TWI514794B - 用於在光學通訊模組中散熱之方法及系統 - Google Patents

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Description

用於在光學通訊模組中散熱之方法及系統
本發明係關於光學通訊模組。更特定而言，本發明係關於在諸如並行光學傳輸器、接收器及收發器模組之光學通訊模組中使用之散熱系統及方法。
存在用於經由多個各別光學資料頻道同時傳輸及/或接收多個光學資料信號之各種並行光學通訊模組。並行光學傳輸器具有用於經由多個各別光學波導(例如，光纖)同時傳輸多個各別光學資料信號之多個光學傳輸頻道。並行光學接收器具有用於經由多個各別光學波導同時接收多個各別光學資料信號之多個光學接收頻道。並行光學收發器具有用於經由多個各別傳輸及接收光學波導同時傳輸及接收多個各別光學傳輸及接收資料信號之多個光學傳輸及接收頻道。
針對此等不同類型之並行光學通訊模組中之每一者，存在各種設計及組態。用於一並行光學通訊模組之一典型佈局包含其上安裝有各種電組件及光電子組件(即，雷射二極體及/或光電二極體)之一電路板，諸如一印刷電路板(PCB)、一球柵陣列(BGA)或諸如此類。在一並行光學傳輸器之情形中，雷射二極體及一或多個雷射二極體驅動器積體電路(IC)安裝於該電路板上。該電路板具有延續穿過其之電導體(即，電跡線及導通體)以及其上之電接觸墊。雷射二極體驅動器IC之 電接觸墊電連接至電路板之電導體。舉例而言，一或多個其他電組件(諸如，一控制器IC)通常亦安裝於電路板上且電連接至該電路板。
類似組態用於並行光學接收器，惟並行光學接收器之電路板在其上安裝有複數個光電二極體而非雷射二極體且在其上安裝有一接收器IC而非一雷射二極體驅動器IC除外。接收器IC通常包含放大電路且有時包含用於復原時脈及資料位元之時脈與資料復原(CDR)電路。並行光學收發器通常在其上安裝有雷射二極體、光電二極體、一或多個雷射二極體驅動器IC及一接收器IC，但此等裝置中之一或多者可整合至同一IC中以減少部件計數並提供其他益處。
圖1圖解說明稱為一CXP模組之一並行光學通訊模組2之一透視圖。CXP模組2係通常具有十二個傳輸頻道及十二個接收頻道之一可插入模組。CXP模組2在大小上係相對緊湊的且經組態以插入至安置於一1U盒(未展示)之一前面板中之一容座中。通常，圖1中所展示之類型之多個CXP模組插入至一1U盒之各別並排容座中。舉例而言，由電組件及光電子組件(諸如IC及雷射二極體)產生之熱透過金屬模組外殼2a轉移至散熱之一外部散熱裝置3中。
一散熱裝置之大小與生熱及其熱負載成正比。自圖1可看出，外部散熱裝置3之大小與CXP模組2之大小相比係大的。出於此原因，散熱裝置3消耗1U盒內側之一相對大的空間量。針對CXP模組2之規範將關於模組外殼2a之溫度之一上限設定在80攝氏(C)度且將關於1U盒內側之空氣之溫度之一上限設定在70℃。散熱裝置3經設計而以允許滿足此等限制之一方式來散熱。
CXP模組2之雷射二極體對溫度之增加非常敏感。一般而言，為了在不犧牲效能之情況下增加雷射二極體之速度，需要降低該等雷射二極體之操作溫度。將允許模組2之雷射二極體之資料速率之一顯著增加而不使其效能降級之一種解決方案將係顯著增加散熱裝置3之大 小。然而，由於散熱裝置3已係相對大的，因此進一步增加其大小出於各種原因而並非係一合意之解決方案。舉例而言，增加散熱裝置3之大小可減小模組安裝密度並增加成本。
因此，需要提供經改良之散熱解決方案且在空間利用方面係高效之方法及系統。
