TWI841244B

TWI841244B - 光收發器的散熱結構及光收發器

Info

Publication number: TWI841244B
Application number: TW112105556A
Authority: TW
Inventors: 黃介澤
Original assignee: 香港商雲暉科技有限公司
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2024-05-01

Abstract

一種光收發器的散熱結構，包含：一殼體、一框架、一均熱構件、一外鰭片及一彈性夾持構件，殼體具有一容置空間，殼體沿一長度方向延伸並在長度方向上劃分為一外露段及一內藏段，框架與外露段及內藏段卡合，框架的對應於外露段及內藏段的位置分別設有一開口，均熱構件卡合於開口，均熱構件的對應於內藏段的部分為埋設於容置空間中，導熱凸塊設置於容置空間中並熱接觸均熱構件，外鰭片設置於外露段並熱接觸均熱構件，彈性夾持構件夾持外鰭片的在一寬度方向上的兩側，彈性夾持構件在長度方向上具有一抵頂件，抵頂件抵頂框架以將外鰭片沿長度方向向內移動。本發明還提供一種具有前述散熱結構的光收發器。本發明的光收發器的散熱結構及光收發器相對於先前技術，可有效地降低工作溫度。

Description

光收發器的散熱結構及光收發器

本發明係關於一種散熱結構，更特別的是關於一種光收發器的散熱結構及具有前述散熱結構的光收發器。

光收發器是一種將光訊號轉變為電訊號、或將電訊號轉變為光訊號的裝置。在轉換過程中，光電元件的工作溫度相當高，須要快速將熱能一除才能穩定執行工作。然而光收發器本身封閉的特性，以及光收發器往往埋設於其他機台、裝置中，使得即便在光收發器本身相當難散熱；即便在光收發器外加上散熱鰭片，熱能也只能在有限的機台空間中散熱而難以有效移除熱能。

因此，為解決習知光收發器的散熱的種種問題，本發明提出一種光收發器的散熱結構及光收發器。

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種光收發器的散熱結構，其包含：一殼體，具有一容置空間，該殼體沿一長度方向延伸並在該長度方向上劃分為一外露段及一內藏段；一框架，該框架與該外露段及該內藏段卡合，該框架的對應於該外露段及該內藏段的位置分別設有一開口；一均熱構件，沿該長度方向延伸，該均熱構件卡合於該等開口，其中該均熱構件的對應於該內藏段的部分為埋設於該內容置空間中；一外鰭片，設置於該外露段並熱接觸該均熱構件；以及一彈性夾持構件，夾持該外鰭片的在一寬度方向上的兩側，該寬度方向垂直於該長度方向，該彈性夾持構件在該長度方向上具有一抵頂件，該抵頂件抵頂該框架以將該外鰭片沿該長度方向向內移動。

於本發明之一實施例中，該框架的至少一側設有一限位凸部，該彈性夾持構件對應設置一限位凹槽，該限位凸部容納於該限位凹槽中，該限位凹槽在該長度方向上的長度大於該限位凸部在該長度方向上的長度。

於本發明之一實施例中，該均熱構件的對應於該外露段的部分的表面具有複數凸起特徵，該複數凸起特徵配合該外鰭片形成複數氣流通道。

於本發明之一實施例中，更包括至少一導熱凸塊，設置於該容置空間中並熱接觸該均熱構件。

於本發明之一實施例中，更包括一導熱板，設置於該內藏段的一表面並熱接觸該均熱構件。

於本發明之一實施例中，更包括一內鰭片，熱接觸該導熱板。

於本發明之一實施例中，該均熱構件為均熱板。

於本發明之一實施例中，更包括一箱體，該箱體容納該內藏段，該箱體的一隔板分隔該內藏段及該外露段。

本發明又提出一種光收發器，其包含：一如前述之光收發器的散熱結構；以及一光電轉換模組，設置於該容置空間。

於本發明之一實施例中，該均熱構件對應該光電轉換模組之發熱元件的表面具有凸起特徵，該凸起特徵緊貼該發熱元件。

藉此，本發明的光收發器的散熱結構及光收發器，藉由均熱構件延伸至外露段的設置，可透過外露段的外部空間的氣流對流進一步帶走容置空間內的熱能，使得熱能不再只在內藏段的內外進行散熱；並且利用彈性夾持構件夾持、抵頂外鰭片，使外鰭片可有彈性裕度地緊密貼合箱體的隔板，讓氣流順著外鰭61的鰭片方向流暢地散熱，有效地降低光電轉換模組的工作溫度，達到快速降溫效果，並增加光電轉換模組的安全性與可靠度。

