CN111954954B - 用于联接波导和基板的连接器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于联接波导和基板的连接器，所述连接器包括：第一开口部，其形成在与基板的一侧垂直的方向上并与基板的一侧附接；第二开口部，用于信号传输的波导能够附接至第二开口部，第二开口部形成在与波导的纵向方向平行的方向上；和信号引导部，连接第一开口部和第二开口部并且其中包括被导电层围绕的中空部。

Description

用于联接波导和基板的连接器
技术领域
本发明涉及一种用于连接波导(waveguide)和基板(board)的连接器。
背景
随着数据通信量的迅速增加，连接集成电路(IC)的I/O总线的数据发送/接收速度也迅速提高。在过去的几十年中，具有高成本效率和功率效率的基于导体的互连(interconnect)(例如，铜线)已被广泛应用于有线通信系统。然而，由于由电磁感应引起的集肤效应(skin effect)，这种基于导体的互连在信道带宽上具有固有的局限性。
同时，具有高数据发送/接收速度的基于光学部件的互连已经被介绍并被广泛用作基于导体的互连的替代物。然而，基于光学部件的互连具有如下局限性：因为它们的安装和维护成本非常高，因此不能完全替代基于导体的互连。
近来，一种利用波导的优点的新型互连已经被介绍。其代表性实例是包括芯形式的电介质部和围绕该电介质部的薄包层(cladding，或称为覆层)形式的金属部的互连。由于这种互连(所谓的电子管(e-tube))兼具金属和电介质的优点，因此它有利地具有高成本效率和功率效率，并且能够在短程内进行高速数据通信。因此，作为可用于芯片对芯片(chip-to-chip)或基板对基板(board-to-board)通信的下一代互连已受到瞩目。
然而，当这种互连和基板彼此连接时，由于电磁波特性、信号损耗等，互连必须在与基板的一侧垂直的方向上联接。结果存在以下问题：当多个基板彼此连接或者在具有较小的基板容纳空间的服务器平台(server deck)等中使用这种互连时，互连不容易被连接。
在这方面，发明人提出了一种用于连接波导(例如，电子管)和基板的连接器，其中该连接器可以引导在与基板的一侧垂直的方向上提供的信号，使得该信号在与波导的纵向方向平行的方向上传输(或可以引导在与波导的纵向方向平行的方向上提供的信号，使得该信号在与基板的一侧垂直的方向上传输)。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是解决所有上述问题。
本发明的另一个目的是提供一种能够在基板和波导之间沿期望的方向引导信号，同时防止信号向外泄漏的连接器。
本发明的又一个目的是采用一种利用波导的上述优点的互连(例如，电子管)，使得互连可以在与基板的一侧平行的方向上连接，以提高连接自由度和空间利用率。
问题的解决方案
下面描述实现上述目的的本发明的代表性构造。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于连接波导和基板的连接器，其包括：第一开口部，其形成在与基板的一侧垂直的方向上并与该基板的该一侧联接；第二开口部，其形成在与用于信号传输的波导的纵向方向平行的方向上，其中波导能够插入第二开口部中；和信号引导部，其连接第一开口部和第二开口部并且其中包括被导电层围绕的中空部(hollowness)。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够在基板和波导之间沿期望的方向引导信号，同时防止信号向外泄漏的连接器。
根据本发明，可以采用一种利用波导的上述优点的互连(例如，电子管)，使得互连可以在与基板的一侧平行的方向上连接，以提高连接自由度和空间利用率。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的连接基板和波导的完整接口。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的连接器的构造。
图3示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的用于联接基板和连接器的装置的构造。
图4示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的另一连接器的构造。
图5和图6示意性地示出了其中波导和根据本发明的一个实施方案的连接器被连接和断开的情况。
图7示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的波导的构造。
附图标记说明
100：基板
200：波导
300：连接器
310：第一开口部
311：开口
320：第二开口部
312：开口
330：信号引导部
331：中空部
具体实施方式
在本发明的以下详细描述中，参照附图，其以示意的方式示出了可以实施本发明的特定实施方案。对这些实施方案进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实施本发明。应当理解，本发明的各个实施方案尽管彼此不同，但是不必相互排斥。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以将本文描述的特定形状、结构和特性实现为从一个实施方案修改为另一实施方案。此外，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以修改每个实施方案中的各个元件的位置或布置。因此，以下详细描述不应被视为限制性的，并且本发明的范围应被认为包含所附权利要求及其所有等同方案的范围。在附图中，贯穿几个视图，相似的附图标记指代相同或相似的元件。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的各种优选实施方案，以使本领域技术人员能够容易地实施本发明。
