CN113448027A - 光模块散热结构、光模块及光通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块散热结构、光模块及光通信设备，所述光模块散热结构包括散热壳体、热管及散热翅片；散热壳体内形成容纳腔，容纳腔内用于设置光模块的功率器件，散热壳体的壳壁上设有开口；热管设于容纳腔；热管的一端伸向功率器件，并与功率器件接触连接，热管的另一端延伸至开口；散热翅片设于散热壳体外侧的靠近开口的位置；散热翅片与热管的另一端接触连接。本发明不仅提高了热量传递效率，还避免了发热量在功率器件附近的散热壳体内累积，可及时有效地将功率器件的发热量传导至散热壳体外，使得散热壳体内的光学器件处于适宜的环境温度内，提高了光模块的散热能力与散热效率，确保了光模块的使用寿命。

Description

光模块散热结构、光模块及光通信设备

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块散热结构、光模块及光通信设备。

背景技术

随着光通信技术的不断发展，400G及以上速率的超高速光模块应运而生。由于超高速光模块的通道数量加倍，超高速光模块的速率倍增，但是，超高速光模块的调制方式越来越复杂，整体电路复杂程度节节攀升，超高速光模块的功耗远远大于100G速率光模块的功耗，从而超高速光模块的高热功耗成为亟需解决的技术问题。如果不能保证超高速光模块良好的散热效果，则超高速光模块中对温度敏感的电光转换元器件、光电转换元器件以及芯片的性能均会大幅度降低，甚至导致整个超高速光模块无法正常工作或者失效。因此，超高速光模块需要采用更高效的散热结构，以保证其内部芯片及相关光电器件的稳定运行。

相关技术中，为了提高散热效率，通常会在光模块内部使用热管对功率器件进行散热，热管与功率器件之间通常会设置用于传热的铜块，以使得光模块的功率器件散发的热量在经过铜块传导后，被热管吸收。因此，热管的散热效率受到铜块导热能力的影响，导致散热效率低下，容易造成热量在功率器件附近积累，而热量的积累又对光模块的其它发热元件的正常工作造成较大的影响。

发明内容

本发明提供一种光模块散热结构、光模块及光通信设备，用以解决现有的光模块存在散热效率低下，热量容易在功率器件附近积累的问题。

本发明提供一种光模块散热结构，包括：散热壳体、热管及散热翅片；所述散热壳体内形成容纳腔，所述容纳腔内用于设置光模块的功率器件，所述散热壳体的壳壁上设有开口；所述热管设于所述容纳腔；所述热管的一端伸向所述功率器件，并与所述功率器件接触连接，所述热管的另一端延伸至所述开口；所述散热翅片设于所述散热壳体外侧的靠近所述开口的位置；所述散热翅片与所述热管的另一端接触连接。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述热管为平板热管；所述平板热管包括蒸发部、导热部及冷凝部；所述导热部的一端与所述蒸发部连接，另一端与所述冷凝部连接；所述蒸发部与所述功率器件的相对端面接触连接；所述冷凝部与所述散热翅片的相对端面接触连接。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述开口设于所述散热壳体的上侧板；所述平板热管设于所述上侧板与所述功率器件之间；所述蒸发部朝向所述功率器件的一侧面设有第一凸起，所述第一凸起朝向所述功率器件延伸，所述第一凸起与所述功率器件的相对端面接触连接；所述冷凝部背离所述功率器件的一侧面设有第二凸起，所述第二凸起朝向所述散热翅片延伸，并伸入至所述开口内，所述第二凸起与所述散热翅片的相对端面接触连接。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述第一凸起朝向所述功率器件的端面面积大于所述功率器件朝向所述第一凸起的端面面积，所述功率器件在所述上侧板上形成的垂直投影位于所述第一凸起在所述上侧板上形成的垂直投影所在的区域内；和/或，所述功率器件包括多个，多个所述功率器件靠近所述蒸发部的中心设置。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述第二凸起朝向所述散热翅片的端面面积与所述开口的端口面积相等；和/或，所述第二凸起朝向所述散热翅片的端面与所述上侧板的外侧面齐平。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述第二凸起与所述散热翅片的相对端面之间粘接或焊接；和/或，所述导热部与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接；和/或，所述蒸发部与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述平板热管包括密封壳及毛细吸热芯；所述密封壳包括第一壳体与第二壳体；所述第一壳体与所述第二壳体可拆卸式连接，所述第一壳体与所述第二壳体之间形成密封腔；所述毛细吸热芯设于所述密封腔内，并从所述蒸发部延伸至所述冷凝部；所述密封腔内填充有液态工质。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述散热翅片包括多个单元翅片；所述多个单元翅片并排布置；相邻的两个所述单元翅片之间形成散热通道。

