專利名稱：具有從tosa到金屬殼體的有效傳熱路徑的光收發器的制作方法
技術領域：
本發明涉及光收發器，具體地說，本發明涉及將熱量從光發射子組件(下文中稱為T0SA)傳導至金屬殼體的機構。
背景技術：
光收發器通常包括TOSA ；光接收子組件(下文中稱為ROSA)；電路，其與T0SA、 ROSA和主系統進行通信；以及殼體，其用于封閉TOSA、ROSA和安裝有電路的電路板。TOSA 的內部安裝有半導體激光二極管(下文中稱為LD)。LD通常必須在恒定的溫度下操作，因此，TOSA安裝有熱電冷卻器(下文中稱為TEC)。TEC產生大量的熱量以使LD的溫度降低。 因此，具有TEC的TOSA需要耗散由TEC產生的熱量。圖10示出殼體102和103內的TOSA 101的常規布置。TOSA具有矩形封裝或同軸 CAN封裝，封裝中產生的熱量可以從封裝的側表面發散掉。此外，TOSA 101的側表面與殼體的縱軸線基本平行地延伸。相應地，在封裝IOla的側表面與殼體102或103之間設置諸如導熱板、導熱凝膠等具有良好導熱率的材料106a或106b，可以構成從TOSA 101至殼體的有效傳熱路徑。然而，上述常規布置僅限制于TOSA 101的散熱面朝向殼體的內表面并且與殼體的內表面基本平行的情況。近來的TOSA不總是具有這樣的散熱面。具體地說，TOSA設置有側表面由多層式陶瓷構成的陶瓷封裝，并且散熱面被限制于封裝的底部且該底部沿著與殼體的縱軸線垂直的方向延伸，此時需要構建將熱量從TOSA 的封裝傳導至殼體的另一種布置。
發明內容
本發明的一個方面涉及一種光收發器，所述光收發器包括金屬殼體、光學子組件和塊。金屬殼體具有光學插座，其用于接納外部光學連接器；以及電插塞，其用于與主系統進行通信。殼體具有將光學插座和電插塞連接起來的縱軸線。光學子組件可以安裝在金屬殼體內，并且可以具有包括底部件的封裝，底部件上安裝有LD。封裝的底部件沿著與金屬殼體的縱軸線交叉或垂直的方向延伸。根據本發明的實施例，塊與OSA的底部件以及金屬殼體的內表面進行熱接觸，以構成將熱量從OSA傳導至殼體的路徑。本發明的特征在于，塊可移動地組裝至金屬殼體。
下面結合附圖對本發明進行說明，其中圖1是示出根據本發明的實施例的光收發器的外觀的透視圖；圖2示出移除了上蓋的圖1所示的光收發器的內部；圖3是示出圖1所示的光收發器的主要部分沿光收發器的縱向截取的剖視圖；圖4是示出安裝在圖1所示的光收發器中的TOSA的局部剖視圖；圖5是圖4所示的TOSA的透視3
圖6A和圖6B示出均組裝有各FPC(撓性印刷電路)板并且安裝在圖1所示的光收發器中的ROSA和TOSA ；圖7示出根據本發明的實施例的傳導熱量的塊；圖8是示出用于將塊組裝到光收發器的殼體內的工具的透視圖；圖9示出將塊組裝至殼體的方法；以及圖10是示出將TOSA中產生的熱量傳導至殼體的常規機構的剖視圖。
具體實施例方式接下來，對根據本發明的一些優選實施例進行詳細說明。根據本發明的光收發器 10可以包括TOSA、ROSA、安裝在電路板上的電子電路、以及包括上蓋11和下蓋12的殼體。 上蓋11和下蓋12可以由金屬制成，以便有效地傳導和發散掉殼體內產生的熱量。具體地說，上蓋具有多個鰭片11a，以有效地發散掉熱量。上蓋11還包括孔11c，通過孔Ilc從殼體外側組裝和對準用于傳導熱量的塊。上蓋11和下蓋12的前部具有蓋住端口的凸緣13， 光收發器10通過端口安裝在主系統內。殼體還包括位于凸緣13前側的光學插座14，光學插座14接納外部光學連接器。