CN107768901B - 具有换热器的插座组件 - Google Patents

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Abstract

一种插座组件(104)，包含插座外壳(108)，插座外壳具有模块腔(122)，模块腔由顶壁(180)限定，顶壁具有通过其的多个孔(190)。模块腔在插座外壳的前端(110)具有端口(123)，端口配置为接收可插拔模块(106)。通信连接器(142)位于插座外壳中，并具有与可插拔模块配合的配合接口(144)。换热器(150)接收在模块腔中，换热器具有位于顶壁下方的模块腔内的散热件(152)。散热件配置为与可插拔模块热连通。换热器具有从散热件延伸的多个翅片段(154)。翅片段接收在顶壁中的对应的孔中，以穿过顶壁至模块腔的外部来进行散热。

Description

具有换热器的插座组件
技术领域
本文所述的主题涉及一种插座组件，其接收通信系统中的可插拔模块。
背景技术
至少一些已知的通信系统包含插座组件，例如输入/输出(I/O)连接器组件，其配置为接收可插拔模块，并在可插拔模块与插座组件的电连接器之间建立通信连接。作为一个示例，已知的插座组件包含插座外壳，其安装到电路板，且配置为接收小形状因数(SFP)可插拔收发器。插座组件包含长形的腔，其在腔的开口与设置在腔内并安装到电路板的电连接器之间延伸。可插拔模块通过开口被插入，并在腔中朝向电连接器前进。可插拔模块和电连接器具有彼此接合的相应的电触头，以建立通信连接。
在可插拔模块和插座组件的设计中经常遇到的挑战是在通信系统的运行期间产生的热量，这对模块/系统可靠性和电气性能产生不利的影响。通常，热量由可插拔模块内的内部电路板上的部件产生，并通过可插拔模块的金属本体从内部电路板抽走。在一些情况下，热沉用于从可插拔模块散热。在常规插座组件中，插座外壳的顶部包含大的开口。热沉覆盖开口并通过弹簧夹保持在插座外壳上。热沉的一部分通过开口延伸并接合可插拔模块。外壳的顶部中的大的开口是电磁干扰(EMI)的泄露点。一些插座组件通过开口处的附加的垫圈来缓解EMI泄露，这增加了插座组件的总成本。
相应地，需要在换热器与插座组件的外壳之间的接口处提供具有成本效益的EMI屏蔽。
发明内容
根据本发明，提供一种插座组件，其包含插座外壳，所述插座外壳具有模块腔，所述模块腔由顶壁和延伸到与所述顶壁相反的底部的相对侧壁限定。所述顶壁具有通过其的多个孔。所述模块腔在所述插座外壳的前端具有端口，所述端口配置为接收可插拔模块。通信连接器位于所述插座外壳中，并且具有与所述可插拔模块配合的配合接口。换热器接收在所述模块腔中，所述换热器具有位于所述顶壁下方的模块腔内的散热件。所述散热件配置为与所述可插拔模块热连通。所述换热器具有从所述散热件延伸的多个翅片段。所述翅片段接收在所述顶壁中的对应的孔中，以穿过所述顶壁至所述模块腔的外部来进行散热。
附图说明
图1是根据实施例的具有插座组件的前部透视图。
图2是通信系统的透视、截面图。
图3是根据示范性实施例的通信系统的可插拔模块的前部透视图。
图4是根据示范性实施例的插座组件的一部分的俯视图。
图5是根据实施例的通信系统的前部透视图。
具体实施方式
本文所述的实施例包含通信系统，其具有用于从可插拔模块散热的换热器。本文所述的各种实施例包含插座组件，其具有用于从可插拔模块散热的换热器，同时在换热器处提供有效的EMI屏蔽。例如，在示范性实施例中，笼或插座外壳中的开口很小，以控制EMI屏蔽。
图1是根据实施例的通信系统100的前部透视图。图2是通信系统100的透视、截面图。通信系统100包含电路板102、安装到电路板102的插座组件104、以及配置为通信地接合插座组件104的一个或多个可插拔模块106。插座组件104被示出为堆叠和成组的插座组件104，其配置为接收处于堆叠和成组布置的多个可插拔模块106。虽然在图1中仅示出了一个可插拔模块106，但应当理解，多个可插拔模块106可以同时接合插座组件104。
通信系统100相对于配合或插入轴线91、俯仰轴线92和横向轴线93取向。轴线91-93互相垂直。尽管俯仰轴线92在图1中看起来是在平行于重力的竖直方向上延伸，但应当理解，轴线91-93不需要相对于重力具有任何特定的取向。例如，电路板102可以垂直地、水平地或以其他取向来定向。
