專利名稱：具有從osa到蓋的有效散熱路徑的光收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝有光學(xué)子組件(下文中稱為0SA)的光收發(fā)器，該光收發(fā)器具有沿與光收發(fā)器的縱向交叉或基本垂直的方向延伸的散熱面。
背景技術(shù)：
光收發(fā)器安裝有發(fā)送信號光的光發(fā)射子組件(下文中稱為T0SA)和接收另一信號光的光接收子組件(下文中稱為ROSA)，以便實(shí)現(xiàn)全雙工光通信。一些TOSA或ROSA在封裝內(nèi)安裝有產(chǎn)生熱量的裝置。具體地說，能控制諸如半導(dǎo)體激光二極管(下文中稱為LD)等發(fā)光裝置的溫度的熱電冷卻器(下文中稱為TEC)產(chǎn)生大量熱量，因此，安裝有這種TEC的 OSA需要將熱量有效地耗散至例如收發(fā)器的殼體。已公開的美國專利US20040105633A已經(jīng)披露了通過導(dǎo)熱板將TOSA中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至殼體的機(jī)構(gòu)，其中TOSA具有所謂的同軸封裝。圖9是沿光收發(fā)器的縱向截取的剖視圖，其中，光收發(fā)器安裝有OSA 101以及與撓性印刷電路(下文中稱為FPC)板104連接的電路板105。OSA 101包括具有管座IOlb和套管部分IOlc的封裝101a。管座IOlb具有通過FPC板104與電路板105電連接的引線腳。封裝IOla中產(chǎn)生的熱量可以分別通過導(dǎo)熱板106a和106b耗散至蓋102和103。在這種常規(guī)的布置中，封裝的散熱面與蓋102和103的縱向平行，也就是說，封裝IOla的散熱面平行于蓋的內(nèi)表面延伸。當(dāng)封裝的散熱面不平行于蓋的內(nèi)表面延伸時，需要設(shè)計(jì)某種機(jī)構(gòu)來保證從封裝到蓋的良好散熱路徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種光收發(fā)器的機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)，其將OSA中產(chǎn)生的熱量傳遞至光收發(fā)器的蓋。蓋可以由金屬制成，并具有縱向和沿著縱向延伸的內(nèi)表面。OSA包括封裝， 封裝具有沿與金屬蓋的縱向交叉的方向延伸的散熱面。本發(fā)明的光收發(fā)器的特征在于，光收發(fā)器還可以包括由金屬制成的熱傳導(dǎo)件。熱傳導(dǎo)件包括接觸板和傳熱板。接觸板可以與 OSA的封裝的散熱面熱接觸，而傳熱板與蓋的內(nèi)表面熱接觸。因此，即使當(dāng)OSA的散熱面與殼體的縱向基本垂直時，熱傳導(dǎo)件也可以形成從OSA到殼體的蓋的有效傳熱路徑。


閱讀下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，可以更好地理解前述目的及其它目的、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的光收發(fā)器的外觀的透視圖；圖2示出通過移除上蓋所展示的圖1所示的光收發(fā)器的內(nèi)部；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的散熱機(jī)構(gòu)的剖視圖；圖4是示出安裝在圖1所示的光收發(fā)器內(nèi)的TOSA的局部剖視圖；圖5是圖4所示的TOSA的外觀；