本發明係針對供在光學通訊模組中使用之用於散熱之方法及系統。一種併入有一散熱系統及方法之光學通訊模組包括一模組外殼、至少一第一電子總成(ESA)、至少一第一散熱介面、至少一第一散熱裝置及至少一第二散熱裝置。該模組外殼包括一前外殼部分及一後外殼部分，使得若將該光學通訊模組插入至形成於一前面板中之一容座中，則該前外殼部分安置於該前面板之前面且該後外殼部分安置至該前面板之後面。該ESA包含至少一第一電路板、安裝於該第一電路板上之至少一第一IC及安裝於該第一電路板上之至少一第一雷射二極體陣列。該散熱介面機械耦合至該後外殼部分及至少該第一IC。該第一散熱裝置機械耦合至該後外殼部分且熱耦合至該散熱介面。由該第一IC產生之熱之至少一部分經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合而熱耦合至該第一散熱裝置中。該第二散熱裝置機械耦合至該前外殼部分且熱耦合至至少該第一雷射二極體陣列。由該等雷射二極體產生之熱之一部分經由該第二散熱裝置與該第一雷射二極體陣列之間的該熱耦合而熱耦合至該第二散熱裝置中。
該方法包括：提供一光學通訊模組，該光學通訊模組包括：一模組外殼，在該模組外殼中安置有至少一第一ESA；至少一第一散熱裝置，其機械耦合至該模組外殼之一後外殼部分且熱耦合至安置於該後外殼部分上之一散熱介面；及至少一第二散熱裝置，其機械耦合至該模組外殼之 一前外殼部分；藉助該第一散熱裝置經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合耗散由該第一ESA之至少一第一IC產生之熱之至少一部分；及藉助該第二散熱裝置經由該第二散熱裝置與該第一雷射二極體陣列之間的該熱耦合耗散由該等雷射二極體產生之熱之至少一部分。
依據以下闡述、圖式及申請專利範圍，本發明之此等及其他特徵及優點將變得顯而易見。
2‧‧‧並行光學通訊模組/CXP模組/模組
2a‧‧‧金屬模組外殼/模組外殼/CXP模組外殼
3‧‧‧外部散熱裝置/散熱裝置
100‧‧‧高效能CXP模組/CXP模組/模組
100a‧‧‧前模組部分
100b‧‧‧後模組部分
101‧‧‧前外殼部分/CXP模組外殼/第一模組外殼部分
102‧‧‧後外殼部分/CXP模組外殼/第二模組外殼部分
103‧‧‧散熱介面/介面
103a‧‧‧垂直側壁/側壁
103b‧‧‧垂直側壁/側壁
103c‧‧‧大體水平部分
103d‧‧‧第一突片
103e‧‧‧第二突片
103f‧‧‧第三突片
104a‧‧‧第一電路板
104b‧‧‧第二電路板
105‧‧‧塑膠蓋
106‧‧‧第一散熱塊/散熱塊
107‧‧‧第二散熱塊/散熱塊
108‧‧‧光學連接器
109‧‧‧光纖
110‧‧‧散熱裝置
110b‧‧‧垂直側部分/側部分/U形側
110c‧‧‧垂直側部分/側部分/U形側
110d‧‧‧突片
111‧‧‧第一積體電路/積體電路
112‧‧‧第二積體電路/積體電路
113‧‧‧垂直腔表面發射雷射二極體陣列/陣列/垂直腔表面發射雷射二極體
115‧‧‧經圖案化導熱散熱層/經圖案化散熱層/散熱層
115a‧‧‧部分
115b‧‧‧部分
115c‧‧‧部分
115d‧‧‧部分
115e‧‧‧部分
116‧‧‧熱路徑
117a‧‧‧熱路徑
117b‧‧‧熱路徑
121‧‧‧容座
122‧‧‧前面板/面板
123‧‧‧1U盒
130‧‧‧光電二極體陣列
131‧‧‧經圖案化散熱層
132‧‧‧第三散熱塊
133‧‧‧第四散熱塊
138‧‧‧光學連接器
圖1圖解說明通常稱為一CXP模組之一已知並行光學通訊模組及緊固至模組外殼之一散熱裝置之一透視圖。
圖2圖解說明根據一說明性實施例之一高效能CXP模組之一透視圖，其具有前外殼部分及後外殼部分、安置於後外殼部分上之一散熱介面及安置於前外殼部分中之一散熱裝置。
圖3圖解說明圖2中所展示之CXP模組插入至形成於一1U盒之一前面板中之一容座中之一剖面透視圖。
