CN210518345U - 高导热收发一体光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高导热收发一体光模块，涉及网络技术领域，解决了现有技术中存在的光学引擎到模块集成度不高、光模块中的光学器件散热通道较长，散热效果较差的技术问题。该高导热收发一体光模块包括金属外壳、电路板、发射引擎、接收引擎以及散热装置；其中，散热装置与金属外壳导热连接，所述发射引擎和所述接收引擎均与所述电路板电连接；所述发射引擎和所述接收引擎均设置在所述散热装置的表面使其二者位于所述电路板的周围区域，所述散热装置能将所述发射引擎和所述接收引擎散发的热量直接传递至金属外壳进行散热。本实用新型用于提供一种芯片集成度高、散热路径较短，散热效果较好，信号传输质量较高的高导热收发一体光模块。

Description

高导热收发一体光模块

技术领域

本实用新型涉及网络技术领域，尤其是涉及一种高导热收发一体光模块。

背景技术

现有技术中的光模块设计方案，光学引擎是作为独立的器件在模块中存在，发射侧和接收侧的光学器件分别独立封装后再焊接在主电路板上，单个器件体积较大，电信号从光学引擎到主电路板传输路径较远，容易造成信号误码或者失真，影响信号传递的准确性。另外，光学器件在运行过程中发热量较大，光模块的散热效果较差，需要填充导热介质来对光学器件进行散热，散热通道较长，散热效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高导热收发一体光模块，以解决现有技术中存在的光模块中的光学器件散热通道较长，散热效果较差的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的高导热收发一体光模块，包括金属外壳、电路板、发射引擎、接收引擎以及散热装置；其中，

所述散热装置与所述金属外壳导热连接，所述发射引擎和所述接收引擎均与所述电路板电连接；所述发射引擎和所述接收引擎均设置在所述散热装置的表面使其二者位于所述电路板的周围区域，所述散热装置能将所述发射引擎和所述接收引擎散发的热量直接传递至金属外壳进行散热。

在优选或可选的实施例中，所述散热装置包括至少两个散热凸台，每个所述散热凸台的底面与所述金属外壳固定连接，所述接收引擎和所述发射引擎分别各自安装在所述散热凸台上。

在优选或可选的实施例中，所述电路板上设置有至少两个避让口，在所述电路板安装在所述金属外壳内时，所述散热凸台上安装的所述发射引擎和所述接收引擎均能通过所述避让口穿出所述电路板。

