一种高速光模块的散热结构制造技术

本发明专利技术涉及光模块技术领域，提供了一种高速光模块的散热结构。其中，PCB底板213与金手指副板201之间通过第一Z型过渡板212建立电气信号连接；其中，第一Z型过渡板212使得PCB底板213在固定到管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向光模块的盖板215侧；本发明专利技术在光模块设计中，调整了模块底部的空间布局，从而可将发热严重、功耗较高的光引擎部分设计贴装到PCB板或承载基板的底层，有利于通过模块的顶层来散热，可与外部应用系统的散热装置直接配合，从而提升模块的散热功能，降低工作功耗，提升整个光模块的高温性能。

Heat dissipation structure of a high speed optical module

【技术实现步骤摘要】
一种高速光模块的散热结构
本专利技术涉及光模块
，特别是涉及一种高速光模块的散热结构。
技术介绍
如图1所示，现有高速光模块100一般结构如下：目前分为发射端和接收端，接口单元101接收到系统发出的NRZ信号或PAM4信号，通过PAM电芯片102将NRZ信号转换为PAM4型号并进行编码，如果接收到的直接是PAM4信号，则直接进行编码后，输送到发射驱动器103，发射驱动器103输出电流信号或电压信号给激光器104，激光器104受激发光，发射出调制光信号。光信号通过发射端光学透镜105和发射光纤端口106传送出去，给系统网络传送出带有调制波形的光信号。对于接收端则是逆向的，模块中的接收光纤端口107收到系统传入进来带有调制波形的光信号，通过接收端光学透镜108入射到光电探测器芯片109上，光电探测器芯片109通过光电转换，将收到的光信号转换为具有调制波形的电流信号，该电流型号通过跨阻放大器芯片和限幅放大器芯片110后进行放大并转换为电压信号，然后此电压型号输送给PAM芯片102，如果接口单元101接的是PAM4信号，则PAM芯片102直接进行解码然后输出，如果接口单元101接的是NRZ信号，则PAM芯片102解码后还需转换为NRZ信号再输出。整个模块经控制单元111通过I2C通信对PAM芯片102、激光器驱动器103和跨阻放大器/限幅放大器110进行访问和控制，来实现模块的功能。现有的模块功能示意框架图如下图1，现有的模块结构框图见图2和图3所示，现有的散热结构如图4所示，其中，主要发热的芯片集中在PAM芯片102，激光器驱动器芯片103，和跨阻放大器芯片/限幅放大器110。以单一发射模块为例，如图5所示，目前的模块布局都是将此发热较大，功耗较高的电芯片封装在PCB板101的顶层，因为顶层空间较大，比较利于光电元件的贴装。但根据协议要求，该模块在实际应用中，外部系统的散热区域也分布在顶层，如图4所示，而针对目前PAM芯片102，激光器驱动器芯片103，和跨阻放大器芯片/限幅放大器110大部分均为正装芯片(即：芯片顶层用来金丝键合，实现电气连接，芯片底层用来贴片，固定于载板上，并通过底层接触传导散热)，也就是说此类电芯片需要从底层散热出去，而底层是靠近测试电路板方向，且是悬空的，因此现有模块的散热设计不利于模块在高温环境下的迅速散热，模块的主要热量先散到外壳的底层，再通过外壳的边壁上传到外壳顶层，然后再通过外部系统的散热区域散发出去。此散热路径不够科学，影响到模块的高温性能。当模块总功耗较低时，影响不明显，但对于功耗较高的基于PAM4的光模块而言，散热是个主要问题了。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是目前的模块布局设计都是将发热较大，功耗较高的电芯片封装在PCB板的顶层。因为顶层空间较大，比较利于光电元件的贴装。但根据协议要求，该模块在实际应用中，外部系统的散热区域也分布在顶层，而针对目前这些电芯片大部分均为正装芯片，也就是说此类电芯片需要从底层散热出去，因此，现有模块的散热设计不够科学，模块的主要热量先散到外壳的底层，再通过外壳的边壁上传到外壳顶层，然后再通过外部系统的散热区域散发出去。此散热路径不利于模块在高温环境下的迅速散热，影响到模块的高温性能。当模块总功耗较低时，影响不明显，但对于功耗较高的高速率高密度光模块而言，散热是个主要问题。本专利技术采用如下技术方案：一种高速光模块的散热结构，包括管壳底座214、盖板215和光引擎，散热结构还包括PCB底板213、第一Z型过渡板212和金手指副板201，具体的：所述PCB底板213与金手指副板201之间通过所述第一Z型过渡板212建立电气信号连接；其中，所述第一Z型过渡板212使得所述PCB底板213在固定到所述管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向所述光模块的盖板215侧；其中，金手指副板201的长度根据所述金手指副板201能够被管壳底座214和盖板215之间的耦合结构固定而设定。优选的，所述散热结构还包括第二Z型过渡板218，所述第二Z型过渡板218与PCB底板213的另一端连接；其中，所述第一Z型过渡板212和第二Z型过渡板218使得所述PCB底板213在固定到所述管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向所述光模块的盖板215侧；所述的第二Z型过渡板218长度根据所述第二Z型过渡板218能够被管壳底座214和盖板215之间的耦合结构固定而设定。优选的，所述PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部耦合区间设置有散热片或散热硅脂。优选的，所述PCB底板213和第一Z型过渡板212均为软带材料一体制作成型，其中软带内设置有电气线路和软带表面设置有用于完成光引擎焊接的管脚，位于所述PCB底板213的软带区域还设置有金属底板219，所述金属底板219与相应软带通过导热胶粘剂完成固定。优选的，所述软带由多层材料构成，包括：位于所述软带中间层的31，以及位于所述31一侧或者两侧的铜箔层32；还有位于外表面的保护胶层33，以及指定区域的表面处理35，用于暴露出该指定区域的铜箔来加工成焊盘，以便完成电器特性连接和光引擎的焊接；其中，各不同材料层之间通过接着剂34实现贴合。优选的，所述PCB底板213具体为陶瓷基板，第一Z型过渡板212为软带，软带212与陶瓷基本的连接和软带212与金手指副板201的连接，分别通过各自的引脚焊接完成。优选的，陶瓷基板413的材料是氧化铝陶瓷材料或者氮化铝陶瓷材料。优选的，所述PCB底板213上设置有至少三个垫块，所述垫块用于保证所述PCB底板213与管壳底座214或者盖板215之间相差预设距离。优选的，所述光引擎包括：接口单元201、PAM电芯片202、发射驱动器203、激光器204、发射端光学透镜205、和发射光纤端口206中的一项或者多项；和/或，接收光纤端口207、接收端光学透镜208、光电探测器芯片209和限幅放大器芯片210中的一项或者多项。优选的，所述光模块具体为SFP、SFP+、SFP28、SFP-DD、QSFP+、QSFP28、QSFP_-DD封装。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在光模块设计中，通过PCB板、软带、金属基板、陶瓷底板和金手指副板的多种组合设计，调整了模块底部的空间布局，从而可将发热严重、功耗较高的光引擎部分设计贴装到PCB板或承载基板的底层(如图4所示)，有利于通过模块的顶层来散热，这样可与外部应用系统的散热装置直接配合，从而提升模块的散热功能，降低工作功耗，提升整个光模块的高温性能。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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它的附图。图1是本专利技术实施例提供的现有高速光模块的原理框架图；图2是本专利技术实施例提供的现有高速光模块结构透视示意图；图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速光模块的散热结构，包括管壳底座214、盖板215和光引擎，其特征在于，散热结构还包括PCB底板213、第一Z型过渡板212和金手指副板201，具体的：所述PCB底板213与金手指副板201之间通过所述第一Z型过渡板212建立电气信号连接；其中，所述第一Z型过渡板212使得所述PCB底板213在固定到所述管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向所述光模块的盖板215侧；其中，金手指副板201的长度根据所述金手指副板201能够被管壳底座214和盖板215之间的耦合结构固定而设定。

