CN205213227U - 一种cob的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于光通信领域中光模块的应用领域，提供了一种COB的散热结构，PCB板上设置有凹陷区域，所述凹陷区域内设置有热沉；光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片贴装在所述热沉上。通过将光电芯片直接贴装于热沉上，能有效避免PCB板在温度变化时产生的应力，保证光电芯片的稳定性，能有效解决光电芯片在PCB板上散热不良的问题，具有良好的散热性，可用范围广。
Description
技术领域
本实用新型属于光通信领域中光模块的应用领域，尤其涉及一种COB的散热结构。
背景技术
目前，随着光通信领域的飞速发展，很多短距传输的产品均采用了低成本高密度的COB(ChipOnBoard，板上芯片)封装形式，但随着光电模块的数据容量和传输速率越来越高，COB类产品存在散热性能较差，产品性能受到温度的影响较大，因此在产品设计过程中，需要提升产品的散热设计。如图1所示为本实用新型提供的现有技术中一种COB的散热结构的结构示意图，由图1可知，现有技术COB的散热结构中：PCB板101既为电路板，同时也承担着散热平板的功能，将光电芯片中的VCSEL芯片102(单颗或阵列)，PD芯片103(单颗或阵列)，driver芯片104(单路或阵列)，以及Tia芯片105(单路或阵列)直接通过胶粘剂贴装与PCB板101上的相关位置上。其中光电芯片中的VCSEL芯片102(单颗或阵列)，PD芯片103(单颗或阵列)处于对散热的考虑，可以增加散热过渡块106。
这种设计中，VCSEL芯片102(单颗或阵列)，PD芯片103(单颗或阵列)的散热途径为芯片工作发热，传导到与之相连的胶粘剂，通常这里的胶粘剂会选用散热性能较好的导电胶或其他导热胶。然后再传导到高速散热过渡块106，散热过渡块106的选择会考虑较高的热传导系数的材料，如氮化铝过渡块、三氧化二铝过渡块等，然后在传导到与之相连的胶粘剂，通常这里的胶粘剂会选用散热性能较好的导电胶或其他导热胶。然后再传导到PCB板101上，这时的PCB板101成了主要的热传导载体。driver芯片104(单路或阵列)，以及Tia芯片105(单路或阵列)的散热路径为芯片工作发热，传导到与之相连的胶粘剂，通常这里的胶粘剂会选用散热性能较好的导电胶或其他导热胶。然后再传导到PCB板101上，因此这时的PCB板101成了主要的热传导载体，我们知道PCB板本身材料的散热性能并不好，通常会通过中间镶嵌铜箔并增加过孔的方式来改善PCB板的散热性能。但即使这样，也难以满足现代高速高密度光模块对散热的要求。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种COB的散热结构，至少可克服现有技术的部分缺陷。
本实用新型实施例涉及的一种COB的散热结构，PCB板上设置有凹陷区域，所述凹陷区域内设置有热沉；
光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片贴装在所述热沉上。
作为实施例一涉及的一种COB的散热结构，所述凹陷区域的位置与所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片在PCB板上的原始位置相对应。
所述热沉为钨铜材料，
所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片与所述热沉之间设置增加有用于电隔离的过渡块，所述过渡块材料为氮化铝或三氧化二铝。
所述热沉为氮化铝或三氧化二铝材料。
所述热沉采用胶粘剂粘贴于所述凹陷区域内；
所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片通过胶粘剂贴装在所述热沉上。
所述光电芯片driver芯片以及TIA芯片与所述PCB板采用金丝键合的方式进行电气连接。
所述凹陷区域为带有通孔的镂空结构。
所述热沉与所述凹陷区域之间安装有制冷器。
所述制冷器为半导体制冷器。
本实用新型实施例提供的一种COB的散热结构的有益效果包括：
能有效解决光电芯片在PCB板上散热不良的问题，具有良好的散热性，可用范围广；
光电芯片直接贴装于热沉上，能有效避免PCB板在温度变化时产生的应力，保证光电芯片的稳定性；
光电芯片直接贴装于热沉上，再通过胶粘剂粘接于PCB板上，有利于缓解PCB板在安装时产生的机械应力，提高光电芯片抗机械应力的稳定性；
热沉无论采用金属材料或陶瓷材料，都可以加工成符合设计要求的平整度，能提升芯片高精度贴装的平整度；
光电芯片直接贴装于热沉上，而不是PCB板上，故可降低PCB板的加工工艺要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中一种COB的散热结构的结构示意图；
图2是本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例一的结构示意图；
图3是本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例二的结构示意图；
图4是本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例三的结构示意图；
图中，101、201、301和401为PCB板，102、202、302和402为VCSEL芯片，103、203、303和403为PD芯片，104、204、304和404为driver芯片，105、205、305和405为TIA芯片，106为散热过渡块，206、306和406为凹陷区域，207、307和407为热沉，208、308和408为散热块，410为制冷器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
如图2所示为本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例一的结构示意图，由图2可知，本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例一中：PCB板201上设置有凹陷区域206，该凹陷区域206内设置有热沉207。
光电芯片VCSEL芯片202、PD芯片203、driver芯片204以及TIA芯片205贴装在该热沉207上。
