CN116577880A - 光收发器 - Google Patents
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Abstract
关于一种光收发器，包含壳体、光通讯模块以及散热模块。光通讯模块容置在壳体内。光通讯模块包含基板、第一光通讯件以及第二光通讯件，且第一光通讯件和第二光通讯件分别提供于基板的相对两侧。散热模块包含设置在基板的第一导热件以及第二导热件。第一导热件与第二导热件相间隔，第一光通讯件承载于第一导热件并且与第一导热件热接触。第二光通讯件安装在基板，且第二光通讯件通过基板与第二导热件热接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种光通讯装置，特别是一种光收发器。
背景技术
在现代高速通讯网络中，一般设有光收发器以实现光通讯。为了增加***设计的弹性及维修方便，光收发器以可插拔方式***设置于通讯设备中对应的笼子内而构成光通讯组件。已提出有各种不同的标准，例如用于10GB/s通讯速率的XFP(10Gigabit SmallForm Factor Pluggable)标准以及其他(例如QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)28标准)等规格来因应不同的传输速率。分离的光收发器或其组件甚至被集成到单一芯片中，以满足对更高速度的需求。
对于现有光收发器中的光学器件来说，电路板被放置在壳体内，且光发射次模块(TOSA)以及光接收次模块(ROSA)被安装在此电路板上。光学器件的散热方式主要通过光收发器壳体将热传递到笼子(Cage)上的散热鳍片进行散热。因此，光收发器内部需要有良好的散热路径，以便将光组件或电子组件产生的热快速传递至壳体。在现有的光收发器中，虽然会配置金属件与承载光组件或电子组件的基板热接触，但对于高速通讯设备例如QSFP-DD 800G光收发器来说，由于一些主动器件如TOSA会在更高的频率下运作，因此在这个过程中产生的热能会更多。如此一来，单一的金属件不足以有能力移除大量的热，甚至这可能导致热积聚在壳体内(或更准确地说是积聚在同一个导热件内)，因而无法满足散热效率的要求。
发明内容
本发明在于提供一种光收发器，有助于解决高速光收发器散热效率不佳的问题。
本发明所揭露的光收发器包含壳体、光通讯模块以及散热模块。光通讯模块容置在壳体内。光通讯模块包含基板、第一光通讯件以及第二光通讯件，且第一光通讯件和第二光通讯件分别提供于基板的相对两侧。散热模块包含设置在基板的第一导热件以及第二导热件。第一导热件与第二导热件相间隔，第一光通讯件承载于第一导热件并且与第一导热件热接触。第二光通讯件安装在基板，且第二光通讯件通过基板与第二导热件热接触。
本发明另揭露的光收发器包含壳体、光通讯模块以及散热模块。光通讯模块容置在壳体内，其中光通讯模块包含基板以及两个光通讯件。散热模块包含通过基板彼此热接触的第一导热件以及第二导热件。第一导热件与第二导热件相间隔。两个光通讯件与第一导热件和第二导热件热接触，且第一导热件的热导率高于第二导热件的热导率。
根据本发明揭露的光收发器，在光收发器内设置有两个独立的导热件，并且两个导热件在空间上相互间隔。其中一个导热件能消散产生大量热的器件(例如用于800G光通讯网络的TOSA)所产生的热能，而另一个导热件可以消散由产生相对较少热的器件(例如ROSA)所产生的热能。另外在一些情况下，两个导热件彼此热接触，使一些产生较多热能的光通讯器件能与同时两个导热件热接触。因此，这两个导热件可以相互分担散热的负担，以防止任何导热件发生热积聚的现象。当其中一个导热件的热导率高于另一个时，具有高热导率的导热件可以负责主要散热，而另一个(或热导率较低的那个)导热件能在光收发器的运行过程中处理较少的热能。
以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且为本发明的保护范围提供更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的光收发器的立体示意图。
图2为图1中光收发器的分解示意图。
图3为图1中光收发器的截面示意图。
图4为图3中光收发器的局部放大示意图。
图5及图6为图3中光收发器的热传递路径的示意图。
图7为图1光收发器搭载散热器的示意图。
【附图标记说明】
1 光收发器
2 散热器
10 壳体
110 顶盖
120 底盘
20 光通讯模块
210 基板
220 第一光通讯件
230 第二光通讯件
211 不导电基底
212 金属层
212a 第一金属部分
212b 第二金属部分
212c 导热柱
30 散热模块
310 第一导热件
320 第二导热件
P11、P12、P21、P22 路径
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、保护范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例系进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参照图1至图4。图1为根据本发明一实施例的光收发器的立体示意图。图2为图1中光收发器的分解示意图。图3为图1中光收发器的截面示意图。图4为图3中光收发器的局部放大示意图。在本实施例中，光收发器1可包含壳体10、光通讯模块20以及散热模块30。
壳体10包含组装在一起的顶盖110以及底盘120。壳体10可配置成以可插拔方式插设于用于笼子(Cage)中来进行光通讯应用。
