CN118068492A - 具有集成散热器的光学模块 - Google Patents

Abstract

在一些实施方式中，光学模块包括壳体和设置在所述壳体内的电路部件，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器。光学模块可以包括光学子组件上方的第一散热器和数字信号处理器上方的第二散热器，其中第二散热器通过气隙与第一散热器分开。

Description

具有集成散热器的光学模块

技术领域

本公开总体上涉及光学模块和具有集成散热器的光学模块。

背景技术

诸如可插拔收发器之类的可插拔光学模块可以包括多个内部部件，以实现光学通信系统中的高速通信。例如，可插拔光学模块可以包括数字信号处理器(DSP)、发送器光学子组件(TOSA)、接收器光学子组件(ROSA)、发送器/接收器光学子组件(TROSA)和/或与其相关联的电子设备。

发明内容

在一些实施方式中，光学模块包括壳体和设置在壳体内的电路部件。电路部件可以包括光学子组件和数字信号处理器。光学模块可以包括光学子组件上方的第一散热器，其中第一散热器连接到光学子组件并与壳体分离。光学模块可以包括在数字信号处理器上方的第二散热器，其中第二散热器连接到壳体并且与第一散热器分离。

在一些实施方式中，光学模块包括具有第一壁和与第一壁相对的第二壁的壳体。光学模块可以包括设置在第一壁和第二壁之间、在壳体内的电路部件，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器。光学模块可以包括光学子组件上方的第一散热器，其中第一散热器连接到光学子组件并与壳体分离，并且其中第二壁具有开口，并且第一散热器延伸穿过所述开口。光学模块可以包括在数字信号处理器上方的第二散热器，其中第二壁的一部分朝着电路部件凹陷以限定用于第二散热器的平台，并且其中第二散热器连接到所述平台并且与第一散热器分离。

在一些实施方式中，光学模块包括壳体和设置在壳体内的电路部件，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器。光学模块可以包括光学子组件上方的第一散热器和数字信号处理器上方的第二散热器，其中第二散热器通过气隙与第一散热器分开。

附图说明

图1是示例光学模块的透视图。

图2是没有盖子的图1的光学模块的透视图。

图3是图1的光学模块的剖视透视图。

图4是图1的光学模块的俯视图。

具体实施方式

以下对示例性实施方式的详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以表示相同或相似的元件。

光学模块(例如，八通道小型可插拔(OSFP)光学模块)可以包括几个发热部件。在一些示例中，光学模块可以包括集成散热器，以消散来自发热部件的热量。光学模块可以插入到被配置成使空气流过散热器(例如，使用风扇)以从光学模块散热的设备中。通常，散热器可以是细长的，沿着光学模块的长度纵向延伸。当光学模块具有一个或多个与高功率密度(例如，高热生成)相关的部件和一个或多个与低功率密度(例如，低热生成)相关的部件时，这种类型的散热器可能是低效的。在一些示例中，与高功率密度相关联的部件可以位于光学模块中与低功率密度相关联的部件附近。这里，散热器可以允许热量从与高功率密度相关的部件传递到与低功率密度相关的部件，这可能是温度敏感的。此外，散热器上的气流可以在散热器的所有区域有效地产生相同的气流阻力(例如，约束)。然而，更靠近与高功率密度相关的部件的散热器区域可能不成比例地有助于热量传递到周围空气中。

本文的一些实施方式提供了一种具有集成散热器的光学模块，所述集成散热器被配置成使光学模块的与高功率密度相关联的区域附近的对流表面积最大化，并且使到光学模块的温度敏感部件的低约束热传递路径最小化。在一些实施方式中，光学模块可以包括壳体，所述壳体包含光学子组件和光学子组件上方的第一散热器，并且包含数字信号处理器(DSP)和DSP上方的第二散热器。第一散热器可以与壳体分离，并且通过气隙与第二散热器分离。以这种方式，可以消除第一散热器和第二散热器之间的低约束热路径，从而将第一散热器与第二散热器热隔离，以便于第一散热器和第二散热器的独立操作。这可以减少高功率DSP对温度敏感光学子组件的温度的影响。结果，可以更有效地冷却光学模块的发热部件，从而延长部件和光学模块的寿命。

