CN109041552A - 一种散热组件及通信模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种散热组件，包括外壳和设置在外壳内部的发热器件，其特征在于，所述外壳内设置包在发热器件外围的隔热腔体，所述隔热腔体上开设有通口，在外壳内设置穿过通口的用于将发热器件的热量传导到外壳上的热传导组件。本发明所述的散热组件在将发热器件的热量传导到外壳上进行散热的同时，利用隔热腔体避免高温的外壳散发的热量再回传到发热器件上，从而保障良好稳定的散热效果，避免出现温度波动，保障发热器件工作稳定，从而保障电子模块稳定的工作性能，同时有效的延长器件的使用寿命。

Description

一种散热组件及通信模块

技术领域

本发明涉及电子器件散热技术领域，尤其涉及一种散热组件及通信模块。

背景技术

电子器件在工作时通常都会产生大量的热量，但同时电子器件又对工作温度有较高的要求，温度过高会导致电子器件工作异常、使用寿命缩短，尤其是对于通信光模块，对于工作温度的恒定要求更是苛刻，当工作温度升高时，光模块的发射强度会随温度升高而减小，并且光模块发出的信号波长会出现波长漂移，波长一旦漂移则会有部分光包信号在通过AWG/Demux时出现信号丢失，就会造成ONU和OLT通信时出现丢包现象，严重影响通信的可靠性，因此必须采用良好的散热结构来保障恒定的温度，避免出现工作温度波动，确保光模块稳定可靠的运行。

目前的光模块散热结构通常是直接在光器件与外壳之间设置热传导组件，将光器件产生的热量通过热传导组件传递到外壳上后由外壳向外散发出去从而达到散热的目的，但外壳在散热时散发的热量是不定向的，热量容易通过辐射或接触的方式再传递回光器件上，从而实际的散热效果不佳，难以将光模块维持在较低的恒定温度，从而难以维持稳定的工作状态，影响器件工作性能，无法保障可靠、稳定的通信质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种散热组件，解决目前技术中的散热结构存在热量回传的状况，散热效果不佳，难以维持恒定的工作温度影响工作性能的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种散热组件，包括外壳和设置在外壳内部的发热器件，其特征在于，所述外壳内设置包在发热器件外围的隔热腔体，所述隔热腔体上开设有通口，在外壳内设置穿过通口的用于将发热器件的热量传导到外壳上的热传导组件。本发明所述的散热组件在利用热传导组件将发热器件的热量传导到外壳上进行散热的同时，利用隔热腔体避免高温的外壳散发的热量再回传到外壳内的发热器件上，从而保障良好稳定的散热效果，使得发热器件能够维持在较低的恒定温度，保障发热器件工作稳定，从而保障稳定的工作性能，同时能有效的延长器件的使用寿命。

进一步的，所述的隔热腔体的内壁贴合在发热器件的表面，避免热量在隔热腔体过度蓄积，确保发热器件产生的热量尽可能的通过隔热腔体的通口由热传导组件传导到外壳上散发出去。

进一步的，所述的隔热腔体内仅设置有发热器件，隔热腔体将发热器件与设置在外壳内的其余部件分隔开，避免发热器件产生的热量影响其他部件，保障电子模块稳定良好的工作性能。

进一步的，所述的隔热腔体由若干的分腔体拼合构成，装卸方便、操作简单，将隔热腔体分解成结构较为简单的分腔体，便于制作，制作成本低。

进一步的，所述的隔热腔体为双层结构，内层为与发热器件表面贴合的导热腔层，外层为隔热腔层，并且导热腔层与热传导组件热导通由其将热量传导到外壳上。利用与发热器件整个外围表面接触的导热腔层来进行热传导，增大接触面积，提高热传导的效率，使得发热器件产生的热量能更高效充分的沿着导热腔层、热传导组件传递到外壳上进行散热，提高散热效率，保障发热器件工作稳定。

进一步的，所述的隔热腔体为贴合在外壳的内壁上的壳体隔热层构成，即外壳为双层结构，发热器件产生的热量由热传导组件传递到外壳的外层散发出去，而外壳内层的壳体隔热层则有效的避免热量再回传到发热器件上，从而保障良好的散热效果，保障发热器件工作在较低的恒定温度。