在优选或可选的实施例中，所述发射引擎包括驱动芯片、光源产生器、发射端透镜、光学隔离器以及发射端适配器组件；其中，

所述驱动芯片、所述光源产生器、所述发射端透镜、所述光学隔离器以及所述发射端适配器组件顺次设置在所述散热凸台上，所述驱动芯片与所述电路板和所述光源产生器电连接；

所述发射端适配器组件包括依次连接的发射端玻璃头、发射端光纤以及发射端适配器，所述发射端玻璃头设置在靠近所述光学隔离器的一侧。

在优选或可选的实施例中，所述接收引擎包括信号放大芯片、光电探测器、接收端透镜以及接收端适配器组件；其中，

所述信号放大芯片、所述光电探测器、所述接收端透镜以及所述接收端适配器组件顺次设置在所述散热凸台上，所述信号放大芯片与所述电路板和所述光电探测器电连接；

所述接收端适配器组件包括依次连接的接收端玻璃头、接收端光纤以及接收端适配器，所述接收端玻璃头设置在靠近所述接收端透镜的一侧。

在优选或可选的实施例中，所述散热凸台的上表面为阶梯形状。

在优选或可选的实施例中，所述散热凸台为可伐合金材料或者陶瓷材料。

在优选或可选的实施例中，所述高导热收发一体光模块还包括隔离罩，所述发射引擎和所述接收引擎外均各自套设有所述隔离罩。

在优选或可选的实施例中，所述隔离罩为金属材质或者其外表面镀有金属层。

在优选或可选的实施例中，每个所述隔离罩通过导电胶与所述电路板的接地导电层密封固定并实现电连接。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的高导热收发一体光模块，包括金属外壳、电路板、发射引擎、接收引擎以及散热装置，所述发射引擎和所述接收引擎与所述电路板电连接用于光电信号的传输，所述金属外壳上导热连接有散热装置，所述发射引擎和所述接收引擎均设置在所述散热装置上，此时所述发射引擎和所述接收引擎位于所述电路板的周围区域，集成度更高，缩短了光电信号的传输路径，减少了误码或者失真现象的发生，保证了信号传输的质量；所述发射引擎和所述接收引擎散发的热量可以直接由所述散热装置传递至所述金属外壳，通过所述金属外壳进行散热，缩短了散热通道，散热效果更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中提供的高导热收发一体光模块结构示意图；

图2为图1所示的电路板结构示意图；

图3为金属外壳和电路板连接示意图；

图4为图1所示的发射引擎示意图；

图5为图1所示的接收引擎示意图；

图6为图1所示的发射端适配器组件结构示意图；

图7为安装隔离罩后高导热收发一体光模块示意图。

图中，1、金属外壳；2、电路板；21、避让口；22、电接口；3、发射引擎；31、驱动芯片；32、光源产生器；33、发射端透镜；34、光学隔离器；35、发射端适配器组件；351、发射端玻璃头；352、发射端光纤；353、发射端适配器；4、接收引擎；41、信号放大芯片；42、光电探测器；43、接收端透镜；44、接收端适配器组件；441、接收端玻璃头；442、接收端光纤；443、接收端适配器；5、散热装置；51、散热凸台；6、隔离罩；7、金线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种散热路径较短，散热效果较好，信号传输质量较高的高导热收发一体光模块。

下面结合图1～图7对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图7所示，本实用新型提供的高导热收发一体光模块，包括金属外壳1、电路板2、发射引擎3、接收引擎4以及散热装置5；其中，

散热装置5与金属外壳1导热连接，发射引擎3和接收引擎4均与电路板2电连接；发射引擎3和接收引擎4均设置在散热装置5的表面使其二者位于电路板2的周围区域，散热装置5能将发射引擎3和接收引擎4散发的热量传递至金属外壳1进行散热。

本实用新型提供的高导热收发一体光模块，包括金属外壳1、电路板2、发射引擎3、接收引擎4以及散热装置5，发射引擎3和接收引擎4与电路板2电连接用于光电信号的传输，金属外壳1上导热连接有散热装置5，发射引擎3和接收引擎4均设置在散热装置5上，此时发射引擎3和接收引擎4位于电路板2的周围区域，采用打金线封装工艺将发射引擎3和接收引擎4分别与电路板2电连接，模块集成度更高，缩短了光电信号的传输路径，减少了误码或者失真现象的发生，保证了信号传输的质量；发射引擎3和接收引擎4散发的热量可以直接由散热装置5传递至金属外壳1，通过金属外壳1进行散热，缩短了散热通道，散热效果更佳。

作为优选或可选的实施方式，散热装置5包括至少两个散热凸台51，每个散热凸台51的底面与金属外壳1固定连接，接收引擎4和发射引擎3分别各自安装在散热凸台51上。

作为优选或可选的实施方式，电路板2上设置有至少两个避让口21，在电路板2安装在金属外壳1内时，散热凸台51上安装的发射引擎3和接收引擎4均能通过避让口21穿出电路板2。

具体地，电路板2可以是PCBA板，其一端布有承接对外通讯的电接口22，电路板2与金属外壳1之间通过螺钉进行固定连接，电路板2的安装位置与散热凸台51的高度相配合，使发射引擎3和接收引擎4更靠近电路板2，在采用金线7进行电连接时路径更短，保证了通信质量。