圖4圖解說明圖2中所展示之CXP模組之一部分之一俯視透視圖，其中已移除CXP模組外殼以展露CXP模組之內部特徵，包含一第一電路板、一塑膠蓋、安裝於第一電路板上且突出穿過形成於塑膠蓋中之各別開口之第一散熱塊及第二散熱塊以及與形成於塑膠蓋中之一容座配合之一光學連接器。
圖5圖解說明圖4中所展示之CXP模組之一部分之一俯視透視圖，其中已移除塑膠蓋及光學連接器以展露CXP模組之其他組件，包含第一電路板之部分、第一散熱塊及第二散熱塊、第一IC及第二IC以及一VCSEL陣列。
圖6圖解說明圖5中所展示之第一電路板之部分之一俯視平面 圖，其中已移除IC及VCSEL陣列以展露形成於第一電路板之上部表面上之一經圖案化散熱層。
圖7圖解說明圖6中所展示之第一電路板之部分之一俯視平面圖，其中IC及VCSEL陣列安裝於經圖案化散熱層之特定部分上。
圖8A及圖8B分別圖解說明圖2及圖3中所展示之CXP模組之散熱介面及散熱裝置之前透視圖及後透視圖。
圖9圖解說明後外殼部分之一後透視圖，其展示散熱介面及其提供之熱路徑之組態。
根據本發明，提供一種適合供在圖1中所展示之類型之CXP模組中使用但不限於在該CXP模組中使用之散熱解決方案。該散熱解決方案允許在不必增加散熱裝置3之大小之情況下顯著改良一CXP模組之效能且可允許減小散熱裝置3之大小。該散熱解決方案將與雷射二極體相關聯之散熱路徑和與模組之諸如雷射二極體驅動器IC及接收器IC等其他熱產生組件相關聯之散熱路徑熱解耦。解耦此等散熱路徑允許在雷射二極體以較高速度操作時將該等雷射二極體之溫度保持為較冷，同時在需要或必要之情況下允許其他組件之溫度運行至較熱。
根據本文中所闡述之實施例，1U盒內側之散熱裝置3僅耗散與模組之IC及其他電組件相關聯之熱。散熱裝置3並不用於耗散由雷射二極體產生之熱。在1U盒外側之一單獨散熱裝置用於耗散由雷射二極體產生之熱。兩個散熱裝置彼此熱解耦。下文將參考各圖來闡述本發明之散熱解決方案之說明性或例示性實施例。
本發明之目標之一係提供一種在不必增加散熱裝置3之大小之情況下具有非常高之效能之CXP模組。說明性實施例之高效能CXP模組利用以高速度(例如，20至25十億位元/秒(Gbps))操作之垂直腔表面發射雷射二極體(VCSEL)，但本發明關於在模組中使用之雷射二極體之 類型或關於雷射二極體之速度並不受限制。儘管由VCSEL產生之熱功率僅係總熱負載之一小部分且係相對恆定的，但由IC產生之熱功率隨著位元速率增加而大大地增加。舉例而言，對於在高效能CXP模組中接收之高速度資料，IC中之一或多者將通常包含用於復原時脈及資料位元之CDR電路。CDR電路一般消耗並耗散一相對大之功率量。相比於圖1中所展示之已知CXP模組2(其針對組合之VCSEL與IC耗散大約2瓦特至3瓦特之功率)，說明性實施例之高效能CXP模組通常針對組合之VCSEL與IC耗散大約4瓦特至9瓦特之功率。在所耗散之4瓦特至9瓦特之總功率中，VCSEL僅造成大約10%(即，0.4瓦特至0.9瓦特)。
因此，假定在說明性實施例之高效能CXP模組中使用圖1中所展示之散熱裝置3，則散熱裝置3應能夠耗散自大約3.6瓦特至大約8.1瓦特之間的任何值。亦如上文所指示，現有之CXP標準將CXP模組外殼2a之最大溫度設定為80℃且將U1盒內側之周圍空氣之最大溫度設定為70℃，此對應於10℃之一溫度差。然而，IC能夠在高達大約125℃之一溫度下令人滿意地操作。由於IC能夠在一較高操作溫度下令人滿意地操作，因此根據一個說明性實施例，允許CXP模組外殼2a之溫度增加至90℃，此對應於盒內側之空氣之溫度(70℃)與模組外殼2a之溫度之間的為20℃之一溫度差。因此，該溫度差現在已自10℃加倍至20℃。此溫度差之加倍意味著散熱裝置3現在可在不必增加大小之情況下吸收兩倍多之熱。