完整接口的构造
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的连接基板100和波导200的完整接口。
首先，参照图1，根据本发明的实施方案的完整接口可以包括：基板100；波导200，其是用于在基板100和另一基板(未示出)之间传输电磁波信号(例如，数据通信)的互连装置；和连接器300，其与基板100和波导200联接，并被配置为引导基板100和波导200之间的信号传输方向。
根据本发明的一个实施方案，从基板100传输的信号可以在与基板100的一侧垂直的方向上传输至连接器300，并且传输的信号可以被连接器300引导，使得其在与波导200的纵向方向平行的方向上传输。而且，根据本发明的一个实施方案，被引导的信号可以在与波导200的纵向方向平行的方向上通过与连接器300联接的波导200传输到另一基板。此外，根据本发明的一个实施方案，从另一基板传输的信号可以在与波导200的纵向方向平行的方向上通过波导200传输到连接器300，并且传输的信号可以被连接器300引导，使得其在与基板100的一侧垂直的方向上传输。另外，根据本发明的一个实施方案，被引导的信号可以被传输至与连接器300联接的基板100上。
同时，根据本发明的一个实施方案，基板100可以包括用于向波导200或连接器300发射信号的贴片(patch)。
例如，根据本发明的一个实施方案，从存在于基板100中的芯片产生的信号可以沿着基板100的微带电路(未示出)传播，并且所传播的信号可以通过上述贴片发射到连接器300。应当理解，本文描述的芯片不仅代表传统意义上的电子电路部件，每个部件包括多个半导体(例如，晶体管)等，而且从最广泛意义上讲，包括所有类型的可以相互交换电磁波信号的部件或元件。
连接器的构造
在下文中，将讨论对于实现本发明至关重要的连接器300的内部构造及其各个部件的功能。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的连接器300的构造。
参照图2，根据本发明的一个实施方案的连接器300可以包括：第一开口部310，其形成在与基板100的一侧垂直的方向410上并与基板100的一侧联接；第二开口部320，其形成在与用于信号传输的波导200的纵向方向平行的方向420上，其中波导200可以与第二开口部320联接；以及信号引导部330，其连接第一开口部310和第二开口部320并且其中包括被导电层围绕的中空部。
具体地，根据本发明的一个实施方案的第一开口部310可以包括形成在与基板100的一侧垂直的方向410上的开口311，并且包括开口311的一侧312可以与基板100联接，使得该一侧312面向基板100的一侧110。
例如，参照图3，根据本发明的一个实施方案的第一开口部310可以包括闩锁，并且可以将该闩锁放置在基板100的狭槽125中，以使第一开口部310的一侧312和基板100的一侧110可以面向彼此固定。此外，根据本发明的一个实施方案，可以进行焊接以增强基板100和第一开口部310之间的固定(或联接)。
同时，根据本发明的一个实施方案将基板100和第一开口部310联接的方式不限于上述闩锁联接，并且只要可以实现本发明的目的，可以进行各种改变(例如，改变为螺栓-螺母联接)。
接下来，根据本发明的一个实施方案的第二开口部320可以包括开口321，其形成在与波导200的纵向方向平行的方向420上，且波导200可以通过开口321联接。
例如，根据本发明的一个实施方案，可以通过将波导200插入到在与波导200的纵向方向平行的方向420上形成的开口321中来进行联接。
同时，根据本发明的一个实施方案的第二开口部320(具体地，第二开口部320的开口321)的形成方向420可以与第一开口部310(具体地，第一开口部310的开口311)的形成方向410垂直，或者可以与基板100的一侧平行。
接下来，根据本发明的一个实施方案的信号引导部330可以包括贯穿第一开口部310和第二开口部320的中空部331，且可以引导通过波导200传输的信号，使得该信号沿着中空部331被传输到基板100，或者引导通过基板100传输的信号，使得该信号沿着中空部331被传输到波导200。同时，根据本发明的一个实施方案，在中空部331中，根据需要也可以包含空气以外的绝缘(或电介质)材料。
此外，根据本发明的一个实施方案，信号引导部330可以包括围绕中空部331的导电层，以减小信号损耗，该信号损耗可能随着通过波导200传输或从基板100传输的信号的传输方向的改变(具体地，通过连接器300引导)而发生。即，根据本发明的一个实施方案，导电层可以从第一开口部310(具体地，第一开口部310的开口311)延伸至第二开口部320(具体地，第二开口部320的开口321)以围绕中空部331，从而防止在基板100和波导200之间传播的信号向外泄漏。
例如，根据本发明的一个实施方案，信号引导部330可以由金属组成，或者信号引导部330的中空部331周围的仅一些层可以形成为导电层，以使中空部331可以被导电层围绕。同时，根据本发明的一个实施方案，可以利用诸如金属粘接、金属镀覆和溅射的各种方法来形成一些层作为如上所述的导电层。