圖6A和圖6B分別示出均安裝在圖1所示的光收發(fā)器內(nèi)的ROSA和T0SA，其中，ROSA 和TOSA組裝有各自的FPC板；圖7A和圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱傳導(dǎo)件；圖8A和圖8B示出組裝有FPC板和熱傳導(dǎo)件的TOSA ；圖9是沿著常規(guī)光收發(fā)器的縱向截取的常規(guī)散熱機(jī)構(gòu)的剖視圖；以及圖10是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光收發(fā)器的散熱機(jī)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)組件將安裝在圖1所示的光收發(fā)器10中。圖1中的光收發(fā)器10包括TOSA、ROSA、與安裝在電路板上的TOSA和ROSA進(jìn)行通信的電子電路，上述各部件均安裝在上蓋11和下蓋12之間。上蓋11和下蓋12是光收發(fā)器10的殼體，且可以由金屬制成，以便有效地發(fā)散掉在殼體中產(chǎn)生的熱量。上蓋11包括多個鰭片11a，以提高熱量的耗散。殼體包括位于前側(cè)的凸緣13，從而蓋住設(shè)置在主系統(tǒng)中的供光收發(fā)器10插入的端口。殼體還包括位于凸緣 13前方的光學(xué)插座14，該光學(xué)插座14接納外部光學(xué)連接器，而殼體包括位于殼體后部的與主系統(tǒng)進(jìn)行通信的電插塞15a。插塞1 形成在電路板的端部。圖2示出移除了上蓋11的光收發(fā)器10的內(nèi)部。電路板15安裝在下蓋12上，且安裝有無源元件和一些IC 20。TOSA 21和ROSA 31設(shè)置在下蓋12的前側(cè)，并且在此處分別通過FPC板27和34與電路板15電連接。安裝在TOSA 21中的諸如LD等光發(fā)射裝置和安裝在電路板15上的IC 20是安裝在光收發(fā)器10內(nèi)的各個元件中產(chǎn)生大量熱量的兩個元件。本發(fā)明涉及將TOSA 21中產(chǎn)生的熱量有效地傳遞至收發(fā)器10之外的機(jī)構(gòu)。本實(shí)施例的TOSA 21具有與熱傳導(dǎo)件16熱耦合的陶瓷封裝(封裝件)，并且該熱傳導(dǎo)件16還與上蓋11熱耦合。從而，可以確保從TOSA 21到上蓋11的傳熱路徑。圖3示出光收發(fā)器10的前部的剖視圖，說明了上述傳熱路徑。將參考圖4至圖6 對TOSA 21的細(xì)節(jié)，特別是TOSA 21的外形進(jìn)行說明，TOSA 21包括陶瓷封裝22、套管部件 M和連接套管23，連接套管23將陶瓷封裝22與套管部件M連接起來。TOSA 21通過底部件25的表面將產(chǎn)生于TOSA中的熱量發(fā)散掉。因此，需要構(gòu)成從封裝22的底部件25到上蓋11的內(nèi)表面lib的傳熱路徑。該傳熱路徑的特征在于兩個表面，即封裝的底部件25 與上蓋11的內(nèi)表面lib基本上形成直角，換句話說，底部件25沿著與殼體的縱向交叉或垂直的方向延伸。本實(shí)施例的光收發(fā)器10設(shè)置有熱傳導(dǎo)件16，熱傳導(dǎo)件16由具有大彈性和良好導(dǎo)熱率的金屬制成。熱傳導(dǎo)件16 (將在后面進(jìn)行詳述)包括支撐板17，其由陶瓷封裝22保持；接觸板18，其與陶瓷封裝22的底部件25接觸；傳熱板19，其與上蓋11的內(nèi)表面lib熱接觸。熱傳導(dǎo)件16還可以包括另一個傳熱板19b (將稱為輔傳熱板)，該傳熱板19b與下蓋 12的內(nèi)表面熱接觸。從而，可以將T0SA21中產(chǎn)生的熱量有效地傳遞至蓋11和蓋12。熱傳導(dǎo)件16可以由具有大彈性和良好導(dǎo)熱率的鋁、銅等制成。本實(shí)施例的傳熱路徑還可以包括位于陶瓷封裝22的底部件25與熱傳導(dǎo)件16的接觸板18之間的導(dǎo)熱凝膠等。 導(dǎo)熱凝膠等可以設(shè)置在傳熱板19與上蓋11的內(nèi)表面lib之間。導(dǎo)熱凝膠可以彈性變形以填充部件之間的間隙。導(dǎo)熱凝膠等能夠切實(shí)地改善部件之間的傳熱性能。通過將TOSA 21的套管部件M的基部設(shè)置在蓋11與蓋12之間而將TOSA 21對準(zhǔn)成沿著收發(fā)器的光軸，這自動地限定了陶瓷封裝22的底部件25的縱向位置。