CN101330173A - 用于插座组件的热传递系统 - Google Patents
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Abstract
一种插座组件，包括构造成保持电气模块(402)的壳体(204)。能量传递元件(104)由壳体保持并且定位该能量传递元件(104)使其与电气模块接合，从而使能量传递元件吸收由电气模块产生的热量。定位散热器(102)使其远离能量传递元件，并且热传导部件(106)在能量传递元件和散热器之间延伸以从能量传递元件向散热器传递热量。
Description
技术领域
本发明涉及安装在电路板上并且构造成具有插入到插座中的一个或多个收发器模块的电插座组件。
背景技术
已知各种类型的允许在电子主机设备和外部装置之间通信的光纤和铜基收发器。可以将收发器结合到可插入地连接到主机设备的模块中，以在系统结构中提供灵活性。根据尺寸和兼容性的各种标准来构造模块，一个标准是小形状系数可插入(SFP，Small Form-factor Pluggable)的模块标准。
SFP模块被插入到安装在主机设备中的电路板上的插座中。插座包括具有向内部空间敞开的前部的保持罩或者细长的引导框架，以及设置在保持罩的后部的内部空间中的电连接器。连接器和引导框架电气地且机械地连接到电路板，并且当把SFP模块插入到插座中的时候，该模块电气地且机械地连接到电路板。通常，传统的SFP模块和插座以每秒2.5吉比特(Gbps)的速率传送数据信号。
最近，新标准规定收发器模块增加数据速率，这会产生以前没有遇到的几个问题。一个问题是收发器模块和周围的电路将显著产生更大量的热，为了增加电子元件使用时间而应该散热。在至少一些已知的插座中，应用了不只一个散热器以易于散发增加的热。例如，可以在保持罩的顶部和底部都应用散热器。但是，当使用不只一个散热器时，在电路板上定位插座和其他元件会更困难。
为了容纳在更高的数据速率下操作的可插入的电气模块，需要具有改进的散热能力的电插座组件。
发明内容
一种插座组件，包括构造成保持电气模块的壳体。能量传递元件由壳体保持并且定位该能量传递元件以与电气模块接合，从而使能量传递元件吸收由电气模块产生的热量。远离能量传递元件来定位散热器，并且热传导部件在能量传递元件和散热器之间延伸以从能量传递元件向散热器传递热量。
附图说明
图1是根据本发明的实施例形成的热传递系统的透视图。
图2是图1所示的热传递系统的底部视图。
图3是根据本发明的实施例形成的插座组件的分解视图。
图4是图3所示的插座组件组装后的前-右透视图。
图5是图4所示的插座组件的前-左透视图。
图6是图4的插座组件中使用的套环组件的分解透视图。
图7是图4所示的插座组件去掉了一部分的侧面透视图。
图8是图4所示的插座组件的侧面剖视图。
具体实施方式
图1和2示出了热传递系统100，该热传递系统100包括通过热传导杆106耦接到能量传递元件104的散热器102。在示例性的实施例中，传递元件104、热传导杆106和散热器102是分离元件，它们粘结在一起以形成热传递系统100。可替换地，热传导部件106可以与散热器102和/或传递元件104一体形成。当安装到插座组件200中的时候(图3)，热传递系统100的元件工作以吸收、传递并散发从至少一个电气模块发出的热量。
传递元件104可以由热传导金属合金(例如铜合金)形成，并且成形为具有宽度WTE、长度LTE和高度HTE的基本呈矩形的块。传递元件104具有顶部表面105、底部表面107、前表面152、后表面154以及侧表面151和153。在示例性的实施例中，传递元件104具有阶梯形的侧部108和110。关于侧部108和110的术语“阶梯形”(graded)，含义是传递元件104的侧表面151和153的至少一部分相对于顶部表面105或者底部表面107是平的(leveled)或是被切掉的，以允许小突起或其他突起接合平的侧部。侧部108和110可以是具有宽度WSP、长度LSP和高度HSP的基本呈矩形的块，并且可以与传递元件104一体形成。可替换地，可以分别形成侧部108和110并把它们耦接到传递元件104。侧部108包括顶部表面112和底部表面114，并且侧部110包括顶部表面116和底部表面118。如图1所示，高度HSP小于高度HTE，并且长度LSP大约等于长度LTE。在一个实施例中，高度差(HTE-HSP)能够使插座组件200通过引导突起(例如图3中的引导突起234、236和238)接合到阶梯形的侧部108和110的顶部和底部表面，并且在插座组件中支撑传递元件104而没有阻挡用于插入模块组件例如图7中的402或404的通路。
