CN103096694A - 连接器系统和连接器 - Google Patents

Abstract

一种连接器系统和连接器，其中连接器系统包括：箱体，支撑热板；罩体，具有限定第一端口的开口，该第一端口具有第一侧；壳体，设置在该罩体中，该壳体具有至少一个与该第一端口对齐的板槽；散热器，包括与该第一侧对齐的主壳体；以及冷区块，热连接到该热板，该冷区块构造成热连接到该主热板。该散热器构造成将热量从端口导向与连接器间隔开的热板。多个连接器能够被支撑并且散热器能够与每个连接器相关联。一个或更多的热板能够热连接到相应的散热器以引导热能远离每个连接器。冷区块能够用于将该散热器热连接到相应的热板。

Description

连接器系统和连接器

相关申请

本发明要求2011年11月8日提交的第61/556,890号美国临时申请以及2012年5月1日提交的第61/640,786号美国临时申请的优先权，这两个申请在此通过援引而全部并入。

技术领域

本发明涉及连接器的领域，更具体地涉及适于管理热负载的连接器领域。

背景技术

输入/输出（I/O）连接器，特别是用于已知的高数据速率的连接器。这种连接器的一个例子通常称为QSFP连接器。QSFP连接器用于在4X结构（四个传输通道和四个接收通道）中提供10Gbps的数据速率。提供类似数据速率的其他连接器包括Infiniband 12X连接器（用于在12X结构中提供10Gbps的数据速率）和SFP+连接器（用于在1X结构中提供10Gbps的数据速率）。正在进行努力以提供更高数据速率的类似接口（例如，16Gbps或28Gbps通道）。

如能够理解的，这些高数据速率是非常有益的并且被实施为在移动通信和网络应用以及特定的服务器应用中帮助解决所关心的带宽问题。如基于这些典型的应用能够想到的，具有两种基本的使用模式。一种使用模式是从一个位置向另一个附近的位置提供数据。由于数据经常移动小于10米的距离，所有的铜缆解决方案对于这些使用模式均可良好的工作。无源电缆组件特别适合于这种应用并且具有成本效益。然而，随着距离的增加，需要带电力的电缆。对于中等距离（如小于100米），经常使用有源电缆并且这些电缆仍然基于铜线提供信号，但是信噪比（S/N）增加，使得当高频信号沿着导线的长度行进时发生的衰减被控制。最终，为了传输更远的距离（如1公里），使用光学传递介质更具意义。这些电缆在将电信号转化为光信号的两端上使用模块，因此能够在很远的距离上发送信号。因此，两种使用模式是1）无源电缆系统；以及2）电力电缆系统。

电力电缆系统的一个显著问题在于通过相应的电缆传递信号的芯片/模块需要电力。这需要显著的能量，对于光学模块常常在3瓦的范围。需要冷却该热能的量，从而确保用于传输信号的部件不会过热。虽然冷却溶液是已知的（例如，CPU的冷却溶液在应用时必须消耗多于100瓦的能量），在电缆组件中的该问题由于被冷却的模块需要一可移动的界面，因而该冷却解决方案变得非常复杂。换言之，该模块插入到插座中并且必须产生与该冷却溶液的合适的接触（其常常是滑动接触），使得充足的热能能够从该模块移走。

有时使用的一个冷却方法是加装热沉。这种类型的热沉在该模块插入到插座中时提供用于与模块接合的平坦表面。该平坦的表面借助夹子偏压抵靠该模块的表面，该夹子将该热沉固定到罩体，因此该热沉能够竖直地移动以占据罩体、热沉和模块中的容差。然而，该设计的一个问题在于很难提供具有平坦表面的热沉，并且该模块也很难以达到完全的平坦。因此，作为一种实践，在热沉与该模块之间基本上具有三个直接的接触点是常见的。因此，如能够理解的，期望具有改进的热管理系统。