根据本发明提供的一种光模块散热结构，所述散热壳体包括第一散热壳与第二散热壳；所述开口设于所述第一散热壳；所述第一散热壳与所述第二散热壳可拆卸式连接；所述第一散热壳与所述第二散热壳之间形成所述容纳腔。

本发明还提供一种光模块，包括如上所述的光模块散热结构。

本发明还提供光通信设备，包括设备壳及如上所述的光模块散热结构或如上所述的光模块；所述设备壳内设有风机；所述设备壳的壳壁上设有过孔、吸风口及排风口；所述散热壳体插装于所述过孔内；所述散热翅片上的散热通道的一端与所述吸风口连通；所述风机设于所述排风口，以用于驱动所述设备壳内的空气从所述排风口排出。

本发明提供的一种光模块散热结构、光模块及光通信设备，通过建立由热管与散热翅片构成的散热通道，由于热管的一端直接与光模块的功率器件接触连接，另一端又直接与散热翅片接触连接，从而可通过热管对功率器件上的发热直接热传导，并通过散热翅片在散热壳体外进行散热处理，不仅提高了热量传递效率，还避免了发热量在功率器件附近的散热壳体内累积，可及时有效地将功率器件的发热量传导至散热壳体外，使得散热壳体内的光学器件处于适宜的环境温度内，提高了光模块的散热能力与散热效率，确保了光模块的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的光模块散热结构在光通信设备上的装配结构示意图；

图2是本发明提供的光模块散热结构的爆炸结构示意图；

图3是本发明提供的散热翅片的结构示意图；

图4是本发明提供的平板热管的剖面结构示意图；

附图标记：

1：散热壳体； 2：热管； 3：散热翅片；

11：第一散热壳； 12：第二散热壳； 13：开口；

21：蒸发部； 22：导热部； 23：冷凝部；

211：第一凸起； 231：第二凸起； 201：第一壳体；

202：第二壳体； 203：密封腔； 204：毛细吸热芯；

205：支撑柱； 31：单元翅片； 32：散热通道；

4：功率器件； 5：电路板； 6：设备壳；

61：过孔； 62：吸风口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图4描述本发明的一种光模块散热结构、光模块及光通信设备。

如图1与图2所示，本实施例提供一种光模块散热结构，包括：散热壳体1、热管2及散热翅片3；散热壳体1内形成容纳腔，容纳腔内用于设置光模块的功率器件4，散热壳体1的壳壁上设有开口13；热管2设于容纳腔；热管2的一端伸向功率器件4，并与功率器件4接触连接，热管2的另一端延伸至开口13；散热翅片3设于散热壳体1外侧的靠近开口13的位置；散热翅片3与热管2的另一端接触连接。

具体地，本实施例通过建立由热管2与散热翅片3构成的散热通道32，由于热管2的一端直接与光模块的功率器件4接触连接，另一端又直接与散热翅片3接触连接，从而可通过热管2对功率器件4上的发热直接热传导，并通过散热翅片3在散热壳体1外进行散热处理，不仅提高了热量传递效率，还避免了发热量在功率器件4附近的散热壳体1内累积，可及时有效地将功率器件4的发热量传导至散热壳体1外，使得散热壳体1内的光学器件处于适宜的环境温度内，提高了光模块的散热能力与散热效率，确保了光模块的使用寿命。

其中，本实施例所示的散热壳体1包括第一散热壳11与第二散热壳12。本实施例所示的开口13设于第一散热壳11；第一散热壳11与第二散热壳12可拆卸式连接；第一散热壳11与第二散热壳12之间形成容纳腔。

