CN109038054A - 包括具有传热翅片的冷却通道的可插拔模块 - Google Patents

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Abstract

一种可插拔模块(106)包括在前端(134)和配合端(132)之间延伸的可插拔本体(130)，配合端能够接收在插座组件(104)的模块腔(120)中以便与通信连接器(122)配合。该可插拔本体具有通道壁(160，162)，所述通道壁在可插拔本体的顶部(145)限定冷却通道(164)，以允许在前端和配合端之间的气流。该可插拔本体具有在通道壁和接地盖(180)之间的冷却通道中的多个传热翅片(170)，所述接地盖在传热翅片之上跨越通道壁之间。所述通道壁、传热翅片和接地盖是一体的单一结构件。

Description

包括具有传热翅片的冷却通道的可插拔模块
技术领域
本文的主题总体上涉及具有有效冷却能力的可插拔模块。
背景技术
至少一些已知的通信系统包括插座组件，例如输入/输出(I/O)连接器组件，其构造为接收可插拔模块，并建立在可插拔模块与插座组件的电通信连接器之间的通信连接。作为一个示例，已知的插座组件包括笼构件，其安装到电路板并构造为将可插拔收发器接收在笼构件的长形的腔室中。可插拔模块和电连接器具有彼此接合以建立通信连接的对应的电触头。
通信系统的部件的电屏蔽通常使用插座壳体或笼提供，其在接收可插模块的模块腔周围提供屏蔽。在开口中设置垫圈以与可插拔模块相接。但是，随着通过通信系统的数据速度增加，部件产生的热量也同样增加。部件的散热成为问题。一些已知的通信系统沿着可插拔模块提供气流通道，从而为可插拔模块、通信连接器或系统的其他组件提供冷却。然而，气流通道限定了大的开口，这对EMI的抑制是有问题的。
因此，需要一种具有插座组件和可插拔模块的通信系统，其具有足够的EMI抑制，同时提供有效的冷却。
发明内容
根据本发明，提供一种可插拔模块，其包括在前端和配合端之间延伸的可插拔本体，该配合端可接收在插座组件的模块腔中，以与通信连接器配合。该可插拔本体具有通道壁，其在可插拔本体的顶部限定冷却通道，以允许在前端和配合端之间的气流。该可插拔本体具有在通道壁和接地盖之间的冷却通道中的多个传热翅片，该接地盖在传热翅片之上跨越通道壁之间。通道壁、传热翅片和接地盖是一体的单一结构件。通信电路板保持在可插拔本体中并在配合端处暴露。该可插拔本体构造为插接到插座组件中，使得通信电路板通信地联接到插座组件的通信连接器。
附图说明
图1是根据实施例的通信系统的前部透视图。
图2是根据示例性实施例的通信系统的可插拔模块的前部透视图。
图3是根据示例性实施例的可插拔模块的后部透视图。
图4是根据示例性实施例的可插拔模块的可插拔本体的上壳体的顶部透视图。
图5是根据示例性实施例的上壳体的底部透视图。
图6是根据示例性实施例的上壳体的截面图。
图7是根据示例性实施例的上壳体的截面图。
图8是根据示例性实施例的上壳体的一部分的顶部透视图。
图9是根据示例性实施例的上壳体的底部透视图。
具体实施方式
图1是根据实施例的通信系统100的前部透视图。通信系统100包括电路板102、安装到电路板102的插座组件104、以及构造为接收在插座组件104中的可插拔模块106。电路板102可以是子卡或主板，并且包括延伸穿过其中的导电迹线(未示出)。可选地，可插拔模块106可以通信地联接到插座组件104(例如通信连接器)，以相对于通信系统100的部件发送和/或接收数据信号。
通信系统100可以是远程通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括它们。在所示的实施例中，可插拔模块106构造为以电信号的形式传输数据信号。在其他实施例中，可插拔模块106可以构造为以光信号的形式传输数据信号。电路板102可以是子卡或主板，并且包括延伸穿过其中的导电迹线(未示出)。
在所示的实施例中，插座组件104被示出为构造为接收单个的可插拔模块106的单端口插座组件；然而，在其他实施例中，插座组件104可以是多端口插座组件，其构造为在多个端口中接收可插拔模块106。例如，作为成组端口的附加或替代，插座组件104的多个端口可以并排成组和/或堆叠。