进一步的，所述的热传导组件包括半导体制冷器，所述半导体制冷器的冷端与发热器件热导通，所述半导体制冷器的热端与外壳热导通。半导体制冷器(TEC)利用半导体材料的珀尔帖效应制成的，当直流电流通过时，其一端吸热，一端放热。TEC的加热与制冷以及工作速率，由通过它的电流方向和大小来决定，TEC体积小、速度快和控制方便，适用于小型设备的恒温控制系统。

进一步的，所述的热传导组件还包括在半导体制冷器与发热器件之间设置的热导体件，所述的热导体件一侧与发热器件贴合，热导体件的另一侧与半导体制冷器的冷端贴合。TEC是热传递器件，使用时应保证其冷端和热端具有良好接触才能保障良好的散热效果，因此利用热传导组件来提高接触贴合性，确保发热器件产生的热量能更充分由TEC导出到外壳上进行散热。

进一步的，所述热导体件与发热器件贴合的一侧呈与发热器件表面形状相同的结构面，增大接触面积，提高散热效果。

进一步的，所述热导体件贴合包覆发热器件的整个外围表面。

进一步的，所述的热导体件由若干个贴合在发热器件表面的分体件拼合构成，装卸方便，将热导体件分解成结构较为简单的分体件，便于制作，制作成本低。

进一步的，所述热导体件为金属导热件，导热性能好，制作方便、成本低。

进一步的，所述热导体件与发热器件的接触面之间、热导体件与半导体制冷器的接触面之间以及半导体制冷器与外壳的接触面之间分别都填充有由导热界面材料构成的导热填缝层，增大各界面的接触面积，降低热阻提高热传导效率，从而提高散热效果。

进一步的，所述热导体件与发热器件之间的导热填缝层为具有粘性的导热界面材料，热导体件与发热器件通过导热填缝层连接固定，使得热导体件与发热器件接触更加稳定，避免由于运输、震动等原因导致接触不良而影响散热效果。

进一步的，所述的外壳的表面设置有高辐射率的辐射涂层，加速外壳向外部的热辐射，避免外壳上热量堆积导致器件工作异常。

进一步的，所述的辐射涂层为棒富碳辐射散热粉体层。

进一步的，所述外壳的外壁上设置有散热翅片，提高对流散热效果。

进一步的，所述的外壳的外壁上设置容纳散热翅片的凹坑，所述散热翅片的顶面不高于外壳的外表面，提高结构紧凑性，避免占用额外空间。

一种采用上述散热组件的通信模块，包括光器件、电路板，所述的光器件作为上述散热组件中的所述发热器件，所述的电路板位于外壳内部并且位于隔热腔体的外侧，光器件与电路板之间通过穿过隔热腔体的电连接器连接，光器件用于发送、接收光信号。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的散热组件在将发热器件的热量传导到外壳上进行散热的同时，利用隔热腔体避免高温的外壳散发的热量再回传到发热器件上，从而保障良好稳定的散热效果，避免出现温度波动，保障发热器件工作稳定，从而保障电子模块稳定的工作性能，同时有效的延长器件的使用寿命；

散热效率高、稳定性好，确保器件能工作在较低的恒定温度状态，能满足更高工作功率的需求，提高产品性能和对环境的适应能力。

附图说明

图1为散热组件实施例一的结构示意图；

图2为散热组件实施例二的结构示意图；

图3为散热组件实施例三的结构示意图；

图4为散热组件实施例四的结构示意图；

图5为散热组件实施例五的结构示意图；

图6为散热组件实施例六的结构示意图；

图7为散热组件实施例七的结构示意图；

图8为采用散热组件的通信模块的分解结构示意图；

图9为通信模块的截面结构示意图；

图10为通信模块的热量流向示意图；

图11为通信模块的隔热腔体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种散热组件，实现定向的散热，确保热量有效的向外散发出去，避免出现热量回传的状况，保障器件处于恒定的温度，保障稳定的工作状态。

