[發(fā)明專利]一種用于多合一光模塊的熱管半導(dǎo)體控溫模組

在審

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• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107479151A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹祥記;周界創(chuàng);奚育紅
• 申請（專利權(quán)）人: 比赫電氣（太倉）有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;F25B21/02;F28D15/04
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務(wù)所(普通合伙)32267
• 代理人: 馬廣旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于多合一光模塊的熱管半導(dǎo)體控溫模組。

背景技術(shù)

隨著通訊行業(yè)的迅猛發(fā)展，通訊設(shè)備的集成程度和組裝密度不斷提高，在提供強(qiáng)大使用功能的同時(shí)，也導(dǎo)致了設(shè)備功耗和發(fā)熱量的急劇增加。而在所有元器件中，光模塊的溫度規(guī)格相對較低，通常工業(yè)級光模塊要求殼溫限制在65℃以內(nèi)，實(shí)際環(huán)境溫度高達(dá)70℃，空間的緊縮、可插拔性要求和低溫度規(guī)格為光模塊的散熱帶來了挑戰(zhàn)，甚至成為整個(gè)產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸。

傳統(tǒng)方式采用自然對流散熱，即在光模塊鼠籠上部布置一個(gè)型材散熱器，光模塊鼠籠頂部開窗，散熱器底部凸臺與光模塊直接接觸，通過輻射及自然對流散發(fā)熱量。但這種方式已經(jīng)越來越無法滿足通訊行業(yè)的發(fā)展要求，光模塊的集成度越來越高，發(fā)熱量越來越大，控溫要求越來越低，傳統(tǒng)的自然對流已經(jīng)無法將光模塊的溫度降至環(huán)境溫度之下，4G及5G的推出對光模塊散熱提出了更高的要求。

多合一光模塊熱管半導(dǎo)體控溫模組的推出解決了空間及發(fā)熱量問題，采用半導(dǎo)體主動(dòng)制冷技術(shù)，可以將光模塊的溫度降低至環(huán)境溫度以下，熱管技術(shù)的引入解決了縱向空間不足的難題，通過相變熱管技術(shù)可以將光模塊的溫度及時(shí)傳導(dǎo)至橫向面進(jìn)行集中散熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多合一光模塊使用熱管及半導(dǎo)體制冷技術(shù)進(jìn)行控溫的方案，解決了傳統(tǒng)使用被動(dòng)散熱無法將光模塊溫度控制到環(huán)境溫度之下及縱向高度不足無法進(jìn)行散熱的弊端，本發(fā)明采用相變熱管技術(shù)先將光模塊產(chǎn)生的熱量先快速傳導(dǎo)至橫向端，然后再采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)進(jìn)行集中主動(dòng)冷卻，從而實(shí)現(xiàn)對光模塊的溫度控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

發(fā)明內(nèi)容：一種用于多合一光模塊的熱管半導(dǎo)體控溫模組，包括光模塊熱端基板、光模塊導(dǎo)熱墊、相變熱管、冷端基板、導(dǎo)熱墊、半導(dǎo)體制冷片、冷熱端間隔柱、熱端散熱器、絕熱襯套、內(nèi)緊固螺釘、外緊固螺釘、隔離柱、單板；所述光模塊熱端基板設(shè)置于光模塊鼠籠上部，所述光模塊導(dǎo)熱墊設(shè)置于光模塊熱端基板與光模塊鼠籠之間，所述相變熱管設(shè)置于光模塊熱端基板與冷端基板之間；

所述冷端基板位于光模塊鼠籠一側(cè)，冷端基板下方布置有若干半導(dǎo)體制冷片，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片連接一個(gè)端子，所述半導(dǎo)體制冷片上下分別有冷端和熱端，冷端和熱端均貼合以導(dǎo)熱墊、上下分別與冷端基板和熱端散熱器緊密接觸，熱端散熱器開有固定孔；

所述冷熱端間隔柱設(shè)置于冷端基板與熱端散熱器之間，所述絕熱襯套設(shè)置于固定孔內(nèi)，所述內(nèi)緊固螺釘套接絕熱襯套、穿過固定孔，并固定熱端散熱器與冷端基板；

所述單板位于熱端散熱器下側(cè)，隔離柱設(shè)置于熱端散熱器與單板之間，外緊固螺釘將所述熱管半導(dǎo)體控溫模組固定于隔離柱上，隔離柱固定于單板。

作為優(yōu)選，所述相變熱管呈扁平狀，所述光模塊熱端基板和冷端基板上表面開有凹槽，所述相變熱管以錫焊或者膠粘的方式埋入所述凹槽內(nèi)，并設(shè)置于光模塊熱端基板與冷端基板之間，所述光模塊熱端基板和冷端基板采用ADC12壓鑄或者AL6063-T5機(jī)加工而成，表面采用化學(xué)鍍鎳處理。相變熱管通過相變的原理將熱端基板的熱量快速傳導(dǎo)至冷端基板，從而實(shí)現(xiàn)光模塊產(chǎn)生的熱量傳輸快速被傳導(dǎo)，從而降低光模塊的溫度，其加工方法限定保證其熱傳輸效果。

進(jìn)一步，所述的相變熱管直徑為3mm，厚度為0.8mm，寬度為4.3mm。相變熱管的尺寸限定保證了其熱傳輸效果。

作為優(yōu)選，其特征在于，所述的半導(dǎo)體制冷片具有兩片，外形尺寸為37x19.2mm，厚度為2±0.03mm，內(nèi)含晶粒71對。半導(dǎo)體制冷片的尺寸、數(shù)量保證制冷功率以在合適時(shí)間實(shí)現(xiàn)制冷效果。

進(jìn)一步，所述的導(dǎo)熱墊厚度為0.5mm，總數(shù)為4片，兩片布置于半導(dǎo)體制冷片與冷端基板之間，另兩片布置于半導(dǎo)體制冷片與熱端散熱器之間。導(dǎo)熱墊用來減少半導(dǎo)體制冷片與熱端散熱器及冷端基板之間的接觸熱阻，提高導(dǎo)熱效率。

進(jìn)一步，所述的冷熱端間隔柱、絕熱襯套為尼龍材質(zhì)，總數(shù)分別為6個(gè)，冷熱端間隔柱高度為2.6±0.05mm；所述內(nèi)緊固螺釘，數(shù)量為6。冷熱端間隔柱、絕熱襯套尼龍材質(zhì)隔熱性能好，因?yàn)榇┙佑趦?nèi)部，故需要隔熱，冷熱端間隔柱、絕熱襯套、內(nèi)緊固螺釘6組設(shè)置對應(yīng)，固定貫穿整體的端部和中間，固定緊密度高。