可插拔模块106是构造为插入插座组件104以及从其中移除的输入/输出(I/O)模块。例如，可插拔模块106可以是小形状因数可插拔(SFP)收发器或四通道小形状因数可插拔(QSFP)收发器，例如满足SFP或QSFP收发器的特定技术规范(诸如Small-Form Factor(SFF)-8431)的那些收发器。作为示例，可以使用可插拔模块106来代替可从泰科电子公司(TEConnectivity)获得的SFP+产品系列的一部分的收发器。
插座组件104包括安装到电路板102的笼构件108。笼构件108可以例如通过面板109中的开口布置在系统或装置的机架的框板或面板109处。由此，笼构件108位于装置和对应的面板109的内部，并且(多个)可插拔模块106从装置和对应的面板109的外侧或外部装载到该笼构件108中。可选地，面板109可以包括多个开口，每个开口构造为接收对应的可插拔模块106。在其他各种实施例中，例如当使用多端口插座组件104时，面板109中的开口的尺寸可以设定为接收多个可插拔模块106。
笼构件108包括前端110和相反的后端112。前端110设置在面板109处并且延伸穿过面板109中的开口。诸如“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”的相对性术语或空间术语仅用于区分所引用的元件，并且不一定需要在通信系统100中、或通信系统100的周围环境中具有特定的位置或取向。例如，前端110可以位于更大的远程通信系统中或者面向更大的远程通信系统的后部。在许多应用中，当用户将可插拔模块106插入插座组件104时，前端110对用户可见。当可插拔模块106被插入到插座组件104中时，可插拔模块106对于用户是可接取的并且对用户可见。
笼构件108构造为抑制或阻挡诸如电磁干扰(EMI)的干扰，并且在配合操作期间引导(多个)可插拔模块106。为此，笼构件108包括组装在一起以包围可插拔模块106的多个部件。例如，所述多个部件可以扣合在一起和/或被焊接在一起。当笼构件108安装到电路板102时，笼构件108电联接到电路板102，并且特别地电联接到电路板102内的接地平面(未示出)，以使笼构件108电接地。由此，插座组件104可降低可能不利地影响通信系统100的电气性能的EMI。例如为了EMI抑制和/或屏蔽，可插拔模块106可以与笼构件108共电位(common)或接地。例如，可插拔模块106可以直接接合笼构件108的一部分，例如接合在笼构件108的开口处的EMI垫圈。
在示例性实施例中，笼构件108包括由多个外壳面板或壁116限定的插座壳体114，其可以由一个或多个部件形成。各个壁116为其他部件的易损坏区域提供屏蔽，例如通过覆盖或屏蔽其他部件的壁中的开口。插座壳体114在前端110和后端112之间延伸。壁116由导电材料形成，例如金属片和/或具有导电颗粒的聚合物。在所示的实施例中，所述部件由金属片冲压成形。在一些实施例中，笼构件108构造为便于气流通过笼构件108，以将热量(或热能)从插座组件104和(多个)可插拔模块106传递离开。空气可从笼构件108的内部(例如面板109后方)流动到外部环境(例如面板109的前方)，或者可以从笼构件108的外部流入笼构件108的内部。风扇或其他空气移动装置可用于增加通过笼构件108和在(多个)可插拔模块106的上方的气流。
插座壳体114限定在前端110和后端112之间延伸的模块腔120。模块腔120接收可插拔模块106。模块腔120在平行于可插拔模块106的插接轴线的方向上纵长地延伸。对于多端口插座组件104，限定了用于接收多个可插拔模块106的多个模块腔120或端口。在这样的实施例中，模块腔120可以竖直地堆叠和/或水平地成组。可以在模块腔120之间设置分隔板以提供在模块腔120之间的屏蔽。
插座组件104包括通信连接器122(在图1中以虚线示出)，其具有用于与可插拔模块106配合的配合接口124。当构造为与多个可插拔模块106配合时，例如当在堆叠式笼构件中使用时，通信连接器122可以具有多个配合接口。通信连接器122设置在模块腔120的后端处。在示例性实施例中，通信连接器122设置在笼构件108的后端112处或附近。通信连接器122包括被构造为与可插拔模块106配合的电触头(未示出)。通信连接器122构造为被安装到电路板102。通信连接器122构造为通过笼构件108的底部126接收在笼构件108中。例如，笼构件108构造为通过通信连接器122安装到电路板102，使得在笼构件108安装到电路板102时，通信连接器122穿过底部126中的开口。
