CN219758554U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光模块，包括：电路板，其顶端面具有环形安装区、凹槽；环形安装区围设在凹槽的外围；导热壳体，其包括环形边框及底板；环形边框围设在所述底板的外围，且底板与环形边框连接；环形边框的底端面与环形安装区接触且连接，底板的底端面与凹槽的槽底接触且连接，底板的顶端面凸出于凹槽；芯片组件，其安装在底板的顶端面上；盖板，其盖设在环形边框上，其与环形边框、电路板形成密封腔室；光纤组件，其光接头位于密封腔室内，其光纤穿过环形边框。本实用新型的光模块，芯片组件产生的热量可以直接传递至导热壳体，散热速度块，散热效果好，提高了光模块的工作温度区间。

Description

一种光模块

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着光通信的推广及深入应用，为适应不同的应用场景，各种封装的光模块层出不穷，如SFF、SFP、QSFP等行业标准封装光模块。

特种领域或特殊坏境应用的光模块也在不断发展，比如可满足使用过程中有振动、冲击或温度变化等工况的光模块，如LCC等定制封装光模块。

目前市场上出现的此类通用小型化光电模块产品，虽然在外形尺寸上实现小型化，但是限于空间挤压，没有设计合理的散热通道，模块热量难以散发，产品工作温区较窄。参见图1、图2所示，光模块4焊接在用户主板1上，焊点3围绕光模块4布设；光模块4普遍的封装特点是芯片4-2直接贴装在PCB板4-1上，然后加装光组件4-3及外壳，以相对简单的构造实现小尺寸，但是牺牲了散热性能。光电模块工作时的热量主要来自于内部的芯片，而这类封装结构的产品，芯片4-2贴在PCB板4-1上，但是PCB板导热率较差，芯片4-2无法向下有效散热；而芯片4-2与上壳4-4之间，又存在较大的空气间隙4-5，无法直接通过上壳4-4散热，虽然较多光模块最终用户会在模块上壳4-4上贴装散热器2，期望从模块上表面实现高效散热，但实际效果甚微。因此，这类封装的光模块没有较好解决模块散热问题，散热速度慢，散热效果差，产品工作温度区间较窄。

发明内容

本实用新型提出了一种光模块，解决了现有技术中散热效果差的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种光模块，包括：

电路板，其顶端面具有环形安装区以及凹槽；所述环形安装区围设在所述凹槽的外围；

导热壳体，其包括环形边框及底板；所述环形边框围设在所述底板的外围，且所述底板与所述环形边框连接；所述环形边框的底端面与所述环形安装区接触且连接，所述底板的底端面与所述凹槽的槽底接触且连接，所述底板的顶端面凸出于所述凹槽；

芯片组件，其安装在所述底板的顶端面上；

盖板，其盖设在所述环形边框上，其与所述环形边框、电路板形成密封腔室；

光纤组件，其光接头位于所述密封腔室内，其光纤穿过所述环形边框。

本申请一些实施例中，所述底板包括芯片安装区和两个透镜安装区；所述芯片安装区位于所述两个透镜安装区之间；

所述芯片安装区的一端与第一个透镜安装区的一端连接，第一个透镜安装区的另一端与所述环形边框连接；

所述芯片安装区的另一端与第二个透镜安装区的一端连接，第二个透镜安装区的另一端与所述环形边框连接；

所述芯片安装区的顶端面低于所述透镜安装区的顶端面；所述芯片安装区的顶端面安装所述芯片组件；一透镜阵列位于所述芯片组件的上方；

所述透镜阵列的底端面的一端与所述第一个透镜安装区的顶端面接触并连接；所述透镜阵列的底端面的另一端与所述第二个透镜安装区的顶端面接触并连接。

本申请一些实施例中，所述第一个透镜安装区的另一端向上弯折并延伸，形成第一竖向导热部，所述第一竖向连接部的顶端向靠近所述环形边框的方向弯折并延伸，形成第一横向导热部，所述第一横向导热部与所述环形边框的内周面连接；

所述第二个透镜安装区的另一端向上弯折并延伸，形成第二竖向导热部，所述第二竖向连接部的顶端向靠近所述环形边框的方向弯折并延伸，形成第二横向导热部，所述第二横向导热部与所述环形边框的内周面连接。