另一方面，能夠以較高速度操作之VCSEL通常僅可在較低溫度下如此操作。在圖1中所展示之已知CXP模組2中，雷射二極體以較低速度操作且因此被允許在大致90℃之一溫度下操作。然而，為了使高效能CXP模組之VCSEL在不遭受一效能降級之情況下以較高資料速率(例如，20Gbps至25Gbps)操作，已判定應將其維持在大約70℃之一溫度下。CXP標準將1U盒前面之環境空氣之最大溫度限制於55℃。根 據說明性實施例，用於耗散由VCSEL產生之熱之散熱裝置安置於模組外殼之位於盒之前側上之部分上使得其由盒前面之環境空氣冷卻。此散熱裝置經設計以確保其充分地耗散由VCSEL產生之熱，使得其操作溫度不超過大約70℃。現在將參考圖2至圖9來闡述此散熱裝置之組態以及IC及VCSEL之散熱路徑熱解耦之方式之一說明性實施例，在該等圖中相似參考編號表示相似組件、元件或特徵。
圖2圖解說明根據一說明性實施例之高效能CXP模組100之一透視圖，其具有分別地前外殼部分101及後外殼部分102、安置於後外殼部分102上之一散熱介面103及安置於前外殼部分101中之一散熱裝置110。圖3圖解說明圖2中所展示之CXP模組100插入至形成於一1U盒123之一前面板122中之一容座121中之一剖面透視圖，出於清晰之目的，圖3中展示1U盒123之僅一部分。在圖3之剖面圖中，可看出模組100之分別地第一電路板104a及第二電路板104b之部分以及散熱介面103及散熱裝置110之部分。
圖4圖解說明圖2中所展示之CXP模組100之一部分之一俯視透視圖，其中已移除CXP模組外殼101/102以展露CXP模組100之內部特徵，包含第一電路板104a、一塑膠蓋105、分別安裝於第一電路板104a上且突出穿過形成於塑膠蓋105中之各別開口之第一散熱塊106及第二散熱塊107以及與形成於塑膠蓋105中之一容座配合之一光學連接器108。圖5圖解說明圖4中所展示之CXP模組100之一部分之一俯視透視圖，其中已移除塑膠蓋105及光學連接器108以展露CXP模組100之其他組件，包含第一電路板104a之部分、第一散熱塊106及第二散熱塊107、分別地第一IC 111及第二IC 112以及一VCSEL陣列113。塑膠蓋105(圖4)具有形成於其中之一光學器件系統(未展示)以用於將自固持在光學連接器108(圖4)中之光纖109(圖4)之端傳出之光學信號光學耦合至VCSEL陣列113之各別VCSEL上。
圖6圖解說明圖5中所展示之第一電路板104a之部分之一俯視平面圖，其中已移除IC 111及112以及VCSEL陣列113以展露形成於第一電路板104a之上部表面上之一經圖案化導熱散熱層115。圖7圖解說明圖6中所展示之第一電路板104a之部分之一俯視平面圖，其中IC 111及112以及VCSEL陣列113安裝於經圖案化散熱層115之特定部分上。
圖8A及圖8B分別圖解說明圖2及圖3中所展示之CXP模組100之散熱介面103及散熱裝置110之前透視圖及後透視圖。圖9圖解說明後外殼部分102之一後透視圖，其展示散熱介面103及其提供之熱路徑之組態。現在將參考圖2至圖9來闡述高效能CXP模組100及其中所採用之經改良散熱解決方案。
首先參考圖3，CXP模組100具有在CXP模組100插入至形成於1U盒123之前面板122中之容座121中時分別安置於前面板122之前面及安置至其後面之一前模組部分100a及一後模組部分100b。前模組部分100a包含前外殼部分101及CXP模組100之裝納於前外殼部分101中之組件，包含其上安裝各種組件(出於清晰之目的而未展示)之第一電路板104a及第二電路板104b之前部分。後模組部分100b包含後外殼部分102及CXP模組100之裝納於後外殼部分102中之組件，包含第一電路板104a及第二電路板104b以及安裝於其上之各種組件之後部分。前外殼部分101及後外殼部分102通常整體地形成於一單個外殼中，但其可係彼此機械耦合之單獨部分。根據此說明性實施例，舉例而言，前外殼部分101及後外殼部分102由一絕熱材料(諸如塑膠)製成。