通信系统100可以是电信系统或装置的一部分或与其一起使用。例如，通信系统100可以是交换机、路由器、服务器、集线器、网络接口卡或存储系统的一部分，或者包含它们。在示出的实施例中，可插拔模块106配置为传输电信号形式的数据信号。在其他实施例中，可插拔模块106可以配置为传输光信号形式的数据信号。电路板102可以是子卡或主板，且包含通过其延伸的导电迹线(未示出)。
插座组件104包含安装到电路板102的插座外壳108。插座外壳108也可以称为插座笼。插座外壳108可以布置在系统或装置的机箱的框板或面板(未示出)处，例如通过面板中的开口。因此，插座外壳108是装置和对应的面板的内部，且(多个)可插拔模块106从装置和对应的面板的外部或外侧装载到插座外壳108中。在示出的实施例中，插座组件104设置有换热器150，用于从可插拔模块106散热。
插座外壳108包含前端110和相反的背端112。前端110可以设置在面板处，并通过面板中的开口延伸。配合轴线91可以在前端110和背端112之间延伸。诸如“前”、“后”、“顶”或“底”的相对或空间术语仅用于区分所引用的元件，而不一定需要通信系统100中或通信系统100的周围的环境中的特定位置或取向。例如，前端110可以面向较大的电信系统的背部或位于其中。在许多应用中，当用户将可插拔模块106插入插座组件104中时，前端110对于用户可见。在其他示例中，顶部和底部可以参考电路板102，其中底部定位为更靠近电路板，并且顶部定位为更远离电路板。在一些取向中，顶部可以位于底部的下方，且在一些取向中，顶部和底部可以竖直地对齐，例如当电路板102竖直取向而不是水平取向时。
插座外壳108配置为抑制并阻挡电磁干扰(EMI)，并在配合操作期间引导(多个)可插拔模块106。为此，插座外壳108包含多个外壳壁114，其彼此互连以形成插座外壳108。外壳壁114可以由导电材料形成，例如金属片和/或具有导电颗粒的聚合物。在示出的实施例中，外壳壁114由金属片冲压并成型。在一些实施例中，插座外壳108配置为便于气流通过插座外壳108，以将热量(热能)从插座组件104和(多个)可插拔模块106传递走。例如，可以在外壳壁114中设置气流开口，以允许气流通过插座外壳108。空气可以从插座外壳108的内部流动到外部环境，或从插座外壳108的外部流动到插座外壳108的内部。可以使用风扇或其他空气移动装置，以增加通过插座外壳108以及经过(多个)可插拔模块106的气流。
在示出的实施例中，插座外壳108包含长形的模块腔120的第一(或底部)行116和长形的模块腔122的第二(或顶部)行118。模块腔120、122中的每一个在前端110和背端112之间延伸。模块腔120、122具有相应的端口开口121、123，其尺寸和形状设定为接收对应的可插拔模块106。模块腔120、122可以具有相同或相似的尺寸，且在平行于配合轴线91的方向上纵长地延伸。在示出的实施例中，每个模块腔122堆叠在对应的模块腔120上，使得模块腔120位于模块腔122和电路板102之间；然而，在替代实施例中，模块腔122可以设置成单个行，而没有下方的模块腔120。模块腔120、122以任何数量的列组合在一起，包括单个列。可以设置任何数量的模块腔，包含单个模块腔。
在一些实施例中，可插拔模块106是具有可插拔本体130的输入/输出电缆组件。如图3所示，可插拔本体130包含配合端132和相反的电缆端134。电缆136在电缆端134处联接到可插拔本体130。可插拔本体130还包含内部电路板138(图2)，其通信地联接到电缆136的电线或光纤(未示出)。内部电路板138在配合端132处包含接触垫140。配合端132配置为插入插座外壳108的模块腔122中，且沿着配合轴线91在配合方向上前进。在示范性实施例中，可插拔本体130为内部电路板138提供热传递，例如为内部电路板138上的电子部件提供热传递。例如，内部电路板138与可插拔本体130热连通，且可插拔本体130从内部电路板138传热。