盡管陶瓷封裝22固有地具有空間擴(kuò)散性(dimensional dispersion)，然而熱傳導(dǎo)件16的傳熱板19 能夠可移動地與內(nèi)表面lib接觸，同時熱傳導(dǎo)件16通過接觸板18與底部件25剛性地接觸。 從而，可以形成從陶瓷封裝22的底部件25到上蓋11的傳熱路徑而不受TOSA 21的縱向位置約束。圖4至圖6示出本實(shí)施例的TOSA 21的細(xì)節(jié)。TOSA 21可以主要包括多層陶瓷封裝22、連接套管23和套管部件24。連接套管23將套管部件M與陶瓷封裝22連接起來。 多個陶瓷層順序地相互堆疊在底部件25上，以形成陶瓷封裝22的側(cè)壁22a。側(cè)壁2 包括將互連線路引出至封裝22外部的電極22b。此外，側(cè)壁2 借助輔壁22c而安裝有蓋板 22d。蓋板22d在偏離蓋板中央的位置處包括與連接套管23連接的圓筒22e?？捎山饘僦瞥傻牡撞考?5上安裝有熱電冷卻器(TEC) 26，而在TEC沈上安裝有LD和其它光學(xué)部件。 當(dāng)TEC 26的頂板吸收熱量，即，頂板被冷卻時，TEC 26的下板被加熱。因此，TEC 26，確切地說，TEC的下板是產(chǎn)生大量熱量的裝置。TEae產(chǎn)生的熱量被傳遞至陶瓷封裝22的底部件25，并且熱傳導(dǎo)件16通過接觸板18與底部件25牢固地接觸，這可以有效地將該熱量傳遞至上蓋11。連接套管23將陶瓷封裝22與套管部件M連接起來。也就是說，通過用孔23a接納陶瓷封裝22的圓筒2 并且調(diào)整孔23a與圓筒2 之間的重疊量，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷封裝22 與套管部分M之間沿著光軸的光學(xué)對準(zhǔn)。同時，可以通過使套管部件M的基端在連接套管23的頂面2 上滑動，實(shí)現(xiàn)沿著與光軸垂直的兩個方向的光學(xué)對準(zhǔn)。套管部件M與外部光纖光學(xué)耦合。具體地說，套管部件包括套管2 和插頭Mb， 在插頭Mb的中心包括耦合光纖Mc。通過將外部插芯接納在套管M中，使保持在插芯中心處的外部光纖抵靠在耦合光纖2 上。從而，從陶瓷封裝22的LD發(fā)射出并進(jìn)入耦合光纖Mc的一端的光可以被發(fā)送至外部光纖。陶瓷封裝22的底部件25從陶瓷層的端部突出。具體地說，陶瓷層在正方形的兩側(cè)區(qū)域包括形成L形形狀的電極22b，而正方形的其它區(qū)域被底部件25占據(jù)。如圖6B所示，位于陶瓷層的L形后端處的電極22b與FPC板27連接。FPC板27具有平面的形狀，以遠(yuǎn)離底部件25。圖6A示出ROSA 31與另一 FPC板34的連接。如圖6A所示，ROSA具有同軸封裝(或者有時被稱為CAN封裝)，引線腳連接至FPC板34的基部34a。ROSA 31的同軸封裝32可以附接有套管部件33。圖7A和圖7B分別從前方和后方示出熱傳導(dǎo)件16，并且圖8A和圖8B是熱傳導(dǎo)件 16組裝至TOSA 21的透視圖。如已經(jīng)說明的那樣，熱傳導(dǎo)件16可以由具有大彈性和良好導(dǎo)熱率的金屬制成。用于熱傳導(dǎo)件16的典型材料是鋁或銅，其中鋁的導(dǎo)熱率是236W/(m ·Κ)， 而銅的導(dǎo)熱率是398W/(m · K)，與之相比，鋅的導(dǎo)熱率為98W/(m · K)。樹脂材料的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)小于鋁和銅的導(dǎo)熱率。如圖7A和圖7B所示，熱傳導(dǎo)件16可以僅用金屬板通過切割和彎折制成，而無需進(jìn)行軟焊、焊接等，這可以降低成本。熱傳導(dǎo)件16包括支撐板17、接觸板18和傳熱板19。 熱傳導(dǎo)件16可以利用支撐板17支撐在陶瓷封裝22上。