散熱介面103安置於後外殼部分102上及其中(圖2)。舉例而言，散熱介面103由高導熱率之一材料(諸如銅)製成且與散熱裝置3機械及熱耦合(圖3)。如下文將更詳細地闡述，由模組100之IC(圖5)而非由VCSEL陣列113(圖5)產生之熱經由介面103轉移至其中散熱之散熱裝置3。
散熱裝置110在一固定之預定位置中緊固至前外殼部分101(圖2及圖3)。如圖3中所展示，當CXP模組100插入至容座121中時，散熱裝置110安置於前面板122之前側上。如下文將更詳細地闡述，由陣列113(圖5)之VCSEL產生之熱轉移至散熱裝置110，散熱裝置110由在面板122之前側上環繞散熱裝置110之空氣冷卻。將熱轉移至散熱裝置3及110所沿著之熱路徑彼此熱解耦，如下文將更詳細地闡述。
參考圖6(其展示經圖案化散熱層115，其中已移除IC 111、112及VCSEL 113)，經圖案化散熱層115之一部分115a用於耗散由VCSEL陣列113(圖5及圖7)產生之熱。舉例而言，散熱層115由高導熱率之一材料(諸如銅)製成。散熱層115之部分115b(圖6)充當用於將VCSEL陣列113(圖5及圖7)放置於電路板104上之一散熱墊。由VCSEL陣列113產生之熱首先向下轉移至散熱層115之部分115b(圖6)中且然後沿著由箭頭116(圖6)表示之一熱路徑行進至散熱層115之部分115a(圖6及圖7)中。舉例而言，散熱塊106(圖5)安裝於部分115a上使得流動至部分115a中之熱然後流動至由高導熱率之一材料(諸如銅)製成之散熱塊106中。流動至散熱塊106中之熱最終藉由下文將詳細闡述之一熱路徑轉移至散熱裝置110(圖2及圖3)中。
散熱層115之部分115c(圖6及圖7)用於耗散由IC 111及112產生之熱。根據此說明性實施例，IC 111及112(圖5及圖7)包含用於驅動陣列113之VCSEL之VCSEL驅動器電路及用於對在CXP模組100之接收頻道中接收之信號執行時脈與資料復原之CDR電路。散熱層115之部分115d及115e(圖6)充當用於將IC 111及112(圖5及圖7)放置在第一電路板104a上之散熱墊。由IC 111及112產生之熱首先向下轉移至散熱層115之部分115d及115e(圖6)中且然後分別沿著由箭頭117a及117b(圖6)表示之熱路徑行進至散熱層115之部分115c中。舉例而言，散熱塊107(圖5)安裝於部分115c上使得流動至部分115c中之熱然後流動至由 高導熱率之一材料(諸如銅)製成之散熱塊107中。流動至散熱塊107中之熱藉由下文將詳細闡述之一熱路徑轉移至散熱介面103(圖2及圖3)中。轉移至散熱介面103中之熱最終經由介面103轉移至散熱裝置3(圖3)中。
參考圖8A，可清晰地看出第一電路板104a、安裝於其上之組件與散熱裝置110之間的關係。出於清晰之目的，未展示第一模組外殼部分101及第二模組外殼部分102以及第二電路板104b以允許清晰地看出自散熱塊106至散熱裝置110之熱路徑。散熱裝置110由一導熱材料製成。根據此說明性實施例，散熱裝置110係大體U形的，如一水平部分110a以及由水平部分110a互連之垂直側部分110b及110c所界定。根據此說明性實施例，側部分110b及110c中之每一者摺疊成一U形側部分以增加在其上轉移熱之表面積之量。一突片110d與散熱塊106直接接觸以提供供熱自散熱塊106流動至散熱裝置110中之熱路徑。