插座组件104包含一个或多个通信连接器142(图2)，其配置为与对应的可插拔模块106配合。在示出的实施例中，每个通信连接器142具有第一配合接口144和第二配合接口146。第一配合接口144设置在模块腔120内，且第二配合接口146设置在模块腔122内。第一配合接口144和第二配合接口146分别与端口开口121、123对准。第一配合接口144和第二配合接口146中的每一个包含相应的电触头145、147，其配置为直接接合可插拔模块106的接触垫140。因此，单个通信连接器142可以与两个可插拔模块106配合。
在替代实施例中，插座组件104不包含堆叠的模块腔120、122，而是替代地包含单行的模块腔120或者仅单个模块腔120。在这样的实施例中，通信连接器142可以具有单行的配合接口或单个配合接口。
可插拔模块106是输入/输出(I/O)模块，其配置为插入插座组件104中以及从其移除。在一些实施例中，可插拔模块106是小形状因数可插拔(SFP)收发器，或者四通道小形状因数可插拔(QSFP)收发器。可插拔模块106可以满足SFP或QSFP收发器的某些技术规范，例如小形状因数(SFF)-8431。在一些实施例中，可插拔模块106配置为传输高达2.5千兆比特每秒(Gbps)、高达5.0Gbps、高达10.0Gbps、或更高的数据信号。作为示例，插座组件104和可插拔模块106可以分别类似于可从泰科电子(TE Connectivity)购得的SFP+产品线的一部分的插座笼和收发器。
在各种实施例中，插座外壳108的外壳壁114可以可选地在模块腔120、122之间形成端口分隔件148。在示出的实施例中，端口分隔件148是分隔模块腔120、122的单个壁或板。端口分隔件148在前端110和背端112之间基本上平行于配合轴线91延伸。更具体地，模块腔120、端口分隔件148和模块腔122沿着俯仰轴线92堆叠。在替代实施例中，端口分隔件148可以具有两个分隔壁(在图5中示出)，由上部模块腔120和下部模块腔122之间的间隙分隔。可选地，诸如光管的光指示器组件(未示出)可以设置在由端口分隔件148限定的间隙中。间隙可以允许模块腔120、122之间的气流，以增强从位于模块腔120、122中的可插拔模块106的传热。间隙可以保持换热器，所述换热器配置为与可插拔模块106中的一个或两个热连通，以从其散热。替代地，换热器可以直接接收在模块腔120或122中，以与可插拔模块106直接相接。
在示范性实施例中，插座组件104包含一个或多个换热器150。例如，每个上部模块腔122包含一个换热器150。替代地，单个换热器150可以设置为延伸进入每个上部模块腔122中。附加地或替代地，下部模块腔122可以包含换热器150。换热器150由导热材料制造，例如金属材料。换热器150配置为与可插拔模块106热连通。换热器150延伸通过外壳壁114中的一个，例如通过顶部外壳壁180，至插座外壳108和/或模块腔120的外部，以用于空气冷却。
在示范性实施例中，换热器150包含散热件152和从散热件152延伸的多个翅片段154。翅片段154可以与散热件152一体，例如与散热件152共模制。散热件152可以是位于插座外壳108内(例如在模块腔122中)的基本平坦的板。散热件152可以沿着顶部外壳壁的内表面定位。可选地，弹簧155(图2)可以设置在换热器150和插座外壳108之间，例如在散热件152和顶部外壳壁180之间，以抵靠可插拔模块106偏置换热器150。
翅片段154从散热件152的顶部延伸，且配置为穿过顶部外壳壁180，至插座外壳108和/或模块腔120的外部。在示出的实施例中，翅片段154布置成行和列。翅片段154可以被经过并沿着翅片段154的气流空气冷却。翅片段154彼此间隔开，以允许翅片段154之间的空间中的气流。在示出的实施例中，翅片段154具有矩形截面；然而，在替代实施例中，其他形状是可能的。例如，翅片段154可以具有椭圆形状。翅片段154可以是渐缩的。例如，翅片段154可以在翅片段154的基部156处(例如，在散热件152处)较宽，而在翅片段154的末端158处(例如，在翅片段154的远端处)较窄。基部156设置在模块腔120的内部，且末端158设置在模块腔120的外部。
可选地，每个模块腔122可以接收多个换热器150。例如，每个模块腔122在前端110处或附近包含第一换热器160，且在背端112处或附近包含第二换热器162。在替代实施例中，单个换热器150设置于模块腔122中、且在前端110和背端112之间延伸。