在示例性实施例中，插座组件104在插座壳体114的前端110处包括EMI垫圈128。EMI垫圈128与面板109相接，例如在接收插座组件104的面板109的开口内。EMI垫圈128可以是一个或多个单独的部件，其可以例如通过夹在插座壳体114上、焊接到插座壳体114或者以其他方式固定到插座壳体114而附接到插座壳体114。在其他各种实施例中，EMI垫圈128可以与插座壳体114是一体的，例如从插座壳体114的壁116冲压成形出或从其延伸。EMI垫圈128可以延伸到模块腔120中以接合可插拔模块106。
图2是根据示例性实施例的可插拔模块106的前部透视图。图3是根据示例性实施例的可插拔模块106的后部透视图。可插拔模块106具有可插拔本体130，其可以由一个或多个壳体限定。例如，在所示的实施例中，可插拔本体130包括上壳体140和下壳体142。可插拔本体130可以是导热的和/或可以是导电的，以便为可插拔模块106提供EMI屏蔽。可插拔本体130包括后端或配合端132和相反的前端134。配合端132构造为插入到模块腔120中(在图1中示出)以与通信连接器122(在图1中示出)配合。前端134通常是具有延伸到系统内的另一个部件的一个或多个电缆136的电缆端。前端134从插座组件104的外部向面板109的前方暴露。
可插拔本体130包括保持在可插拔本体130内的通信电路板138，诸如在由上壳体140和下壳140体限定的腔144中。通信电路板138构造为可通信地联接到通信连接器122(在图1中示出)。通信电路板138可以在配合端132处被接取或暴露。电缆136例如直接地或通过通信电路板138上的连接器端接到通信电路板138。电缆136可以是传输电信号的铜线或者可以是传输光信号的光纤电缆。通信电路板138具有与其连接的通信部件(未示出)，以在电缆136与通信电路板138的配合端之间传输信号。例如，通信电路板138可以具有与通信电路板138相关联的导体、迹线、焊盘、电子器件、光学模块、传感器、控制器、开关器、输入部、输出部等，其可以安装到通信电路板138，以形成电路并控制可插拔模块106的操作。
可插拔模块106包括限定可插拔本体130的外部的外周边。所述外部在可插拔模块106的配合端132和前端134之间延伸。所述外部由可插拔本体130的一个或多个表面限定。例如，所述外部可以由可插拔本体130的顶部145、底部146以及相反的第一侧147和第二侧148限定。
在示例性实施例中，可插拔本体130为通信电路板138提供热传递，例如为通信电路板138上的电子部件提供热传递。例如，通信电路板138与可插拔本体130热连通，可插拔本体130传递来自通信电路板138的热量。
上壳体140和下壳体142联接在一起以形成可插拔本体130。上壳体140具有上壁150和上侧壁152，下壳体142具有下壁154和下侧壁156。下壁154、上壁150、下侧壁156和上侧壁152形成腔144。侧壁152、156可以联接在一起以形成可插拔本体130。例如，侧壁152、156可以在外部周围的接缝158处相遇。侧壁152、156可以具有相似的高度，使得接缝158大致居中地位于顶部145和底部146之间。在示例性实施例中，上壳体140和下壳体142是使用铸造部件的工具或模具采用金属材料制造的压铸(die cast)部件；然而，在替代实施例中，壳体140、142可以通过其他工艺制造，如模制、铣削、机加工、挤压、冲压、成形等。
图4是根据示例性实施例的可插拔本体130的一部分的顶部透视图，其示出了上壳体140。图5是根据示例性实施例的可插拔本体130的一部分的底部透视图，其示出了上壳体140。在示例性实施例中，上壳体140是一体的单一结构件。例如，如上所述，上壳体140可以是压铸结构，其中部分、壁和特征部彼此整合以形成单一单件式本体。由此，部分、壁和特征部在它们之间不包括热接口，相反，上壳体140的整个单件式结构可以用于从通信部件散发热量并且不需要组装。