此外，第一散热器和第二散热器可以被配置成减少气流阻力。例如，第一散热器的宽度可以小于第二散热器的宽度，从而除了通过第一散热器的气流之外，还促进第一散热器周围的气流。此外，相对于传统设计，第二散热器的高度可以增加，从而减小气流阻力。这样，可以减少通过光学模块泵送空气所需的功率量。此外，空气可以以提高的气流速度到达光学模块下游的部件，从而为这些部件提供更有效的冷却并延长部件的寿命。

图1是示例光学模块100的透视图。光学模块100可以是光学收发器。例如，光学模块100可以被配置成将光信号转换成电信号，并将电信号转换成光信号。光学模块100可以是可插拔形式的(pluggable form factor)(例如，用于插入到网络设备中设置的笼中)。例如，光学模块100可以是OSFP光学模块、OSFP超密集(OSFP-XD)光学模块或另一种集成散热器的可插拔光纤光学收发器。

光学模块100可以包括壳体102。壳体102可以被配置成包含光学模块100的部件。壳体102可以由一种或多种金属或金属合金组成。壳体102可以是压铸的。壳体102通常可以是细长盒的形状。壳体102可以包括第一壁104(例如，底壁)和与第一壁104相对的第二壁106(例如，顶壁)，并且光学模块100的一个或多个部件可以设置在第一壁104和第二壁106之间。在一些实施方式中，壳体102可以包括从第二壁106沿远离第一壁104的方向突出的侧轨108。壳体102可以限定从壳体102的前部到壳体102的后部(在所示箭头的方向上)的气流路径。例如，气流路径可以在侧轨108之间、在第二壁106上方。

在一些实施方式中，壳体102可以包括连接到侧轨108的盖110，所述盖进一步限定气流路径。在一些实施方式中，光学模块100可以包括位于气流路径端部处的屏蔽元件112(例如，位于气流路径的两端)。例如，屏蔽元件112可以位于由第二壁106、侧轨108和盖110限定的开口处。屏蔽元件112可以是金属网，其提供包含在壳体102中的部件的电磁隔离，同时允许空气流过气流路径。在一些实施方式中，光学模块100可以包括附接到壳体102的手柄114，以便于插入或拔出光学模块100。

如上所述，图1是作为示例提供的。其他示例可能不同于关于图1所描述的。

图2是没有盖子110的光学模块100的透视图。光学模块100可以包括第一散热器116和第二散热器118(例如，第一散热器116和第二散热器118可以集成到光学模块100中)。如图所示，第一散热器116和第二散热器118可以包括板状散热片。在一些实施方式中，第一散热器116和第二散热器118可以包括针状散热片或其他类型的散热片。第一散热器116和第二散热器118可以(例如，全部或部分地)位于壳体102中限定的气流路径中。第一散热器116和第二散热器118可以沿着光学模块100的长度纵向延伸(沿着所示的x轴线)。第一散热器116的散热片可以在与第二散热器118的散热片相同的方向上延伸(例如，第一散热器116的散热片可以平行于第二散热器118的散热片)。例如，第一散热器116的散热片和第二散热器118的散热片可以在气流路径的气流方向(由箭头示出)上延伸(例如，第一散热器116的散热片和第二散热器118的散热片可以平行于气流方向延伸)。

在一些实施方式中，第一散热器116的第一高度(例如，最大高度)(沿着所示的z轴线，从第二壁106的向外表面突出)可以小于第二散热器118的第二高度(例如，最大高度)(例如，第二散热器118的散热片可以比第一散热器116的散热片高)。在一些实施方式中，第一散热器116可以包括第一数量的散热片，并且第二散热器118可以包括不同于第一数量的散热片的第二数量的散热片。在一些实施方式中，第一数量的散热片可以与第二数量的散热片相同。在一些实施方式中，第一散热器116的散热片可以以第一间隔距离分开，并且第二散热器118的散热片可以以不同于第一间隔距离的第二间隔距离分开。在一些实施方式中，第一间隔距离可以与第二间隔距离相同。

