凸出。在套筒9b及套筒10b各自中插入有光纤。该光纤和在TOSA 9及ROSA 10各自中搭载的半导体器件(LD、PD等)通过光学调芯而光学地耦合。

在前述的光学调芯中，一边使套筒9b及套筒10b各自沿与该光纤的光轴正交的方向(XY方向)移动、一边在TOSA 9及ROSA 10的外部进行穿过该光纤的光信号的检测。在检测到的光信号成为峰值的位置处将套筒9b及套筒10b各自分别固定于封装件9a及封装件10a。检测到的光信号成为峰值是表示例如处于套筒9b的光轴和封装件9a的光轴彼此大致一致的状态。通过进行前述的光学调芯，从而能够得到最佳的耦合效率(关于套筒10b的光轴和封装件10a的光轴也是同样的)。

在TOSA 9的光学系统中，在构成该光学系统的部件的尺寸或该光学系统的部件的组装位置存在公差或者误差。由于该误差，有时光轴的位置以设计值为中心而波动。前述的光学调芯是为了对由该光轴的位置偏差引起的耦合效率的降低进行补偿而进行的。套筒9b及套筒10b例如为SUS制。套筒9b及套筒10b通过YAG焊接而分别固定于封装件9a及封装件10a。

在光收发器1的内部空间S中对2片FPC基板12、13及电路基板14进行收容。FPC基板12将TOSA 9和电路基板14进行电连接。FPC基板13将ROSA 10和电路基板14进行电连接。ROSA 10将从光收发器1的外部接收到的光信号变换为电信号。该电信号经由FPC基板13而传送至电路基板14。

电路基板14所搭载的电路对该电信号实施信号处理。该电信号经由电插头6而输出至主机系统。另一方面，发送用的电信号从主机系统经由电插头6而输入至电路基板14。该电信号在通过电路基板14所搭载的电路进行处理后，经由FPC基板12而传送至TOSA 9。TOSA 9在将该电信号变换为光信号后，将该光信号输出至光收发器1的外部。

在光收发器1中，在下框体7和上框体8之间形成光收发器1的内部空间S。下框体7及上框体8各自具有内表面7a、8a。以下框体7的内表面7a和上框体8的内表面8a相对的方式将上框体8固定于下框体7。下框体7及上框体8例如如上所述，隔着垫圈G通过多个螺钉N而彼此接合。通过下框体7及上框体8各自的内表面7a、8a而划分出内部空间S。下框体7及上框体8确定出各自的外形以使得光收发器1依照产业标准(例如，MSA(Multi SourceAgreement))。在内部空间S对光收发器1进行规定的功能所需的结构要素(部件)进行收容。例如，在光收发器1的内部空间S还对散热凝胶15(散热材料、导热性部件)及片状部件16进行收容。框体3(上框体8)具有划分出内部空间S的内表面8a。散热凝胶15及片状部件16载置于上框体8的内表面8a。在片状部件16载置TOSA 9。散热凝胶15夹设于TOSA 9的封装件9a和内表面8a之间。片状部件16夹设于散热凝胶15和封装件9a之间。片状部件16例如与散热凝胶15同样地具有散热性。

图4是表示上框体8的内表面8a、散热凝胶15及片状部件16的俯视图。如图3及图4所示，在上框体8的内表面8a形成有：凸部17(外基座)，其向光收发器1的内侧(下框体7侧)凸出；凹部18，其向光收发器1的外侧(下框体7的相反侧)凹陷；以及凸部19(内基座)，其在凹部18的与凸部17的相反侧相对于凹部18而凸出。凸部19相对于凹部18的高度低于凸部17相对于凹部18的高度。

凹部18及凸部19是供散热凝胶15进入的部位。凸部17是对将散热凝胶15覆盖的片状部件16进行载置的部位。例如，凹部18形成为将凸部19包围的框状。凸部17形成为将凹部18包围的框状。作为一个例子，凸部19设为沿方向D1及方向D2两者延伸的长方形状。凹部18及凸部17设为沿方向D1及方向D2两者延伸的矩形框状。