【技术特征摘要】
1.一种高速光模块的散热结构，包括管壳底座214、盖板215和光引擎，其特征在于，散热结构还包括PCB底板213、第一Z型过渡板212和金手指副板201，具体的：所述PCB底板213与金手指副板201之间通过所述第一Z型过渡板212建立电气信号连接；其中，所述第一Z型过渡板212使得所述PCB底板213在固定到所述管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向所述光模块的盖板215侧；其中，金手指副板201的长度根据所述金手指副板201能够被管壳底座214和盖板215之间的耦合结构固定而设定。2.根据权利要求1所述的高速光模块的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括第二Z型过渡板218，所述第二Z型过渡板218与PCB底板213的另一端连接；其中，所述第一Z型过渡板212和第二Z型过渡板218使得所述PCB底板213在固定到所述管壳底座214后，PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部相邻，并且PCB底板213上设置有光引擎的第二表面2132朝向所述光模块的盖板215侧；所述的第二Z型过渡板218长度根据所述第二Z型过渡板218能够被管壳底座214和盖板215之间的耦合结构固定而设定。3.根据权利要求1所述的高速光模块的散热结构，其特征在于，所述PCB底板213的第一表面2131与管壳底座214的底部耦合区间设置有散热片或散热硅脂。4.根据权利要求1所述的高速光模块的散热结构，其特征在于，所述PCB底板213和第一Z型过渡板212均为软带材料一体制作成型，其中软带内设置有电气线路和软带表面设置有用于完成光引擎焊接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹芳，付永安，高繁荣，孙莉萍，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42