可选地，如图1和2所示，阶梯形的侧部108和110的后端分别形成有斜部120和122。特别地，侧部108和110的顶部和底部表面112和114以及116和118分别彼此向内倾斜。就像下面即将详细说明的，斜部120和122以及侧部108和110的表面与引导突起配合以在插座组件的内腔中定位并支撑传递元件104。
热传导部件106由热传导金属合金形成，并且构造成吸收储存在传递元件104中的热量并将热量从传递元件104带走。在一个实施例中，热传导部件106是构造成与热传递元件104大致接触并将热量传递给散热器102的热管。热传导部件106可以包括传递元件通道部分124，该传递元件通道部分124延伸到或者耦接到中间部分126，中间部分126延伸到或者耦接到散热器通道部分128。传递元件104包括具有形成为适配或者配合热传导部件106的通道部分124的结构的通道130。示例地，通道130是具有凹面的J形，该凹面具有与通道部分124的接触表面相似的尺寸和形状。通道130起始于位于侧部108的前面区域中的开口132，并且基本上横跨传递元件104的宽度WTE延伸，然后转向并基本上横跨传递元件104的长度LTE延伸。在可替换的实施例中，通道130和通道部分124可以具有其他结构。例如，通道130可以具有从开口132向传递元件104的相对后部展开形成的反S形。通道130还可以具有V形，V的尖端到达传递元件104的后部。作为另一个例子，通道130可以是数字7的形状。
虽然图1和2示出了只具有一个热传导部件106的热传递系统100，但是，其他的实施例可以具有额外的热传导部件。例如，热传递系统100可以具有从传递元件104的侧表面151的前部延伸并接合散热器102的侧壁138的后部的一个传导部件(与图1类似)。第二传导部件可以从传递元件104的侧表面153的后部延伸并接合散热器102的侧壁140的前部。作为另一个例子，两个热管可以从传递元件104的同一侧延伸并且基本上向上延伸(即，垂直于传递元件104)以接合散热器102。
工作中，传导部件106从传递元件104吸收热量并把热量传递到散热器102，从而将热量散发到周围区域中。离开开口132之后，传导部件106的中间部分126沿插座组件200的侧壁延伸。特别地，中间部分126沿长度方向跨越到散热器102的后部，然后延伸穿过开口144进入散热器通道142中。
散热器102由热传导金属合金形成，并且成形为具有宽度WHS、长度LHS和高度HHS的基本呈矩形的块。宽度WHS与宽度WTE基本相同，并且长度LHS大于长度LTE，为散热器102提供更多的用于散发热量的表面区域。散热器102具有顶部表面134、底部表面136、侧壁138和140、前表面156以及后表面158。多个散热片141从顶部表面134延伸，并且构造成将热从散热器102传递到周围的区域。将通道142(图2)形成为适合或配合热传导部件106的散热器通道部分128。在一个实施例中，通道142是具有凹面的J形，该凹面具有与通道部分128的接触表面相似的尺寸和形状。通道142起始于位于侧壁138的后部区域中的开口144，并且基本上横跨宽度WHS延伸，然后转向并基本上横跨传递元件104的长度LHS延伸。可替换地，通道142和通道部分128可以具有任意结构。例如，通道142可以具有从开口144向散热器102的相对前部展开形成的S形。通道142还可以具有V形，V的尖端到达散热器102的前部。作为另一个例子，通道142可以具有螺旋型。虽然散热器102的通道142具有与传递元件104的通道130相似的大小和形状，但是通道142和130可以具有不同的结构。