作为优选或可选的实施方式，发射引擎3包括驱动芯片31、光源产生器32、发射端透镜33、光学隔离器34以及发射端适配器组件35；其中，

驱动芯片31、光源产生器32、发射端透镜33、光学隔离器34以及发射端适配器组件35顺次设置在散热凸台51上，驱动芯片31与电路板2和光源产生器32电连接；

发射端适配器组件35包括依次连接的发射端玻璃头351、发射端光纤352以及发射端适配器353，发射端玻璃头351设置在靠近光学隔离器34的一侧。

作为优选或可选的实施方式，接收引擎4包括信号放大芯片41、光电探测器42、接收端透镜43以及接收端适配器组件44；其中，

信号放大芯片41、光电探测器42、接收端透镜43以及接收端适配器组件44顺次设置在散热凸台51上，信号放大芯片41与电路板2和光电探测器42电连接；

接收端适配器组件44包括依次连接的接收端玻璃头441、接收端光纤442以及接收端适配器443，接收端玻璃头441设置在靠近接收端透镜43的一侧。

具体地，驱动芯片31和信号放大芯片41均采用打金线封装工艺与电路板2电连接，缩短了光电信号的传输路径，保证了通信质量；光源产生器32可以是COC激光器，光电探测器42可以是COC光探测器，其中COC(Chip On Carrier)是指贴装在载体上的一种封装方式；发射端透镜33与接收端透镜43均可以是凸透镜。

在进行信号传输时，电路板2输出高速弱电信号给驱动芯片31，通过驱动芯片31的放大成为适合光源产生器32的强电信号后传递至光源产生器32，光源产生器32根据输入的电信号产生出光信号投射至发射端透镜33，发射端透镜33将接收到的光信号聚焦后，透过光学隔离器34传递至发射端适配器组件35，发射端适配器组件35将接收到的光信号传送给外部硬件。其中，光学隔离器34仅允许单向光通过，因此可以阻止发射端适配器组件35反射的光对光源和光路产生不良影响，保证工作的稳定性。

接收端适配器组件44与外部其他硬件或者电子接口相连接，通过接收端适配器组件44可以把外部光信号投射至接收端透镜43，接收端透镜43用于将接收到的光信号进行聚焦并传输至光电探测器42，光电探测器42将接收到的光信号转换为电信号输出至信号放大芯片41，信号放大芯片41把输入的弱电信号放大成强电信号输送至电路板2。

发射端适配器组件35与接收端适配器组件44结构相同，以发射端适配器组件35为例，发射端玻璃头351的信号输入端(接收端玻璃头441的信号输出端)为斜面，其与发射端玻璃头351地面的夹角为90°至150°，优选为98°，可以减小发射端玻璃头351对光的反射，保证了光信号传输的稳定性；因光信号在光纤中传输的特性之一就是抗干扰能力强，选择发射端光纤352将发射端玻璃头351与发射端适配器353相连接进行光信号的传递，避免了发射引擎3和接收引擎4的信号相互干扰，更好地保障了信号的传输质量；发射端适配器353和接收端适配器443均可以是接口转换器，用于连接外部硬件。

作为优选或可选的实施方式，散热凸台51的上表面为阶梯形状。

具体地，在发射引擎3和接收引擎4中各光电元件安装过程中，需要调整各个光电元件的相对高度，使管路传输的主光轴在各光电元件中保持相同的高度，通过将散热凸台51上表面设置为阶梯形状，可以调整粘贴在阶梯上的不同光电元件、芯片的工作区域高度，从而使整个设计及元件的选型更加灵活，以满足整个光学设计方案的需求。