发明内容

一种连接器包括散热器。该散热器构造成将热量从端口导向与连接器间隔开的热板。在一个实施例中，箱体能够支撑多个连接器并且提供两个热板，并且与每个连接器相关联的该散热器能够将热能导向两个热板。该散热器能够保持较薄以确保连接器能够以紧凑的结构设置。多个冷区块能够用于将散热器与相应的热板热连接。

具体地，根据一个方案提供一种连接器系统，包括：箱体，支撑热板；罩体，具有限定第一端口的开口，该第一端口具有第一侧；壳体，设置在该罩体中，该壳体具有至少一个与该第一端口对齐的板槽；散热器，包括与该第一侧对齐的主壳体；以及冷区块，热连接到该热板，该冷区块构造成热连接到该主热板。

该热板是该箱体的底壁。该第一端口具有第二侧并且该散热器包括从该主热板延伸的第一侧热板，该第一侧热板与该第二侧对齐。该第一侧热板热连接到多个指状部，所述指状部构造成在操作中接合对接插头连接器的表面。该罩体安装在电路板上，该电路板从该热板偏移，并且该第一热板穿过该电路板中的孔延伸。该罩体包括第二端口并且该壳体具有至少一个与该第二端口对齐的第二板槽，其中该第一侧热板设置在该第一端口和第二端口之间。该第二端口包括不与该第一端口的第二侧相邻的第三侧，并且该散热器包括从该主热板延伸的第二侧热板，该第二侧热板与该第三侧对齐。该冷区块包括构造成与该竖直壁接合的突片。该热板构造成提供液体冷却。

根据另一方案，提供一种连接器，包括：罩体，具有顶表面和底表面以及限定第一端口的开口，该第一端口具有第一侧和第二侧；壳体，位于该罩体中，该壳体具有至少一个与该第一端口对齐的板槽；以及散热器，包括与该第一侧对齐的主热板以及与该第二侧对齐的第一热板，该第一热板构造成将热能从该第二侧引导到该主热板，并且该主热板延伸经过顶表面和底表面之一。

其中该主热板延伸经过该顶表面以及该底表面。该罩体包括具有第三侧和第四侧的第二端口，其中该主热板与该第三侧对齐，并且该散热器包括与该第四侧对齐的第二热板。该第一热板设置在该第一端口与该第二端口之间。

根据本发明的该散热器能够保持较薄以确保连接器能够以紧凑的结构设置。多个冷区块能够用于将散热器与相应的热板热连接。

附图说明

本发明经由示例示出但并不限制到附图中，其中相似的附图标记指代相似的元件，并且其中：

图1示出了连接器系统的实施例的立体图；

图2示出了图1中所示实施例的立体图，其中示出了处于未对接位置的插头连接器；

图3示出了连接器系统的实施例的部分分解立体图；

图4示出了简化的连接器系统的实施例的部分分解立体图；

图5示出了图4中所示实施例的另一立体图；

图6示出了连接器系统的实施例的正视图；

图6A示出了图6中所示的实施例的线6A-6A所示部分的放大图；

图7示出了连接器系统的实施例的立体图；

图8示出了图7中的实施例沿线8-8的截面侧视图；

图9示出了图8中所示实施例的立体图；

图10示出了两排热管理系统的简化的立体图；

图11示出了一排热管理系统的简化的立体图。

具体实施方式

以下的详细描述描述了示例性实施例，但并不意欲限制于在此表述的组合。因此，除非另有说明，在此公开的特征可结合到一起以形成另外的组合，这些组合为了简洁的目的并不示出。另外，应注意到，在此描述的确定的特征是可选择的。热管理（以及关联的系统）经常取决于预期的热负荷。因此，在热负荷预期较低的地方，可省略实施例中的用于提供更大的热处理能力的特征。另外，对实际应用于环境相对有利的位置（例如，如果该系统设置在可利用非常冷的空气的位置中时），一些特征对于提供期望的热管理性能是不需要的。

