CN220691149U - 光模块、散热结构及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块、散热结构及通信设备。光模块包括壳体和导热介质，其中，壳体上设置有凹平面；导热介质包括彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面与凹平面接触，第二表面用于与外部散热器接触导热。根据本申请实施例的方案，能够提高光模块的热量传递效率。

Description

光模块、散热结构及通信设备

技术领域

本申请实施例涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种光模块、散热结构及通信设备。

背景技术

随着5G通信的飞速发展以及云计算需求的日益旺盛，市场对高速光模块的需求与日俱增，光模块和设备的设计向着小型化、高集成化方向发展，因此，需要采用更加高效的散热结构，以保证模块在正常运行环境下的稳定运行。通常情况下，光模块发热器件上产生的热量经由导热界面材料传输至光模块外壳，再由壳体传输至散热器。在这个传递路径中，壳体和散热器间是金属与金属的硬接触，难以避免地存在着空气间隙，而空气的导热系数很小，从而降低了热量的传输效率。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种光模块、散热结构及通信设备，能够提高光模块的热量传递效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种光模块，包括：

壳体，所述壳体上设置有凹平面；

导热介质，所述导热介质包括彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述凹平面接触，所述第二表面用于与外部散热器接触导热。

第二方面，本申请实施例提供了一种散热结构，包括如上所述的光模块，还包括：

光笼子，所述光笼子包括第二容纳腔，所述光模块卡接于所述第二容纳腔中；

散热器，所述散热器连接于所述光笼子上，并且所述散热器的下端面设置于所述第二容纳腔中，所述导热介质覆盖连接所述散热器的下端面。

第三方面，本申请实施例提供了一种通信设备，包括如上所述的散热结构。

本申请实施例包括：光模块包括壳体和导热介质，其中，壳体上设置有凹平面；导热介质包括彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面与凹平面接触，第二表面用于与外部散热器接触导热。根据本申请实施例提供的技术方案，利用导热介质将光模块产生的热量传导到外部散热器，避免了壳体与外部散热器之间的硬接触，提高了光模块的热量传递效率。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请一个实施例提供的光模块的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的光模块的壳体结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的图1的A处的放大示意图；

图4是本申请一个实施例提供的导热介质的结构截面示意图；

图5是本申请一个实施例提供的散热结构的结构示意图；

图6是本申请一个实施例提供的图5的B处的放大示意图；

图7是本申请另一个实施例提供的导热介质的结构截面示意图；

图8是本申请另一个实施例提供的散热结构的结构示意图；

图9是本申请另一个实施例提供的图8的C处的放大示意图。

附图标记：

上壳11、下壳12、凹平面13、导热介质2、导热层21、耐磨层22、粘胶层23、光笼子4、第二容纳腔41、散热器5。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

另外，本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请实施例提供了一种光模块、散热结构及通信设备，光模块包括壳体和导热介质，其中，壳体上设置有凹平面；导热介质包括彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面与凹平面接触，第二表面用于与外部散热器接触导热。根据本申请实施例提供的技术方案，利用导热介质将光模块产生的热量传导到外部散热器，避免了壳体与外部散热器之间的硬接触，提高了光模块的热量传输效率。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

如图1、图2和图3所示，本申请第一方面一个实施例提供了光模块，光模块包括壳体和导热介质2，其中，壳体上设置有凹平面13，导热介质2包括了相对设置的第一表面和第二表面，第一表面与凹平面13接触，第二表面用于与外部散热器接触导热。

在本申请的实施例中，光模块的壳体上设置有凹平面13；可以理解的是，凹平面13即为在壳体的表面上设置有一个相对壳体的表面的凹陷位置，而这一个凹陷位置就形成了本申请实施例中所提及的凹平面13；该凹平面13可以通过金属冲压或者金属切削的方式而得到，此处不作限定。

可以理解的是，在壳体的表面设置的凹平面13用于放置导热介质2，并且使得导热介质2的第一表面与凹平面13接触，导热介质2的第二表面与外部散热器进行接触导热；光模块在工作过程中所产生的热量，以往只通过光模块的金属外壳与外部散热器进行硬接触的方式进行散热，由于两者之间存在着空气间隙，又因为空气的导热系数很小，使得光模块的散热效果不佳；在本申请的实施例中，导热介质2的第一表面与光模块的壳体上设置的凹平面接触，从而光模块工作过程中所产生的热量就会通过壳体传导到导热介质2，又由于导热介质2的第二表面与外部散热器接触，所以导热介质2就可以很好地将光模块传导过来的热量直接通过接触导热的方式传导到外部散热器，实现良好的散热效果，提高光模块的热量传输效率，很好地防止光模块因为散热效果不佳而导致高温的情况发生，保证了光模块的稳定可靠运行。