如图1所示，一种散热组件，主要包括外壳1和设置在外壳1内部的发热器件2，发热器件2与外壳1之间设置了用来将发热器件2的热量传导到外壳1上的热传导组件，利用大面积的外壳1将发热器件2产生的热量向外散发出去，从而实现对发热器件2的散热制冷，使得发热器件2工作在较低的恒定温度，从而保障发热器件2始终可以稳定的进行工作，保障良好的工作性能，热量传导到外壳1上后使得外壳1的温度升高，外壳1向外辐射热量进行散热，同时外壳1辐射的热量也会辐射向发热器件2，也就是存在热量回流到发热器件2的状况，从而导致散热效果降低，发热器件2的温度出现波动，影响发热器件2的工作稳定性，为了避免出现上述的状况，在外壳1内设置包在发热器件2外围的隔热腔体5，并且所述隔热腔体5上开设通口56，热传导组件穿过通口56，热传导组件一端与发热器件2热导通，热传导组件的另一端与外壳1热导通，热传导组件将发热器件2的热量传导到外壳1上进行散热。

为了保障高效的散热性能，使得发热器件2工作在较低的恒定温度，热传导组件主要包括半导体制冷器(TEC)，所述半导体制冷器3的冷端31与发热器件2热导通，所述半导体制冷器3的热端32与外壳1热导通，TEC是利用半导体的热电效应制取冷量的器件，接通电源后，上接点附近产生电子空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端31，另一端因电子空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端32，半导体制冷器3具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节，适用于空间小的场合。

为了降低热阻来提高热传导效率，热传导组件还包括在半导体制冷器3与发热器件2之间设置的热导体件4，所述的热导体件4一侧与发热器件2贴合，热导体件4的另一侧与半导体制冷器3的冷端31贴合，优选的，热导体件4与发热器件2贴合的一侧呈与发热器件2表面形状相同的结构面，有效增大接触面积，热导体件4能充分的将发热器件2产生的热量导出到半导体制冷器3的冷端31，提高散热效率，确保发热器件2的工作温度稳定，保障发热器件2工作性能的稳定。

进一步的，热导体件4与发热器件2的接触面之间、热导体件4与半导体制冷器3的接触面之间以及半导体制冷器3与外壳1的接触面之间分别都填充有由导热界面材料构成的导热填缝层，增大各界面的接触面积，降低热阻提高热传导效率，从而提高散热效果。

如图2所示，与实施例一的不同点在于，隔热腔体5的内壁贴合在发热器件2的表面，结构紧凑，避免发热器件2产生的热量散发到隔热腔体5与在发热器件2之间的空间中蓄积，确保发热器件2产生的热量能更有效的通过隔热腔体5的通口56由热传导组件传导出去，提高散热效果。

如图3所示，与实施例一的不同点在于，隔热腔体5由若干的分腔体51拼合构成，使得隔热腔体5的装卸更加方便，并且分腔体51的结构更简单，易于制作、成本低。

如图4所示，与实施例一的不同点在于，隔热腔体5采用双层结构，内层为与发热器件2表面贴合的导热腔层52，外层为隔热腔层53，并且导热腔层52与热传导组件热导通由其将热量传导到外壳1上，即导热腔层52与热导体件4或者半导体制冷器3的冷端31热导通，导热腔层52与发热器件2的整个外围表面充分接触，从而能有效的增大热交换的面积，从而提高热传导效率，提高对发热器件2的散热效果。

如图5所示，与实施例一的不同点在于，隔热腔体5为贴合在外壳1的内壁上的壳体隔热层构成，即外壳1为双层结构，外壳1的外层用于向外部散热，并且外壳1内壁上的壳体隔热层使得外壳1上的热量无法进入外壳1的整个内腔，外壳1内除了发热器件2外还设置有其他的元器件，利用壳体隔热层避免壳体的热量向其他的元器件传导，从而保障整个外壳1的内部都不会受到外壳1辐射热量的影响，确保所有的元器件都能工作在较低的恒定温度，保障稳定的工作性能，延长元器件的使用寿命。