光通讯模块20容置于壳体10内，且光通讯模块20可包含基板210、第一光通讯件220以及第二光通讯件230。基板210例如是容置于壳体10内的电路板。第一光通讯件220和第二光通讯件230分别位于基板210的相对两侧。具体来说，第一光通讯件220位于基板210和壳体10的顶盖110之间，并且第二光通讯件230位于基板210和壳体10的底盘120之间。在本实施例中，第一光通讯件220为光发射次模块(TOSA)，其可包含激光二极管(LD)及监控光电二极管(MPD)，第二光通讯件230为光接收次模块(ROSA)，其可包含光电二极管及转阻放大器(TIA)。第一光通讯件220和第二光通讯件230可与安装在基板210上的驱动IC芯片(图中未绘出)电性连接。值得注意的是，在部分实施例中，可将其他类型的主动光学器件作为第一光通讯件220或第二光通讯件230。
如图3和图4所示，基板210可包含不导电基底211以及金属层212。在本实施例中，金属层212包含第一金属部分212a、第二金属部分212b以及导热柱212c。第一金属部分212a可为形成在不导电基底211上表面并且朝向顶盖110的覆铜(Copper pour)，以及第二金属部分212b可为形成在不导电基底211相对于上表面的下表面并且朝向底盘120的另一个覆铜。換句話說，在一個实施方案中，第一金属部分212a和第二金属部分212b可分别位于基板210的相对两侧。导热柱212c可为嵌设在不导电基底211内的金属膜，其连接第一金属部分212a与第二金属部分212b。第一光通讯件220可设置在不导电基底211的上表面上方，且第二光通讯件230可安装在不导电基底211的下表面上。第二光通讯件230可通过和第二金属部分212b直接或间接地物理接触而与金属层212热接触。当第二光通讯件230和第二金属部分212b之间是间接物理接触时，在金属层212和第二光通讯件230之间可提供有石墨片或导热膏。
散热模块30可包含设置在基板210相同表面上并且与壳体10热接触的第一导热件310及第二导热件320。在本实施例中，第一导热件310和第二导热件320各自为独立的金属器件，且第一导热件310和第二导热件320个别地安装在基板210并通过基板210彼此间接连接。具体来说，如图3所示，在基板210和壳体10的顶盖110之间定义出来的空间中，第一导热件310和第二导热件320各自位于基板210和顶盖110之间，而第一导热件310在空间上与第二导热件320间隔开来。同时，第一导热件310通过基板210的金属层212与第二导热件320热接触。这种热连接可以通过使第一导热件310和第二导热件320与金属层212的第一金属部分212a直接或间接地物理接触来实现。
光通讯模块20的第一光通讯件220可承载在第一导热件310上并与其热接触。具体来说，第一光通讯件220可与第一导热件310物理接触而置于基板210的上方。此外，第一光通讯件220可通过第一导热件310和基板210的金属层212的第一金属部分212a与第二导热件320热接触。
第二光通讯件230可安装在基板210上以与金属层212物理接触，且第二光通讯件230可通过基板210与第一导热件310和第二导热件320热接触。具体来说，第二光通讯件220可通过基板210的金属层212的第二金属部分212b、导热柱212c及第一金属部分212a而与第一导热件310和第二导热件320热接触。
在图3和图4中，第一光通讯件220和第二光通讯件230分别位于基板210的相对两侧，且第一导热件310和第二导热件320位于基板210的同一表面上。但在另一个实施方案中，两个光通讯件例如220和230可位于基板的同一侧，或两个导热件如310和320可能位于基板的不同侧。另外，尽管图3绘出第一光通讯件220承载在第一导热件310上，但在部分其他实施例中，同样的第一光通讯件可能被安装在基板上并通过覆铜与第一导热件热接触。
第一导热件310的热导率可高于第二导热件320的热导率。具体来说，第一导热件310的热导率至少是第二导热件320的热导率的1.5倍。此外，为了确保第一光通讯件220的光耦合效率，第一导热件310的热膨胀系数可低于第二导热件320的热膨胀系数，并且可以由钨铜合金等高硬度材料制成。
图5及图6为图3中光收发器的热传递路径的示意图，其中P11和P12两个标记分别代表从第一光通讯件220到壳体10的顶盖110的热传递路径，P21和P22两个标记分别代表从第二光通讯件230到壳体10的顶盖110的热传递路径。值得注意的是，热传递路径可以继续延伸通过壳体10的顶盖110，以便充分利用供本发明光收发器插设的笼子顶面的鳍状散热器。
第一光通讯件220和第二光通讯件230在运行过程中会产生热能，这些热能通过第一导热件310和第二导热件320传到顶盖110。详细来说，有一定比例的热能会如图5中的热传递路径P11所示通过第一导热件310传递到顶盖110，和/或如热传递路径P12所示通过第一导热件310、金属层212的第一金属部分212a和第二导热件320传递到顶盖110。由于第一导热件310比第二导热件320具有更高的热导率，而且路径P11的长度比路径P12短，所以第一光通讯件220产生的热能大部分会沿着热传递路径P11传递。
如图6所示，第二光通讯件230产生的热能会沿着热传递路径P21通过金属层212的第二金属部分212b、导热柱212c、第一金属部分212a及第一导热件310被引导到顶盖110，和/或沿着热传递路径P22通过金属层212的第二金属部分212b、导热柱212c、第一金属部分212a及第二导热件320被引导到顶盖110。由于第一导热件310可能因为第一光通讯件220提供的热能而有比第二导热件320更高的温度，因此第二导热件320产生的热能大部分会沿着热传递路径P22传递。
图7为图1光收发器搭载散热器的示意图。散热器2可与光收发器1热接触。散热器2可以是一块铜板或具有多个鳍片。壳体10内的器件所产生的热能能传递到壳体10的顶盖110，且顶盖110允许散热器2能够适当地对光收发器1进行中散热。
根据本发明揭露的内容，在光收发器内设置有两个独立的导热件，并且两个导热件在空间上相互间隔。其中一个导热件能消散产生大量热的器件(例如用于800G光通讯网络的TOSA)所产生的热能，而另一个导热件可以消散由产生相对较少热的器件(例如ROSA)所产生的热能。