在示范性实施例中，换热器150包含从与翅片段154相反的散热件152的底部延伸的导轨164。导轨164配置为接合可插拔模块106。例如，导轨164可以与可插拔模块106的传热翅片交错。导轨164可以纵向地延伸，例如平行于插入轴线91。导轨164可以基本上延伸可插拔模块106的整个长度。导轨164可以与散热件152一体，例如与散热件152共模制。
在一些实施例中，插座外壳108由多个互连的面板或片形成。例如，插座外壳108包含围绕外壳腔172的主面板或壳体170、多个内部面板174、基部面板181、以及限定端口分隔件148的一个或多个分隔件面板176。主面板170、内部面板174和分隔件面板176中的每一个可以由金属片冲压并成型。如下文进一步详细描述的，主面板170、内部面板174和分隔件面板176中的每一个可以形成限定模块腔120、模块腔122和端口分隔件148的外壳壁114中的一个或多个。主面板170包含顶壁180、侧壁182、183、以及后壁184。顶壁180限定上部模块腔122的顶部。分隔件面板176可以限定模块腔122的底部或底壁。分隔件面板176可以限定下部模块腔120的顶壁。基部面板181可以搁置在电路板102附近，且可以从而限定插座组件104的底部186。在替代实施例中，电路板102可以限定底部，而不是使用基部面板181。侧壁182、183和后壁184配置为，当安装到电路板102时，从电路板102延伸到顶壁180。
顶壁180包含通过其的多个孔190。换热器150的部分通过孔190穿过顶壁180到模块腔120的外部。孔190由孔边缘192限定。顶壁180在孔190之间包含连结网件(webbing)194。连结网件194限定模块腔122上的结构。例如，连结网件194覆盖可插拔模块106和换热器150。换热器150通过顶壁180的连结网件194俘获在模块腔122中。连结网件194限定孔190的尺寸和形状。连结网件194包含板条196和板条196之间的交叉板条198。在示出的实施例中，板条196和交叉板条198大致上垂直地取向，其中板条196纵向地延伸，例如平行于插入轴线91，且交叉板条198横向地延伸，例如平行于横向轴线93。板条196和交叉板条198限定矩形形状的孔190；然而，在替代实施例中，孔190可以具有其他形状，例如椭圆形形状。
内部面板174和分隔件面板176设置在外壳腔172内。在主面板170内，内部面板174和分隔件面板176将外壳腔172分配或划分为单独的模块腔120、122。
主面板170、基部面板181、内部面板174和分隔件面板176可以包括导电材料，例如金属或塑料。当插座外壳108安装到电路板102时，插座外壳108和插座组件104电联接到电路板102，且特别地，电联接到电路板102内的接地平面(未示出)，以使插座外壳108和插座组件104电接地。因此，插座组件104可以减少可能对通信系统100的电性能产生不利影响的EMI泄露。
图3是根据示范性实施例的可插拔模块106的前部透视图。可插拔模块106被示出为翅片式可插拔模块，且可以在下文中称为翅片式可插拔模块106。可插拔本体130保持内部电路板138。可插拔本体130具有第一端部或顶部端部200，以及相反的第二端部或底部端部202，侧面204、206在第一端部200和第二端部202之间延伸。第一端部200和第二端部202以及侧面204、206在配合端132和电缆端134之间沿着可插拔本体130的长度纵长地延伸。第一端部200、第二端部202和侧面204、206限定保持内部电路板138的腔210。电缆136可以延伸进入腔210中，以连接内部电路板138。可选地，内部电路板138可以在配合端132处暴露，以配合对应的通信连接器142(在图2中示出)。