本实用新型实施例提供的一种COB散热结构，通过在PCB板上设置凹陷区域和热沉，可将芯片工作时的发热直接通过热沉传导到PCB板再传递出去，能有效改善光电芯片散热问题。
凹陷区域206的形状可以根据需要自由设置，图2给出的实施例中，凹陷区域206为长方体形。凹陷区域206的位置与光电芯片VCSEL芯片202、PD芯片203、driver芯片204以及TIA芯片205在PCB板上的原始位置相对应，即光电VCSEL芯片202、PD芯片203、driver芯片204以及TIA芯片205与PCB板的相对位置不改变。
进一步的，热沉207为散热性能良好的材料制作而成，例如可以为钨铜块、氮化铝或三氧化二铝材料。
如果热沉207采用的是钨铜材料的话，处于对电隔离的考虑，可以在光电芯片VCSEL芯片202、PD芯片203、driver芯片204以及TIA芯片205与热沉207之间增加电隔离的过渡块208，过渡块208材料通常为氮化铝或三氧化二铝；如果热沉207直接采用的是氮化铝或三氧化二铝材料的话，则无需再加过渡块208了。
热沉207采用散热良好的胶粘剂粘贴于凹陷区域206。
光电芯片VCSEL芯片202、PD芯片203、driver芯片204以及TIA芯片205通过散热性能良好的胶粘剂贴装在热沉207上。
光电芯片driver芯片204以及TIA芯片205与PCB板201的电气连接，依然可以采用金丝键合的方式连接。
实施例二
如图3所示为本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例二的结构示意图，
如图3所示为本实用新型实施例提供的COB的散热结构的流程图，由图3可知，本实用新型提供的COB的散热结构的实施例中：PCB板301上设置有凹陷区域306，该凹陷区域306为带有通孔的镂空结构，该凹陷区域306内设置有热沉307。
光电芯片VCSEL芯片302、PD芯片303、driver芯片304以及TIA芯片305贴装在该热沉307上。
凹陷区域306的形状可以根据需要自由设置，图3给出的实施例中，凹陷区域306为长方体形。凹陷区域306的位置与光电芯片VCSEL芯片302、PD芯片303、driver芯片304以及TIA芯片305在PCB板上的原始位置相对应，即光电芯片VCSEL芯片302、PD芯片303、driver芯片304以及TIA芯片305与PCB板的相对位置不改变。
进一步的，热沉307为散热性能良好并具有一定机械强度的材料制作而成，例如可以为钨铜块、氮化铝或三氧化二铝材料。
如果热沉307采用的是钨铜材料的话，处于对电隔离的考虑，可以在光电芯片VCSEL芯片302、PD芯片303、driver芯片304以及TIA芯片305与热沉307之间设置增加电隔离的过渡块308，过渡块308材料通常为氮化铝或三氧化二铝；如果热沉307直接采用的是氮化铝或三氧化二铝材料的话，则无需再加过渡块308了。
热沉307采用散热良好强度较好的胶粘剂粘贴于凹陷区域306。
光电芯片VCSEL芯片302、PD芯片303、driver芯片304以及TIA芯片305通过散热性能良好的胶粘剂贴装在热沉307上。
光电芯片driver芯片304、TIA芯片305与PCB板301的电气连接，依然可以采用金丝键合的方式连接。
本实用新型实施例二提供的一种COB散热结构，可将芯片工作时的发热直接通过过渡块传导到热沉，无需通过PCB板传递出去，能从根本上解决光电芯片在PCB板上的散热问题。
实施例三
如图4所示为本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例三的结构示意图，本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例三，在本实用新型提供的一种COB的散热结构的实施例二的基础上，PCB板401上设置有凹陷区域406，该凹陷区域406内设置有热沉407，光电芯片VCSEL芯片402、PD芯片403、driver芯片404以及TIA芯片405贴装在该热沉407上。
热沉407的下方安装制冷器410，通常选用小体积的半导体制冷器，也可采用其他类型的制冷器。制冷器410同样采用散热良好的胶粘剂粘接在凹陷区域406内。
本发明的散热途径可将芯片工作时的发热直接通过过渡块408传导到热沉407，直至制冷器410，无需通过PCB板401传递出去，能从根本上解决光电芯片在PCB板上的散热问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种COB的散热结构，其特征在于，PCB板上设置有凹陷区域，所述凹陷区域内设置有热沉；
光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片贴装在所述热沉上。
2.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述凹陷区域的位置与所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片在PCB板上的原始位置相对应。
3.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述热沉为钨铜材料，
所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片与所述热沉之间设置增加有用于电隔离的过渡块，所述过渡块材料为氮化铝或三氧化二铝。
4.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述热沉为氮化铝或三氧化二铝材料。
5.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述热沉采用胶粘剂粘贴于所述凹陷区域内；
所述光电芯片VCSEL芯片、PD芯片、driver芯片以及TIA芯片通过胶粘剂贴装在所述热沉上。
6.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述光电芯片driver芯片以及TIA芯片与所述PCB板采用金丝键合的方式进行电气连接。
7.如权利要求1所述的COB的散热结构，其特征在于，所述凹陷区域为带有通孔的镂空结构。
8.如权利要求7所述的COB的散热结构，其特征在于，所述热沉与所述凹陷区域之间安装有制冷器。
9.如权利要求8所述的COB的散热结构，其特征在于，所述制冷器为半导体制冷器。
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