上壁150在相反侧具有通道壁160、162，其在上壳体140的顶部145处限定冷却通道164。冷却通道164允许在前端134与配合端132之间的气流。气流可以用来冷却上壳体140、可插拔本体130内的部件，例如通信电路板138的通信部件，和/或用于冷却其他部件，例如通信连接器122或系统100内的其他部件。空气可以在冷却通道164内从前向后或从后向前地流动。
通道壁160、162可以是平面的并且可以彼此平行。通道壁160、162可以在上方对齐，并且可以是上壳体140的侧壁152的连续的延伸部。如在所示的实施例中，通道壁160、162可以在前端134和配合端132之间延伸任意的长度，例如基本上整个长度。通道壁160、162可以具有限定引入表面的成角度的端部，以引导可插拔模块106装载到模块腔120中。
在示例性实施例中，通道壁160、162设置在上壳体140的相反侧处，使得冷却通道164在通道壁160、162之间跨越上壳体140的整个宽度。冷却通道164在前端134附近(例如，在通道壁160、162之间)和配合端132附近(例如，在通道壁160、162之间)敞开，以允许气流通过可插拔模块106。在其他各种实施例中，通道壁160、162可以位于其他位置。
上壁150包括沿着上壁150的至少一部分的多个传热翅片170。传热翅片170位于通道壁160、162之间，并且可选地在前端134与配合端132之间纵向地平行于通道壁160、162延伸。可选地，通道壁160、162比传热翅片170更厚和/或更高。传热翅片170将冷却通道164细分为子通道。传热翅片170将热量从可插拔本体130的内部传递出去，且从而从通信电路板138和相关部件传递出去。传热翅片170由间隙172分开，间隙172允许沿着传热翅片170的表面的气流或其他冷却流散发来自传热翅片170的热量。传热翅片170从基部174延伸到末端175。在所示的实施例中，基部174未被覆盖并且末端175被覆盖；然而，在替代实施例中，基部174的至少部分可以被覆盖，和/或在替代实施例中，末端175的至少部分可以未被覆盖。
在所示的实施例中，传热翅片170是纵向地延伸的平行板；然而，在替代实施例中，传热翅片170可以具有其他形状，例如圆柱形或其他形状的柱。在示例性实施例中，传热翅片170在前端176与后端178之间延伸，其可分别相对于前端134和配合端132凹陷。可选地，通道壁160、162可以比传热翅片170更长。可选地，冷却通道164可以在传热翅片170下方敞开，例如用以允许气流进入上壳体140的内部，和/或用于在制造期间使用成形模具形成传热翅片170。
上壁150包括在传热翅片170之上跨越通道壁160、162的接地盖(landingcover)180。接地盖180为冷却通道164提供封盖。接地盖180沿着传热翅片170的末端175延伸。在示例性实施例中，接地盖180提供通过冷却通道164的EMI屏蔽，例如在面板109(在图1中示出)处。例如，接地盖180可以接合EMI垫圈128(在图1中示出)的EMI弹簧梁，在此处可插拔模块106进入/离开插座笼108。限定在传热翅片170之间并由接地盖180盖住的间隙172的面积可以针对EMI抑制被适当地设定尺寸。
在示例性实施例中，接地盖180是上壳体140的一体的单一结构件的一部分。例如，接地盖180与传热翅片170、通道壁160、162以及上壁150的其他部分是一体的。一体的单一结构件在传热翅片170和接地盖180之间、以及在通道壁160、162和接地盖180之间不存在单独的热接口。该结构在接地盖180、传热翅片170和通道壁160、162之间过渡而不具有不同的热接口。因为是整体的，接地盖180与上壳体140的其他部分共电位。当使用具有传热翅片170的一体的接地盖180时，更少的部件需要组装。在传热翅片170上方设置接地盖180提供用于与其他部件(例如插座组件104的EMI垫圈和/或热沉)相接的平坦表面。
接地盖180在通道壁160、162处的相反侧184、186和相反的前端188和后端190之间延伸。接地盖180具有顶部192和底部194。在示例性实施例中，顶部192是平坦且平面的，其限定可插拔模块130的顶部145。底部194面向冷却通道164。
