[发明专利]供在光学通信模块中使用的热耗散装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学通信模块。更特定来说，本发明涉及一种供在例如并行光学发射器、接收器或收发器模块等光学通信模块中使用的热耗散装置及方法。

背景技术

存在用于在多个相应光学数据信道上同时发射及/或接收多个光学数据信号的多种并行光学通信模块。并行光学发射器具有用于在多个相应光学波导(例如，光纤)上同时发射多个相应光学数据信号的多个光学发射信道。并行光学接收器具有用于在多个相应光学波导上同时接收多个相应光学数据信号的多个光学接收信道。并行光学收发器具有用于在多个相应发射及接收光学波导上同时发射及接收多个相应光学发射及接收数据信号的多个光学发射及接收信道。

针对这些不同类型的并行光学通信模块中的每一者，存在多种设计及配置。用于并行光学通信模块的典型布局包含：电子组合件(ESA)，其包括具有球栅阵列(BGA)的电路板(例如印刷电路板(PCB))以及安装于电路板的上部表面上的各种电及光电组件；及光学子组合件(OSA)，其包括光学元件(例如，折射、反射或衍射透镜)，机械耦合到所述ESA。在并行光学发射器的情况中，激光二极管及一个或一个以上激光二极管驱动器集成电路(IC)安装于所述电路板上。所述电路板具有延续穿过其的电导体(即，电迹线及通孔)以及其上的电接触垫。激光二极管驱动器IC的电接触垫电连接到电路板的电导体。举例来说，一个或一个以上其它电组件(例如，控制器IC)通常也安装于电路板上且电连接到所述电路板。

类似配置用于并行光学接收器，只不过并行光学接收器的电路板在其上安装有多个光电二极管而非激光二极管且在其上安装有接收器IC而非激光二极管驱动器IC。并行光学收发器通常在其上安装有激光二极管、光电二极管、一个或一个以上激光二极管驱动器IC及接收器IC，但这些装置中的一者或一者以上可集成到相同IC中以减少部件计数并提供其它益处。

电路板通常具有安装于其上部表面上的一个或一个以上散热装置。所述散热装置可具有各种形状。电及光电组件通常通过导热材料附接到这些散热装置以使得由其产生的热能够向下传递到散热装置中，在所述散热装置中，所述热通过某一其它手段经由电路板的底部耗散或移除。散热装置均具有接收由相应组件产生的热且吸收及/或散布热以使其移动远离组件的相同的一般用途。由所述组件产生的热可不利地影响并行光学通信模块的性能及寿命。

在一些设计中，经由电路板的底部移除热为不可能或不实际的。举例来说，在BGA的情况下，所述BGA的底部上的导电球阵列与外部装置(例如主电路板)的电触点阵列接触。由于这些电连接，可能不存在用于经由BGA的底部向下的热耗散路径的空间。在此些情况中，已知通过将外部热耗散装置附接到模块的顶部而经由模块的顶部移除热。在一些情况中，经由电路板的底部及模块的顶部两者耗散热。

在一些并行光学通信模块中，电路板的上部表面在机械上极易碎且为电敏感的。在此些情况中，将外部热耗散装置放置成与电路板的上部表面接触可能损坏电路板且/或不利地影响模块的电性能。举例来说，由热耗散装置施加的机械力可使电路板破裂或翘曲且/或损坏电路板的电迹线，而热耗散装置与电路板之间的接触可改变电迹线的电容，从而导致电性能问题。

因此，需要提供热耗散的改善且允许经由并行光学通信模块的顶部耗散热而不会潜在地损坏电路板或不利地影响模块的性能的方法及系统。

发明内容

本发明提供在光学通信模块中用于耗散热的方法及系统。所述光学通信模块包括ESA、与所述ESA机械耦合的OSA及安置于形成于所述OSA中的空隙中的热耗散块。所述ESA包括具有至少顶部表面及底部表面的第一电路板、安装于所述第一电路板的上部表面上的至少第一电组件及安装于所述第一电路板的所述上部表面上的至少第一光电组件。所述第一电组件及所述第一光电组件中的至少一者构成至少第一热源。所述OSA包括用于在所述光学通信模块的至少一个光纤的一端与第一光电装置之间光学耦合光学信号的多个光学元件。安置于所述OSA的所述空隙中的热耗散块包括高导热率材料且具有至少顶部表面及底部表面。所述热耗散块的顶部表面大体在实质上平行于所述OSA的顶部表面大体所处的平面的平面中。所述热耗散块的底部表面大体在实质上平行于所述OSA的底部表面的平面中。所述热耗散块的底部表面通过小的气隙与第一热源的顶部表面间隔开。由于热耗散块的底部表面与第一热源的顶部表面的紧密接近，由所述第一热源产生的热的至少一部分横跨所述气隙且传递到所述热耗散块中。