图1示出了连接器系统，其包括箱体30，箱体30具有第一热板31、侧板以及第二热板33。应注意到，虽然热板示出为位于箱体的外部，但是箱体能够包括可设置在所示热板外部的其他的板和/或结构（因此所描述的热板31、33可以是内部热板）。不管箱体的设计如何，这种设计的潜在的益处在于箱体30能够作用为热沉。由于箱体30通常较大且经常享受经过该热板的气流，这为合适的装置提供了改进的冷却性能。

箱体30包括多行端口41，端口41在罩体80中是开口42，并且端口41构造成容纳信号电缆8的末端上的插头连接器5，该信号电缆8包括具有优选是平的表面7的壳体6。所描述的结构提供三个彼此相邻设置的分离的连接器100，以最小化占用的空间量，并且如描述的，箱体30具有安装在上部第一热板31上的上部冷区块52a和安装在下部第二热板33上的下部冷区块52b，并且每个连接器相关联有一个上部冷区块52a和一个下部冷区块52b。如同能够理解的，取决于预期的气流模式，在一些实施例中仅具有与每个连接器相联合的上部冷区块52a或者下部冷区块52b（但不是同时具有两个）也是足够的。此外，每个连接器100能够包括附接到散热器70的罩体80，以使得该连接器组件作为单个单元而设置。

上部冷区块52a、下部冷区块52b分别包括安装块53a、53b，其能够以在热板与安装块之间提供较低热阻的方式安装到热板。例如，热衬垫56能够放置在安装块与热板之间，使得当安装块紧固在适当位置时热阻保持在令人满意的水平，优选地低于2C/W，更优选地低于1.5C/W，并且在更高的执行应用中低于1.25C/W。

冷区块52a、52b还包括安装在安装块53a、53b上的夹子60a、60b，并且这些夹子具有构造成与主热板71接合的指状部64。指状部64示出为与图6A中的安装块过盈配合，但是实际上可以改变，由于指状部64挤压主热板71，它们提供很多平行的热通道，这些热通道能够将热能从主热板71传导到支撑板，如下部热板33。夹子60a、60b能够焊接到安装块以确保两个部件之间的低热阻。在另一实施例中，这些夹子能够直接安装在热板上并且可省略安装块。但是通常安装块能够提供额外的表面以有助于减少热阻。

如从图7中能够理解的，第一和第二热板73、72从主热板71延伸。在实施例中，主热板71与第一端口的第一侧A以及第二端口的第一侧C对齐，并且第一热板73与第一端口的第二侧B对齐，并且第二热板72与第二端口的第二侧D对齐。如能够理解的，第一热板设置在两个端口41之间，并且第二热板不设置在这两个端口之间。替代地，第二热板72也可设置在两个端口41之间，但是这将使得用于物品，如光导管95或其他可能需要放置在其间的指示器的空间更小。

应注意到，这些热板能够做成所期望的形状。例如，这些热板能够由金属板、热管或一些液体填充结构形成。如能够理解的，对于所期望的热阻具有成本效益的结构是令人满意的。

如所描述的，插入到端口的模块将具有由多个热接触部76接合的表面。热接触部76热连接到第一和第二热板73、72，该第一和第二热板73、72热连接到与冷区块接合的主热板71。这允许具有晶片连接器45连接到插头连接器以接合该板槽并且具有较好的EMI保护，同时在相对密实的封装中可提供充足的冷却。

如图11中所描绘的，散热器170包括主热板171以及从该主热板171延伸的第一热板172。如能够理解的，为了最大化热性能，可使用两个冷区块162a和162b（每一个具有安装块和夹子，如描述的安装块153b和夹子160b）。然而，在替代性的实施例中，可省略上部或下部冷区块。无论如何，冷区块提供滑动热界面，以允许具有较好的热性能同时避免如堆积的问题，该问题能够由电路板、热板（未示出）以及连接器之间的尺寸变化而造成。