如图6所示，与实施例一的不同点在于，热导体件4贴合包覆发热器件2的整个外围表面，有效增大接触面积，降低热阻提高热传导效率，提高对发热器件2的散热效果。

如图7所示，与实施例一的不同点在于，热导体件4由若干个贴合在发热器件2表面的分体件41拼合构成，使得热导体件4的装卸更加方便，并且分体件的结构更简单，易于制作、成本低。

如图8至图11所示，一种采用散热组件的通信模块，用于收、发光信号的光器件(包括BOSA、TOSA、ROSA等)即为发热器件2，外壳1为金属外壳1并且分为上壳体11和下壳体12，在外壳1内还设置了与光器件连接的电路板6，光器件与电路板6之间通过电连接器连接；

光器件的发热部分呈圆柱结构，热导体件4与光器件接触导热的一侧呈与光器件的发热部分表面匹配的圆弧形，从能有效增大热导体件4与光器件的接触面积，并且在两者之间填充有银胶构成的导热填缝层，进一步增大接触面积，提高热传导的效率，提高散热效果，并且通过导热填缝将热导体件4与光器件有效连接固定，防止运输、震动等导致接触不良而影响散热效果，热导体件4的另一侧与半导体制冷器3的冷端31贴合，并且热导体件4与半导体制冷器3的冷端31之间也填充了导热胶构成的导热填缝层，增大接触面积提高热传导效率，保证充分散热，在本实施例中，热导体件4采用金属导热件，优选可采用铜制的导热件，导热性能好，制作简单、成本低，半导体制冷器3的热端32贴靠在外壳1的内壁上，并且半导体制冷器3的热端32与外壳1之间也设置了由导热胶构成导热填缝层，使接触更加充分，降低热阻，提高热传导效率，确保能将光器件产生的热量充分的传导到外壳1上进行散热，外壳1的表面积大，通过辐射以及对流的方式向外散发热量；

光器件距离上壳体11和下壳体12表面的距离很近，外壳1容易通过接触或辐射的方式将热量再回传给光器件，从而导致散热不良，使得光器件的温度波动大，不能稳定的工作在较低的恒定温度，从而出现波长漂移，严重影响通信可靠性，因此在光器件外围设置隔热腔体5将光器件的发热部分包裹起来，有效避免高温外壳1的热量回传到光器件上，在本实施例中，隔热腔体5整体呈直筒结构，包在光器件圆柱形的发热部分外围，隔热腔体5由隔热上腔体54和隔热下腔体55拼合构成，并且隔热腔体5上开设供热导体件4穿过的通口56，通口56开设在隔热上腔体和隔热上腔体两者拼合面处，结构紧凑，装卸方便；

如图10所示，光器件产生的热量传导给热导体件4，热导体件4再将热量传递给半导体制冷器3，半导体制冷器3再将热量传导给外壳1使得外壳1温度变高，外壳1的表面积大，高温的外壳1向外部散发热量，由于隔热腔体5的存在，避免外壳1散发的热量再回传到光器件上，从而保障对光器件高效稳定的散热效果；

并且，在本实施例中，隔热腔体5内仅有光器件，电路板6位于隔热腔体5的外侧，用于连接光器件与电路板6的电连接器穿过隔热腔体5，隔热腔体5将光器件与外壳1、电路板6等部件都隔离开，避免外壳1、电路板6上的热量传导到光器件，保障对光器件的高效散热制冷效果，确保光器件能稳定的工作在较低的恒定温度，保障稳定的工作性能，提高通信可靠性；

电路板6与外壳1之间设置了导热胶垫7，导热胶垫7一面贴合在外壳1内壁，导热胶垫7的另一面贴合在电路板6的发热元件上，从而将电路板6产生的热量传导到外壳1上进行散热；

为了提高外壳1向外散热的效果，在外壳1的外壁上设置有散热翅片8，增大对流散热效果，使得外壳1上的热量尽快的向外散发出去，避免热量蓄积在外壳1上影响通信模块的正常工作，由于通信模块的安装空间有限，在外壳1的外壁上设置容纳散热翅片8的凹坑，所述散热翅片8的顶面不高于外壳1的外表面，保障通信模块的结构紧凑性。