在示范性实施例中，可插拔本体130包含第一壳体212和第二壳体214。可选地，第一壳体212可以限定上部壳体，且可以在下文中称为上部壳体212。第二壳体214可以限定下部壳体，且可以在下文中称为下部壳体214。上部壳体212和/或下部壳体214由具有高热导率的材料制造。在示范性实施例中，上部壳体212用于从内部电路板138传热。上部壳体212放置为与内部电路板138热连通。由内部电路板138上的部件产生的热量被抽吸到上部壳体212中并从其传递。在示范性实施例中，上部壳体212包含从其延伸的多个传热翅片220。传热翅片220增加上部壳体212的表面积，且允许从上部壳体212更多的热传递。传热翅片220可以接合换热器150(在图1中示出)的对应的导轨164(在图1中示出)。例如，导轨164可以与传热翅片220交错。传热翅片220可以从上部壳体212的任何部分延伸，例如顶部或第一端部200；但传热翅片220也可以从侧面204、206延伸。
传热翅片220在电缆端134和配合端132之间纵长地行进。可选地，传热翅片220可以从电缆端134到配合端132行进基本上整个长度。可选地，传热翅片220可以从电缆端134和/或配合端132向内凹进。在示出的实施例中，传热翅片220是在传热翅片220的相反的端部之间连续地延伸的平行板。传热翅片220被通道222分隔。可选地，通道可以具有在传热翅片220之间的一致的间隔。例如，传热翅片220的侧面可以是平坦且平行的。
图4是根据示范性实施例的插座组件104的一部分的俯视图。散热件152设置在连结网件194下方，且翅片段154通过孔190延伸。翅片段154具有彼此正交的侧面230。侧面230面向孔边缘192，例如由板条196和交叉板条198两者限定的孔边缘192。在示范性实施例中，在侧面230和孔边缘192之间限定间隙232。散热件152位于间隙232下方，其可以为间隙232提供EMI屏蔽。散热件152也位于连结网件194下方。孔的尺寸影响通过顶壁180的EMI屏蔽。例如，较小的孔可以提供更有效的EMI屏蔽。较小的孔可以为较高的频率和/或较大的频带提供EMI屏蔽。
孔190的尺寸可以相对于翅片段154过大，以允许翅片段154在孔190内移动。可选地，间隙232设置在翅片段154的至少两个侧面230上，例如沿着所有四个侧面230，以允许在互相垂直的方向上的移动。例如，可以允许翅片段154纵向地移动，例如平行于插入轴线91(例如，从前到后)，和/或可以允许其横向地移动，例如平行于横向轴线93(例如，侧向)。
孔边缘192限定止动部，以限制翅片段154在孔190中的浮动移动的量。允许翅片段154在孔190内移动允许换热器150相对于插座外壳108移动。因此，可以允许换热器150移动，以与可插拔模块106(在图1中示出)配合。例如，当可插拔模块106装载到插座外壳108中时，换热器150可以位移(例如，侧向)以与可插拔模块106对准。因此，换热器150不会限制可插拔模块106在插座外壳108中的定位，例如与通信连接器142配合。
图5是根据一个实施例的通信系统100的前部透视图，其示出了具有大致平坦的顶部的可插拔模块106、以及具有大致平坦的底部以与可插拔模块106相接的换热器150。可插拔模块106不包含传热翅片，且换热器150不包含导轨164(在图1中示出)。由于换热器150不包含导轨164，换热器150不需要侧向地对准到可插拔模块106。因此，换热器150的侧向浮动移动的量可以小于图1所示的换热器150。由于换热器150不需要浮动地如此远或根本不需要浮动，孔190可以较小。提供较小的孔190减小了翅片段154和插座外壳108之间的间隙的尺寸，且与图1所示的实施例相比，提供了更好的EMI屏蔽。然而，与图1所示的实施例相比，换热器150和可插拔模块106之间的表面积的量可能较小，这可能降低换热效率。
在示出的实施例中，端口分隔件148被示出为U型，其具有两个分隔壁250，两个分隔壁250被上部模块腔120和下部模块腔122之间的间隙252分隔。第二换热器150配置为接收在下部模块腔122中，翅片段154延伸进入间隙252中，例如通过下部分隔壁250。下部分隔壁250限定下部模块腔122的顶壁254。翅片段154接收在顶壁254的对应的孔中，以穿过顶壁254到模块腔122的外部(例如，进入间隙252中)来进行散热。例如，空气可以穿过间隙252来冷却翅片段154。

Claims (14)

1.一种插座组件(104)，包括：
