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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steckmodul bzw. steckbares Modul für ein Kommunikationssystem.
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Zumindest einige bekannte Kommunikationssysteme beinhalten Buchsenanordnungen, wie z.B. Eingangs-/Ausgangs-(I/O-)Verbinderanordnungen, die zum Aufnehmen eines Steckmoduls sowie zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Steckmodul und einem elektrischen Verbinder der Buchsenanordnung ausgebildet sind. Als ein Beispiel beinhaltet eine bekannte Buchsenanordnung ein Buchsengehäuse bzw. Aufnahmegehäuse, das an einer Leiterplatte angebracht ist und zum Aufnehmen eines sogenannten SFP-(Small Form-Factor Pluggable)Transceivers bzw. eines Steck-Transceivers mit kleinem Formfaktor ausgebildet ist. Die Buchsenanordnung weist einen länglichen Hohlraum auf, der sich zwischen einer Öffnung des Hohlraums und einem elektrischen Verbinder erstreckt, der in dem Hohlraum angeordnet ist und an der Leiterplatte angebracht ist. Das Steckmodul wird durch die Öffnung eingeführt und in Richtung auf den elektrischen Verbinder in dem Hohlraum voranbewegt. Das Steckmodul und der elektrische Verbinder weisen jeweilige elektrische Kontakte auf, die zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung zusammenwirken.
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Eine Herausforderung, die man bei der Ausbildung des Steckmoduls und der Buchsenanordnung häufig antrifft, ist die Wärme, die während des Betriebs des Kommunikationssystems erzeugt wird und die einen negativen Einfluss auf die Modul-/System-Zuverlässigkeit sowie die elektrische Leistungsfähigkeit hat. Typischerweise wird Wärme durch Komponenten auf der internen Leiterplatte im Inneren des Steckmoduls erzeugt und durch den Metallkörper des Steckmoduls von der inneren Leiterplatte weggeführt. In manchen Fällen wird eine Wärmesenke, die von dem Gehäuse der Buchsenanordnung in direktem Kontakt mit dem Metallkörper des Steckmoduls gehalten wird, zum Übertragen der Wärme von dem Steckmodul verwendet. Luft, die durch und um die Buchsenanordnung herum strömt, transferiert die Wärme, die von dem Steckmodul ausgeht. Da die Datendurchsatzgeschwindigkeiten der Steckmodule steigen, wird mehr Wärme erzeugt. Herkömmliche Ausbildungen erweisen sich dabei als ungeeignet für die erforderliche Wärmeübertragung.
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Es besteht somit ein Bedarf für ein Steckmodul zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, mit dem eine signifikante Wärmeübertragung ermöglicht ist.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch ein Steckmodul, wie es in Anspruch 1 angegeben ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Steckmodul einen steckbaren Körper bzw. Steckkörper auf, der sich zwischen einem Verbindungsende und einem Kabelende erstreckt. Der Steckkörper besitzt ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende sowie Seiten, die sich zwischen den Enden entlang einer Länge des Steckkörpers erstrecken. Das erste Ende, das zweite Ende und die Seiten definieren einen Hohlraum. Eine innere Leiterplatte ist in dem Hohlraum gehalten, wobei die innere Leiterplatte an einem Ende eines Kabels vorgesehen ist, das mit der inneren Leiterplatte kommunikativ gekoppelt ist. Der Steckkörper ist dazu ausgebildet, derart in eine Buchsenanordnung eingesteckt zu werden, dass die innere Leiterplatte mit einem Kommunikationsverbinder der Buchsenanordnung kommunikativ gekoppelt ist. Der Steckkörper beinhaltet eine Mehrzahl von Rippen, die sich zumindest von einem von dem ersten Ende, dem zweiten Ende und den Seiten nach außen erstrecken. Die Rippen verlaufen in Längsrichtung zwischen dem Kabelende und dem Verbindungsende.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen
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1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine teilweise auseinandergezogene Darstellung einer Buchsenanordnung des in 1 dargestellten Kommunikationssystems;
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3 eine auseinandergezogene Darstellung eines Steckmoduls des Kommunikationssystems in einer Ausbildung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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4 eine perspektivische Frontansicht des in 3 gezeigten Steckmoduls;
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5 eine perspektivische Frontansicht des Kommunikationssystems, in der die Steckmodule in die Buchsenanordnung eingebracht dargestellt sind;
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6 eine perspektivische Frontansicht des Kommunikationssystems, die Wärmetransporteinsätze in der Buchsenanordnung zeigt, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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7 eine perspektivische Frontansicht eines Teils des Kommunikationssystems, die eines der Steckmodule in Verbindung mit dem entsprechenden Wärmetransporteinsatz gemäß 6 zeigt; und
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8 eine teilweise auseinandergezogene Darstellung eines Teils des Kommunikationssystems, in der Steckmodule und entsprechende Wärmetransporteinsätze dargestellt sind.
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Nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele beinhalten Kommunikationssysteme sowie Steckmodule derselben. Das Steckmodul sorgt für eine signifikante Wärmeübertragung für die Systemkomponenten. Verschiedene Ausführungsformen des Steckmoduls beinhalten einen steckbaren Körper bzw. Steckkörper mit einer kostengünstigen Ausbildung. Verschiedene Ausführungsformen des Steckmoduls beinhalten einen Steckkörper, der eine Wärmeübertragung vereinfacht. Verschiedene Ausführungsformen des Kommunikationssystems beinhalten Wärmetransporteinsätze, die den Einführvorgang des Steckmoduls in eine entsprechende Buchsenanordnung führen und die Wärme von dem Steckmodulkörper weg transferieren.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Steckmodulen, die aufliegende Wärmesenken verwenden, die von der Buchsenanordnung gehalten sind und eine Grenzfläche mit einer ebenen oberen Oberfläche des Steckmoduls bilden, weisen vorliegend beschriebene Ausführungsformen mit dem Steckmodulkörper integrale Rippen auf, die Wärme von diesem weg transferieren. Die Rippen können dazwischen vorhandene Luftkanäle aufweisen, die offen sind und das Strömen von Luft entlang der Rippen ermöglichen, um die Steckmodule zu kühlen. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Kanäle Schienenelemente eines Wärmetransporteinsatzes aufnehmen, um eine direkte thermische Verbindung mit dem Steckmodul zu ermöglichen und dadurch Wärme von dem Steckmodulkörper wegzuführen und somit das Steckmodul zu kühlen.