作为优选或可选的实施方式，散热凸台51为可伐合金材料或者陶瓷材料等高导热且低膨胀系数的材料。

具体地，散热凸台51可以是焊接、粘贴在金属外壳1的内壁面上，也可以在金属外壳1的底面上设置安装槽或者安装孔，将散热凸台51过盈配合安装在所述安装槽或者安装孔内；或者散热凸台51也可以是与金属外壳1为一体成型结构。由于外壳本身金属材质的热膨胀系数偏大，不能满足光电元件耦合贴片后在不同温度环境中的位移容差要求，选择可伐合金材料具有高的导热率和低的热膨胀系数，可以保障光电元件在封装完成后，处于高低温变化环境中较小的相对位移，保证了各光电元件的主光轴高度相同，以保证了信号传输的稳定性。

作为优选或可选的实施方式，所述高导热收发一体光模块还包括隔离罩6，发射引擎3和接收引擎4外均各自套设有隔离罩6。

作为优选或可选的实施方式，隔离罩6为金属材质或者其外表面镀有金属层。

作为优选或可选的实施方式，每个隔离罩6通过导电胶与电路板2密封固定并实现电连接。

具体地，在发射引擎3和接收引擎4外套设隔离罩6可以防止光电元件遭到灰尘和水汽的污染，隔离罩6选用金属材质或者镀金属材质，并通过导电胶与电路板2上的接地铜层或者镀金层电连通，可以提高发射引擎3和接收引擎4的电磁屏蔽、抗电磁干扰的能力以及电磁兼容性，使信号传输更加稳定。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种高导热收发一体光模块，其特征在于，包括金属外壳、电路板、发射引擎、接收引擎以及散热装置；其中，

所述散热装置与所述金属外壳导热连接，所述发射引擎和所述接收引擎均与所述电路板电连接；所述发射引擎和所述接收引擎均设置在所述散热装置的表面使其二者位于所述电路板的周围区域，所述散热装置能将所述发射引擎和所述接收引擎散发的热量传递至金属外壳进行散热。

2.根据权利要求1所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述散热装置包括至少两个散热凸台，每个所述散热凸台的底面与所述金属外壳固定连接，所述接收引擎和所述发射引擎分别各自安装在所述散热凸台上。

3.根据权利要求2所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述电路板上设置有至少两个避让口，在所述电路板安装在所述金属外壳内时，所述散热凸台上安装的所述发射引擎和所述接收引擎均能通过所述避让口穿出所述电路板。

4.根据权利要求2所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述发射引擎包括驱动芯片、光源产生器、发射端透镜、光学隔离器以及发射端适配器组件；其中，

所述驱动芯片、所述光源产生器、所述发射端透镜、所述光学隔离器以及所述发射端适配器组件顺次设置在所述散热凸台上，所述驱动芯片与所述电路板和所述光源产生器电连接；

所述发射端适配器组件包括依次连接的发射端玻璃头、发射端光纤以及发射端适配器，所述发射端玻璃头设置在靠近所述光学隔离器的一侧。

5.根据权利要求2所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述接收引擎包括信号放大芯片、光电探测器、接收端透镜以及接收端适配器组件；其中，

所述信号放大芯片、所述光电探测器、所述接收端透镜以及所述接收端适配器组件顺次设置在所述散热凸台上，所述信号放大芯片与所述电路板和所述光电探测器电连接；

所述接收端适配器组件包括依次连接的接收端玻璃头、接收端光纤以及接收端适配器，所述接收端玻璃头设置在靠近所述接收端透镜的一侧。

6.根据权利要求2所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述散热凸台的上表面为阶梯形状。

7.根据权利要求2所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述散热凸台的材质为导热系数高且膨胀系数低的材料。

8.根据权利要求1所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述高导热收发一体光模块还包括隔离罩，所述发射引擎和所述接收引擎外均各自套设有所述隔离罩。

9.根据权利要求8所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，所述隔离罩为金属材质或者其外表面镀有金属层。

10.根据权利要求9所述的高导热收发一体光模块，其特征在于，每个所述隔离罩通过导电胶与所述电路板密封固定并实现电连接。

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