由於散熱裝置110安置於1U盒123之前面板122之前側上(圖3)，因此周圍空氣通常係大約55℃。散熱裝置110充分地耗散由VCSEL陣列113(圖5)產生之熱，使得其操作溫度不超過大約70℃。此允許陣列113之VCSEL以較高速度(例如，20Gbps至25Gbps)操作。然而，由於散熱裝置110安置於面板122之前側上，因此其可由人類近接。因此，允許散熱裝置110變得如此熱以致其向人類呈現一灼傷危險係不合意的。出於此原因，根據較佳實施例，散熱裝置110具有一充足高之導熱率以將陣列113之VCSEL維持在大約70℃，但具有一充足低之導熱率使得散熱裝置110不向人類呈現一灼傷危險。換言之，散熱裝置110較佳地經設計及製造而具有足以實現此等目標兩者之一有限導熱率。
一種用以實現此等目標兩者之方式係由不銹鋼製成散熱裝置110且然後使其塗佈有絕熱粉末塗料。成品散熱裝置110較佳地(但未必)在色彩上為黑色，此乃因黑色係在熱輻射方面最高效之色彩。藉由使 用覆蓋有絕熱粉末塗料之不銹鋼來替代(舉例而言)具有一非常高之導熱率之銅，給散熱裝置110提供一充足高之導熱率以將VCSEL陣列113維持在大約70℃，但提供一充足低之導熱率以防止其成為一灼傷危險。
為了實現此等目標，散熱裝置110應具有介於自大約2.0瓦特/米-克耳文(W/m-K)之一最小值至大約50.0W/m-K之一最大值之範圍內之一導熱率。可以若干種方式給散熱裝置110提供此有限導熱率，如熟習此項技術者鑒於本文中所提供之闡述將理解。舉例而言，各種材料及處理可用於此目的，包含各種陶瓷材料。此外，散熱裝置110之各種部分可具有不同之導熱率。舉例而言，突片110d以及U形側110b及110c之內部分可由具有一高導熱率之一材料(諸如銅)製成，而水平部分110a以及U形側110b及110c之外部分可由具有一較低導熱率之一材料製成以便不呈現一灼傷危險，諸如覆蓋有絕熱粉末塗料之前述不銹鋼。此後一方法類似於給一金屬煎鍋配備一木質把手。鑒於本文中所提供之闡述，熟習此項技術者將理解如何組態散熱裝置110來實現此等目標。
參考圖8B，可清晰地看出自散熱塊107至散熱介面103之熱路徑。應注意，散熱裝置110及散熱介面103不彼此實體接觸。換言之，其彼此機械及熱隔離。舉例而言，散熱介面103由一導熱材料且較佳地由高導熱率之一材料(諸如銅)製成。由於散熱介面103安置於前面板122後面，因此其一般無法由人類近接且因此並非係一灼傷危險擔憂問題。
根據此說明性實施例，散熱介面103具有垂直側壁103a及103b、互連側壁103a及103b之一大體水平部分103c以及藉助側壁103a及103b中之一者互連之分別地第一突片103d、第二突片103e及第三突片103f。第一突片103d與第二散熱塊107接觸以使得轉移至第二散熱塊 107中之熱能夠然後轉移至散熱介面103中。轉移至散熱介面103中之熱隨後轉移至散熱裝置3(圖3)中。
在圖9中，可看出第一電路板104a及第二電路板104b以及安裝於其上之組件。第一電路板104a及安裝於其上之組件(圖5及圖8A)包括CXP模組100之傳輸器側之電子總成(ESA)。第二電路板104b及安裝於其上之組件(圖9)包括CXP模組100之接收器側之ESA。接收器側之ESA包含一或多個接收器IC(出於清晰之目的而未展示)及一光電二極體陣列130。接收器IC及光電二極體陣列130以IC 111及112以及VCSEL陣列113安裝於圖7中所展示之經圖案化散熱層115上之相同方式安裝於一經圖案化散熱層131上。第三散熱塊132及第四散熱塊133以第一散熱塊106及第二散熱塊107分別安裝於經圖案化散熱層115上之相同方式分別安裝於經圖案化散熱層131上，如上文參考圖7所闡述。可等同於光學連接器108(圖4)之一光學連接器138與形成於可等同於塑膠蓋105(圖4)之一塑膠蓋139中之一容座配合。