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1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines Kommunikationssystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kommunikationssystem 100 kann eine Leiterplatte 102, eine auf der Leiterplatte 102 angebrachte Buchsenanordnung 104 sowie ein oder mehrere Steckmodule 106 aufweisen, die zum kommunikativen Zusammenwirken mit der Buchsenanordnung 104 ausgebildet sind. Das Kommunikationssystem 100 ist in Bezug auf eine Verbindungsachse oder Einführachse 91, eine Höhenachse 92 sowie eine seitliche Achse 93 ausgerichtet. Die Achsen 91 bis 93 sind zueinander rechtwinklig. Obwohl die Höhenachse 92 in 1 in vertikaler Richtung parallel zu der Schwerkraftrichtung zu verlaufen scheint, versteht es sich, dass die Achsen 91 bis 93 keine spezielle Ausrichtung in Bezug auf die Schwerkraftrichtung aufweisen müssen. Ferner ist in 1 nur ein Steckmodul 106 gezeigt, jedoch versteht es sich, dass mehrere Steckmodule 106 gleichzeitig mit der Buchsenanordnung 104 zusammenwirken können.
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Das Kommunikationssystem 100 kann Teil von Telekommunikationssystemen oder -vorrichtungen sein oder zusammen mit diesen verwendet werden. Beispielsweise kann das Kommunikationssystem 100 Teil eines Schalters, Routers, Servers, Hubs, einer Netzwerk-Schnittstellenkarte oder eines Speichersystems sein oder diese beinhalten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steckmodul 106 dazu ausgebildet, Datensignale in Form von elektrischen Signalen zu übermitteln. Bei anderen Ausführungsformen kann das Steckmodul 106 dazu ausgebildet sein, Datensignale in Form von optischen Signalen zu übermitteln. Die Leiterplatte 102 kann eine Tochterplatte oder eine Mutterplatte sein und sich auf dieser erstreckende Leiterbahnen (nicht gezeigt) aufweisen.
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Die Buchsenanordnung 104 beinhaltet ein Buchsengehäuse 108, das auf der Leiterplatte 102 angebracht ist. Das Buchsengehäuse 108 kann auch als Aufnahmekäfig bezeichnet werden. Das Buchsengehäuse 108 kann an einer Blende oder Frontplatte 109 eines Chassis des Systems oder der Vorrichtung angeordnet sein, wie z.B. durch eine Öffnung in der Frontplatte 109 hindurch. Auf diese Weise befindet sich das Buchsengehäuse 108 im Inneren der Vorrichtung sowie der entsprechenden Frontplatte 109, und das eine oder die mehreren Steckmodule 106 werden von außen oder von außerhalb der Vorrichtung sowie der entsprechenden Frontplatte 109 in das Buchsengehäuse 108 eingeführt.
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Das Buchsengehäuse 108 besitzt ein vorderes Ende 110 und ein gegenüberliegendes hinteres Ende 112. Das vordere Ende 110 kann an der Frontplatte 109 vorgesehen sein und sich durch eine Öffnung in dieser hindurch erstrecken. Die Verbindungsachse 91 kann zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende 110, 112 verlaufen. Relative oder räumliche Begriffe, wie z.B. "vorne", "hinten", "oben" oder "unten", werden lediglich zur Unterscheidung der bezogenen Elemente verwendet und erfordern nicht unbedingt spezielle Positionen oder Orientierungen in dem Kommunikationssystem 100 oder in der Umgebung des Kommunikationssystems 100. Beispielsweise kann das vordere Ende 110 in einem hinteren Bereich oder einem hinteren Bereich zugewandt in einem größeren Telekommunikationssystem angeordnet sein. In vielen Anwendungen ist das vordere Ende 110 für einen Nutzer sichtbar, wenn der Nutzer das Steckmodul 106 in die Buchsenanordnung 104 einsetzt.
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Das Buchsengehäuse 108 ist derart ausgebildet, dass es elektromagnetische Interferenz (EMI) eindämmt oder blockiert und das bzw. die Steckmodule 106 während eines Verbindungsvorgangs führt. Zu diesem Zweck beinhaltet das Buchsengehäuse 108 eine Mehrzahl von Gehäusewänden 114, die zum Bilden des Buchsengehäuses 108 miteinander verbunden sind. Die Gehäusewände 114 können aus einem leitfähigen Material gebildet sein, wie z.B. Metallblech und/oder einem Polymer mit leitfähigen Partikeln. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gehäusewände 114 durch Stanzen und Formen aus Metallblech gebildet. Bei manchen Ausführungsformen ist das Buchsengehäuse 108 dazu ausgebildet, eine Luftströmung durch das Buchsengehäuse 108 hindurch zu erleichtern, um Wärme (oder Wärmeenergie) von der Buchsenanordnung 104 sowie dem bzw. den Steckmodulen 106 weg zu transferieren. Die Luft kann von innerhalb des Buchsengehäuses 108 (z.B. hinter der Frontplatte 109) in die äußere Umgebung (z.B. vor der Frontplatte 109) strömen oder von außerhalb des Buchsengehäuses 108 in das Innere des Buchsengehäuses 108 strömen. Gebläse oder andere Luftbewegungsvorrichtungen können zum Steigern der Luftströmung durch das Buchsengehäuse 108 sowie über das bzw. die Steckmodule 106 verwendet werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet das Buchsengehäuse 108 eine erste (oder untere) Reihe 116 von länglichen Modulhohlräumen 120 sowie eine zweite (oder obere) Reihe 118 von länglichen Modulhohlräumen 122. Jeder der Modulhohlräume 120, 122 erstreckt sich zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende 110, 112. Die Modulhohlräume 120, 122 besitzen jeweilige Anschlussöffnungen 121, 123, die zum Aufnehmen eines entsprechenden Steckmoduls 106 dimensioniert und konfiguriert sind. Die Modulhohlräume 120, 122 können die gleichen oder ähnliche Abmessungen aufweisen und sich in Längsrichtung in einer zu der Verbindungsachse 91 parallelen Richtung erstrecken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Modulhohlraum 122 derart über einen entsprechenden Modulhohlraum 120 gestapelt angeordnet, dass der Modulhohlraum 120 zwischen dem Modulhohlraum 122 und der Leiterplatte 102 angeordnet ist. Es kann eine beliebige Anzahl von Modulhohlräumen, einschließlich eines einzelnen Modulhohlraums, vorhanden sein.