图3是使用了热传递系统100的插座组件200的分解透视图，并且图4和5是构造好的插座组件200的透视图。组件200包括由金属本体冲压形成的壳体或引导框架204，限定出具有顶壁206、侧壁208和210以及底壁212的外壳。壁206-212限定了用于容纳热传递系统100的传递元件104和至少一个模块组件的内腔214。组件200包括经过开口(未示出)容纳在底壁212中的插座连接器218。将插座连接器218与引导框架204一起安装在主板202上，但是与主板202的导电面分离。在一个实施例中，插座连接器218包括上插槽250和下插槽252，当模块组件完全插入到引导框架204中时，每个插槽分别接收由模块组件402、404承载的电路板的一侧(图7)，从而将模块组件电连接到主机设备。在可替换的实施例中，插座连接器218可以只包括一个插槽或者多于两个的插槽。
远离模块组件(图3-5中未示出)来定位散热器102。像这里使用的术语“远离”(remote)，意思是两个物体基本上没有直接接触因此也没有直接热传递。例如，虽然较少的接触会产生少量的热传递，但是储存了大量的热量的物体通过其他手段进行热量传递。在实施例中，散热器102与模块组件分离，从而使两个物体没有进行接触。可以将散热器102定位在插座组件200的顶壁206上，并固定或粘结在顶壁206的表面。例如，可以将热传导粘合剂涂覆在散热器102的底部表面136上和/或壁206的顶部上。可替换地，将散热器102焊接或者机械固定到插座组件200。可选地，可以不将散热器102定位在顶壁206上，而是定位在远离插座组件200的位置。
如图4所示，将插座组件200安装到主板202上，主板202安装在主机系统例如路由器或计算机(未示出)中。
当把模块组件插入到插座组件200中的时候，引导框架204在其全部侧面上提供了导电壁。侧壁208和210包括容纳在主板202的通孔中的柔性管脚216，并且提供了当将插座组件200安装在其中时使设备机壳(chassis)接地的导电通路。主板202包括导电表面并且为了增强对电磁干扰的屏蔽而在插座组件200的下面形成为薄片。
将引导框架204构造成在内腔214中容纳传递元件104。传递元件104和引导框架204限定了堆叠的内部空间282和284(图4中示出)。将上部的内部空间282和下部的内部空间284各自构造成接收模块组件，例如图7中的模块组件402和404。引导框架204的顶壁206支撑散热器102。虽然附图示例了散热器102位于顶壁206上，但是，在可替换的实施例中，散热器102可以不在顶壁206上。例如，可以将散热器102设置在远离插座组件200的位置。在另一个实施例中，多个插座组件200可以各自具有将热量从各自的插座组件200传递到共用的散热器的热传导部件106，该共用的散热器定位在远离多个插座组件200的位置。
顶壁206的后部包括稍微向下延伸到腔214(或者内部空间282)中的小突起形式的一对前挡块224。挡块224接合模块组件的后部表面以防止模块组件向后穿过引导框架204超过预定距离。顶壁206还包括多个弹簧元件226，它们可以是由顶壁206冲压出的且向内弯曲到内部空间282中的矩形突起。如图3所示，一对基本平行的弹簧部件226位于顶壁206的中央部分，并且另一对基本平行的弹簧部件226位于顶壁206的前部。当把模块组件插入到引导框架204中时，弹簧部件226接触模块组件的外表面，并且朝传递元件104偏压该组件。同样地，弹簧部件226保证了模块组件表面和传递元件104的各表面之间的紧密接触，该紧密接触易于模块组件和元件104之间的热量传递。而且，每对弹簧部件226可以与前挡块224配合作用，以将模块组件接合并定位在预定位置上，该预定位置是导电性的，从而在模块组件402的电路板和插座连接器218的上插槽250之间建立电连接。
虽然图3-5未示出，但是，示例性的实施例的底壁212具有相似结构的弹簧部件226和前挡块224，它们均凸出到内部空间284中。类似地，底壁212的弹簧部件226接触模块组件的外表面并朝传递元件104偏压该组件以保证模块组件表面和传递元件104的各表面之间的紧密接触。底壁212的弹簧部件226还可便于将下部模块组件(例如图7中模块组件404)接合并定位在预定位置上，该预定位置是导电性的，从而在模块组件404的电路板和插座连接器218的下插槽252之间建立电连接。