本实施例所示的光模块包括电路板5，电路板5可以为本领域公知的印制电路板(PCB板)。本实施例所示的功率器件4安装于印制电路板上，功率器件4既可以为一个，又可以为多个，在此不做具体限定。

在此应指出的是，本实施例所示热管2的一端与功率器件4接触连接，可理解的是，热管的一端与功率器件的端面直接以面与面接触的方式连接，在热管与功率器件之间不用设置任何机械连接结构。

与此同时，本实施例所示的散热翅片3与热管2的另一端接触连接，可理解的是，散热翅片的底面与热管的另一端直接以面与面接触的方式连接，或者，散热翅片的底面与热管的另一端以面与面接触的同时，还通过粘接、焊接及相关的机械式连接方式连接。

另外，本实施例所示的热管2既可以为管状的热管，又可以为扁平状的热管，在此不做具体限定。

进一步地，为了确保热管2的一端与功率器件4之间及热管2的另一端与散热翅片3之间的接触面积，并确保传热效果，本实施例所示的热管2优选为平板热管。

如图4所示，本实施例所示的平板热管包括蒸发部21、导热部22及冷凝部23；导热部22的一端与蒸发部21连接，导热部22的另一端与冷凝部23连接；蒸发部21与功率器件4的相对端面接触连接；冷凝部23与散热翅片3的相对端面接触连接。

具体地，本实施例所示的平板热管包括密封壳及毛细吸热芯204。密封壳包括第一壳体201与第二壳体202，在第一壳体201与第二壳体202设有多个支撑柱205。第一壳体201与第二壳体202可拆卸式连接，第一壳体201与第二壳体202之间形成密封腔203。本实施例所示的毛细吸热芯204设于密封腔203内，并从平板热管的蒸发部21延伸至冷凝部23；密封腔203内填充有液态工质。

在此应指出的是，本实施例所示的平板热管呈扁平状，密封腔203为真空腔，本实施例所示的毛细吸热芯204由金属丝网粉末烧结形成，金属丝网粉末的具体材质优选为铜。

与此同时，平板热管是利用密封腔203内液态工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性。平板热管的冷、热两侧的传热面积可任意改变，并具有远距离传热、可控制温度等一系列优点。平板热管的高导热能力与银、铜、铝等金属相比，单位重量的平板热管可多传递几个数量级的热量，从而能以较小的温差获得较大的传热率，且结构简单，具有单向导热的特点。

在实际工作中，当蒸发部21接收到来自功率器件4的热量时，与蒸发部21对应的毛细吸热芯204内的液态工质迅速蒸发为气态工质，气态工质在微小的压力差下沿着毛细吸热芯204流向冷凝部23，并在冷凝部23释放出热量，重新凝结成液态工质；然后，冷凝部23的液态工质在毛细吸热芯204中靠毛细力的作用流回蒸发部21，如此循环不止，从而使得热量由平板热管的蒸发部21传导至冷凝部23。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

优选地，本实施例所示的开口13设于散热壳体1的上侧板；平板热管设于上侧板与功率器件4之间。

进一步地，为了确保平板热管的蒸发部21与功率器件4之间及平板热管的冷凝部23与散热翅片3之间的传热效果，本实施例可设置蒸发部21朝向功率器件4的一侧面设有第一凸起211，第一凸起211朝向功率器件4延伸，第一凸起211与功率器件4的相对端面接触连接；冷凝部23背离功率器件4的一侧面设有第二凸起231，第二凸起231朝向散热翅片3延伸，并伸入至开口13内，第二凸起231与散热翅片3的相对端面接触连接。

其中，为了确保第一凸起211与功率器件4充分地接触，本实施例可设置第一凸起211朝向功率器件4的端面面积大于功率器件4朝向第一凸起211的端面面积，功率器件4在所述上侧板上形成的垂直投影位于第一凸起211在所述上侧板上形成的垂直投影所在的区域内，如此可确保对功率器件4的散热效率。