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Bei manchen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Steckmodul 106 um eine Eingangs-/Ausgangs-Kabelanordnung mit einem steckbaren Körper bzw. Steckkörper 130. Der Steckkörper 130 beinhaltet ein Verbindungsende 132 sowie ein gegenüberliegendes Kabelende 134. Ein Kabel 136 ist an dem Kabelende 134 mit dem Steckkörper 130 gekoppelt. Ferner beinhaltet der Steckkörper 130 eine innere Leiterplatte 138, die mit elektrischen Drähten oder Lichtleitern (nicht gezeigt) des Kabels 136 kommunikativ gekoppelt ist. Das Kabel 136 kann kommunikativ gekoppelt werden, indem die Drähte direkt an die innere Leiterplatte 138 angeschlossen werden, wie z.B. durch Löten der Drähte an die innere Leiterplatte. Alternativ hierzu kann das Kabel 136 durch andere Prozesse kommunikativ gekoppelt werden, beispielsweise durch Verwendung von Verbindern an dem Ende des Kabels 136 und an der inneren Leiterplatte 138. Die innere Leiterplatte 138 ist von dem Steckkörper 130 abgestützt. Die Leiterplatte 138 weist an dem Verbindungsende 132 Kontaktflächen 140 auf. In 1 ist das Verbindungsende 132 zum Einführen in den Modulhohlraum 122 des Buchsengehäuses 108 ausgebildet und wird in einer Verbindungsrichtung entlang der Verbindungsachse 91 voranbewegt. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sorgt der Steckkörper 130 für einen Wärmetransfer für die innere Leiterplatte 138, wie z.B. für die elektronischen Komponenten auf der inneren Leiterplatte 138. Beispielsweise steht die innere Leiterplatte 138 in thermischer Verbindung mit dem Steckkörper 130, und der Steckkörper 130 überträgt Wärme von der inneren Leiterplatte 138. Bei einer exemplarischen Ausführungsform wird die Wärme von einer Stelle bei oder in der Nähe des Verbindungsendes 132, an der sich z.B. verschiedene elektrische Komponenten auf der inneren Leiterplatte 138 befinden, zu dem Kabelende 134 übertragen. Die Wärme wird aus der Buchsenanordnung 104 sowie von dem Verbindungsende 132 nach außen geführt und an die vor der Frontplatte 109 befindliche äußere Umgebung abgeführt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Wärme in andere Bereiche des Steckkörpers 130 gezogen werden und/oder die Wärme kann zu anderen Bereichen des Steckkörpers 130 gerichtet werden, wie z.B. zu dem Verbindungsende 132, an dem die Wärme zu einer weiteren Wärmesenke oder Wärmeübertragungskomponente im Inneren des Chassis übertragen werden kann.
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Die Buchsenanordnung 104 weist einen Kommunikationsverbinder 142 mit einer ersten und einer zweiten Verbindungsschnittstelle 144, 146 auf. Die erste Verbindungsschnittstelle 144 ist in dem Modulhohlraum 120 angeordnet, und die zweite Verbindungsschnittstelle 146 ist in dem Modulhohlraum 122 angeordnet. Die erste und die zweite Verbindungsschnittstelle 144, 146 sind mit den Anschlussöffnungen 121 bzw. 123 ausgerichtet. Jede der ersten und zweiten Verbindungsschnittstelle 144, 146 beinhaltet jeweilige elektrische Kontakte 145, 147, die zum direkten Zusammenwirken mit den Kontaktflächen 140 des Steckmoduls 106 ausgebildet sind. Auf diese Weise kann ein einziger Kommunikationsverbinder 142 mit zwei Steckmodulen 106 in Verbindung treten.
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Bei alternativen Ausführungsformen weist die Buchsenanordnung 104 nicht die gestapelten Modulhohlräume 120, 122 auf, sondern besitzt stattdessen nur eine einzige Reihe von Modulhohlräumen 120 oder nur einen einzigen Modulhohlraum 120. Bei derartigen Ausführungsformen kann der Kommunikationsverbinder 142 eine einzige Reihe von Verbindungsschnittstellen oder eine einzige Verbindungsschnittstelle aufweisen.
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Bei dem Steckmodul 106 handelt es sich um ein Eingangs-/Ausgangs-(I/O-)Modul, das zum Einstecken in die Buchsenanordnung 104 sowie zum Entfernen aus dieser ausgebildet ist. Bei einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Steckmodul 106 um einen SFP-Transceiver oder um einen QSFP-Transceiver (wobei QSFP für Quad Small Form-Factor Pluggable steht). Das Steckmodul 106 kann bestimmte technische Spezifikationen für SFP- oder QSFP-Transceiver erfüllen, wie z.B. SFF-(Small Form Factor)8431. Bei manchen Ausführungsformen ist das Steckmodul 106 dazu ausgebildet, Datensignale mit bis zu 2,5 Gbit/s, bis zu 5,0 Gbit/s, bis zu 10,0 Gbit/s oder mehr zu übertragen. Beispielsweise können die Buchsenanordnung 104 und das Steckmodul 106 den Aufnahmekäfigen bzw. Transceivern ähnlich sein, die Teil der SFP+-Produktfamilie sind, die von TE Connectivity erhältlich ist.