如上所述，图2是作为示例提供的。其他示例可以不同于关于图2所描述的。

图3是光学模块100的剖视透视图。光学模块100可以包括设置在壳体102内的电路部件120。例如，电路部件120可以位于壳体102的第一壁104和第二壁106之间。电路部件120可以包括电路板，例如印刷电路板(PCB)。电路部件120可以包括光学子组件122。例如，光学子组件122可以连接(例如，电连接)到电路板。光学子组件122可以包括接收器光学子组件(ROSA)、发射器光学子组件(TOSA)或发射器-接收器光学子组件(TROSA)。电路部件120可以包括DSP 124。例如，DSP 124可以连接(例如，电连接)到电路板。光学子组件122和DSP 124可以是光学模块100的发热部件(例如，高功率密度部件)。在一些实施方式中，光学子组件122的高度(沿着所示的z轴线)可以大于DSP 124的高度。

第一散热器116可以位于光学子组件122上方(沿着所示的z轴线)。例如，第一散热器116的覆盖区可以与光学子组件122的覆盖区完全或部分重叠(沿着所示的x轴线和y轴线)。第二散热器118可以位于DSP 124上方(沿着所示的z轴线)。例如，第二散热器118的覆盖区可以与DSP 124的覆盖区完全或部分重叠(沿着所示的x轴线和y轴线)。这样，引起气流阻力的散热器116、118可以集中在与高功率密度相关的区域，从而最小化总阻力，同时也最小化电源和散热器-空气界面之间的距离。如图所示，光学子组件122和第一散热器116可以在气流路径的气流方向(箭头所示)上位于DSP 124和第二散热器118的上游。然而，在一些实施方式中，DSP 124和第二散热器118可以在气流路径的气流方向上位于光学子组件122和第一散热器116的上游。

在一些实施方式中，壳体102的第二壁106的一部分可以朝着电路部件120凹陷(例如，朝着第一壁104)，以限定用于第二散热器118的平台128(例如，因为DSP 124可以比光学子组件122短)。平台128可以在DSP 124上方延伸。第二散热器118可以设置在平台128上。例如，第二散热器118可以连接到平台128，例如通过焊接。附加地或替代地，第二散热器118可以连接到盖110，例如通过焊接。因此，第二散热器118可以连接到壳体102并且与DSP 124分离(例如，通过平台128)。平台128可以通过气隙与DSP 124分开，或者平台128可以与DSP124接触。使第二壁106凹陷以限定平台128允许第二散热器118的散热片的高度增加，从而增加第二散热器118的散热能力并减少通过第二散热器118的气流阻力。此外，DSP 124和散热器-空气界面之间的距离通过使第二壁106凹陷而减小。

使第二壁106凹陷以限定平台128也可以限定台阶130，其中第二壁106从未凹陷区域过渡到凹陷平台128。台阶130可以位于气流路径中(例如，第二散热器118的下游)。在一些实施方式中，台阶130可以包括一个或多个穿过其中的开口，以改善台阶130处的气流。

在一些实施方式中，第一散热器116可以连接到光学子组件122。例如，第一散热器116可以设置在光学子组件122上，并且热界面材料(TIM)层126可以设置在第一散热器116和光学子组件122之间。在一些实施方式中，壳体102的第二壁106可以包括开口132。开口132可以邻近平台128。开口132可以在平台128和壳体102的第二壁106的前部部分134之间。第一散热器116可以延伸穿过开口132。例如，第一散热器116可以位于开口132中。换句话说，开口132可以围绕第一散热器116。开口132的尺寸可以设置成使得第一散热器116不接触壳体102(例如，在第一散热器116和壳体102之间有气隙)。因此，第一散热器116可以连接到光学子组件122并且与壳体102(例如，与第二壁106和盖110)分离(例如，通过气隙热隔离)。此外，第二散热器118可以与第一散热器116分离(例如，通过气隙热隔离)。这样，处于相同气流路径中的第一散热器116和第二散热器118可以彼此热隔离(例如，通过消除第一散热器116和第二散热器118之间的低约束热路径，例如壳体102)。

