[发明专利]一种用于多合一光模块的热管半导体控温模组

说明书

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种用于多合一光模块的热管半导体控温模组。

背景技术

随着通讯行业的迅猛发展，通讯设备的集成程度和组装密度不断提高，在提供强大使用功能的同时，也导致了设备功耗和发热量的急剧增加。而在所有元器件中，光模块的温度规格相对较低，通常工业级光模块要求壳温限制在65℃以内，实际环境温度高达70℃，空间的紧缩、可插拔性要求和低温度规格为光模块的散热带来了挑战，甚至成为整个产品发展的瓶颈。

传统方式采用自然对流散热，即在光模块鼠笼上部布置一个型材散热器，光模块鼠笼顶部开窗，散热器底部凸台与光模块直接接触，通过辐射及自然对流散发热量。但这种方式已经越来越无法满足通讯行业的发展要求，光模块的集成度越来越高，发热量越来越大，控温要求越来越低，传统的自然对流已经无法将光模块的温度降至环境温度之下，4G及5G的推出对光模块散热提出了更高的要求。

多合一光模块热管半导体控温模组的推出解决了空间及发热量问题，采用半导体主动制冷技术，可以将光模块的温度降低至环境温度以下，热管技术的引入解决了纵向空间不足的难题，通过相变热管技术可以将光模块的温度及时传导至横向面进行集中散热。

发明内容

本发明提供一种多合一光模块使用热管及半导体制冷技术进行控温的方案，解决了传统使用被动散热无法将光模块温度控制到环境温度之下及纵向高度不足无法进行散热的弊端，本发明采用相变热管技术先将光模块产生的热量先快速传导至横向端，然后再采用半导体制冷技术进行集中主动冷却，从而实现对光模块的温度控制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

发明内容：一种用于多合一光模块的热管半导体控温模组，包括光模块热端基板、光模块导热垫、相变热管、冷端基板、导热垫、半导体制冷片、冷热端间隔柱、热端散热器、绝热衬套、内紧固螺钉、外紧固螺钉、隔离柱、单板；所述光模块热端基板设置于光模块鼠笼上部，所述光模块导热垫设置于光模块热端基板与光模块鼠笼之间，所述相变热管设置于光模块热端基板与冷端基板之间；

所述冷端基板位于光模块鼠笼一侧，冷端基板下方布置有若干半导体制冷片，每个半导体制冷片连接一个端子，所述半导体制冷片上下分别有冷端和热端，冷端和热端均贴合以导热垫、上下分别与冷端基板和热端散热器紧密接触，热端散热器开有固定孔；

所述冷热端间隔柱设置于冷端基板与热端散热器之间，所述绝热衬套设置于固定孔内，所述内紧固螺钉套接绝热衬套、穿过固定孔，并固定热端散热器与冷端基板；

所述单板位于热端散热器下侧，隔离柱设置于热端散热器与单板之间，外紧固螺钉将所述热管半导体控温模组固定于隔离柱上，隔离柱固定于单板。

作为优选，所述相变热管呈扁平状，所述光模块热端基板和冷端基板上表面开有凹槽，所述相变热管以锡焊或者胶粘的方式埋入所述凹槽内，并设置于光模块热端基板与冷端基板之间，所述光模块热端基板和冷端基板采用ADC12压铸或者AL6063-T5机加工而成，表面采用化学镀镍处理。相变热管通过相变的原理将热端基板的热量快速传导至冷端基板，从而实现光模块产生的热量传输快速被传导，从而降低光模块的温度，其加工方法限定保证其热传输效果。

进一步，所述的相变热管直径为3mm，厚度为0.8mm，宽度为4.3mm。相变热管的尺寸限定保证了其热传输效果。

作为优选，其特征在于，所述的半导体制冷片具有两片，外形尺寸为37x19.2mm，厚度为2±0.03mm，内含晶粒71对。半导体制冷片的尺寸、数量保证制冷功率以在合适时间实现制冷效果。

进一步，所述的导热垫厚度为0.5mm，总数为4片，两片布置于半导体制冷片与冷端基板之间，另两片布置于半导体制冷片与热端散热器之间。导热垫用来减少半导体制冷片与热端散热器及冷端基板之间的接触热阻，提高导热效率。

进一步，所述的冷热端间隔柱、绝热衬套为尼龙材质，总数分别为6个，冷热端间隔柱高度为2.6±0.05mm；所述内紧固螺钉，数量为6。冷热端间隔柱、绝热衬套尼龙材质隔热性能好，因为穿接于内部，故需要隔热，冷热端间隔柱、绝热衬套、内紧固螺钉6组设置对应，固定贯穿整体的端部和中间，固定紧密度高。