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Wie ebenfalls in 1 gezeigt ist, können die Gehäusewände 114 des Buchsengehäuses 108 optional eine Separatorplatte 148 zwischen den Modulhohlräumen 120, 122 bilden; jedoch kann die Separatorplatte 148 bei verschiedenen Ausführungsformen auch nicht vorhanden sein. Die Separatorplatte 148 verläuft im Allgemeinen parallel zu der Verbindungsachse 91 zwischen dem vorderen Ende 110 und dem hinteren Ende 112. Im Spezielleren sind der Modulhohlraum 120, die Separatorplatte 148 sowie der Modulhohlraum 122 entlang der Höhenachse 92 übereinander gestapelt. Optional kann eine Lichtanzeigeanordnung (nicht gezeigt), wie z.B. ein Lichtrohr, in dem von der Separatorplatte 148 definierten Separatorhohlraum vorhanden sein. Der Separatorhohlraum kann eine Luftströmung zwischen den Modulhohlräumen 120, 122 ermöglichen, um den Wärmetransfer der in den Modulhohlräumen 120, 122 angeordneten Steckmodule 106 zu steigern.
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2 zeigt eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der Buchsenanordnung 104 und veranschaulicht das Buchsengehäuse 108 sowie eine Mehrzahl von Kommunikationsverbindern 142, die an der Leiterplatte 102 angebracht sind. Bei einigen Ausführungsformen ist das Buchsengehäuse 108 aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Platten oder Flächenkörpern gebildet. Beispielsweise beinhaltet das Buchsengehäuse 108 eine Hauptplatte oder ein Gehäuseelement 170, das einen Gehäusehohlraum 172 umgibt, eine Mehrzahl von inneren Platten 174, eine Basisplatte 181 sowie Separatorplattenelemente 176, die die Separatorplatte 148 definieren. Die Hauptplatte 170, die inneren Platten 174 sowie die Separatorplattenelemente 176 können jeweils durch Stanzen und Formen aus Metallblech gebildet sein. Wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, können die Hauptplatte 170, die inneren Platten 174 und die Separatorplattenelemente 176 jeweils eine oder mehrere von den Gehäusewänden 114 bilden, die den Modulhohlraum 120, den Modulhohlraum 122 sowie die Separatorplatte 148 definieren, wie dies in 1 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Hauptplatte 170 eine erhöht angeordnete Wand 180, Seitenwände 182, 183 sowie eine Rückwand 184. Die erhöht angeordnete Wand 180 ist am weitesten von der Leiterplatte 102 entfernt angeordnet, wenn die Buchsenanordnung 104 fertig ausgebildet ist. Die Basisplatte 181 kann auf der Leiterplatte 102 aufliegen. Die Seitenwände 182, 183 und die Rückwand 184 sind derart ausgebildet, dass sie sich von der Leiterplatte 102, wenn sie an dieser angebracht sind, zu der erhöht angeordneten Wand 180 erstrecken.
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Die inneren Platten 174 und die Separatorplattenelemente 176 sind zur Anordnung in dem Gehäusehohlraum 172 ausgebildet. Innerhalb der Hauptplatte 170 sorgen die inneren Platten 174 und die Separatorplattenelemente 176 für eine Aufteilung oder Unterteilung des Gehäusehohlraums 172 in die separaten Modulhohlräume 120, 122 (1) sowie den Separatorhohlraum der Separatorplatte 148 (1).
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die inneren Platten 174 jeweils einen Plattenrand 191 auf, der eine Grenzfläche mit der erhöht angeordneten Wand 180 bildet, sowie einen Plattenrand 192 auf, der eine Grenzfläche mit der Basisplatte 181 und/oder der Leiterplatte 102 bildet. Der Plattenrand 192 kann Befestigungsstifte oder Endstücke 194 aufweisen, die zum mechanischen Zusammenwirken sowie zur elektrischen Kopplung mit Durchkontaktierungen (Vias) oder Durchgangsöffnungen 196 der Leiterplatte 102 ausgebildet sind. Der Plattenrand 191 kann Zungen oder Verriegelungselemente 197 aufweisen, die zum Einsetzen in Schlitze 198 der erhöht angeordneten Wand 180 ausgebildet sind, um eine Kopplung mit der erhöht angeordneten Wand 180 zu erzielen. Gleichermaßen können die Seitenwände 182, 183 und die Rückwand 184 Plattenränder 193 mit Befestigungsstiften oder Endstücken 195 aufweisen, die zum mechanischen Zusammenwirken und zur elektrischen Kopplung mit entsprechenden Durchkontaktierungen 196 der Leiterplatte 102 ausgebildet sind.
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Die Hauptplatte 170, die Basisplatte 181, die inneren Platten 174 sowie die Separatorplattenelemente 176 können leitfähiges Material, wie z.B. Metall oder Kunststoff, aufweisen. Wenn das Buchsengehäuse 108 an der Leiterplatte 102 angebracht ist, sind das Buchsengehäuse 108 und die Buchsenanordnung 104 mit der Leiterplatte 102 elektrisch gekoppelt und insbesondere mit Erdungsebenen (nicht gezeigt) im Inneren der Leiterplatte 102 elektrisch gekoppelt, um das Buchsengehäuse 108 und die Buchsenanordnung 104 elektrisch zu erden. Auf diese Weise kann die Buchsenanordnung 104 EMI-Leckage vermindern, die eine negative Auswirkung auf die elektrische Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems 100 aufweisen kann (1).