100:散熱結構

1:殼體

11:外露段

12:內藏段

13:上表面

20:光電轉換模組

200:光收發器

2:握把

3:均熱構件

31:第一部分

311:凸起特徵

32:第二部分

4:導熱凸塊

5:導熱板

61:外鰭片

611:凸部

62:彈性夾持構件

621:扣部

622:限位凹槽

623:抵頂件

7:內鰭片

8:框架

81:第一開口

811:限位凸部

82:第二開口

91:隔板

9:箱體

L:長度方向

S:容置空間

W:寬度方向

圖1係為根據本發明實施例之光收發器之立體示意圖。

圖2係為根據本發明實施例之光收發器的散熱結構之爆炸圖。

圖3A係為根據本發明實施例之彈性夾持構件之頂推示意圖一，其中握把被省略顯示。

圖3B係為根據本發明實施例之彈性夾持構件之頂推示意圖二，其中握把被省略顯示。

圖3C係為根據本發明實施例之彈性夾持構件之仰視圖，其中握把被省略顯示。

圖4係為根據本發明實施例之光收發器的散熱結構之剖面示意圖。

為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：如圖1及圖2所示，本發明實施例之光收發器200，其包含：一散熱結構100及一光電轉換模組20。

光收發器200利用光電轉換模組20，將來自外部的光訊號轉換為電訊號，或將電訊號轉換為光訊號並傳送出去。在本實施例中，光電轉換模組20包括一電路板及二個光接口，光接口可細分為一發射端光接口(可連接至光電二極體，photodiode)及一接收端光接口(可連接至垂直腔面射型雷射器，Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，發射端光接口及接收端光接口分別訊號連接於電路板，並各自連接一光纖(圖未示)。電路板往後方延伸並且可訊號連接其他裝置，以接收或傳遞訊號。然而本發明不限於此，在其他例子中，光接口可僅具有發射端光接口或接收端光接口，以執行單一的將光訊號轉變成電訊號，或者將電訊號轉變成光訊號。

而光收發器200的散熱結構100，其包含：一殼體1、一框架8、一均熱構件3、一外鰭片61及一彈性夾持構件62。

殼體1具有一容置空間S。殼體1沿一長度方向L延伸並在長度方向L上劃分為一外露段11及一內藏段12。外露段11及內藏段12乃藉由容納光收發器200的機台或裝置予以劃分。殼體1的露出於機台或裝置外、用以接收一外部的光纖接頭(圖未示)的部分為外露段11；反之，殼體1的插入於機台或裝置中、被包覆內藏的部分為內藏段12。外部的光纖接頭可自外露段11插入殼體 1以容納固定該光纖接頭。光電轉換模組20設置於容置空間S中，該光纖接頭所發射的光在容置空間S中與光電轉換模組20進行光耦合。

常態地，內藏段12內藏地容納於一封閉的箱體9中，外露段11則裸露在箱體9外，由箱體9的一隔板91分隔內藏段12及外露段11。意即，僅外露段11暴露在外以供外部的光纖接頭插入，而內藏段12以及內藏於內藏段12內的光電轉換模組20則由箱體9密封保護，以避免外部的汙染或外力衝擊。

如圖2所示，框架8與外露段11及內藏段12卡合，並且框架8的對應於外露段11及內藏段2的位置分別設有第一開口81、第二開口82。

如圖2所示，均熱構件3沿長度方向L延伸。而均熱構件3的對應於外露段11的部分(第一部分31)卡合於第一開口81，均熱構件3的對應於內藏段12的部分(第二部分32)卡合於第二開口82。也就是說，框架8將均熱構件3固定組合於外露段11及內藏段12。其中均熱構件3的對應於內藏段12的部分(第二部分32)設置於容置空間S中。在本實施例中，均熱構件3較佳為均熱板(Vapor Chamber)，是一種內壁具微結構的真空腔體，腔體裡面的工作流體會吸收熱源的熱能並蒸發，待流動至較冷的區域時便凝結以釋放出熱能；凝結後的工作流體藉由微結構的毛細現象再回到熱源處，此運作將在腔體內週而復始進行。然而在其他實施例中，均熱構件3也可以是熱導管(Heat pipe)，相對於二維散熱的均熱板，熱導管以一維的方式快速傳遞熱能。

藉由均熱構件3延伸至外露段11的設置，可透過外露段11的外部空間的氣流對流進一步帶走容置空間S內的熱能，使得熱能不再只在內藏段12的內外進行散熱。

如圖1至圖3B所示，外鰭片61設置於外露段11並熱接觸均熱構件3的第一部分31。外鰭片61較佳為具有優秀的導熱能力的材質(例如銅)，外鰭片61的底面熱接觸均熱構件3的第一部分31，其他部分則具有高表面積以提供外部散熱。

如圖1至圖3C所示，彈性夾持構件62夾持外鰭片61的在一寬度方向W上的兩側，其中寬度方向W垂直於長度方向L。在本實施例中，外鰭片61的在寬度方向W上的兩側分別設有至少一個凸部611，彈性夾持構件62在對應位置具有扣部621，扣部621扣合於凸部611以使彈性夾持構件62夾持外鰭片61的兩側。然而本發明不限於此，彈性夾持構件62可利用其他形式的結構以夾持外鰭片61在寬度方向W上的兩側。