同时，参照图4，当波导200是多个波导时，根据本发明的一个实施方案的信号引导部330可以包括与多个波导200中的每一个相对应的中空部331，并且可以引导通过多个波导200传输的信号，使得该信号沿着与多个波导200中的每一个相对应的中空部331被传输到基板100，或者引导通过基板100传输的信号，使得该信号沿着与多个波导200中的每一个相对应的中空部331被传输到多个波导200。
图5和图6示意性地示出了其中波导200和根据本发明的一个实施方案的连接器300被连接和断开的情况。
参照图5和6，根据本发明的一个实施方案，可以假设将八个波导200与连接器300联接。(例如，波导200与常规的QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型可插拔)模块相似。)
首先，参照图5，根据本发明的一个实施方案，当在与波导200的纵向方向平行或与基板100的一侧平行的方向510上，向与基板100的一侧联接的连接器300(具体地，连接器300的第二开口部320)上施加压力时，八个波导200和连接器300可以彼此联接。
同时，根据本发明的一个实施方案，连接器300的第二开口部320可以包括其中可以分别插入八个波导200的八个开口，且连接器300的第一开口部310可以包括分别与第二开口部320的八个开口相对应的八个开口。此外，根据本发明的一个实施方案，连接器300的信号引导部330可以包括在第一开口部310和第二开口部320之间贯穿的八个中空部。
即，在这种情况下，可以引导通过八个波导200传输的信号，使得该信号沿着与八个波导200中的每一个相对应的中空部被传输到基板100，或者可以引导通过基板100传输的信号，使得该信号沿着与八个波导200中的每一个相对应的中空部被传输到八个波导200。
接下来，参照图6，根据本发明的一个实施方案，当在与波导200的纵向方向平行或与基板100的一侧平行的方向610(具体地，与图5的方向510相反)上，向如上所述联接的八个波导200施加压力时，八个波导200可以与连接器300断开。
需要注意，尽管上面已经主要描述了将八个波导200联接到连接器300的实施方案，但是本发明不必限于该波导数量，并且只要可以实现本发明的目的，该数量可以不同地改变为2、4、6等。
波导的构造
在下文中，将描述可以连接到根据本发明的上述连接器300的波导200的示意性构造。
图7示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的波导200的构造。
参照图7，根据本发明的一个实施方案的波导200可以包括由电介质组成的电介质部210。此外，根据本发明的一个实施方案的波导200可以包括电介质部210以及围绕电介质部210的金属部220，其中电介质部210包括具有不同介电常数的第一和第二电介质部。例如，第一电介质部可以以芯的形式设置在波导的中心处，并且第二电介质部可以是由具有与第一电介质部的介电常数不同的介电常数的材料组成的部件，且可以形成为围绕第一电介质部，而金属部220可以是由诸如铜的金属组成的部件，且可以以包层的形式围绕第二电介质部。
同时，根据本发明的一个实施方案的波导200可以进一步包括由包封电介质部210和金属部220的覆盖材料组成的夹套230。
进一步参照图7，在根据本发明的一个实施方案的波导200与连接器300连接的情况下，电介质部210可以是暴露的，不是被金属部220围绕的。
然而，需要注意的是，根据本发明的波导200的内部构造或形状不必限于以上描述，并且只要可以实现本发明的目的可以不受限制地改变。例如，波导200的两端中的至少一个可以是锥形的(即，线性变薄)以用于阻抗匹配。
尽管已经根据诸如详细元件的特定项以及有限的实施方案和附图描述了本发明，但是它们的提供仅是为了帮助更全面地理解本发明，并且本发明不限于上述实施方案。本发明所属领域的技术人员将理解，可以根据以上描述进行各种修改和改变。
因此，本发明的精神将不限于上述实施方案，并且所附权利要求及其等同方案的整个范围将落入本发明的范围和精神内。

Claims (5)

1.一种用于连接波导和基板的连接器，包括：
第一开口部，其形成在与基板的一侧垂直的方向上并被配置为与所述基板的所述一侧联接；
第二开口部，其形成在与用于信号传输的波导的纵向方向平行的方向上，其中所述波导能够插入所述第二开口部并与所述第二开口部联接；和
信号引导部，包括连接所述第一开口部和所述第二开口部的中空部，
其中在所述中空部中包含空气以外的电介质材料，并且所述中空部的至少一部分被导电层围绕；并且
其中所述波导包括电介质部和围绕所述电介质部的金属部，所述电介质部的至少一部分是暴露的，不被所述金属部围绕，并且所述第二开口部被配置为以暴露的所述电介质部插入所述第二开口部的方式与所述波导联接。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中所述第一开口部通过闩锁与所述基板的所述一侧联接。
3.根据权利要求1所述的连接器，其中所述第二开口部形成在与所述第一开口部的形成方向垂直的方向上。
4.根据权利要求1所述的连接器，其中所述信号引导部被配置为引导通过所述波导传输的信号，使得所述信号沿着所述中空部被传输到所述基板；或者引导通过所述基板传输的信号，使得所述信号沿着所述中空部被传输到所述波导。
5.根据权利要求1所述的连接器，其中，当用于信号传输的所述波导是多个波导时，所述信号引导部被配置为引导通过所述多个波导传输的信号，使得所述信号沿着与所述多个波导中的每一个相对应的所述中空部被传输到所述基板；或者引导通过所述基板传输的信号，使得所述信号沿着与所述多个波导中的每一个相对应的所述中空部被传输到所述多个波导。
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