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3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Steckmoduls 106 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. 4 zeigt eine perspektivische Frontansicht des Steckmoduls 106 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Der Steckkörper 130 hält die innere Leiterplatte 138. Der Steckkörper 130 weist ein erstes Ende 200 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 202 auf, wobei sich Seiten 204, 206 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 200, 202 erstrecken. Das erste und das zweite Ende 200, 202 sowie die Seiten 204, 206 erstrecken sich in Längsrichtung entlang einer Länge 208 des Steckkörpers 130 zwischen dem Verbindungsende 132 und dem Kabelende 134. Das erste Ende 200, das zweite Ende 202 und die Seiten 204, 206 definieren einen Hohlraum 110, der die innere Leiterplatte 138 hält. Optional kann die innere Leiterplatte 138 an dem Verbindungsende 132 zur Verbindung mit dem entsprechenden Kommunikationsverbinder 142 (in 2 gezeigt) freiliegen.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Steckkörper 130 ein erstes Mantel- bzw. Gehäuseelement 212 und ein zweites Mantel- bzw. Gehäuseelement 214. Optional kann das erste Gehäuseelement 212 ein oberes Gehäuseelement bilden und im Folgenden als oberes Gehäuseelement 212 bezeichnet werden. Das zweite Gehäuseelement 214 kann ein unteres Gehäuseelement bilden und im Folgenden als unseres Gehäuseelement 214 bezeichnet werden. Das obere Gehäuseelement 212 beinhaltet das erste Ende 200, das ein oberes Ende oder eine Oberseite des Steckkörpers 130 definiert. Das untere Gehäuseelement 214 beinhaltet das zweite Ende 202, das ein unteres Ende oder einen Boden des Steckkörpers 130 definieren kann. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Seiten 204, 206 sowohl durch das obere Gehäuseelement 212 als auch durch das untere Gehäuseelement 214 definiert. Jedoch kann bei alternativen Ausführungsformen das obere Gehäuseelement 212 die Seiten 204, 206 bilden, oder alternativ kann das untere Gehäuseelement 214 die Seiten 204, 206 bilden. Optional können das obere und das untere Gehäuseelement 212, 214 in etwa gleiche Bereiche der Seiten 204, 206 bilden. Alternativ hierzu kann entweder das obere Gehäuseelement 212 oder das untere Gehäuseelement 214 einen signifikanten Großteil der Seiten 204, 206 bilden.
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Die innere Leiterplatte 138 ist an oder in der Nähe einer zentralen Ebene des Steckmoduls 106 angeordnet, die zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 200, 202 zentriert sein kann. Optional können sich das obere und das untere Gehäuseelement 212, 214 an oder in der Nähe der zentralen Ebene treffen. Eine Naht 218 kann an der Grenzfläche zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseelement 212, 214 gebildet sein.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform wird das obere Gehäuseelement 212 für einen Wärmetransfer von der inneren Leiterplatte 138 verwendet. Das obere Gehäuseelement 212 ist in thermischer Verbindung mit der inneren Leiterplatte 138 angeordnet. Von der inneren Leiterplatte 138 erzeugte Wärme wird in das obere Gehäuseelement 312 gezogen und von dort übertragen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das obere Gehäuseelement 212 eine Mehrzahl von sich von diesem weg erstreckenden Rippen 220. Die Rippen 220 vergrößern die Oberfläche des oberen Gehäuseelements 212 und gestatten eine höhere Wärmeübertragung von dem oberen Gehäuseelement 212. Die Rippen 220 können sich von einem beliebigen Bereich des oberen Gehäuseelements 212 weg erstrecken. Bei verschiedenen Ausführungsformen erstrecken sich die Rippen 220 von der Oberseite oder dem ersten Ende 200 weg und werden allgemein als Endrippen 222 bezeichnet. Bei verschiedenen Ausführungsformen erstrecken sich die Rippen 220 von den Seiten 204, 206 weg und werden allgemein als Seitenrippen 224 bezeichnet. Optional können sich zumindest einige Seitenrippen 224 von den Endrippen 222 in Richtung nach außen erstrecken.
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Die Rippen 220 erstrecken sich in Längsrichtung zwischen dem Kabelende 134 und dem Verbindungsende 132. Optional können sich die Rippen 220 im Wesentlichen über die gesamte Länge von dem Kabelende 134 bis zu dem Verbindungsende 132 erstrecken. Optional können die Rippen 220 von dem Kabelende 134 und/oder dem Verbindungsende 132 nach innen vertieft ausgebildet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Rippen 220 um parallele Platten. Die Platten können sich kontinuierlich zwischen gegenüberliegenden Enden der Rippen 220 erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Rippen 220 verwendet werden, wie z.B. Rippen 220 in Form von Stiften oder Zapfen, die sich von dem Steckkörper 130 weg erstrecken. Die Stifte können in Reihen und Spalten angeordnet sein und können voneinander getrennt sein, um eine Luftströmung um die Stifte herum sowie zwischen den verschiedenen Stiften zu ermöglichen.
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Die Rippen 220 erstrecken sich zu distalen Rändern 226, die in höheren Distanzen 228 von einer Außenfläche 230 des Steckkörpers 130 angeordnet sind. Beispielsweise besitzt der Steckkörper 130 eine Dicke 232, die zwischen einer den Hohlraum 210 definierenden Innenfläche 234 sowie der der Innenfläche 234 gegenüberliegenden Außenfläche 230 definiert ist. Die Rippen 220 erstrecken sich von der Außenfläche 230 derart nach außen, dass distale Ränder 226 der Rippen 220 von der Außenfläche 230 in Richtung nach außen beabstandet sind. Die Rippen 220 sind nicht in die Dicke 232 hinein vertieft ausgebildet, sondern sind vielmehr von der Außenfläche 230 nach außen erhöht ausgebildet. Die Rippen 220 sorgen für eine starke Vergrößerung der Oberfläche des Steckkörpers 130 zur Unterstützung der Wärmeübertragung.