在一些实施方式中，光学子组件122可以通过热路径热连接到第一散热器，和/或DSP 124可以通过热路径(例如，热管、蒸汽室或导电材料路径，例如铜或热解石墨)热连接到第二散热器。在一些实施方式中，壳体102的第二壁106的前部部分134可以没有散热器(即，不同的散热器部件，并且不包括由壳体102或电路部件120提供的散热)。例如，开口132的前缘(即上游边缘)可以限定边界(沿着所示的x轴线)，光学模块100的所有散热器(即不同的散热器部件，并且不包括由壳体102或电路部件120提供的散热)从所述边界在气流路径的气流方向上处于下游。作为示例，第一散热器116的前缘(即，上游边缘)和光学子组件122的前缘(即，上游边缘)可以沿着所示的x轴线大致对齐(例如，彼此在2毫米或更小的范围内)。这样，光学模块100中的散热器的总长度减小(例如，电路部件120的低功率密度区域上方的散热器可以被消除)，从而减小散热器引起的气流阻力并改善通过气流路径的气流。

如上所述，图3是作为示例提供的。其他示例可不同于关于图3所描述的。

图4是光学模块100的俯视图。在一些实施方式中，第一散热器116的第一宽度(例如，最大宽度)(沿着所示的y轴线，横向于穿过第一散热器116的气流方向或者横向于第一散热器116的散热片延伸的方向)和/或第二散热器118的第二宽度(例如，最大宽度)可以小于气流路径的宽度(例如，最大宽度)。例如，第一宽度和/或第二宽度可以小于侧轨108的内表面之间的距离。作为示例，第一宽度可以限定第一散热器116和至少一个侧轨108之间的气流路径。

在一些实施方式中，第一宽度可以小于第二宽度。如图所示，这可以使得气流路径除了穿过第一散热器116之外，还能够沿着第一散热器116的侧面延伸。以这种方式，可以提高第二散热器118处的气流速率，并且可以降低到达第二散热器118的空气的温度，从而提高第二散热器118的性能。在一些实施方式中，第一宽度可以与第二宽度相同。例如，第一散热器116和第二散热器118的宽度可以小于气流路径的宽度，从而提高通过光学模块100到下游部件的气流速率。如上所述，在一些实施方式中，DSP 124和第二散热器118可以在气流路径的气流方向(箭头所示)上位于光学子组件122和第一散热器116的上游。这里，第二散热器118的第二宽度可以小于第一散热器116的第一宽度。换句话说，气流路径的气流方向上的上游散热器可比气流路径的气流方向上的下游散热器更窄。

如上所述，图4是作为示例提供的。其他示例可不同于关于图4所描述的。

前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。可以根据以上公开进行修改和变化，或者可以从实施的实践中获得修改和变化。此外，这里描述的任何实施方式都可以组合，除非前述公开明确提供了一个或多个实施方式不可以组合的理由。

即使特征的特定组合在权利要求中陈述和/或在说明书中公开，这些组合不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中未具体陈述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能直接依赖于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。如这里所使用的，涉及一系列项目中的“至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及多个相同项目的任何组合。