本申请一些实施例中，所述第一横向导热部的顶端面与所述盖板的底端面接触；

所述第二横向导热部的顶端面与所述盖板的底端面接触。

本申请一些实施例中，所述环形边框上具有穿射口，所述光纤组件的光纤穿过所述穿射口；所述穿射口与所述光纤之间通过胶粘剂固定且密封；

所述导热壳体还包括光接头支撑板，所述光接头支撑板位于所述透镜安装区与所述穿射口之间；所述光接头支撑板的两端分别与所述环形边框连接；所述光纤组件的光接头的底端面与所述光接头支撑板的顶端面接触。

本申请一些实施例中，所述光模块还包括防护盖；所述防护盖盖设在所述芯片组件上，所述防护盖的底端面与所述电路板接触且固定。

本申请一些实施例中，所述环形边框的内周面具有一圈安装台，所述盖板盖设在所述安装台上，所述盖板与所述安装台通过螺钉固定，所述盖板的顶端面与所述环形边框的顶端面平齐。

本申请一些实施例中，所述芯片组件包括电芯片和光芯片；所述电芯片和光芯片采用导热贴片胶粘接在所述底板的顶端面。

本申请一些实施例中，所述光纤组件的光接头为Mini-MT接头；所述Mini-MT接头与透镜阵列进行光信号传输，所述透镜阵列与所述芯片组件的光芯片进行光信号传输。

本申请一些实施例中，所述光纤组件的光接头为光纤阵列接头，所述光纤阵列接头与所述芯片组件的光芯片进行光信号传输。

本实用新型的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本实用新型的光模块，通过设计导热壳体包括环形边框及底板，底板与环形边框连接；盖板盖设在环形边框上，芯片组件安装在底板的顶端面，芯片组件的热量可以直接快速传递至导热壳体，并且还可以通过导热壳体传递至盖板。因此，本实用新型的光模块，芯片组件产生的热量可以直接传递至导热壳体，散热速度块，散热效果好，提高了光模块的工作温度区间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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是现有技术中LCC产品的焊接示意图；

图2是现有技术中LCC产品的剖面图；

图3是本实用新型所提出的光模块的一种实施例的结构示意图；

图4是本实用新型所提出的光模块的另一个角度的结构示意图；

图5是图3的爆炸图；

图6是图5中电路板的结构示意图；

图7是图5中导热壳体的结构示意图；

图8是芯片组件安装在底板上的示意图；

图9是光纤组件的一种实施例的结构示意图；

图10是防护盖、光纤组件与导热壳体的安装示意图；

图11是密封剂凝固后的结构示意图；

图12是盖板的结构示意图；

图13是光纤组件的另一种实施例的结构示意图。

附图标记：

1、用户主板；2、散热器；3、焊点；4、光模块；

4-1、PCB板；4-2、芯片；4-3、光组件；4-4、上壳；4-5、空气间隙；

10、电路板；11、环形安装区；12、凹槽；

20、导热壳体；

21、环形边框；21-1、穿射口；21-2、安装台；

22、底板；22-1、芯片安装区；22-2、第一个透镜安装区；22-3、第二个透镜安装区；

23、第一竖向导热部；24、第一横向导热部；

25、第二竖向导热部；26、第二横向导热部；

27、光接头支撑板；

30、芯片组件；31、电芯片；32、光芯片；

40、盖板；

50、光纤组件；51、光接头；52、光纤；53、光纤接口；

60、透镜阵列；

70、防护盖；80、密封剂；90、胶粘剂；91、螺钉。

100、光纤组件；101、光接头；102、光纤；103、光纤接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一、

本实施例的光模块，包括电路板10、导热壳体20、芯片组件30、盖板40、光纤组件50等，参见图3至图12所示。

电路板10，其顶端面具有环形安装区11以及凹槽12；环形安装区11围设在凹槽12的外围。电路板10作为载体，用于安装芯片组件30，并与导热壳体20连接。

导热壳体20，其包括环形边框21及底板22；环形边框21围设在底板22的外围，且底板22与环形边框21连接；环形边框21的底端面与电路板10的环形安装区11接触且连接(如焊锡焊接)，底板22安装在电路板10的凹槽12内，底板22的底端面与凹槽12的槽底接触且连接(如焊锡焊接)，底板22的顶端面凸出于凹槽12。因此，导热壳体20与电路板10通过锡焊连接。