在一些情况下，两个导热件彼此热接触，使一些产生较多热能的光通讯器件能与同时两个导热件热接触。因此，这两个导热件可以相互分担散热的负担，以防止任何导热件发生热积聚的现象。当其中一个导热件的热导率高于另一个时，具有高热导率的导热件可以负责主要散热，而另一个(或热导率较低的那个)导热件能在光收发器的运行过程中处理较少的热能。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的变更与润饰，均属本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种光收发器，其特征在于，包含：
壳体；
光通讯模块，容置在该壳体内，其中该光通讯模块包含基板、第一光通讯件以及第二光通讯件，且该第一光通讯件和该第二光通讯件分别提供于该基板的相对两侧；以及
散热模块，包含设置在该基板的第一导热件以及第二导热件，该第一导热件与该第二导热件相间隔，该第一光通讯件承载于该第一导热件并且与该第一导热件热接触，该第二光通讯件安装在该基板，且该第二光通讯件通过该基板与该第二导热件热接触。
2.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件和该第二导热件各自提供于该基板与该壳体的顶盖之间。
3.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件和该第二导热件彼此热接触。
4.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该基板包含金属层，该第一导热件通过该金属层与该第二导热件热接触，且该第二光通讯件通过该金属层与该第二导热件热接触。
5.如权利要求4所述的光收发器，其特征在于，该金属层包含相连的第一金属部分以及第二金属部分，该第一金属部分和该第二金属部分分别位于该基板的相对两侧，该第一导热件和该第二导热件与该第一金属部分物理接触，且该第二光通讯件与该第二金属部分物理接触。
6.如权利要求5所述的光收发器，其特征在于，该金属层包含覆铜。
7.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件的热导率高于该第二导热件的热导率。
8.如权利要求7所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件的热导率至少是该第二导热件的热导率的1.5倍。
9.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件的热膨胀系数低于该第二导热件的热膨胀系数。
10.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件和该第二导热件各自与该壳体热接触。
11.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，该光收发器为QSFP-DD 800G光收发模块，该第一光通讯件为光发射次模块，且该第二光通讯件为光接收次模块。
12.一种光收发器，其特征在于，包含：
壳体；
光通讯模块，容置在该壳体内，其中该光通讯模块包含基板以及两个光通讯件；以及
散热模块，包含通过该基板彼此热接触的第一导热件以及第二导热件，该第一导热件与该第二导热件相间隔，该两个光通讯件与该第一导热件和该第二导热件热接触，且该第一导热件的热导率高于该第二导热件的热导率。
13.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件的热导率至少是该第二导热件的热导率的1.5倍。
14.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件和该第二导热件各自提供于该基板与该壳体的顶盖之间。
15.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该基板包含金属层，该第一导热件通过该金属层与该第二导热件热接触，且该两个光通讯件通过该金属层与该第二导热件热接触。
16.如权利要求15所述的光收发器，其特征在于，该金属层包含覆铜。
17.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件的热膨胀系数低于该第二导热件的热膨胀系数。
18.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该第一导热件和该第二导热件各自与该壳体热接触。
19.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该两个光通讯件分别提供于该基板的相对两侧，该两个光通讯件其中一者承载于该第一导热件，且该两个光通讯件其中另一者安装在该基板。
20.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，该光收发器为QSFP-DD 800G光收发模块，且该两个光通讯件分别为光发射次模块和光接收次模块。
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2022
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- 2022-03-23 CN CN202210288246.8A patent/CN116577880A/zh active Pending
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| US12013583B2 (en) | 2024-06-18 |
| US20230244048A1 (en) | 2023-08-03 |
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