而且，每个侧壁208和210都包括位于其前部中的一对基本平行的闭锁元件230。将每个闭锁元件230构造成当把模块组件插入到引导框架204中时接合并定位模块组件(例如图7中的402或404)。而且，每个侧壁208和210可以包括前挡块232以及将传递元件104引导到预定位置上的多个引导突起。前挡块232由延伸到腔214中的突起形成。前挡块232接合传递元件104的后表面154以防止元件104延伸到腔214中时超过预定距离。在示例性的实施例中，侧壁208包括三个引导突起234、236和238，每个引导突起稍微延伸到腔214中，形成垂直于侧壁208的基本平坦的表面。引导突起234和238基本对齐，形成用于侧部108的底部表面114的支撑线260。引导突起236形成基本平行于引导突起234和238的支撑线260的表面线270。支撑线260和表面线270相距距离d1。距离d1基本等于或稍大于传递元件104的高度HSP。
侧壁208的前部还限定了用于接收从传递元件104脱离开口132的热传导部件106的部分的插槽240。插槽240具有相对侧壁208的前边缘的深度X，以及足够宽的宽度WSLOT，足够插槽240接收热传导部件106。插槽240可以包括与传导部件106的形状互补的凹入的边缘部分。
虽然侧壁210没有包括用于接收热传导部件的插槽，但是在可替换的实施例中可以包括插槽。如图5所示，侧壁210包括四个引导突起242、244、246和248，每个引导突起稍微延伸到腔214中，形成垂直于侧壁210的基本平坦的表面。引导突起242和246基本对齐，形成用于传递元件104的侧部110的底部表面118的支撑线261。引导突起244和248形成基本平行于支撑线261的表面线271。线261和271相距距离d2。
由线260、261、270和271限定的矩形体积空间表示当把元件104插入到引导框架204中时传递元件104可以通过的路径。在示例性的实施例中，如果传递元件104不在该空间内，那么斜部120和122接合引导突起，从而引导元件104基本位于由线260、261、270和271限定的体积空间内。引导突起234、236、238、242、244、246和248的内表面可滑动地接触阶梯形的侧部108和110的相应表面，直到后表面154接合侧壁208和210的前挡块232。阶梯形的侧部能够为以后插入到插座组件200中的模块组件提供无阻挡的路径。
图6示出了用于屏蔽引导框架204的前端以防止不希望的电磁干扰从插座组件200的前部泄漏的EMI屏蔽环组件300的分解透视图。将导电垫片304安装到顶壁206的前边缘上。将垫片306和308安装到侧壁210的前边缘上。将垫片310安装到底壁212的前边缘上，并且将垫片312和314安装到侧壁208的前边缘上。每个垫片304、306、308、310、312和314具有拱形结构的弹性条320，该弹性条320接触安装后的模块组件的壁以提供EMI屏障。为了防止EMI泄漏，调整垫片304、306、308、310、312和314以减小模块组件和引导框架204之间的缝隙。这样的EMI可以由模块组件在内部产生，或者由主机设备的器件在外部产生。将垫片304、306、308、310、312和314经引导框架204连接到电接地点，该引导框架204具有连接到主板202上的接地点的管脚216。由此，将影响引导框架204或者垫片304、306、308、310、312和314的EMI有效地导向电接地点。
用导电材料例如薄的铜合金片制作垫片304、306、308、310、312和314。向内弯曲每个条320，形成夹片部分322。当把垫片304、306、308、310、312和314耦接到它们各自的壁时，夹片部分322钩在各自的壁的边缘上并将垫片耦接到壁。而且，每个垫片304、306、308、310、312和314包括至少一个开口324。开口324与其各自的侧壁的前边缘开口对应。特别地，将垫片304、306、308、310、312和314经与引导框架204的前端中的开口290对齐的接合开口324联结到前端(如图3所示)。