插座外壳(108)，包括模块腔(122)，所述模块腔由顶壁(180)和相对的侧壁(182，183)限定，所述侧壁延伸到与所述顶壁相反的底部(186)，所述顶壁具有通过其的多个孔(190)，所述孔由孔边缘(192)限定，所述顶壁(180)包括在所述孔(190)之间的连结网件(194)，所述连结网件包括分别在成行和列的孔之间的板条(196)和交叉板条(198)，所述模块腔在所述插座外壳的前端(110)具有端口(123)，所述端口配置为接收可插拔模块(106)；
位于所述插座外壳中的通信连接器(142)，其具有用于与所述可插拔模块配合的配合接口(144)；以及
接收在所述模块腔中的换热器(150)，所述换热器具有位于所述顶壁下方的模块腔内的散热件(152)，所述散热件配置为与所述可插拔模块热连通，所述换热器具有从所述散热件延伸的多个翅片段(154)，所述翅片段接收在所述顶壁中的对应的孔中、以穿过所述顶壁至所述模块腔的外部来进行散热。
2.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)的尺寸相对于所述翅片段(154)过大，以允许所述换热器(150)相对于所述插座外壳(108)的有限量的浮动移动。
3.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)的尺寸设定为限制通过所述顶壁(180)的EMI泄露。
4.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中每个翅片段(154)通过所述顶壁(180)的一部分与每个其他翅片段分隔。
5.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中每个孔(190)接收所述翅片段(154)中的单独一个。
6.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述换热器(150)通过所述顶壁(180)俘获在所述模块腔(122)中。
7.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)接收所述翅片段(154)，使得在所述翅片段和所述孔边缘(192)之间限定间隙(232)，所述散热件(152)位于所述间隙的下方。
8.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)接收所述翅片段(154)，使得在所述翅片段和所述孔边缘之间限定间隙(232)，所述间隙设置在对应的翅片段的至少两侧(230)上，以允许在相互垂直的方向上的运动。
9.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述散热件(152)位于所述顶壁(180)和所述可插拔模块(106)之间。
10.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述插座外壳(108)在所述模块腔(122)和第二模块腔(120)之间包含端口分隔件(148)，所述端口分隔件具有由间隙分隔的分隔壁(250)，所述分隔壁中的一个限定所述模块腔的顶壁，所述翅片段(154)延伸到所述模块腔的外部、进入所述端口分隔件的间隙中。
11.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述换热器(150)包含相反于所述翅片段(154)从所述散热件延伸的导轨(164)，所述导轨配置为与所述可插拔模块(106)的传热翅片(220)交错。
12.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述连结网件将所述散热件(152)俘获在所述模块腔(122)中。
13.如权利要求1所述的插座组件(104)，还包括接收在所述插座外壳(108)中的第二换热器，其相对于其他换热器独立地可移动。
14.如权利要求13所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)设置成至少两个不同的阵列，所述至少两个不同的阵列接收不同的换热器。
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