芯片组件30，其安装在底板22的顶端面上。芯片组件30与电路板10进行电性连接，实现电信号传输。

盖板40，其盖设在环形边框21上，并与环形边框21连接。盖板40与环形边框21、电路板10形成密封腔室，芯片组件30位于密封腔室内。

光纤组件50，其包括光接头51、光纤52、光纤接口53。光接头51位于密封腔室内，光纤52穿过环形边框21，光纤接口53位于密封腔室外。光纤52的一端连接光接头51，光接头51与芯片组件30进行光信号传输；光纤52的另一端连接光纤接口53，光纤接口53用于与其他设备进行光信号传输。

由于芯片组件30安装在底板22的顶端面，底板22与环形边框21连接，芯片组件30产生的热量可以直接传递至底板22上，经底板22传递至环形边框21，经环形边框21还可以传递给盖板40，实现快速散热，降低了芯片组件30的结壳热阻；而且，底板22的顶端面凸出于凹槽12，既方便芯片组件30与电路板10的电性连接，又避免凹槽12影响芯片组件30散热。

本实施例的光模块，通过设计导热壳体20包括环形边框21及底板22，底板22与环形边框21连接；盖板40盖设在环形边框21上，芯片组件30安装在底板22的顶端面，芯片组件30的热量可以直接快速传递至导热壳体20，并且还可以通过导热壳体20传递至盖板40。因此，本实施例的光模块，芯片组件30产生的热量可以直接传递至导热壳体20，散热速度块，散热效果好，提高了光模块的工作温度区间。

本申请一些实施例中，导热壳体20由金属制成，金属壳体既能快速导热，又具有较大的强度可以防护密封腔室内的器件。

本申请一些实施例中，底板22包括芯片安装区22-1和两个透镜安装区；芯片安装区22-1位于两个透镜安装区之间，参见图7所示。

芯片安装区22-1的一端与第一个透镜安装区22-2的一端连接，第一个透镜安装区22-2的另一端与环形边框21连接。

芯片安装区22-1的另一端与第二个透镜安装区22-3的一端连接，第二个透镜安装区22-3的另一端与环形边框连接21。

芯片安装区22-1的顶端面低于透镜安装区22-2和22-3的顶端面；芯片安装区22-1的顶端面安装芯片组件30；透镜阵列60位于芯片组件30的上方。

透镜阵列60的底端面的一端与第一个透镜安装区22-2的顶端面接触并连接；透镜阵列60的底端面的另一端与第二个透镜安装区22-3的顶端面接触并连接。即，在两个透镜安装区的支撑下，透镜阵列60位于芯片组件30的上方。

芯片组件30与透镜阵列60进行光信号传输，透镜阵列60与光纤组件50的光接头51进行光信号传输。

芯片组件30产生的热量可以直接传递至芯片安装区22-1，经芯片安装区22-1分别传递至两个透镜安装区，经两个透镜安装区分别传递至环形边框21，经环形边框21传递给盖板40，实现芯片组件30的快速有效散热。

通过将底板22设计为芯片安装区22-1和两个透镜安装区，既方便芯片组件30快速散热，又便于芯片组件30、透镜组件60、光接头51之间的光信号传输，而且，空间布局紧凑，减小空间占用。

本申请一些实施例中，为了进一步提高散热效果，第一个透镜安装区22-2的另一端向上弯折并延伸，形成第一竖向导热部23；第一竖向连接部23的顶端向靠近环形边框21的方向弯折并延伸，形成第一横向导热部24，第一横向导热部24与环形边框21的内周面连接。

本申请一些实施例中，为了进一步提高散热效果，第二个透镜安装区22-3的另一端向上弯折并延伸，形成第二竖向导热部25；第二竖向连接部25的顶端向靠近环形边框21的方向弯折并延伸，形成第二横向导热部26，第二横向导热部26与环形边框21的内周面连接。

芯片组件30产生的热量直接传递至芯片安装区22-1，经芯片安装区22-1传递至两个透镜安装区，经两个透镜安装区分别传递至第一竖向导热部23、第二竖向连接部25，再经第一竖向导热部23、第二竖向连接部25分别传递至第一横向导热部24、第二横向导热部26，然后再分别传递至环形边框21，经环形边框21还可以传递给盖板40，实现芯片组件30的快速有效散热。