在示例性实施例中，接地盖180包括在顶部192处限定垫圈接口196的平面接地表面，例如靠近前端188。垫圈接口196构造为与插座组件104的EMI垫圈128的垫圈弹簧指接合。垫圈接口196设置在顶部192。垫圈接口196可以是大致平面的，并且可以在侧面184、186之间延伸。可选地，垫圈接口196可以包括用于与EMI垫圈128相接的凸块或凸起。可选地，接地盖180可以包括用于接合插座组件104的热沉的热接口的热沉接口。例如，顶部192可以限定热沉接口。
在一个示例性实施例中，接地盖180跨越通道壁160、162之间的整个冷却通道164，以提供跨过冷却通道164的电屏蔽。间隙172允许气流通过冷却通道164，而传热翅片170和接地盖180阻挡EMI。间隙172的大小设定为阻挡EMI，同时允许显著的气流通过上壳体140。
图6是根据示例性实施例的可插拔本体130的上壳体140的截面图。图6示出了上壳体140的散热板200。在所示的实施例中，散热板200位于侧壁152之间的、与上壳体140分开且分离的部件。散热板200可以例如使用粘合剂、焊接、机械紧固件、过盈配合或其他方式固定在腔144中。在其他多种实施例中，散热板200是上壳体140的一体单一结构件的一部分。例如，散热板200可以与侧壁152和传热翅片170是一体的。
散热板200包括上表面202和下表面204。上表面202位于冷却通道164的下方。传热翅片170接合上表面202，使得散热板200热耦合至传热翅片170。传热翅片170在接地盖180和散热板200之间延伸。传热翅片170与接地盖180是一体的，并且传热翅片170的基部174构造为直接接合散热板200。下表面204构造为接合通信部件206(以虚线示出)。散热板200将来自通信部件206的热量散发到上壳体140中，例如散热到传热翅片170中。
在所示的实施例中，散热板200是导热弹性垫。散热板200可以是可压缩的。散热板200由具有高导热率的材料制成。
图7是根据示例性实施例的可插拔本体130的上壳体140的截面图。图7示出了上壳体140中的散热板200。在所示的实施例中，散热板200是布置在上壁150的底部的片状金属板。片状金属板直接接合传热翅片170。传热翅片170位于散热板200和接地盖180之间。片状金属板比图6中所示的弹性垫更薄，使得传热翅片170更长，以增加通过冷却通道164的气流量和/或允许腔144中更高的通信部件。
图8是根据示例性实施例的可插拔本体130的一部分的顶部透视图，示出了上壳体140。图9是根据示例性实施例的可插拔本体130的一部分的底部透视图，示出了上壳体140。在所示的实施例中，上壳体140包括散热板200，其是上壁150的一体的单一结构件的一部分。散热板200与侧壁152、传热翅片170和接地盖180是一体的。在所示的实施例中，接地盖180比其他所示的实施例短，例如仅包括垫圈接口196。
上壁150具有限定冷却通道164的通道壁160、162。接地盖180设置在冷却通道164的上方，散热板200设置在冷却通道164的下方。在示例性实施例中，传热翅片170的部分未被覆盖。例如，传热翅片170的后端178未被覆盖。接地盖180仅覆盖传热翅片170的对应部分和前端176。上壁150在传热翅片170的后端178上方敞开。
在示例性实施例中，散热板200在接地盖180的下方是敞开的。例如，接地盖180未延伸至散热板200上方，而是，散热板200终止于接地盖180的后端190，且传热翅片170在接地盖180的下方向散热板200的前方延伸。可选地，这样的布置可以增加进入可插拔模块106的内部的气流。散热板200和接地盖180的这种布置可以允许对上壳体140进行压铸，例如在适当的位置从上方和下方使用模具形成传热翅片170。
在示例性实施例中，散热板200的下表面204通常是平面的，并且构造为热耦合到通信部件206。侧壁152在散热板200下方延伸以形成可插拔模块106的腔144。可选地，可以在通信部件206和散热板200之间设置中间热部件。例如，导热弹性垫可以接收在散热板200下方的腔144中。

Claims (15)

1.一种可插拔模块(106)，包括：