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Die Rippen 220 sind durch Kanäle 240 getrennt. Optional können die Kanäle 240 eine gleichmäßige Beabstandung zwischen den Rippen 220 aufweisen. Beispielsweise können Seiten der Rippen 220 plan und parallel sein. Die Rippen 220 und die Kanäle 240 können sich derart entlang der Länge des Steckkörpers 130 erstrecken, dass die Kanäle 240 an dem Kabelende 134 und/oder an dem Verbindungsende 132 offen sind, um eine Luftströmung entlang der Rippen 220 zu ermöglichen, wie z.B. von dem Kabelende 134 in Richtung auf das Verbindungsende 132 oder von dem Verbindungsende 132 in Richtung auf das Kabelende 134. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Kanäle 240 eine derartige Formgebung oder Kontur aufweisen, dass sie eine Luftströmung durch diese hindurch fördern. Beispielsweise können die Rippen 220 wie ein Strömungsprofil ausgebildet sein, um eine Luftströmung durch die Kanäle 240 zu steuern. Bei einer exemplarischen Ausführungsform können die Kanäle 240 Bereiche eines Wärmetransporteinsatzes aufnehmen, um die Wärmeübertragung von dem Steckkörper 130 zu unterstützen.
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Die Ausbildung des oberen Gehäuseelements 212 mit einer Mehrzahl von Rippen 220 gestattet ein höheres Maß an Wärmeübertragung durch das obere Gehäuseelement 212 als mit herkömmlichen Steckkörper-Gehäuseelementen, die typischerweise eine ebene obere Oberfläche aufweisen. Herkömmliche Steckkörper-Gehäuseelemente treten typischerweise mit einer aufliegenden Wärmesenke in Verbindung, die von der Buchsenanordnung gehalten ist und auf der oberen Oberfläche auffliegt, um Wärme von dem Steckkörper zu übertragen. Eine Wärmeübertragung über die Grenzfläche zwischen dem Steckkörper und der aufliegenden Wärmesenke ist durch den Wärmewiderstand an der Grenzfläche vermindert, wodurch die Wirksamkeit der Ausbildungen von solchen herkömmlichen Systemen geringer wird. Außerdem bilden bei Stapelsystemen typischerweise nur die Steckkörper in den oberen Modulhohlräumen eine Grenzfläche mit der Wärmesenke, während die Steckkörper in den unteren Modulhohlräumen nicht den Vorteil einer Übertragung von Wärme in eine Wärmesenke beinhalten. Die gerippten oberen Gehäuseelemente 212 der in beiden Modulhohlräumen 120, 122 aufgenommenen Steckkörper 130 sorgen jedoch für eine verbesserte Wärmeübertragung im Vergleich zu herkömmlichen Steckmodulen. Im Vergleich zu herkömmlichen Gehäuseelementen von herkömmlichen Steckkörpern wird eine effizientere Wärmeübertragung unter Verwendung des oberen Gehäuseelements 212 mit den Rippen 220 erzielt.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist das obere Gehäuseelement 212 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Beispielsweise kann das obere Gehäuseelement 212 aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein. Die Verwendung eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit gestattet eine effizientere Wärmeübertragung von der inneren Leiterplatte 138. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das obere Gehäuseelement 212 durch einen Strangpressvorgang hergestellt werden, so dass das obere Gehäuseelement 212 einen extrudierten Körper aufweist; jedoch kann das obere Gehäuseelement bei alternativen Ausführungsformen auch durch andere Prozesse hergestellt werden, wie z.B. durch Druckgießen, spanende Bearbeitung, einen Stanz- und Formvorgang eines Metallblechkörpers, einen Schichtaufbauvorgang, wie z.B. 3D-Drucken oder einen anderen Vorgang. Das Strangpressen des oberen Gehäuseelements 212 ist ein weniger teurer Herstellungsvorgang als einige andere Vorgänge, wie z.B. spanende Bearbeitung. Außerdem handelt es sich bei dem Strangpressen um einen Vorgang, der an Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden kann. Beispielsweise benötigen einige andere Vorgänge, wie z.B. Druckgießen, Zusatzstoffe oder Verunreinigungen in einigen Materialien, wie z.B. Aluminium, wodurch die Wärmeleitfähigkeit eines solchen Materials vermindert wird. Außerdem kann die Porosität des Materials von dem Druckgussvorgang höher sein, wobei dies zu einer geringeren Wärmeleitfähigkeit des Materials führt. Somit können durch solches Druckgießen gebildete Gehäuseelemente weniger wirksam bei der Wärmeübertragung als durch Strangpressen gebildete Gehäuseelemente sein. Mit dem Strangpressvorgang lässt sich eine einfache Konstruktion mit im Allgemeinen ebenen Wänden oder Oberflächen bilden. Die Rippen 220 lassen sich in einfacher Weise zusammen mit den anderen Bereichen des oberen Gehäuseelements 212 strangpressen. Das obere Gehäuseelement 212 besitzt einen allgemein gleichmäßigen Querschnitt entlang der Länge 208, auch einschließlich der Rippen 220.
