板載收發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路中的散熱，具體地涉及光發(fā)射器的配置，更具體地涉及板載收發(fā)器，例如用于與如電光轉(zhuǎn)換元件光通信。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在正存在對于更快速通信，更低電耗以及減少電子設(shè)備中的裝置尺寸的需要。這會導(dǎo)致對于強(qiáng)度和成本需要的沖突。
[0003]電氣元件可能會耗散大多數(shù)應(yīng)該被除去的能量。對于電子或者光電元件的適當(dāng)熱控制會對它們的可靠性和性能帶來直接影響。電子和光電元件對于最佳工況通常具有嚴(yán)格的溫度要求。在(光)電控制系統(tǒng)中的電子或者光電元件的過熱可能影響整個系統(tǒng)。
[0004]同樣地，光學(xué)收發(fā)器需要被冷卻以提高它們的性能。光學(xué)收發(fā)器通常被配置成通過有源光學(xué)器件，例如發(fā)光裝置和光接受裝置，來發(fā)送光信號至互補(bǔ)光連接器以及從互補(bǔ)光連接器接收光信號。
[0005]有效的并且可信賴的解決方案是利用導(dǎo)熱基板，其能夠高效地分布熱量并且向殼體傳送產(chǎn)生的熱量。然而，特別是在元件被密集地組裝并且元件會產(chǎn)生不同量值的熱量的情況下，這種方案仍然存在問題。
[0006]因此需要進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]同此，根據(jù)所附權(quán)利要求的組件被提供。
[0008]因此，一種電氣元件組件可以包括基板，以及附接至基板并且通過基板可操作地相互連接的第一和第二電氣元件，
[0009]其中使用時第一電氣元件產(chǎn)生第一量值的熱量并且第二元件產(chǎn)生第二量值的熱量，
[0010]其中第一元件沿著第一熱路徑與散熱器熱連接并且第二元件沿著不同的第二熱路徑與散熱器連接，
[0011]使得第一和第二元件之間的熱傳導(dǎo)率比第一熱路徑和第二熱路徑的熱傳導(dǎo)率低。
[0012]因此，第一和第二元件的溫度被分離，并且第一元件的高溫不會影響第二元件，反之亦然。優(yōu)選的是，基板具有低導(dǎo)熱率以明顯地隔開第一和第二元件。
[0013]光電元件組件可以包括基板，附接到基板上的光源和光源驅(qū)動器，以及散熱器。光源可操作地連接至光源驅(qū)動器。光源驅(qū)動器與第一散熱器熱連接以提供第一熱路徑。光源沿著不同的第二熱路徑與第二散熱器熱連接，第二散熱器盡可能地與第一散熱器相同。因此，光源和光源驅(qū)動器可以獨(dú)立地散熱，并且光源和光源驅(qū)動器之間的熱耦合被降低。因此，光源和該驅(qū)動器可被保持在不同的工作溫度。
[0014]電氣元件組件可以包括收發(fā)器或者是收發(fā)器。
[0015]這種收發(fā)器可以通過容納收發(fā)器的插座與基板連接。在一些情況下，插座可以包括內(nèi)插器，其可以是一個板，該板具有存在觸點(diǎn)陣列的下側(cè)面，通常是引腳柵陣列(PGA)或者球柵陣列(BGA)，以與基板上的觸點(diǎn)連接，以及類似地具有觸點(diǎn)陣列的上側(cè)面，大體上不同類型的觸點(diǎn)陣列，以與收發(fā)器的下側(cè)面處的觸點(diǎn)連接。為了得到高質(zhì)量信號傳輸，觸點(diǎn)應(yīng)該被清潔，并且對于所有觸點(diǎn)而言，收發(fā)器對觸點(diǎn)的壓力大體上應(yīng)該相等。
【附圖說明】
[0016]通過參考以舉例方式示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，上述描述的方面將被更詳細(xì)地解釋另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0017]在附圖中:
[0018]圖1是收發(fā)器的透視圖；
[0019]圖2是從線I1-1I示出的圖1的收發(fā)器的剖面圖；
[0020]圖3是圖1的收發(fā)器的局部視圖；
[0021]圖4是從線IV-1V顯示的圖3的局部剖面圖；
[0022]圖5是圖3中的收發(fā)器的熱流圖案的局部放大圖；
[0023]圖6是圖1收發(fā)器的熱設(shè)計的示意圖；
[0024]圖7是用于圖6的設(shè)計的模擬值的表格；
[0025]圖8是根據(jù)圖6和7的模擬結(jié)果的圖形表示。
【具體實(shí)施方式】
[0026]應(yīng)當(dāng)注意到附圖是示意性的，而不必按比例繪制，而且為了理解本發(fā)明不是必須的細(xì)節(jié)可能已經(jīng)被省略。
[0027]術(shù)語“向上”，“向下”，“之下”，“之上”，或類似描述涉及實(shí)施例在附圖中的定位，除非另作說明。更進(jìn)一步地，至少大體上相同的或者執(zhí)行至少大體上相同功能的元件用相同的數(shù)字表示。