与此同时，在功率器件4设置为多个的情况下，为确保对功率器件4的散热效率，多个功率器件4靠近蒸发部21的中心设置。例如，本实施例可设置多个功率器件4环绕于蒸发部21的中心呈圆周排布，或者在多个功率器件4设置为呈阵列排布结构的情况下，可将阵列排布结构的中心与蒸发部21的中心重合。在此，本实施例在设置蒸发部21同时与多个功率器件4接触的同时，还应确保多个功率器件4在所述上侧板上形成的垂直投影位于蒸发部21在所述上侧板上形成的垂直投影所在的区域内。

如此，本实施例所示的平板热管的蒸发部21在吸收多个功率器件4的热量后，可将热量传递至平板热管的冷凝部23，最后，再通过散热翅片3将热量传递出去，从而使光模块的散热壳体1的温度均匀分布，提高了产品寿命。

进一步地，为了便于实现冷凝部23与散热翅片3的相对端面接触连接，本实施例可设置第二凸起231朝向散热翅片3的端面面积与开口13的端口面积相等，第二凸起231朝向散热翅片3的端面与所述上侧板的外侧面齐平，并与位于散热壳体1上表面的散热翅片3实现接触式导热连接。

进一步地，为了确保第二凸起231与散热翅片3及平板热管与散热壳体1的上侧板之间连接的可靠性，本实施例设置第二凸起231与散热翅片3的相对端面之间粘接或焊接；和/或，导热部22与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接；和/或，蒸发部21与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接。

具体而言，本实施例可在平板热管与散热壳体1的上侧板之间、平板热管的第二凸起231与散热翅片3之间设置粘性物质，使得平板热管与散热壳体1的上侧板及平板热管的第二凸起231与散热翅片3实现粘接。

或者，本实施例也可以采用在平板热管的第二凸起231朝向散热翅片3的一侧面和/或散热翅片3朝向第二凸起231的一侧面设置金属焊料，并在平板热管朝向上侧板的一侧面和/或上侧板的内壁设置金属焊料，通过加热的方式使金属焊料熔化，待金属焊料熔化后使两者连接，进行冷却，待金属焊料凝固后，平板热管的第二凸起231与散热翅片3及平板热管与散热壳体1的上侧板的相对端面实现焊接。

如图3所示，基于上述实施例的改进，本实施例所示的散热翅片3包括多个单元翅片31；多个单元翅片31并排布置；相邻的两个单元翅片31之间形成散热通道32。

具体地，本实施例可设置单元翅片31呈槽形，例如：单元翅片31的截面形状具体呈“[”形。在此，本实施例通过将相邻的两个单元翅片31的槽口相对设置，以使得相邻的两个单元翅片31之间拼装成散热通道32。在此，本实施例通过在散热翅片3上设置封闭式的散热通道32，可提高气流通过肋片的效率，增强散热翅片3的散热效果。

优选地，本实施例还提供一种光模块，包括如上所述的光模块散热结构。

具体地，本实施例所示的光模块包括光模块散热结构，该光模块散热结构的具体结构参照上述实施例，由于该光模块采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

优选地，如图1所示，本实施例还提供一种光通信设备，包括设备壳6及如上所述的光模块散热结构或如上所述的光模块；设备壳6内设有风机；设备壳6的壳壁上设有过孔61、吸风口62及排风口；散热壳体1插装于过孔61内；散热翅片3上的散热通道32的一端与吸风口62连通；风机设于排风口，以用于驱动设备壳6内的空气从排风口排出。其中，本实施例所示的过孔61与散热壳体1外侧壁在形状上相适配，风机与排风口在图1中均为具体示意出。

具体地，本实施例所示的光通信设备优选为交换机、光交接箱、光端机等，在此不做具体限定。

在实际工作中，本实施例在将光模块直接插入至设备壳6的过孔61中时，设备壳6的壳壁上的吸风口62与散热翅片3内的散热通道32连通，并形成密闭的气流通道。在风机启动时，由于风机不断地驱动设备壳6内的空气从排风口排出，设备壳6内形成负压，在设备壳6内、外压差的作用下，外界的空气可沿着上述气流通道自动进入设备壳6内，并从排风口排出。