具體地說，支撐板17包括將支撐板17分為兩個部分(分支部)17a的U形切口，兩個部分17a的端部被彎折形成鉤部17b。接觸板18可以通過對支撐板17的一側(cè)進(jìn)行兩次彎折而形成。即，向后彎折支撐板18側(cè)以形成側(cè)面18a，向內(nèi)再次彎折側(cè)面18a的端部以形成U形的截面。傳熱板19也可以通過對支撐板17的另一側(cè)進(jìn)行兩次彎折而形成。即，向后彎折支撐板17的頂端以形成寬的傳熱板19。傳熱板19的端部具有一對臂19b，將這些臂19b向后彎折并且將這些臂 19b的端部連接起來以形成橋部19a。橋部19a的橫截面向后突出以形成肋部。使支撐板 17的另一側(cè)，即底側(cè)向前彎折，然后在端部20a處向后翻折以形成輔傳熱板20b。從而，熱傳導(dǎo)件16的前底部具有U形的橫截面。圖8A和圖8B示出具有熱傳導(dǎo)件16的TOSA 21組件。如圖8A和圖8B所示，熱傳導(dǎo)件16被陶瓷封裝22支撐為使得陶瓷封裝22置于支撐板17與接觸板18之間。通過將套管部件對的基部插入支撐板17的分支部17a之間的切口直至鉤部17b勾住陶瓷封裝22 為止并通過使接觸板18與底部件25接觸，可以將熱傳導(dǎo)件16組裝至TOSA 21。支撐板17 的分支部17a、接觸板18的側(cè)面18a以及鉤部17b將陶瓷封裝22包圍。鉤部17b可以防止陶瓷封裝22從熱傳導(dǎo)件16上滑脫。從支撐板17的頂側(cè)延伸的傳熱板19在與接觸板18交叉的方向上延伸，從而越過陶瓷封裝22，并且傳熱板19稍微向上彎曲以便與上蓋11的內(nèi)表面lib彈性接觸。類似地， 從下分支部17a側(cè)面向后延伸的輔傳熱板20b稍微向下彎曲以便與下蓋12的內(nèi)表面彈性接觸。此外，如圖3所示，橋部19a的尖部與上蓋11的另一內(nèi)表面Ilc接觸。下面參考圖3對用于TOSA 21的熱傳導(dǎo)件16的功能進(jìn)行說明。由于橋部19a的尖部與上蓋11的表面IlC接觸，并且端部形成有橋部19a的臂19b通過基本彎折成直角而固有地展示出彈性特性，并且產(chǎn)生通過傳熱板19和支撐板17作用于接觸板18的推力，因此，接觸板18可以被推壓在陶瓷封裝22的底部件25上。然而，陶瓷封裝22或者TOSA 21 相對于上蓋11被剛性地固定在套管部分M上，因此，接觸板18可以與底部件25進(jìn)行熱接觸并且接觸可靠。形成為稍微向外彎曲的傳熱板19和輔傳熱板20b在兩個蓋11和12彼此組裝起來時發(fā)生彈性變形，從而傳熱板19和輔傳熱板20b可以與蓋11和12進(jìn)行熱接觸且接觸可靠，并且向蓋11和12提供有效的傳遞路徑。從而，即使當(dāng)陶瓷封裝22的底部件25沿著與蓋11和12的延伸方向交叉或基本垂直的方向延伸時，熱傳導(dǎo)件16也可以形成從底部件25 到蓋11和12的傳熱路徑。已經(jīng)參考附圖接合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了全面的說明。然而，應(yīng)該理解，各種變化和變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，熱傳導(dǎo)件16與陶瓷封裝22的底部件25和蓋的內(nèi)表面lib和Ilc直接接觸。熱傳導(dǎo)件16也可以經(jīng)由例如導(dǎo)熱板、導(dǎo)熱脂等與上述部件間接地接觸。這樣的材料可以吸收兩個部件之間的分界部的粗糙度，并且改善這些部件之間的熱量傳遞。此外，上述實(shí)施例中的傳熱板19從支撐板17延伸從而越過陶瓷封裝22。然而，如圖10所示，傳熱板19可以從接觸板18延伸。即使熱傳導(dǎo)件16A具有這樣的布置，也可以實(shí)現(xiàn)與熱傳導(dǎo)件16的功能相同的功能。