另一方面，殼體后端突出有電插塞15a，電插塞15a是殼體中的電路板的端部。在將光收發器10設置在主系統內時，電插塞15a與配置在主系統中的電連接件配合，并可以在光收發器10與主系統之間建立通信。在本說明書中，光收發器10的前側與光學插座所在的一側對應，而后側與電插塞15a所在的一側對應。圖2通過移除上蓋11展示出殼體的內部。下蓋12上安裝有電路板15，并且電路板15安裝有包括IC 19和一些有源及無源元件在內的電子電路。TOSA 21和ROSA 31安裝在電路板15的前部。0SA21和31可以通過各FPC 27和34與電路板上的電路電連接。TOSA 21和IC 19是光收發器10中產生熱量的主要元件。本實施例示出將TOSA 21產生的熱量有效地傳導至殼體，確切地說，傳導至上蓋11的機構。即，本實施例中的光收發器10具有與TOSA 21和上蓋11熱耦合的塊16。塊16通過與TOSA 21和上蓋11緊密接觸將熱量有效地從TOSA 21傳導至上蓋11。圖3放大地示出將熱量從TOSA 21傳導至上蓋11的機構的主要部分。以下參考圖4至圖6所說明的TOSA 21包括陶瓷封裝(封裝件)22、套管部分24和連接套管，連接套管將套管部分24與陶瓷封裝22連接起來。本實施例中的陶瓷封裝22必需從與光收發器10的縱向相交或垂直的后表面來耗散熱量，而不從側表面耗散熱量。陶瓷封裝22的側表面與光收發器10的縱向基本平行，與圖9所示的常規布置類似地，這可以幫助將熱量從 TOSA 21傳導至殼體。然而，陶瓷封裝22具有垂直于殼體縱向延伸的散熱面。本實施例的光收發器10將塊16布置在陶瓷封裝22的后方，具體地說，使塊16的前表面16a與陶瓷封裝22的底部件25進行物理接觸和熱接觸。同時，與塊16的前表面16a 基本垂直的傳導面(即塊16的頂面)16b與上蓋11的內表面進行物理接觸和熱接觸。稍后說明的塊16可以這樣組裝在上蓋11上工具20支撐塊16并首先將塊16的前表面16a 抵靠在底部件25上，并且用螺釘17使傳導面16b與上蓋11的內表面lib接觸。從而，可以構成將熱量從TOSA 21傳導至上蓋11的路徑。塊16可以由具有良好導熱率的材料制成，這種材料通常為鋁(Al)或銅(Cu)的金屬或者氮化鋁(AlN)陶瓷。圖3所示的實施例還可以包括位于塊16與陶瓷封裝22的底部件25之間的導熱板、導熱凝膠或導熱脂。這些材料可以填入底部件25與前表面16a之間的間隙中，或補償底部件25與前表面16a之間的凹凸部。具體地說，當前表面16a與底部件25不平行地延伸時，諸如導熱板或導熱脂等柔性件能夠有效地填充間隙。具體地說，塊 16的前表面16a與傳導面16b之間的角度取決于形成塊的處理的穩定性，同時，陶瓷封裝 22的底部件25的豎直角度取決于陶瓷封裝22自身的組裝、陶瓷封裝在套管部分24上的組裝以及TOSA在殼體中的組裝。因此，前表面16a并不總是與底部件25平行。上蓋11和下蓋12通過支撐TOSA 21的套管部分24來將T0SA21定位。如上文所述，TOSA 21的陶瓷封裝22的組裝影響底部件25在光收發器10的縱向上的位置。根據本實施例的塊16和上蓋11具有沿縱向將塊16對準的機構，這可以補償底部件25在縱向上的位置偏差。此外，前表面16a的面積比底部件25的面積大，這可以使整個底部件25與前表面16a可靠地接觸。圖4至圖6示出根據本發明的TOSA 21的實例。