值得注意的是，导热介质2的第一表面和第二表面是相对设置的，在将光模块插入到通信设备的光笼子的过程中，使得第一表面可以与设置在光笼子外侧的外部散热器接触，进而使得光模块在工作过程中所产生的热量可以通过导热介质2快速地进行传递，很好地保证光模块的稳定运行。此外，通信设备往往还具有散热风扇，通过散热风扇对光模块进行对吹处理，进一步提高光模块的散热效果。其中，导热介质2的第一表面与第二表面只是为了区分导热介质2的不同表面，以便于后续方案的阐述说明，并不代表两者在材料或者性质上有所区别。

值得注意的是，在本申请的实施例中，导热介质2可以由导热系数较高的散热材料所组成，下述实施例还会具体对相关的散热材料进行列举阐述说明。

如图1和图3所示，在本申请的一些实施例中，设置在光模块的凹平面13上的导热介质2的四周边界不超过光模块的壳体上的凹平面13的边界。

值得注意的是，导热介质2的四周边界不超过凹平面13的边界，使得光模块在插拔的过程中，光笼子都不会触碰到导热介质2的四周边界位置，很好地防止光模块在长期的插接操作之后导致导热介质2从光模块的壳体上脱落的情况发生，使得导热介质2可以长期稳定地固定在光模块的壳体上，延长使用寿命。其中，导热介质2的外部形状可以为长方体或者正方体，并且使得长方体或者正方体的各边均位于壳体的凹平面13之内，进而在插拔光模块的过程中，光笼子都不会触碰到导热介质2的边界，使得导热介质2可以稳定地固定在光模块的壳体上，实现更加长期稳定的效果作用。

如图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，壳体包括上壳11和下壳12，上壳11和下壳12之间形成用于容纳光电子器件的第一容纳腔。

值得注意的是，上壳11和下壳12之间可以通过螺钉加固的方式进行连接，并且在两者之间还可以形成第一容纳腔，光模块的光电子器件设置在上壳11和下壳12形成的第一容纳腔内，进而可以很好地对内部的光电子器件进行保护处理，并且光电子器件在工作过程中所产生的热量还可以通过壳体进行传递。凹平面13除了可以设置在上壳11上，也可以设置在下壳12，只需要与外部散热器相互配合即可，此处不作限定。示例性地，将光模块插接到光笼子中，如果外部散热器设置于光笼子的上端面，此时凹平面13可以设置在上壳11的位置处；如果外部散热器设置于光笼子的下端面，此时凹平面13就可以设置在下壳12的位置处。并且可以理解的是，本申请实施例中的上壳11与下壳12只是一种相对的说法，可以依据光模块的摆放方式而进行确定，这两者并非一种绝对的说法。

如图5和图6，在本申请的一些实施例中，光笼子4内部形成第二容纳腔41，散热器5固定在光笼子4上方，散热器5的翅片位于第二容纳腔41外，散热器5的下端面从光笼子4的上窗口伸入到第二容纳腔41内。工作时光模块从光笼子4入口插进第二容纳腔41中，插入后光模块将自动锁紧在光笼子4中的固定位置，此时导热介质2位于散热器5的正下方且可完全覆盖散热器5下端面。散热器5可以通过弹性卡扣固定在光笼子4上，因此导热介质2虽然高度略低于上壳11表面，但待光模块固定后仍可使得光模块上壳11上表面和散热器5紧密接触，可有效降低两个平面间的接触热阻，达到良好的传热导热效果。同时，由于导热介质2的高度低于上壳11表面，在光模块插入和拔出光笼子4的过程中，不会触碰到导热介质2的边缘区域，能够承受光模块的频繁热插拔，而不会发生导热介质2边缘翘曲、刮伤甚至脱落等影响散热效果的不良现象。其中，散热器5与导热介质2相接触的一面可以设定为小于第二表面的面积，进而导热介质2可以完全覆盖散热器5的接触面，从而可以实现更加良好的传热效果。

值得注意的是，导热介质2的第二表面不高于壳体相对凹平面13凸起的边缘，在光模块处于使用状态下的时候，第二表面与散热器5接触；将光模块插入到光笼子4的过程中，光模块的壳体会与光笼子4内部的第二容纳腔41的腔体发生触碰，由于导热介质2的第二表面不高于壳体的对面表面的高度，因此，第二容纳腔41的腔体不会直接与导热介质2发生触碰，因此很好地防止导热介质2因为触碰到第二容纳腔41的腔体而发生刮伤甚至脱落的现象，可以很好地对导热介质2进行保护，实现更加长久稳定的散热效果。