向凸部19及凹部18填充散热凝胶15，剩余的散热凝胶15进入至凹部18。凹部18是为了使剩余的散热凝胶15进入而设置的。散热凝胶15例如是具有弹性并且具有导热性的散热部件(导热性凝胶)。散热凝胶15载置于凹部18及凸部19上，与片状部件16及上框体8的内表面8a密接。由此，散热凝胶15经由片状部件16而与TOSA 9热接触且物理地接触。TOSA 9的热经由片状部件16及散热凝胶15而传导至上框体8，从上框体8向光收发器1的外部释放。

散热凝胶15包含有油性成分。散热凝胶15例如包含有硅油。在该情况下，由于硅的交联少，因此散热凝胶15的渗透压力低，因此有时容易渗出(Bleed)。渗出表示散热凝胶15的油性成分缓慢地扩展而不断渗透。由此，例如在散热凝胶15与TOSA 9直接接触的情况下，散热凝胶15的油性成分有可能侵入至TOSA 9的封装件9a的内部或套筒9b。

因此，在本实施方式中，在散热凝胶15和TOSA 9的封装件9a之间夹设片状部件16。片状部件16例如通过粘接带而固定于上框体8的凸部17。即使在封装件9a隔着片状部件16对散热凝胶15进行了推压的情况下，也能够通过片状部件16对散热凝胶15漫入至TOSA 9的套筒9b、即、前述的进行了YAG焊接的部分进行抑制。

片状部件16是不使散热凝胶15的油性成分透过的片状的部件。片状部件16具有高的导热性。例如，片状部件16的导热率大于或等于0.5W(m·K)且小于或等于5.0W(m·K)，作为一个例子为0.72W/(m·K)。片状部件16的厚度例如大于或等于0.2mm且小于或等于0.8mm，作为一个例子为0.5mm。片状部件16可以还具有高的绝缘性。片状部件16也可以具有再粘贴性(可以能够重新粘贴)。在该情况下，能够容易地进行返工。片状部件16可以是带电性低的材料。例如，片状部件16为聚酰亚胺胶带、卡普顿胶带(Kapton tape)或石墨片。

接下来，一边参照图5～图7，一边对配置散热凝胶15及片状部件16的顺序进行说明。首先，如图5所示，准备上框体8，例如将上框体8的内表面8a(凸部17、凹部18及凸部19)设为朝上的状态。而且，如图6所示，向位于上框体8的内表面8a的凸部17的内侧的凹部18及凸部19填充散热凝胶15。

此时，例如填充散热凝胶15以使得散热凝胶15的高度成为与凸部17的高度相同程度以上。接下来，如图7所示，在散热凝胶15及凸部17粘贴片状部件16。片状部件16可以是透明的。在该情况下，能够对在片状部件16之下是否充分地填充有散热凝胶15进行确认。但是，片状部件16也可以是半透明或不透明的。在上述的粘贴中，将片状部件16的外缘部粘贴于凸部17而将散热凝胶15密封，并且使将散热凝胶15压入而成为剩余的散热凝胶15进入凹部18。然后，在片状部件16载置TOSA 9，进行各部件向上框体8的内部的配置并将下框体7接合，由此光收发器1的组装完成。

接下来，对根据本实施方式所涉及的光收发器1得到的作用效果详细地进行说明。如在图8示意地示出那样，光收发器1具有：框体3，其具有内部空间S、及划分出内部空间S的内表面8a；以及TOSA 9，其设置于框体3的内部空间S。TOSA 9具有：封装件9a，其收容于框体3的内部空间S，并且对发热体进行收容；以及套筒9b，其安装于封装件9a，并且固定于框体3。在封装件9a和框体3的内表面8a之间夹设具有散热性的片状部件16及散热凝胶15，散热凝胶15与内表面8a接触。

因此，从封装件9a的内部的发热体产生的热(焦耳热)经由片状部件16及散热凝胶15而传递至框体3的内表面8a，因此能够提高TOSA 9的散热性。在散热凝胶15和封装件9a之间夹设具有散热性的片状部件16。片状部件16对散热凝胶15的油性成分向封装件9a透过进行抑制。因此，能够对散热凝胶15向封装件9a的泄漏进行抑制，并且能够避免散热凝胶15的油性成分向封装件9a内部渗透。