并且还可以在外壳1的表面涂覆高辐射率的辐射涂层，加速外的热量扩散，避免热量堆积导致的模块失效。在本实施例中，辐射涂层采用棒富碳辐射散热粉体层，棒富碳辐射散热粉体是一种对热辐射具有很高发射率的功能型节能材料，用以强化热源与受热面或受热体之间的辐射热交换，以达到提高热利用率以及节能目的；棒富碳辐射散热粉体具备良好的热稳定性和化学稳定性，与油墨、油漆混合后的涂料能够与金属或陶瓷基体高强度结合，而制成膜材也能以贴合的方式进行散热；棒富碳是一种具有封闭多层石墨结构特征的多面体形碳簇，外壳的石墨层中央部分都是六圆环，在边角或转折部分则有五圆环组成，外壳的多层石墨结构使其具有良好热传导性、导电性、强度佳及化学性稳定等优点，在全波段能达到0.98的高辐射发射率，适合与热传导好的基材上结合，例如石墨片、铜箔、铝箔等，也能以混入印刷油墨、喷涂油漆、胶带(膜)、胶、膏、泡棉等方式呈现。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种散热组件，包括外壳和设置在外壳内部的发热器件，其特征在于，所述外壳内设置包在发热器件外围的隔热腔体，所述隔热腔体上开设有通口，在外壳内设置穿过通口的用于将发热器件的热量传导到外壳上的热传导组件。

2.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述的隔热腔体的内壁贴合在发热器件的表面。

3.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述的隔热腔体内仅设置有发热器件，隔热腔体将发热器件与设置在外壳内的其余部件分隔开。

4.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述的隔热腔体由若干的分腔体拼合构成。

5.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述的隔热腔体为双层结构，内层为与发热器件表面贴合的导热腔层，外层为隔热腔层，并且导热腔层与热传导组件热导通由其将热量传导到外壳上。

6.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述的隔热腔体为贴合在外壳的内壁上的壳体隔热层构成。

7.根据权利要求1至6任一项所述的散热组件，其特征在于，所述的热传导组件包括半导体制冷器，所述半导体制冷器的冷端与发热器件热导通，所述半导体制冷器的热端与外壳热导通。

8.根据权利要求7所述的散热组件，其特征在于，所述的热传导组件还包括在半导体制冷器与发热器件之间设置的热导体件，所述的热导体件一侧与发热器件贴合，热导体件的另一侧与半导体制冷器的冷端贴合。

9.根据权利要求8所述的散热组件，其特征在于，所述热导体件与发热器件贴合的一侧呈与发热器件表面形状相同的结构面。

10.根据权利要求8所述的散热组件，其特征在于，所述热导体件贴合包覆发热器件的整个外围表面。

11.根据权利要求8所述的散热组件，其特征在于，所述的热导体件由若干个贴合在发热器件表面的分体件拼合构成。

12.根据权利要求8所述的散热组件，其特征在于，所述热导体件为金属导热件。

13.根据权利要求8所述的散热组件，其特征在于，所述热导体件与发热器件的接触面之间、热导体件与半导体制冷器的接触面之间以及半导体制冷器与外壳的接触面之间分别都填充有由导热界面材料构成的导热填缝层。

14.根据权利要求13所述的散热组件，其特征在于，所述热导体件与发热器件之间的导热填缝层为具有粘性的导热界面材料，热导体件与发热器件通过导热填缝层连接固定。

15.根据权利要求1至6任一项所述的散热组件，其特征在于，所述的外壳的表面设置有高辐射率的辐射涂层。

16.根据权利要求15所述的散热组件，其特征在于，所述的辐射涂层为棒富碳辐射散热粉体层。

17.根据权利要求1至6任一项所述的散热组件，其特征在于，所述外壳的外壁上设置有散热翅片。

18.根据权利要求17所述的散热组件，其特征在于，所述的外壳的外壁上设置容纳散热翅片的凹坑，所述散热翅片的顶面不高于外壳的外表面。

19.一种采用权利要求1至18任一项所述散热组件的通信模块，其特征在于，包括光器件、电路板，所述的光器件作为权利要求1至18任一项所述散热组件中的所述发热器件，所述的电路板位于外壳内部并且位于隔热腔体的外侧，光器件与电路板之间通过穿过隔热腔体的电连接器连接。