除非脫離了本發(fā)明的范圍，否則應(yīng)該將這些變化和變型理解為包含在由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光收發(fā)器，包括金屬蓋，其具有縱向和沿著所述縱向延伸的內(nèi)表面；光學(xué)子組件，其包括封裝，所述封裝具有沿與所述金屬蓋的縱向交叉的方向延伸的散熱面；以及熱傳導(dǎo)件，其由金屬制成，所述熱傳導(dǎo)件包括接觸板和傳熱板，所述接觸板與所述光學(xué)子組件的散熱面熱接觸，所述傳熱板與所述金屬蓋的所述內(nèi)表面熱接觸， 其中，所述熱傳導(dǎo)件形成從所述光學(xué)子組件到所述金屬蓋的傳熱路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其中，所述熱傳導(dǎo)件還包括被所述光學(xué)子組件支撐的支撐板，所述光學(xué)子組件的所述封裝設(shè)置在所述熱傳導(dǎo)件的所述支撐板和所述接觸板之間。
3.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其中，所述傳熱板在所述支撐板的端部處彎折。
4.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其中，所述傳熱板在所述接觸板的端部處彎折。
5.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其中，所述接觸板在所述支撐板的端部處彎折兩次。
6.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其中，所述金屬蓋包括上蓋和下蓋，所述下蓋與所述上蓋組裝在一起，以形成容納所述光學(xué)子組件和所述熱傳導(dǎo)件的空間，所述熱傳導(dǎo)件還包括輔傳熱板，所述輔傳熱板在所述支撐板的端部彎折，以及所述傳熱板與所述上蓋熱接觸，并且所述輔傳熱板與所述下蓋熱接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的光收發(fā)器， 其中，所述輔傳熱板稍微向外彎曲。
8.如權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器， 其中，所述傳熱板稍微向外彎曲。
9.如權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其中，所述傳熱板包括一對臂，每個所述臂均從所述傳熱板的端部延伸并且基本彎折成直角，所述臂的端部連接起來以形成具有肋部的橋部，所述肋部與所述上蓋的另一個內(nèi)表面接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的光收發(fā)器，其中，所述上蓋的所述另一個內(nèi)表面基本垂直于所述金屬蓋的所述內(nèi)表面而延伸。
11.如權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其中，所述光學(xué)子組件是安裝有半導(dǎo)體激光二極管和熱電冷卻器的光發(fā)射子組件，所述半導(dǎo)體激光二極管安裝在所述熱電冷卻器上，所述熱電冷卻器安裝在包含所述散熱面的部件上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有從OSA到蓋的有效散熱路徑的光收發(fā)器。該光收發(fā)器包括金屬蓋、產(chǎn)生熱量的OSA、以及熱傳導(dǎo)件。OSA具有沿與光收發(fā)器的縱向交叉或基本垂直的方向延伸的傳熱面。僅通過切割和彎折金屬板而形成的熱傳導(dǎo)件包括與OSA的傳熱面和金屬蓋的內(nèi)表面接觸的接觸板和傳熱板，以便形成從OSA到蓋的有效傳熱路徑。
文檔編號G02B6/42GK102375187SQ20111024349
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者倉島宏實(shí), 石井邦幸 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社