如所描述的那樣，TOSA 21包括陶瓷封裝22、套管部分24和連接套管23。如圖4所示，陶瓷封裝22具有用于側壁22a的所謂的多層式結構。側壁22a還包括將內部互聯線路從封裝中引出的多個電極22b。這些多層結構的側壁22a安裝在底部件25上，而側壁22a利用支撐壁22c而安裝有蓋板22e。蓋板22e在偏離蓋板22e中央的位置處具有圓筒22d。底部件25上安裝有熱電冷卻器(下文中稱為TEC) 26，而TEC 26上安裝有光學元件，包括LD、監視LD的發射的光電二極管(PD)、 聚光透鏡等。連接套管23將陶瓷封裝22與套管部分24以機械和光學的方式連接起來。具體地說，通過調整圓筒22d與連接套管23的孔23a之間的交疊深度，實施套管部分24與陶瓷封裝22 (特別是陶瓷封裝22中的LD)之間的光學對準，該對準是沿著光軸的光學對準。另一方面，使套管部分24在連接套管23的端面23b上滑動，可以在與光軸垂直的平面中執行光學對準。從而，可以實現套管部分24與陶瓷封裝22之間的光學對準。套管部分24包括套管24a、插頭(stub) 24b和套管蓋24d。套管24a的一端接納組裝在外部光學連接器中的插芯(圖4中未示出)，另一端接納插頭24b。插頭的中心具有耦合光纖24c。當套管24a接納插芯并且由插芯保持的外部光纖的末端抵靠耦合光纖的末端時，可以實現外部光纖與耦合光纖之間的光學耦合。此外，來自陶瓷封裝22中的LD的發射光會聚在耦合光纖24c的面向陶瓷封裝22的另一端上，從而可以實施LD與外部光纖之間的光學耦合。底部件25相對于陶瓷封裝22的側壁22a形成底部且從側壁22a的底部略微地突出。側壁的底部具有用于電極22b的L形區域，L形區域占據側壁22a的彼此相連的兩側， 而側壁22a的剩余兩側用于底部件25。如圖6B所示，電極22b可以與用于TOSA 21的FPC 27的一部分27a電連接。圖 6A 和圖 6B 示出分別組裝有 FPC 34 禾口 FPC 27 的 ROSA 31 禾口 TOSA 21。TOSA 21 具有如上所述呈正方形的陶瓷封裝22，而ROSA 31具有所謂的同軸封裝32，從同軸封裝32 的管座延伸有多個引線腳。用于ROSA的FPC 34在連接部分34a與引線腳焊接起來。圖7是塊16的實例的透視圖。塊16可以由具有良好導熱率的材料制成，這種材料通常為諸如鋁(Al)或銅(Cu)等金屬，或者諸如氮化鋁(AlN)等陶瓷。圖7所示的塊16 具有矩形形狀，然而，塊16的形狀是可選的，只要明確限定至少兩個表面16a和16b即可。
5塊16的傳導面16b上具有引導件18和遠離引導件18的螺孔16c。圖8是示出將塊16組裝到上蓋11上的工具20的透視圖。工具20可以僅通過切割和彎折，而無需通過軟焊、焊接等用金屬板制成，這可以降低工具20的加工成本。工具20 包括橋部20a和從橋部20a向下延伸的兩個腿部20c和20f。橋部20a具有均從橋部20a 的側部延伸、向上彎折繼而向內彎折的延伸部20b。延伸部20b可以防止橋部20a向上翹曲。一個腿部20c的末端具有向內彎折的片20e。片20e抵靠塊16的引導件18。另一個腿部20f的末端彎折兩次以形成另一個片20d。工具20可以如圖3和圖9所示的那樣將塊16組裝至上蓋11。即，通過將引導件 18從蓋子11的內部插入孔Ilc中但通過縫lie從螺孔16c中將螺釘17擰松，將塊16首先組裝至上蓋11。在這種情況下，塊16可以在孔Ilc和縫lie內沿著光收發器的縱向移動。 