本申请一些实施例中，为了进一步提高散热效率，第一横向导热部24的顶端面与盖板40的底端面接触；第二横向导热部26的顶端面与盖板40的底端面接触。第一横向导热部24、第二横向导热部26上的热量不仅可以传递至环形边框21，还可以直接传递给盖板40，提高了散热效率。而且，第一横向导热部24、第二横向导热部26对盖板40也起到支撑作用。

本申请一些实施例中，环形边框21上具有穿射口21-1，光纤组件50的光纤52穿过穿射口21-1；穿射口21-1与光纤52之间通过胶粘剂90固定且密封，既防止光纤52晃动，又保证密封腔室的密封性。

导热壳体20还包括光接头支撑板27，光接头支撑板27位于透镜安装区与穿射口21-1之间；光接头支撑板27的两端分别与环形边框21连接；光纤组件50的光接头51的底端面与光接头支撑板27的顶端面接触。光接头支撑板27对光接头51起到支撑作用，以保证光接头51与透镜组件60之间光信号传输的稳定性。

本申请一些实施例中，为了保护芯片组件30的安全，保证芯片组件30正常工作，光模块还包括防护盖70；防护盖70盖设在芯片组件30上，防护盖70的底端面与电路板10接触且固定。防护盖70与电路板10粘接或焊接在一起。

本申请一些实施例中，为了方便盖板40与环形边框21的稳定可靠连接，环形边框21的内周面具有一圈安装台21-2，盖板40盖设在安装台21-2上，盖板40与安装台21-2通过螺钉91固定，盖板40的顶端面与环形边框21的顶端面平齐。

通过在环形边框21的内周面设计一圈安装台21-2，盖板40的底端面的边缘与安装台21-1接触，盖板40的外周面与环形边框21的内周面接触，使得盖板40与环形边框21可靠接触。盖板40为方形，环形边框21为方形，安装台21-1也为方形，四颗螺钉91分别将盖板40的四个角与安装台21-2的四个角连接，实现盖板40与环形边框21的稳定可靠连接。

本申请一些实施例中，芯片组件30包括电芯片31和光芯片32；电芯片31和光芯片32采用导热贴片胶粘接在底板22的顶端面，导热贴片胶可以将电芯片31和光芯片32上的热量快速传递至底板22，加快散热，提高散热效果。

电路板10与电芯片31通过金丝键合引线电连接，电芯片31与光芯片32电连接。

防护盖70盖设在电芯片31上，透镜阵列60在光芯片32的正上方，与光芯片32耦合。

本申请一些实施例中，光纤组件50的光接头51为Mini-MT接头；Mini-MT接头与透镜阵列60进行光信号传输，透镜阵列60与芯片组件30的光芯片32进行光信号传输。Mini-MT接头设计简单，成本低，便于实现。

光纤接口52，可以选择MPO光纤连接器或MT光纤接触件等。

本实施例的光模块，采用LCC封装，微型尺寸封装，在满足特种领域小空间应用的情况下，将光模块中各发热芯片直接粘接在金属底板22上，降低了结-壳热阻，提高了光模块使用中的壳温，拓展了光模块在更宽工作温度下的应用；同时保证了该光模块在特种领域或特殊环境光纤通信应用时的可靠性，比如振动、冲击、温度变化等特殊工况。

本实施例的光模块，在保持LCC封装微型尺寸的情况下，降低结-壳热阻，拓展更高温区的应用。LCC微型封装光模块，应用于小空间尺寸的光通信设备，适用于振动、冲击、温度变化等特殊工况。

本实施例的光模块，电芯片和光芯片采用导热贴片胶直接粘接于金属壳体上，以降低结-壳热阻，拓展光模块在更高温度的应用；光模块为LCC微型封装尺寸，满足小空间及特殊领域。本实施例的小尺寸、低结壳热阻的光模块，应用于小空间尺寸、高工作温度的光通信设备，并可适用于振动、冲击、温度变化等特殊工况。