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Das untere Gehäuseelement 214 kann in ähnlicher Weise hergestellt werden wie das obere Gehäuseelement 212. Das untere Gehäuseelement 214 kann Rippen aufweisen (nicht gezeigt). Im Gegensatz dazu kann bei verschiedenen Ausführungsformen das untere Gehäuseelement 214 anders ausgebildet sein als das obere Gehäuseelement 212. Beispielsweise kann im Wesentlichen die gesamte Wärme von der inneren Leiterplatte 138 im Gegensatz zu dem unteren Gehäuseelement 214 in das obere Gehäuseelement 212 gezogen werden. Das obere Gehäuseelement 212 kann somit zum Erzielen einer signifikanten Wärmeübertragung ausgebildet sein. Das untere Gehäuseelement 214 kann dagegen zum Erzielen von anderen Vorteilen ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei verschiedenen Ausführungsformen aufgrund der Tatsache, dass das obere Gehäuseelement 212 stranggepresst ist, um dadurch die Herstellungskosten für das obere Gehäuseelement 212 zu reduzieren und/oder ein Material mit besserer Wärmeabführung bereitzustellen, das obere Gehäuseelement 212 eine einfache Ausbildung aufweisen, wie z.B. einen im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt. Da das obere Gehäuseelement 212 keine robusten Montagemerkmale aufweist, kann das untere Gehäuseelement 214 im Vergleich zu dem oberen Gehäuseelement 212 eine komplexere Ausbildung aufweisen. Die komplexe Ausbildung kann ein Druckgießen oder eine spanende Bearbeitung zum Bilden der verschiedenen notwendigen Merkmale erforderlich machen. Beispielsweise kann der Körper des unteren Gehäuseelements 214 Abstützmerkmale, Ausrichtungsmerkmale, Führungsmerkmale und/oder Verbindungsmerkmale für die innere Leiterplatte 138 und/oder zur Kopplung des oberen Gehäuseelements 212 mit dem unteren Gehäuseelement 214 aufweisen. Beispielsweise kann der Körper eine oder mehrere Taschen aufweisen, die verschiedene elektrische Komponenten der inneren Leiterplatte 138 aufnehmen. Der Körper kann Abstützelemente zum Abstützen der inneren Leiterplatte 138 aufweisen. Der Körper kann Ausrichtungselemente zum Ausrichten der inneren Leiterplatte 138 innerhalb des Hohlraums 210 und/oder zum Ausrichten des oberen Gehäuseelements 212 mit dem unteren Gehäuseelement 214 zur Verbindung mit diesem aufweisen. Der Körper kann Befestigungsmerkmale aufweisen, die zum Befestigen des oberen Gehäuseelements 212 an dem unteren Gehäuseelement 214 verwendet werden. Beispielsweise können die Befestigungsmerkmale Gewindebohrungen beinhalten, die mit Gewinde versehene Befestigungselemente zum Befestigen des oberen Gehäuseelements 212 an dem unteren Gehäuseelement 214 aufnehmen. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Befestigungsmerkmalen vorgesehen sein, wie z.B. Verriegelungselemente, Clips und dergleichen zum Befestigen des oberen Gehäuseelements 212 an dem unteren Gehäuseelement 214. Der Körper kann eine Kabelabstützung zum Abstützen und/oder Ausrichten des Kabels 136 mit dem Körper beinhalten.
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Das untere Gehäuseelement 214 kann aus einem beliebigen Materialtyp hergestellt sein, wie z.B. aus einem Material, das sich ohne weiteres druckgießen lässt. Beispielsweise kann das untere Gehäuseelement 214 aus Zink hergestellt sein, bei dem es sich um ein einfach zu gießendes Metall handelt, da Zink hohe Duktilität, hohe Schlagfestigkeit sowie niedrigere Kosten als andere Metalle aufweist.
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5 zeigt eine perspektivische Frontansicht des Kommunikationssystems 100 unter Darstellung der Steckmodule 106 in einem in die Buchsenanordnung 104 eingesetzten Zustand. Die Buchsenanordnung 104 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Frontplatte 109 zu einer Position rückseitig von der Frontplatte 109, so dass sich die Buchsenanordnung 104 innenseitig von oder im Inneren der die Frontplatte 109 aufweisenden Vorrichtung befindet. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die Frontplatte 109 leitfähig, beispielsweise eine Metallplatte oder eine Metallblende. Die Buchsenanordnung 104 ist mit der Frontplatte 109 elektrisch verbunden, beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Dichtungen. Die elektrische Verbindung an der Grenzfläche zwischen der Frontplatte 109 und dem Buchsengehäuse 108 reduziert elektromagnetische Interferenz an der Grenzfläche.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Rippen 220 an den Kabelenden 134 der Steckkörper 130 vorgesehen. Beispielsweise sind die Rippen 220 an dem vorderen Ende 110 des Buchsengehäuses 108 vorgesehen. Die Rippen 220 sind derart ausgerichtet, dass die Kanäle 240 zu der externen Umgebung vor der Frontplatte 109 offen sind. Die Rippen 220 sind entlang des Steckkörpers 130 derart positioniert, dass die Rippen 220 an den Anschlussöffnungen 121, 123 der Buchsenanordnung 104 freiliegen. Die Rippen 220 können sich von innerhalb der Buchsenanordnung 104 nach außerhalb der Buchsenanordnung 104, beispielsweise über das vordere Ende 110 hinaus, erstrecken. Die Rippen 220 können sich bei verschiedenen Ausführungsformen über die Frontplatte 109 hinaus oder vor diese erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen können die Rippen 320 hinter oder rückseitig von dem vorderen Ende 110 und/oder die Frontplatte 109 zurückgesetzt sein, jedoch sind die Kanäle 240 zu der äußeren Umgebung des Chassis vor der Frontplatte 109 offen. Durch eine derartige Erstreckung der Rippen 220 relativ zu den Kabelenden 134, der Frontplatte 109 und dem Buchsengehäuse 108 können die Kanäle 240 eine Luftströmung zwischen der inneren Umgebung und der äußeren Umgebung des Chassis erleichtern. Beispielsweise kann Luft von innerhalb der Buchsenanordnung 104 durch die Kanäle 240 strömen, wobei die Luft vor die Frontplatte 109 ausgeleitet wird und hierdurch die Rippen 220 und der Steckkörper 130 gekühlt werden. Alternativ kann Luft von außerhalb der Buchsenanordnung 104 durch die Kanäle 240 in die Buchsenanordnung 104 strömen, um die Rippen 220 und den Steckkörper 130 zu kühlen.