如此，本实施例在一方面利用热管2将光模块的功率器件4上的热量不断地传导至散热翅片3，在另一方面又利用风机在光通信设备内、外形成定向流动的气流，使得散热翅片3上的热量不断地被气流带走，从而在确保对热量传递效果的基础上，还增强了对光模块的散热效果。

在此应指出的是，相比于光模块而言，由于光通信设备内布置的相关光学元器件及电气元器件对环境温度要求相对较低，从而本实施例可利用风机将散热翅片3上的热量通过气流带入至设备壳6，然后再从设备可内排放出。尽管本实施例在实现散热翅片3高效散热时会导致光通信设备内部温度的升高，但并不会影响到光通信设备的正常工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光模块散热结构，其特征在于，包括：

散热壳体，所述散热壳体内形成容纳腔，所述容纳腔内用于设置光模块的功率器件，所述散热壳体的壳壁上设有开口；

热管，设于所述容纳腔；所述热管的一端伸向所述功率器件，并与所述功率器件接触连接，所述热管的另一端延伸至所述开口；

散热翅片，设于所述散热壳体外侧的靠近所述开口的位置；所述散热翅片与所述热管的另一端接触连接。

2.根据权利要求1所述的光模块散热结构，其特征在于，

所述热管为平板热管；所述平板热管包括蒸发部、导热部及冷凝部；所述导热部的一端与所述蒸发部连接，另一端与所述冷凝部连接；

所述蒸发部与所述功率器件的相对端面接触连接；所述冷凝部与所述散热翅片的相对端面接触连接。

3.根据权利要求2所述的光模块散热结构，其特征在于，

所述开口设于所述散热壳体的上侧板；所述平板热管设于所述上侧板与所述功率器件之间；

所述蒸发部朝向所述功率器件的一侧面设有第一凸起，所述第一凸起朝向所述功率器件延伸，所述第一凸起与所述功率器件的相对端面接触连接；所述冷凝部背离所述功率器件的一侧面设有第二凸起，所述第二凸起朝向所述散热翅片延伸，并伸入至所述开口内，所述第二凸起与所述散热翅片的相对端面接触连接。

4.根据权利要求3所述的光模块散热结构，其特征在于，

所述第一凸起朝向所述功率器件的端面面积大于所述功率器件朝向所述第一凸起的端面面积，所述功率器件在所述上侧板上形成的垂直投影位于所述第一凸起在所述上侧板上形成的垂直投影所在的区域内；和/或，所述功率器件包括多个，多个所述功率器件靠近所述蒸发部的中心设置。

5.根据权利要求3所述的光模块散热结构，其特征在于，

所述第二凸起朝向所述散热翅片的端面面积与所述开口的端口面积相等；和/或，所述第二凸起朝向所述散热翅片的端面与所述上侧板的外侧面齐平。

6.根据权利要求3所述的光模块散热结构，其特征在于，

所述第二凸起与所述散热翅片的相对端面之间粘接或焊接；和/或，所述导热部与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接；和/或，所述蒸发部与所述上侧板的相对端面之间粘接或焊接。

7.根据权利要求1至6任一所述的光模块散热结构，其特征在于，所述散热翅片包括多个单元翅片；所述多个单元翅片并排布置；相邻的两个所述单元翅片之间形成散热通道。

8.根据权利要求1至6任一所述的光模块散热结构，其特征在于，所述散热壳体包括第一散热壳与第二散热壳；所述开口设于所述第一散热壳；所述第一散热壳与所述第二散热壳可拆卸式连接；所述第一散热壳与所述第二散热壳之间形成所述容纳腔。

9.一种光模块，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的光模块散热结构。

10.一种光通信设备，包括设备壳，其特征在于，

还包括如权利要求1至8任一所述的光模块散热结构，或者如权利要求9所述的光模块；

所述设备壳内设有风机；所述设备壳的壳壁上设有过孔、吸风口及排风口；所述散热壳体插装于所述过孔内；所述散热翅片上的散热通道的一端与所述吸风口连通；所述风机设于所述排风口，以用于驱动所述设备壳内的空气从所述排风口排出。

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