因此，描述的实施例提供一种方法以在罩体与热板之间提供较低的热阻（在实施例中小于1.5C/W并且优选地小于1.25C/W）。此外，该主热板能够穿过电路板中的开口延伸而不对热性能造成显著影响。另外，该设计允许致密结构，如主热板能够增加小于3mm并且在一实施例中小于2mm的宽度。因此，描述的热溶液能够提供优秀的热性能，同时每行连接器仅需要2mm-4mm的额外空间。

应注意到，虽然热板31、33描述为箱体30的一部分，如以上所注意到的，但是热板也可以是内部元件。例如，热板可以放置在更大的箱体的内部，对此并不限制。还应注意到，热板不需要是固体金属（其通常用于散热器），也可以替代地是液体冷却的结构（或者甚至是蒸汽室类型的热沉），其构造成使用液体/蒸汽以有助于从该连接器移除和/或消耗热能。

如能够理解的，热阻是各个接口的总计。在实施例中，例如，在插入的连接器与热板之间的总热阻能够小于8C/W，并且在更优选的实施例中能够构造成提供6C/W或者更小的热阻。实际上，能够设计提供不超过4C/W的热阻的系统。

此处公开的内容描述了根据其优选的和示例性的实施例的特征。在所附权利要求书的范围和精神内的多个其他的实施例、改型和变型对本领域普通技术人员而言是可以想到的。

Claims (13)

1.一种连接器系统，包括：

箱体，支撑热板；

罩体，具有限定第一端口的开口，该第一端口具有第一侧；

壳体，设置在该罩体中，该壳体具有至少一个与该第一端口对齐的板槽；

散热器，包括与该第一侧对齐的主壳体；以及

冷区块，热连接到该热板，该冷区块构造成热连接到该主热板。

2.根据权利要求1所述的连接器系统，其中该热板是该箱体的底壁。

3.根据权利要求1所述的连接器系统，该第一端口具有第二侧并且该散热器包括从该主热板延伸的第一侧热板，该第一侧热板与该第二侧对齐。

4.根据权利要求3所述的连接器系统，其中该第一侧热板热连接到多个指状部，所述指状部构造成在操作中接合对接插头连接器的表面。

5.根据权利要求4所述的连接器系统，其中该罩体安装在电路板上，该电路板从该热板偏移，并且该第一热板穿过该电路板中的孔延伸。

6.根据权利要求3所述的连接器，其中该罩体包括第二端口并且该壳体具有至少一个与该第二端口对齐的第二板槽，其中该第一侧热板设置在该第一端口和第二端口之间。

7.根据权利要求6所述的连接器，其中该第二端口包括不与该第一端口的第二侧相邻的第三侧，并且该散热器包括从该主热板延伸的第二侧热板，该第二侧热板与该第三侧对齐。

8.根据权利要求1所述的连接器系统，其中该冷区块包括构造成与该竖直壁接合的突片。

9.根据权利要求1所述的连接器系统，其中该热板构造成提供液体冷却。

10.一种连接器，包括：

罩体，具有顶表面和底表面以及限定第一端口的开口，该第一端口具有第一侧和第二侧；

壳体，位于该罩体中，该壳体具有至少一个与该第一端口对齐的板槽；以及

散热器，包括与该第一侧对齐的主热板以及与该第二侧对齐的第一热板，该第一热板构造成将热能从该第二侧引导到该主热板，并且该主热板延伸经过顶表面和底表面之一。

11.根据权利要求10所述的连接器，其中该主热板延伸经过该顶表面以及该底表面。

12.根据权利要求11所述的连接器，其中该罩体包括具有第三侧和第四侧的第二端口，其中该主热板与该第三侧对齐，并且该散热器包括与该第四侧对齐的第二热板。

13.根据权利要求12所述的连接器，其中该第一热板设置在该第一端口与该第二端口之间。

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