[0028]圖1所示的是收發(fā)器形式的光電元件組件1。圖2是收發(fā)器1的剖面圖。收發(fā)器1被配置為通過連接器或者連接器組件，例如引腳柵陣列連接器組件或者球柵陣列連接器5，與電路板3連接。在所示實(shí)施例中，收發(fā)器1包括基板7，被接納在插座9中，基板7與電路板3連接。
[0029]殼體部分11附接到插座9，并且至少部分地覆蓋基板7。散熱器13附接到殼體部分11，并且通過其附接到插座9。
[0030]插座9和殼體部分11提供通向收發(fā)器的容納基板7的內(nèi)部空間S的入口 15，該入口允許連接器(未示出)接入至空間S之內(nèi)的和/或基板7上的元件。
[0031]圖3所示的是沒有散熱器13和殼體部分11的收發(fā)器1，顯示了具有相應(yīng)元件的插座9和基板7。收發(fā)器1包括呈垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL) 17陣列形式的光信號發(fā)射器，其可操作地與VCSEL驅(qū)動器19連接，光電二極管21陣列形式的光信號接收器可操作地與放大器23連接，它們?nèi)扛浇拥交?上。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以使用不同的和/或不同設(shè)置的光信號發(fā)射器。這同樣應(yīng)用于信號接收器。
[0032]VCSEL驅(qū)動器19和放大器23消散大量的工作能量并且因此產(chǎn)生大量的熱量。
[0033]傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為這種熱量應(yīng)該被分配并且轉(zhuǎn)移到插座和/或收發(fā)器殼體，并且已經(jīng)花費(fèi)了很大努力增加收發(fā)器基板的導(dǎo)熱率，以及保持基底材料的電絕緣性。因此，收發(fā)器基板通常由陶瓷材料制成。這些材料是相對精密的，難以加工，并且非常昂貴。
[0034]目前發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，這種傳統(tǒng)的方案是起反作用的，因?yàn)楦邔?dǎo)熱率會導(dǎo)致靠近熱源的所有組件的高溫。其包括光源。
[0035]在基于固態(tài)光源的光學(xué)模塊中，例如發(fā)光二極管(LED)，以及更特別是例如基于垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的光學(xué)模塊，光源通常是對溫度敏感的元件。對于VCSEL的最高工作溫度可能被限制在大約85攝氏度，而適中的工作溫度，例如大約65攝氏度或者以下，對使用壽命和可靠性有明顯的好處。在光學(xué)模塊中的其他元件，像驅(qū)動器集成電路(1C)，微控制器，電容器等等通?？梢栽诟咧链蠹s120攝氏度下工作。
[0036]在典型的裝置中，大約10%或者更少的能量被消耗在光源(LED，VCSEL)本身。這意味著隔離的熱路徑，即使對于光源具有高熱阻，也會產(chǎn)生比普通的具有低熱阻的熱路徑明顯更低溫的光源。
[0037]這里介紹的熱路徑的隔離產(chǎn)生了模塊的更寬的溫度應(yīng)用。
[0038]圖4所示的是包括VCSEL 17和VCSEL驅(qū)動器19的基板7的剖面圖，在圖3中用線IV表示?；?是有機(jī)絕緣材料的普通多層印刷電路板(PCB)基板，具有包括導(dǎo)電材料的多個層25A-25E，例如具有圖案化銅層的纖維增強(qiáng)聚合物基板。VCSEL 17和VCSEL驅(qū)動器19利用導(dǎo)電通孔27，29與一個或多個導(dǎo)電層(這里僅僅25B)電連接。VCSEL 17和VCSEL驅(qū)動器19借助在一個或多個導(dǎo)電層(這里僅僅是25B)上延伸的跡線31可操作地連接，以便由VCSEL驅(qū)動器19驅(qū)動VCSEL 17。VCSEL 17進(jìn)一步利用通往其他導(dǎo)電層25C-25E上的通道33的通孔35，連接至電路板7的不同部分，這些通道33也與可選擇的另外導(dǎo)電通孔37相互連接，以便降低那些部分中的電阻率和熱阻率。
[0039]跡線31是具有相對小的寬度(例如十分之幾毫米)的普通導(dǎo)電接線，并且相對于具有相對大的寬度和相對低的電阻和熱阻的通道33 (例如是寬度和/或厚度為跡線的幾倍大的導(dǎo)電路徑，例如幾毫米寬)具有相對高的電阻和熱阻。
[0040]因?yàn)閷?dǎo)電材料與電絕緣材料相比往往具有明顯更高的導(dǎo)熱率，電氣元件之間的降至非常小以確保工作連接的隔離導(dǎo)電連接同樣減小導(dǎo)熱率。特別是，代替在電路板中共用接地面并且將電阻降至最小，由此提供的是緊密設(shè)置的例如相鄰的元件之間的電連接被減小為最少的跡線和導(dǎo)電材料。
[0041]如圖5中最佳地示出，來自不同元件17，19，23的熱路徑是不同的；具有相對表面面積的VCSEL驅(qū)動器19和放大器23，通過輻射和對流在空間S之內(nèi)向空氣發(fā)射熱