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6 zeigt eine perspektivische Frontansicht des Kommunikationssystems 100 unter Darstellung der Buchsenanordnung 104 mit Wärmetransporteinsätzen 250. Die Buchsenanordnung 104 kann optional die Wärmetransporteinsätze 250 zum Übertragen von Wärme von den Steckmodulen 106 beinhalten. 7 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Teils des Kommunikationssystems 100, in der eines der Steckmodule 106 mit dem entsprechenden Wärmetransporteinsatz 250 verbunden dargestellt ist. Das Buchsengehäuse 108 (in 6 gezeigt) ist aus Gründen der Klarheit in 7 weggelassen, um den Wärmetransporteinsatz 250 zu veranschaulichen.
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Der Wärmetransporteinsatz 250 ist zur Positionierung in dem entsprechenden Modulhohlraum 120, 122 konfiguriert. Der Wärmetransporteinsatz 250 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt, um die Übertragung von Wärme von dem Steckmodul 106 zu erleichtern. Wärme kann durch den Wärmetransporteinsatz 250 beispielsweise in die Umgebung abgeführt werden und/oder der Wärmetransporteinsatz 250 kann Wärme zu einer weiteren Struktur übertragen, wie z.B. einer weiteren Wärmesenke oder einer integralen Wärmesenke entfernt von dem Steckmodul 106. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der Wärmetransporteinsatz 250 dazu ausgebildet, in thermischer Verbindung mit dem Steckkörper 130 angeordnet zu werden, um die Wärme von diesem weg zu transferieren. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Wärmetransporteinsatz 250 mit dem Buchsengehäuse 108 in integraler Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Wärmetransporteinsatz 250 aus den Gehäusewänden 114 gebildet sein.
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Der Wärmetransporteinsatz 250 beinhaltet einen Körper 252. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Körper 252 C-förmig; jedoch kann der Körper 252 bei alternativen Ausführungsformen auch andere Formen aufweisen. Der Wärmetransporteinsatz 250 beinhaltet eine Mehrzahl von Schienenelementen 254, die sich von einer Innenfläche 256 des Körpers 252 nach innen erstrecken. Zwischen den Schienenelementen 254 sind Nuten 258 gebildet. Die Schienenelemente 254 und die Nuten 258 können eine beliebige Form aufweisen; jedoch besitzen bei einer exemplarischen Ausführungsform die Schienenelemente 254 und die Nuten 258 eine zu dem Steckkörper 130 komplementäre Form. Beispielsweise können die Schienenelemente 254 zur Aufnahme in entsprechenden Kanälen 240 des Steckkörpers 130 dimensioniert und konfiguriert sein, und die Nuten 258 können zum Aufnehmen der Rippen 220 dimensioniert und konfiguriert sein. Die Rippen 220 wirken mit den Schienenelementen 254 zusammen, um Wärme von dem Steckkörper 130 in die Schienenelemente 254 und den Wärmetransporteinsatz 250 zu übertragen.
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Optional können die Schienenelemente 254 und die Nuten 258 Einführhilfen zum Führen des Einführvorgangs des Steckmoduls 106 in den Wärmesenkeneinsatz 250 aufweisen. Beispielsweise können die Schienenelemente 254 derart abgeschrägt sein, dass die Nuten 258 an dem vorderen Ende des Wärmesenkeneinsatzes 250 breiter sind. Der Wärmesenkeneinsatz 250 nimmt das Steckmodul 106 auf und führt den Einführvorgang des Steckmoduls 106 in das Buchsengehäuse 108. Der Wärmetransporteinsatz 250 kann den Verbindungsvorgang des Steckmoduls 106 mit dem Kommunikationsverbinder 142 (in 2 gezeigt) führen.
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Wenn das Steckmodul 106 in den Wärmetransporteinsatz 250 eingebracht ist, befindet sich der Steckkörper 130 in thermischer Verbindung mit dem Wärmetransporteinsatz 250, um Wärme zu diesem zu übertragen. Bei solchen Ausführungsformen wird, anstatt der Verwendung einer Konvektionskühlung durch Luftströmung durch die Kanäle 240, der Steckkörper 130 durch Übertragung von Wärme direkt in den Wärmetransporteinsatz 250 gekühlt.
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8 zeigt eine teilweise auseinandergezogene Darstellung eines Teils des Kommunikationssystems 100 unter Darstellung von Steckmodulen 106 sowie entsprechenden Wärmetransporteinsätzen 250. Das Buchsengehäuse 108 (in 6 gezeigt) ist aus Gründen der Klarheit in 8 weggelassen, um die Wärmetransporteinsätze 250 zu veranschaulichen. Der obere Wärmetransporteinsatz 250 ist an dem oberen Steckmodul 106 weggelassen, um das Steckmodul 106 in Verbindung mit dem entsprechenden Kommunikationsverbinder 142 zu veranschaulichen. Optional können die Wärmetransporteinsätze 250 zum Aufnehmen der Kommunikationsverbinder 142 dimensioniert sein und sich von den Kommunikationsverbindern 142 nach hinten erstrecken.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform können die Wärmetransporteinsätze 250 die Wärme von dem Steckmodul 106 weg übertragen. Die Wärmetransporteinsätze 250 können die Wärme aus dem Buchsengehäuse 108 heraus, wie z.B. hinter das Buchsengehäuse 108, zu einer weiteren Wärmesenke 260 heraus leiten oder übertragen, wobei es sich beispielsweise um einen Wärmesenkenblock handelt, der sich an der Rückseite von dem Buchsengehäuse 108, über dem Buchsengehäuse 108 oder an einer anderen Stelle befindet. Optional kann die Wärmesenke 260 mit dem oder den Wärmetransporteinsätzen 250 einstückig ausgebildet sein. Die Wärmesenke 260 kann Rippen 262 oder andere Merkmale zum wirksamen Übertragen von Wärme von dem Wärmetransporteinsatz 250 aufweisen. Optional kann Luft über die Rippen 262 durch die Wärmesenke 260 strömen. Es kann eine aktive Kühlung, wie z.B. über ein Gebläse oder eine andere Kühlvorrichtung, zum Kühlen der Wärmetransporteinsätze 250 und/oder der Wärmesenke 260 verwendet werden.