第三散熱塊132及第四散熱塊133分別與散熱介面103之第二突片103e及第三突片103f接觸，如圖9中所展示。由接收器ESA之IC(未展示)產生之熱轉移至第三散熱塊132中且然後經由第二突片103e轉移至散熱介面103之其他部分中。由接收器ESA之光電二極體陣列130產生之熱轉移至第四散熱塊133中且然後經由第三突片103f轉移至散熱介面103之其他部分中。如上文所指示，轉移至散熱介面103中之熱隨後轉移至散熱裝置3(圖3)中。
應注意，已出於闡述本發明之原理及概念之目的而參考說明性實施例闡述了高效能CXP模組100。可在不背離本發明之情況下對CXP模組100做出諸多變化。舉例而言，傳輸器ESA及接收器ESA可具有各種組態同時仍實現本發明之目標，如熟習此項技術者鑒於本文中所提供之闡述將理解。同樣地，散熱介面103及散熱裝置110可具有各 種組態同時仍實現本發明之目標，如熟習此項技術者鑒於本文中所提供之闡述將理解。
此外，雖然已參考在一CXP模組中之使用闡述了本發明，但本發明並不限於在一CXP模組中使用，而是可在其中需要實現與本文中所闡述之彼等目標相同或類似之目標之任何類型之光學通訊模組中使用。如熟習此項技術者鑒於本文中所提供之闡述將理解，可對本文中所闡述之實施例做出諸多額外修改，同時仍實現本發明之目標，且所有此等修改皆在本發明之範疇內。
3‧‧‧外部散熱裝置/散熱裝置
100‧‧‧高效能CXP(並行光學通訊)模組/CXP模組/模組
100a‧‧‧前模組部分
100b‧‧‧後模組部分
101‧‧‧前外殼部分/CXP模組外殼/第一模組外殼部分
102‧‧‧後外殼部分/CXP模組外殼/第二模組外殼部分
103‧‧‧散熱介面/介面
104a‧‧‧第一電路板
104b‧‧‧第二電路板
110‧‧‧散熱裝置
121‧‧‧容座
122‧‧‧前面板/面板
123‧‧‧1U盒

Claims (26)

  1. 一種光學通訊模組，其包括：一模組外殼，其包括一前外殼部分及一後外殼部分，其中若將該光學通訊模組插入至形成於一前面板中之一容座中，則該前外殼部分安置於該前面板之前面且該後外殼部分安置至該前面板之後面；至少一第一電子總成(ESA)，其安置於該模組外殼中，該ESA包含至少一第一電路板、安裝於該第一電路板上之至少一第一積體電路(IC)及安裝於該第一電路板上之至少一第一雷射二極體陣列；一散熱介面，其機械耦合至該後外殼部分及該至少一第一IC；至少一第一散熱裝置，其機械耦合至該後外殼部分且熱耦合至該散熱介面，其中由該至少一第一IC產生之熱之至少一部分經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合而熱耦合至該第一散熱裝置中；及至少一第二散熱裝置，其機械耦合至該前外殼部分且熱耦合至該至少一第一雷射二極體陣列，其中由該等雷射二極體產生之熱之至少一部分經由該第二散熱裝置與該第一雷射二極體陣列之間的該熱耦合而熱耦合至該第二散熱裝置中。
  2. 如請求項1之光學通訊模組，其進一步包括：至少一第二ESA，其安置於該模組外殼中，該第二ESA包含至少一第二電路板、安裝於該第二電路板上之至少一第二IC及安裝於該第二電路板上之至少一第一光電二極體陣列，且其中該散熱介面亦熱耦合至該至少一第二IC及該至少一第一光電二極 體陣列，以使得由該第二IC及該等光電二極體產生之熱之至少一部分經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合而熱耦合至該第一散熱裝置中。
  3. 如請求項1之光學通訊模組，其中該第二散熱裝置具有介於自大約2.0瓦特/米-克耳文(W/m-K)至大約50.0W/m-K之一最大值之範圍內之一導熱率。
  4. 如請求項3之光學通訊模組，其中該第二散熱裝置由不銹鋼製成。
  5. 如請求項4之光學通訊模組，其中該不銹鋼塗佈有絕熱粉末塗料。
  6. 如請求項3之光學通訊模組，其中該第二散熱裝置由一陶瓷材料製成。