如图7、图8和图9，在本申请的一些实施例中，导热介质2的第二表面包括中部凸起面和边缘薄化面，中部凸起面高于壳体相对凹平面13凸起的边缘，边缘薄化面不高于壳体相对凹平面13凸起的边缘。由于导热介质2的四周边缘高度低于上壳11表面，在光模块插入和拔出光笼子4的过程中，光笼子4的第二容器腔41的腔体不会触碰到边缘薄化面的边缘区域，能够承受光模块的频繁热插拔，而不会发生导热介质2边缘翘曲、刮伤甚至脱落等影响散热效果的不良现象。同时，导热介质2的中部凸起面高于上壳11，确保了导热介质2和散热器5紧密接触，同时放宽了对于导热介质2尺寸的限制要求。

值得注意的是，对导热介质2的第二表面的边缘位置处进行薄化处理，以形成中部凸起面和边缘薄化面，并且使得边缘薄化面的高度不高于上壳的表面高度，进而在将光模块插拔到光笼子4的过程中，光笼子4的第二容纳腔41的腔体内壁不会触碰到边缘薄化面的边缘区域，很好地防止边缘薄化面因为触碰到第二容纳腔41的腔体内壁而导致边缘翘曲、刮伤甚至脱落等现象发生。并且可以使得第二表面上的中部凸起面高于上壳11的表面，使得光模块插接在光笼子4的情况下，第二表面可以更加紧密地与设置在光笼子外侧的散热器5接触，进而实现更加良好的传热效果。

在本申请的一些实施例中，导热介质2可以包括以下之一：导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热绝缘片、导热相变材料、液态金属、石墨膜、石墨烯薄膜、铜箔、铝箔。

值得注意的是，导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热绝缘片、导热相变材料、液态金属均为导热界面材料，利用导热界面材料中的任意一种作为导热介质2，实现良好的导热效果。其中，导热垫片是填充发热器件和散热片或者金属底座之间的空气间隙，其具备的柔性、弹性特征使其能够覆盖于非常不平整的表面，其具有高压缩性、柔软兼有弹性，适合于在低压力应用环境中。导热硅脂俗称为散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料、添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，用于电子器件的导热及散热，从而保证电子仪器、仪表等的电气性能的稳定。导热凝胶属于一种间隙填充导热材料，是以硅胶复合导热填料经过搅拌、混合和封装制成的凝胶状导热材料。导热绝缘片是一种以特殊薄膜为基材的高性能弹性体绝缘材料，具有优良的抗切割能力和极好的导热性能，被广泛应用于电子电器行业。导热相变材料是热量增强聚合物，设计用于使功率消耗型电子器件和与之相连的散热片之间的热阻力降低到最小。液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。石墨膜又称为导热石墨片和石墨散热片，具有很高的导热性能，是由一种高度定向的石墨聚合物薄膜制成。石墨烯薄膜具有较强的导热性，可以很好地进行热量的传递。铜箔是一种阴质性电解材料，沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔，具有良好的导热性。铝箔是一种用金属铝直接压延成薄片的烫印材料，也具备良好的导热性能。

如图4和图7，在本申请的一些实施例中，导热介质包括粘胶层23、导热层21和耐磨层22，粘胶层23、导热层21和耐磨层22依次连接，粘胶层23与凹平面13贴合连接。

值得注意的是，通过粘胶层23粘贴在凹平面13的方式而使得导热介质2可以稳定地粘贴在光模块的壳体设置的凹平面13上。导热层21可以实现良好的导热处理，耐磨层22可以很好地对导热层21进行保护，很好地防止光模块在插拔到光笼子4的过程中对导热层21造成磨损的情况发生，从而影响后续的导热效果。在长期使用之后，导热介质2上的导热层21可能会出现被磨损的情况，只需要在凹平面13上对旧的导热介质2进行擦除处理，重新添加新的粘胶层23、导热层21和耐磨层22，就可以继续对光模块进行使用，从而很好地节约维护成本。其中，导热介质2利用粘胶层23通过涂敷、粘接等方式固定在凹平面13内。

在一些具体实施例中，导热介质2还包括结构增强层，结构增强层连接于导热层21和耐磨层22之间。在导热层21和耐磨层22之间设置结构增强层，可以进一步对导热介质2的导热层21进行保护，很好地防止磨损的情况发生，很好地延长导热介质2的使用寿命。

在一些具体实施例中，导热层21包括以下之一：导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热绝缘片、导热相变材料、液态金属、石墨膜、石墨烯薄膜。上述材料均具有较高的导热系数，进而可以实现良好的散热效果。并且，导热层21的厚度可以设定在25-500nm之间。