套环组件300还包括具有向内突出的保持端子或突起332的套环330。套环330接收与垫片304、306、308、310、312和314耦接的引导框架204，其中每个突起332延伸穿过开口324和开口290，并且还将垫片304、306、308、310、312和314固定到引导框架204的前端。套环330包括提供了不间断且连续的EMI屏蔽的平且光滑的外表面340。通过已知的模铸方式用导电材料例如铝或者锌制造套环330。可选地，可以用其他已知的材料以及本领域技术人员熟知的其他工艺和技术制造套环330。将套环330形成为与引导框架204的前端互补的形状。如图5所示，套环组件300限定了用于接收模块组件的两个开口360和362。
图7和8示出了具有分别插入到开口360和362中的上部模块组件402和下部模块组件404的构造好的插座组件200。模块组件402包括电路板406、热传递表面410和用于接收闭锁元件230的凹陷部分414。类似地，模块组件404包括电路板408、热传递表面412和用于接收闭锁元件230的凹陷部分416。当模块组件402和404与插座组件200接合时，热传递表面410和412分别与传递元件104的表面105和107大致接触。
插座组件200分别经开口360和362接收模块组件402和404。组件402和404的外表面与插座组件200的内表面接合，从而将模块组件402和404放置在预定的接合位置中。特别地，当插入时，垫片314、304和306与模块组件402的外表面初始接触。当组件402经开口360前进时，弹簧部件226和闭锁元件230首先抵靠组件402的外表面向外偏转，然后在组件402到达前挡块224时或之前向内复原以接合凹陷部分414。由此，将组件402放在预定位置上从而使电路板406位于插槽250中，进行电和物理连接。类似地，当插入时，垫片308、310和312与模块组件404的外表面初始接触。当组件404经开口362前进时，弹簧部件226和闭锁元件230首先抵靠组件404的外表面向外偏转，然后在组件404到达前挡块224时或之前向内复原以接合凹陷部分416。由此，将组件404放在预定位置上从而使电路板408位于插槽252中，进行电和物理连接。而且，定位热传递表面410和412，使其分别与传递元件104的表面105和107大致接触。传递元件104至少部分地吸收由组件402和404产生的热量，并经热传导部件106将热量传递到散热器102。
热传递系统100能够使插座组件例如插座组件200在一个散热器或者没有散热器与插座组件大致接触的情况下工作。因此，可以使用本发明的实施例来操作电子设备或将电子设备改变成不同的结构。
Claims (6)
1、一种插座组件，包括构造成容纳电气模块(402)的壳体(204)，其特征在于：
能量传递元件(104)由壳体保持并被定位成与电气模块接合，能量传递元件吸收由电气模块产生的热量，散热器(102)被定位成远离能量传递元件，并且热传导部件(106)在能量传递元件和散热器之间延伸以从能量传递元件向散热器传递热量。
2、根据权利要求1的插座组件，其中能量传递元件和散热器包括各自的通道(130，142)，所述通道(130，142)接收热传导部件的各通道部分(124，128)。
3、根据权利要求1的插座组件，其中所述壳体将电气模块保持在散热器和能量传递元件之间的内腔(214)中。
4、根据权利要求1的插座组件，其中壳体包括支撑散热器并保持散热器与电气模块物理分离的顶壁(206)。
5、根据权利要求1的插座组件，其中所述壳体包括引导框架，该引导框架和能量传递元件限定出构造成接收一对电气模块(402，404)的堆叠的一对内部空间(282，284)，所述能量传递元件被保持在引导框架中所述一对内部空间之间的位置处。
6、根据权利要求5的插座组件，其中所述能量传递元件吸收来自两个电气模块的热量。
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