可插拔本体(130)，其在前端(134)和配合端(132)之间延伸，所述配合端能够接收在插座组件(104)的模块腔(120)中以便与通信连接器(122)配合，所述可插拔本体具有通道壁(160，162)，所述通道壁在所述可插拔本体的顶部(145)限定冷却通道(164)，所述冷却通道允许在所述前端和所述配合端之间的气流，所述可插拔本体具有在所述通道壁之间的冷却通道中的多个传热翅片(170)，所述可插拔本体具有在所述传热翅片之上在所述通道壁之间跨越的接地盖(180)，其中，所述通道壁、所述传热翅片和所述接地盖是一体的单一结构件；以及
通信电路板(102)，其保持在所述可插拔本体中且在所述配合端处暴露，其中，所述可插拔本体被构造为插接到所述插座组件中，使得所述通信电路板通信地联接到所述插座组件的通信连接器。
2.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述传热翅片(170)是所述接地盖(180)内部的内部传热翅片。
3.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述可插拔本体(130)的顶部(145)在所述前端(134)和所述配合端(132)处凹陷以暴露所述传热翅片(170)，并允许气流在所述前端和所述配合端之间通过所述冷却通道(164)。
4.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述冷却通道(164)在所述传热翅片(170)的基部(174)处敞开。
5.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述通道壁(160，162)比所述传热翅片(170)更高和/或更厚。
6.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述传热翅片(170)平行于所述通道壁(160，162)在所述前端(134)和所述配合端(132)之间纵向地延伸。
7.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，每个传热翅片(170)包括基部(174)和末端(175)，所述接地盖(180)在所述末端处，所述基部热耦合到散热板(200)。
8.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，还包括跨越所述传热翅片(170)下方的散热板(200)，所述散热板构造为热耦合到所述通信电路板(102)上的通信部件(206)。
9.如权利要求8所述的可插拔模块(106)，其中，所述散热板(200)是接收在所述可插拔本体(130)中的片状金属板。
10.如权利要求8所述的可插拔模块(106)，其中，所述散热板(200)是接收在所述可插拔本体(130)中的导热弹性垫。
11.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述可插拔本体(130)包括在所述通道壁(160，162)下方的侧壁(152，156)，所述通信电路板(102)设置在所述侧壁之间，所述可插拔模块还包括在所述传热翅片(170)下方在所述侧壁之间的散热板(200)。
12.如权利要求11所述的可插拔模块(106)，其中，所述散热板(200)是所述通道壁(160，162)、所述传热翅片(170)和所述接地盖(180)的一体的单一结构件的一部分。
13.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述可插拔本体(130)包括在所述通道壁(160，162)下方的侧壁(152，156)，所述通信电路板(102)设置在所述侧壁之间，所述是侧壁是所述通道壁、所述传热翅片(170)和所述接地盖(180)的一体的单一结构件的一部分。
14.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述接地盖(180)跨越所述传热翅片(170)的整个纵向长度。
15.如权利要求1所述的可插拔模块(106)，其中，所述接地盖(180)在前端(188)和后端(190)之间延伸，所述传热翅片(170)延伸到所述接地盖的前端，所述传热翅片向后延伸超出所述接地盖的后端，使得所述传热翅片的部分不被所述接地盖覆盖。
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