如圖3C所示，彈性夾持構件62在長度方向L上還具有一抵頂件623，抵頂件623抵頂框架8以將外鰭片61沿長度方向L向內移動。詳細來說，抵頂件623例如為具有彈性的彈片，可為金屬彈片或具有彈性的射出成形塑料件。抵頂件623的一端抵頂框架8，另一端連接彈性夾持構件62的本體，使彈性夾持構件62在長度方向L具有向內(朝向箱體9的隔板91)的推力。如圖3A所示，當外鰭片61與隔板91存在縫隙時(該縫隙可能為製造公差或組裝公差所導致的)，抵頂件623所產生的推力讓彈性夾持構件62夾持著外鰭片61朝向隔板91推(如圖3B所示)，讓外鰭片61緊密貼合隔板91以消弭縫隙。當外鰭片61與隔板91的縫隙消失，氣流才能順著外鰭片61的鰭片方向流暢地散熱，否則若外鰭片61與隔板91存在縫隙，在縫隙周圍將形成紊流，擾亂外鰭片61的氣流流向而降低散熱效率。

因此，本發明的光收發器的散熱結構100藉由彈性地消弭外鰭片61與隔板91之間的縫隙，有效地降低光電轉換模組20的工作溫度，達到快速降溫效果，並增加光電轉換模組20的安全性與可靠度。

進一步地，在本實施例中，如圖1至圖3B所示，框架8的至少一側設有一限位凸部811，彈性夾持構件62對應設置一限位凹槽622，限位凸部811容納於限位凹槽622中，限位凹槽622在長度方向L上的長度大於限位凸部811在長度方向L上的長度。也就是說，限位凸部811與限位凹槽622可相對移動，在框架8保持不動的前提下，彈性夾持構件62能移動的最大範圍受限於限位凸部811與限位凹槽622的設計。換句話說，限位凸部811同時兼具限位與導引的作用。

進一步地，在本實施例中，如圖4所示，均熱構件3的對應於該外露段11的第一部分31的表面具有複數凸起特徵311，複數凸起特徵311配合外鰭片61形成複數氣流通道。由於均熱構件3本身的特性，均熱構件3又比外鰭片61具有更佳的導熱與散熱能力；因此當均熱構件3的表面具有凸起特徵311時，相當於取代外鰭片61的一部分，散熱的能力會進一步提升。凸起特徵311與外鰭片61的對位可以為簡單地黏合或組裝，或僅為相接觸。

進一步地，在本實施例中，如圖2所示，散熱結構100更包括一導熱凸塊4(Heat sink)設置於容置空間S中並熱接觸均熱構件3及光電轉換模組20。導熱凸塊4的數量較佳與光電轉換模組20上的發熱元件的數量相對應，或至少數量為一以將熱源的熱能快速傳遞至均熱構件3。在本實施例中，導熱凸塊4與均熱構件3為分開的構件，導熱凸塊4用以弭平各發熱元件之間的高低差，並使均熱構件3可吸收多個不同發熱功率的熱源並均勻地傳遞；然而本發明不限於此，在其他例子中，導熱凸塊4與均熱構件3可整合成一體式的結構，即均熱構件3作成階梯狀或具有凸塊部以與各發熱元件的高度匹配而密接各發熱元件。例如，使均熱構件3的對應光電轉換模組20之發熱元件的表面具有凸起特徵，凸起特徵緊貼發熱元件以形成多個導熱途徑。

進一步地，在本實施例中，散熱結構100更包括一導熱板5(Heat spreader)設置於內藏段12的一表面並熱接觸均熱構件3。導熱板5為經過精密加工的長方形塊體，同樣具有優秀的導熱能力(例如銅材質)，並且導熱板5的粗糙度須控制在Ra 0.8~1.6μm，平整度則控制在0.050~0.075mm，以利與一內鰭片7結合。也就是說，導熱板5為連續且高精度的完整平面，其與內鰭片7的接觸面積可保證大於39.2mmx13mm，使得熱接觸的面積最大化以符合四通道小型可插拔(Quad Small Form-factor Pluggable，QSFP)光模塊產品的規範。

在本實施例中，均熱構件3的對應於外露段11的部分(第一部分31)為設置於外露段11的上表面13(上表面13部分鏤空以供均熱構件3設置)，導熱板5則設置於內藏段12的上表面(內藏段12的上表面為鏤空以供導熱板5設置)。因此內藏段12可再架設前述的內鰭片7，熱接觸導熱板5。內鰭片7亦為具有優秀的導熱能力的材質，內鰭片7的底面熱接觸導熱板5，其他部分則具有高表面積以提供散熱。

進一步地，如圖1及圖2所示，在本實施例中，散熱結構100更包括一握把2，一端連接於殼體1，另一端沿長度方向L向外延伸。握把2可供使用者手握以自長度方向L向外拉出整個殼體1。

本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因作，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。