盡管圖3示出的縫lie在殼體縱軸線上的長度長于螺釘頂部在殼體縱軸線上的長度，然而， 縫lie在垂直于縱軸線的方向上的寬度窄于螺釘頂部在垂直于縱軸線的方向上的寬度。于是，螺釘17可以將塊16組裝至上蓋11。在這種情況下，工具20將腿部20c的末端20e抵靠在引導件18上，而另一個腿部 20f上的片20d與凸緣13的前表面進行接觸。片20d產生彈力以將工具20向前推，因此， 在工具20的末端20e的推壓下，塊16與陶瓷封裝22的底部件25可靠地進行接觸。用螺絲刀T緊固螺釘17，可以將塊16牢固地組裝至上蓋11，并同時使塊16的前表面16a與陶瓷封裝22的底部件25接觸。盡管圖3所示的實施例具有用腿部20c和20f緊固引導件18 和凸緣13的工具20，然而，工具20的腿部20f可以設置為抵靠光收發器10的前端。在上述詳細說明中，已經參考本發明的具體示例性實施例對本發明的光收發器進行了描述。然而，很顯然，可以在不背離本發明的較廣義的精神和范圍的情況下作出各種修改和變型。相應地，應認為本說明書和附圖是示例性的而不是限制性的。
權利要求
1.一種光收發器，包括金屬殼體，包括光學插座，其用于接納外部光學連接器；以及電插塞，其用于與主系統進行通信，所述殼體具有將所述光學插座和所述電插塞連接起來的縱軸線；光學子組件，其安裝在所述金屬殼體內，所述光學子組件具有封裝，所述封裝具有用于安裝半導體光學裝置的底部件，所述底部件沿著與所述金屬殼體的縱軸線交叉的方向延伸；以及塊，其與所述光學子組件的所述底部件以及所述金屬殼體的內表面進行熱接觸， 其中，所述塊以能移動的方式組裝至所述金屬殼體中。
2.如權利要求1所述的光收發器，其中，所述塊具有引導件和螺孔，并且所述金屬殼體具有孔和縫， 通過將所述引導件穿過所述孔并且使所述螺釘通過所述縫旋入所述螺孔中，將所述塊組裝至所述金屬殼體。
3.如權利要求2所述的光收發器，其中，所述孔和所述縫在縱向上具有彼此相同的寬度。
4.如權利要求3所述的光收發器，其中，所述縫在垂直于所述縱軸線的方向上的長度小于所述螺釘的螺釘頂部的尺寸。
5.如權利要求1所述的光收發器，其中，所述塊具有隔著導熱板、導熱凝膠和導熱脂中的一者與所述封裝的所述底部件接觸的表面。
6.如權利要求5所述的光收發器，其中，所述塊具有與所述金屬殼體的內表面接觸的另一個表面， 所述塊的所述表面和所述另一個表面基本上構成直角。
7.如權利要求1所述的光收發器， 其中，所述光學子組件是安裝有半導體激光二極管和熱電冷卻器的發射子組件， 所述半導體激光二極管安裝在所述熱電冷卻器上，并且所述熱電冷卻器安裝在所述封裝的底部件上。
8.如權利要求1所述的光收發器，其中，所述光學子組件的封裝具有多層式陶瓷封裝。
9.如權利要求1所述的光收發器， 其中，所述塊由鋁、銅或氮化鋁制成。
全文摘要
本發明公開一種具有從TOSA到金屬殼體的有效傳熱路徑的光收發器。TOSA具有底部件，底部件上安裝有諸如TEC等發熱裝置，且沿著與金屬殼體的縱軸線垂直的方向延伸。光收發器還包括塊，塊與TOSA的底部件和金屬殼體的內表面可移動地接觸，以構成從TOSA至金屬殼體的有效傳熱路徑。
文檔編號H05K7/20GK102438426SQ20111024169
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月17日 優先權日2010年8月20日
發明者倉島宏實, 石井邦幸 申請人:住友電氣工業株式會社