  7. 如請求項1之光學通訊模組，其中該散熱介面與該第二散熱裝置彼此熱解耦。
  8. 如請求項1之光學通訊模組，其中該模組外殼至少在該散熱介面及該第二散熱裝置分別機械耦合至該後外殼部分及該前外殼部分之位置處包括一絕熱材料。
  9. 如請求項8之光學通訊模組，其中該絕熱材料係塑膠。
  10. 如請求項8之光學通訊模組，其中該絕熱材料係一陶瓷。
  11. 如請求項1之光學通訊模組，其中該光學通訊模組係一CXP(並行光學通訊)模組。
  12. 如請求項11之光學通訊模組，其中該第一雷射二極體陣列包括至少十二個雷射二極體，且其中每一雷射二極體以至少20十億位元/秒(Gbps)之一速度操作。
  13. 如請求項12之光學通訊模組，其中該第二散熱裝置耗散足夠之熱以將該等雷射二極體維持在大約攝氏(C)70°之一溫度。
  14. 一種用於在一光學通訊模組中散熱之方法，該方法包括：提供一光學通訊模組，該光學通訊模組包括一模組外殼，在該模組外殼中安置有至少一第一電子總成(ESA)，該模組外殼包括一前外殼部分及一後外殼部分，該第一ESA包含至少一第一電路板、安裝於該第一電路板上之至少一第一積體電路(IC)及安裝於該第一電路板上之至少一第一雷射二極體陣列，其中該後外殼部分包含一散熱介面，該散熱介面熱耦合至至少該第一IC及一第一散熱裝置，該第一散熱裝置機械耦合至該後外殼部分，且其中該前外殼部分具有機械耦合至其之至少一第二散熱裝置，該至少第二散熱裝置熱耦合至該至少一第一雷射二極體陣列，且其中將該光學通訊模組插入至形成於一前面板中之一容座中，以使得該前外殼部分安置於該前面板之前面且該後外殼部分安置至該前面板之後面；藉助該第一散熱裝置經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合耗散由該至少一第一IC產生之熱之至少一部分；及藉助該第二散熱裝置經由該第二散熱裝置與該第一雷射二極體陣列之間的該熱耦合耗散由該等雷射二極體產生之熱之至少一部分。
  15. 如請求項14之方法，其中將至少一第二ESA安置於該模組外殼中，該第二ESA包含至少一第二電路板、安裝於該第二電路板上之至少一第二IC及安裝於該第二電路板上之至少一第一光電二極體陣列，且其中該散熱介面亦熱耦合至該至少一第二IC及該至少一第一光電二極體陣列，該方法進一步包括：藉助該第一散熱裝置經由該第一散熱裝置與該散熱介面之間的該熱耦合耗散由該第二IC及該等光電二極體產生之熱之至少一部分。
  16. 如請求項14之方法，其中該第二散熱裝置具有介於自大約2.0瓦特/米-克耳文(W/m-K)至大約50.0W/m-K之一最大值之範圍內之一導熱率。
  17. 如請求項16之方法，其中該第二散熱裝置由不銹鋼製成。
  18. 如請求項17之方法，其中該不銹鋼塗佈有絕熱粉末塗料。
  19. 如請求項16之方法，其中該第二散熱裝置由一陶瓷材料製成。
  20. 如請求項14之方法，其中該散熱介面與該第二散熱裝置彼此熱解耦。
  21. 如請求項14之方法，其中該模組外殼至少在該散熱介面及該第二散熱裝置分別機械耦合至該後外殼部分及該前外殼部分之位置處包括一絕熱材料。
  22. 如請求項21之方法，其中該絕熱材料係塑膠。
  23. 如請求項21之方法，其中該絕熱材料係一陶瓷。
  24. 如請求項14之方法，其中該光學通訊模組係一CXP模組。
  25. 如請求項14之方法，其中該第一雷射二極體陣列包括至少十二個雷射二極體，且其中每一雷射二極體以至少20十億位元/秒(Gbps)之一速度操作。
  26. 如請求項25之方法，其中該第二散熱裝置耗散足夠熱以將該等雷射二極體維持在大約攝氏(C)70°之一溫度。
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