除非明确描述，否则本文中使用的任何元素、动作或指令都不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“所述”旨在包括与冠词“所述”相关的一个或多个项目，并且可以与“所述一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、或相关和不相关项目的组合)，并且可以与“一个或多个”互换使用。如果仅指一个项目，则使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如在此使用的，术语“具有”、“有”等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”意在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文中所使用的，术语“或”在一系列使用时是包含性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅一个”结合使用)。此外，为了便于描述，这里可以使用空间上相对的术语，例如“下”、“下方”、“上”、“上方”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的方位之外，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的装置、设备和/或元件的不同方位。所述装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他方向)，并且这里使用的空间相对描述符同样可以被相应地解释。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2022年11月22日提交的美国临时专利申请63/384,686的优先权，其名称为“用于集成散热器的可插拔光纤收发器的热源选择性集成散热器”。该在先申请的公开内容被认为是本专利申请的一部分，并通过引用并入本专利申请。

Claims (20)

1.一种光学模块，包括：

壳体；

布置在所述壳体内的电路部件，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器；

光学子组件上方的第一散热器，

其中第一散热器连接到光学子组件并与壳体分离；和

数字信号处理器上方的第二散热器，

其中所述第二散热器连接到所述壳体并且与所述第一散热器分离。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述第一散热器和所述第二散热器包括板状散热片。

3.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述第一散热器的第一宽度小于所述第二散热器的第二宽度。

4.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述第一散热器的第一高度小于所述第二散热器的第二高度。

5.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述壳体包括第一壁和与所述第一壁相对的第二壁，并且

其中电路部件在第一壁和第二壁之间。

6.根据权利要求5所述的光学模块，其中，所述第二壁的一部分朝着所述电路部件凹陷，以限定用于所述第二散热器的平台，并且

其中第二散热器连接到所述平台。

7.根据权利要求5所述的光学模块，其中，所述第二壁具有开口，并且

其中第一散热器延伸穿过所述开口。

8.一种光学模块，包括：

壳体，具有第一壁和与第一壁相对的第二壁；

电路部件，布置在所述壳体内、在第一壁和第二壁之间，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器；

第一散热器，在光学子组件上方，

其中所述第一散热器连接到所述光学子组件并且与所述壳体分离，并且

其中所述第二壁具有开口，并且所述第一散热器延伸穿过所述开口；和

第二散热器，在所述数字信号处理器上方，

其中所述第二壁的一部分朝着所述电路部件凹陷，以限定用于所述第二散热器的平台，并且

其中所述第二散热器连接到所述平台并与第一散热器分离。

9.根据权利要求8所述的光学模块，其中，所述第一散热器的第一宽度小于所述第二散热器的第二宽度。

10.根据权利要求8所述的光学模块，其中，所述第一散热器的第一高度小于所述第二散热器的第二高度。

11.根据权利要求8所述的光学模块，其中，所述壳体限定了从所述壳体的前部到所述壳体的后部的气流路径，并且

其中第一散热器和第二散热器位于气流路径中。

12.根据权利要求8所述的光学模块，其中，所述电路部件包括电路板。

13.根据权利要求8所述的光学模块，其中，所述光学模块为可插拔形式。

14.一种光学模块，包括：

壳体；

布置在所述壳体内的电路部件，所述电路部件包括光学子组件和数字信号处理器；

光学子组件上方的第一散热器；和

数字信号处理器上方的第二散热器，

其中第二散热器通过气隙与第一散热器分开。

15.根据权利要求14所述的光学模块，其中所述第一散热器的第一宽度小于所述第二散热器的第二宽度。

16.根据权利要求14所述的光学模块，其中所述第一散热器的第一高度小于所述第二散热器的第二高度。

17.根据权利要求14所述的光学模块，其中所述壳体包括第一壁和与所述第一壁相对的第二壁，并且

其中所述电路部件在第一壁和第二壁之间。

18.根据权利要求17所述的光学模块，其中，所述第二壁的一部分朝着所述电路部件凹陷，以限定用于所述第二散热器的平台，并且

其中第二散热器连接到所述平台。

19.根据权利要求18所述的光学模块，其中所述第二壁具有开口，并且

其中第一散热器延伸穿过所述开口。

20.根据权利要求14所述的光学模块，其中，所述第一散热器连接到所述光学子组件，并且与所述壳体分离。