在本实施方式所涉及的光收发器1中，框体3在内表面8a具有凸部17，该凸部17向内表面8a的面外方向凸出而形成，沿内表面8a将散热凝胶15包围，并且在向内表面8a的面外方向最凸出的部分具有与内表面8a的面外方向垂直的平坦面，在该平坦面粘贴有片状部件16。由此，散热凝胶15被凸部17包围，因此能够更可靠地抑制散热凝胶15的泄漏。片状部件16粘贴于将散热凝胶15包围的凸部17，因此通过凸部17及片状部件16将散热凝胶15从彼此不同的多个方向包围。即，通过凸部17及片状部件16将散热凝胶15密封。因此，能够更可靠地避免散热凝胶15的油性成分向封装件9a渗透。

本实施方式所涉及的光收发器1具有凹部18，该凹部18形成于内表面8a中的凸部17的内侧，对散热凝胶15的一部分进行收容。在框体3的内表面8a形成有将被挤出的一部分的散热凝胶15收容的凹部18。由此，能够将填充的散热凝胶15中的剩余量挤出至凹部18，因此通过将散热凝胶15稍多地填充，从而能够进一步提高散热凝胶15相对于框体3的内表面8a及片状部件16的密接性。因此，能够使从封装件9a的内部的发热部件产生的焦耳热经由片状部件16及散热凝胶15更充分地传递至框体3。其结果，能够更有效地进行封装件9a的内部的发热部件向光收发器1外部的散热。

在本实施方式中，片状部件16的厚度大于或等于0.2mm且小于或等于0.8mm。因此，能够对散热凝胶15的油性成分向封装件9a透过进行抑制，并且能够将片状部件16的厚度变薄而使得不会变得过厚。

以上，对本发明所涉及的实施方式进行了说明。但本发明并不限定于前述的实施方式。即，本发明能够在由权利要求书记载的主旨的范围内进行各种变形及变更，对于本领域技术人员来说是容易知晓的。例如，片状部件16的形状、大小、材料、数量及配置方式能够适当变更。

例如，在前述的实施方式中，对散热凝胶15进入的凸部17设为框状的例子进行了说明。但是，凸部17也可以是除了框状以外的其他形状。例如可以取代凸部17而具有电路基板14侧开放的形状(作为一个例子为“コ”字形)的凸部。在该情况下，通过片状部件16也能够对散热凝胶15向TOSA 9(套筒9b)的泄漏进行抑制。并且，凹部18及凸部19的形状、大小、数量及配置方式也能够适当变更。

在前述的实施方式中，对具有封装件9a及套筒9b的TOSA 9作为光模块而载置于片状部件16及散热凝胶15的例子进行了说明。但是，光模块例如可以是ROSA 10，也可以是除了TOSA 9或ROSA10以外的光模块。如上所述，本发明能够应用于各种光模块。并且，在前述的实施方式中，对依照QSFP28标准而进行全双工双向光通信的光收发器1进行了说明。但是，本发明所涉及的光收发器例如也可以是依照SFP标准等除了QSFP28标准以外的标准的光收发器。

Claims (4)

1.一种光收发器，其具有：

壳体，其具有在内侧划分出内部空间的内表面；

光模块，其具有使焦耳热产生的半导体器件、对所述半导体器件进行收容的封装件、以及安装于所述封装件的外侧而以使所述封装件从所述内表面分离的方式固定于所述壳体的套筒；

导热性部件，其填充于所述封装件和所述内表面之间，包含油性成分；以及

片状部件，其配置于所述导热性部件和所述封装件之间，为了对所述油性成分到达所述光模块进行抑制而将所述导热性部件覆盖，

所述焦耳热从所述封装件经由所述片状部件及所述导热性部件而传导至所述壳体。

2.根据权利要求1所述的光收发器，其中，

所述壳体具有从所述内表面向所述内表面的面外方向分别延伸的外基座和内基座，

所述内基座在从所述面外方向观察时处于所述外基座的内部，

在所述内表面的凹部填充有所述导热性部件，

所述外基座具有与所述内表面平行的第1面，

所述片状部件为了在所述外基座将所述导热性部件密封而安装于所述第1面。

3.根据权利要求2所述的光收发器，其中，

所述内基座具有第2面，该第2面高于所述内表面的凹部的底面，

所述第2面的高度低于从所述内表面至所述第1面为止的高度。

4.根据权利要求1所述的光收发器，其中，

所述片状部件的厚度大于或等于0.2mm且小于或等于0.8mm。

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