光模块的组装过程：电路板SMT工艺贴片，金属壳体与电路板锡焊连接；电芯片和光芯片采用导热贴片胶粘接、固化至金属壳体，电芯片通过金丝键合工艺与电路板互联；透镜阵列60与光芯片的光敏面耦合、对准，胶粘剂固定透镜阵列及光纤组件中Mini-MT接头至金属壳体，光纤52与穿射口21-1处通过胶粘剂固定；防护盖70对芯片组件等区域进行防护后，密封剂80填充至各零部件形成的腔体内形成密封腔室；盖板40通过螺钉91紧固至金属壳体20的顶部，密封剂80、胶粘剂90固化。

实施例二、

本实施例二提出了一种光模块，与实施例一的区别之处在于：本实施例二的光纤组件的光接头为光纤阵列接头，光纤阵列接头与芯片组件的光芯片直接进行光信号传输，无需设置透镜阵列。

本实施例中，光纤组件100包括光接头101、光纤102、光纤接口103，参见图13所示；光纤102的一端连接光接头101，光纤102的另一端连接光纤接口103，光接头101为光纤阵列接头，光纤阵列接头与芯片组件的光芯片直接进行光信号传输，而无需设置透镜阵列，降低了光模块的成本，减小了占用空间。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，其顶端面具有环形安装区以及凹槽；所述环形安装区围设在所述凹槽的外围；

导热壳体，其包括环形边框及底板；所述环形边框围设在所述底板的外围，且所述底板与所述环形边框连接；所述环形边框的底端面与所述环形安装区接触且连接，所述底板的底端面与所述凹槽的槽底接触且连接，所述底板的顶端面凸出于所述凹槽；

芯片组件，其安装在所述底板的顶端面上；

盖板，其盖设在所述环形边框上，其与所述环形边框、电路板形成密封腔室；

光纤组件，其光接头位于所述密封腔室内，其光纤穿过所述环形边框。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述底板包括芯片安装区和两个透镜安装区；所述芯片安装区位于所述两个透镜安装区之间；

所述芯片安装区的一端与第一个透镜安装区的一端连接，第一个透镜安装区的另一端与所述环形边框连接；

所述芯片安装区的另一端与第二个透镜安装区的一端连接，第二个透镜安装区的另一端与所述环形边框连接；

所述芯片安装区的顶端面低于所述透镜安装区的顶端面；所述芯片安装区的顶端面安装所述芯片组件；一透镜阵列位于所述芯片组件的上方；

所述透镜阵列的底端面的一端与所述第一个透镜安装区的顶端面接触并连接；所述透镜阵列的底端面的另一端与所述第二个透镜安装区的顶端面接触并连接。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：

所述第一个透镜安装区的另一端向上弯折并延伸，形成第一竖向导热部，所述第一竖向导热部的顶端向靠近所述环形边框的方向弯折并延伸，形成第一横向导热部，所述第一横向导热部与所述环形边框的内周面连接；

所述第二个透镜安装区的另一端向上弯折并延伸，形成第二竖向导热部，所述第二竖向导热部的顶端向靠近所述环形边框的方向弯折并延伸，形成第二横向导热部，所述第二横向导热部与所述环形边框的内周面连接。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于：

所述第一横向导热部的顶端面与所述盖板的底端面接触；

所述第二横向导热部的顶端面与所述盖板的底端面接触。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：

所述环形边框上具有穿射口，所述光纤组件的光纤穿过所述穿射口；所述穿射口与所述光纤之间通过胶粘剂固定且密封；

所述导热壳体还包括光接头支撑板，所述光接头支撑板位于所述透镜安装区与所述穿射口之间；所述光接头支撑板的两端分别与所述环形边框连接；所述光纤组件的光接头的底端面与所述光接头支撑板的顶端面接触。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括防护盖；所述防护盖盖设在所述芯片组件上，所述防护盖的底端面与所述电路板接触且固定。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：

所述环形边框的内周面具有一圈安装台，所述盖板盖设在所述安装台上，所述盖板与所述安装台通过螺钉固定，所述盖板的顶端面与所述环形边框的顶端面平齐。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述芯片组件包括电芯片和光芯片；所述电芯片和光芯片采用导热贴片胶粘接在所述底板的顶端面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光模块，其特征在于：所述光纤组件的光接头为Mini-MT接头；所述Mini-MT接头与透镜阵列进行光信号传输，所述透镜阵列与所述芯片组件的光芯片进行光信号传输。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述光纤组件的光接头为光纤阵列接头，所述光纤阵列接头与所述芯片组件的光芯片进行光信号传输。