在一些具体实施例中，耐磨层22包括以下之一：聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、PET膜、玻纤布。其中，聚酰亚胺膜由均苯四甲酸二酐和二胺基二苯醚在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成，聚酰亚胺膜具有优异的耐热性、优异的机械性能和良好的耐辐射特性。PET膜即为聚酯基片，是一种耐久性强、坚固、高韧性、耐潮、耐高温的低温的材料。玻纤布根据含碱量高低分为高碱布、中碱布、无碱布，含碱量越低其抗折抗拉力越好。耐磨层22的厚度设定为小于25um。

在一些具体实施例中，结构增强层包括以下之一：聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔；或者，结构增强层包括以下至少两种：石墨膜、石墨烯薄膜、铜箔、铝箔。上述材料均具有较强的耐热性和耐磨性，非常适用于作为结构增强层，很好地对导热介质2进行保护。

在一些具体实施例中，粘胶层23包括以下之一：压敏胶、聚对苯二甲酸类PET胶。压敏胶全称为压力敏感型胶粘剂，具有较好的粘连特性。PET胶是由热塑性的聚酯树脂配制而成的复合胶，也具有较强的粘连特性。粘胶层23的厚度设定为3-10um。

如图5和图8所示，本申请第二方面一个实施例还提供了散热结构，包括上述第一方面所述的光模块，还包括光笼子4和散热器5；其中，光笼子4包括第二容纳腔41，光模块卡接于第二容纳腔41中；散热器5连接于光笼子4上，并且散热器5的下端面设置于第二容纳腔41中，导热介质2覆盖连接散热器5的下端面。

值得注意的是，工作时光模块从光笼子4入口插进第二容纳腔41中，插入后光模块将自动锁紧在光笼子4中的固定位置，此时导热介质2位于散热器5的正下方且可完全覆盖散热器5下端面，进而对光模块实现良好的散热效果。

需要说明的是，本实施例中的散热结构和上述实施例中的光模块属于相同的构思，因此这些实施例具有相同的实现原理以及技术效果，此处不再详述。

本申请第三方面一个实施例还提供了通信设备，通信设备包括本申请第二方面一个实施例的散热结构。

需要说明的是，本实施例中的通信设备和上述实施例中的散热结构属于相同的构思，因此这些实施例具有相同的实现原理以及技术效果，此处不再详述。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有凹平面；

导热介质，所述导热介质包括彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述凹平面接触，所述第二表面用于与外部散热器接触导热。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热介质的四周边界不超过所述凹平面的边界。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热介质的第二表面不高于所述壳体相对所述凹平面凸起的边缘。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热介质的第二表面包括中部凸起面和边缘薄化面，所述中部凸起面高于所述壳体相对所述凹平面凸起的边缘，所述边缘薄化面不高于所述壳体相对所述凹平面凸起的边缘。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述壳体包括上壳和下壳，所述上壳和所述下壳之间形成用于容纳光电子器件的第一容纳腔，所述凹平面设置于所述上壳。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热介质包括以下之一：导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热绝缘片、导热相变材料、液态金属、石墨膜、石墨烯薄膜、铜箔、铝箔。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热介质包括粘胶层、导热层和耐磨层，所述粘胶层、所述导热层和所述耐磨层依次连接，所述粘胶层与所述凹平面贴合连接。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述导热介质还包括结构增强层，所述结构增强层连接于所述导热层和所述耐磨层之间。

9.根据权利要求7或8任意一项所述的光模块，其特征在于，所述导热层包括以下之一：导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热绝缘片、导热相变材料、液态金属、石墨膜、石墨烯薄膜。

10.根据权利要求7或8任意一项所述的光模块，其特征在于，所述耐磨层包括以下之一：聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、PET膜、玻纤布。

11.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述结构增强层包括以下之一：聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔；或者，

所述结构增强层包括以下至少两种：石墨膜、石墨烯薄膜、铜箔、铝箔。

12.根据权利要求7或8任意一项所述的光模块，其特征在于，所述粘胶层包括以下之一：压敏胶、聚对苯二甲酸类PET胶。

13.一种散热结构，其特征在于，包括权利要求1至12任意一项所述的光模块，还包括：

光笼子，所述光笼子包括第二容纳腔，所述光模块卡接于所述第二容纳腔中；

散热器，所述散热器连接于所述光笼子上，并且所述散热器的下端面设置于所述第二容纳腔中，所述导热介质覆盖连接所述散热器的下端面。

14.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求13所述的散热结构。