JP2017505520A - 熱ベント付きコネクタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】コネクタは、ハウジングを囲むケージを含んでいる。ケージは垂直方向に離間した２つのポートを画成している。チャンバは、ポート間に位置している。コネクタの冷却を向上させるため、チャンバは追加のベント面積が得られるように角度付けされたベント壁を含んでいる。コネクタを冷却する能力を更に高めるため、ケージの後壁のアパーチャアレイを使用することができる。【選択図】図１

Description

関連出願
本願は、２０１４年２月４日に出願された米国仮出願第６１／９３５、６８４号に対する優先権を主張し、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、コネクタの分野に関し、より具体的には、アクティブエレクトロニクスで使用するのに適したコネクタの分野に関する。

ＩＯスタイルのコネクタ、パッシブコネクタ、及びアクティブコネクタに通常使用されているケーブルコネクタには２つのタイプがある。パッシブコネクタはアクティブコンポーネントを含んでいない代わりに、ケーブルアセンブリを介した信号送信のための給電を外部チップに依存する。逆にアクティブコネクタは、信号を増幅及び／又は再送信することができるアクティブコンポーネントを含んでいる。

パッシブコンポーネントはコスト及び信頼性の点では望ましいが、信号伝達頻度が高まっているため、パッシブコネクタで通信チャネルを管理することがより困難になっている。トランシーバは、回路基板の端面からある程度離れた位置にあることが多い。したがって、回路基板に配線がなされ、配線はトランシーバから回路基板の端面の近傍に取り付けられたレセプタクルコネクタへと延びている。これらの配線は、費用効果がかなり高いどのタイプの基板材料にとっても比較的損失が多く、そのためわずか８インチ又は１０インチの配線でも相当の減衰が生じる。基板（送信端と受信端の両方における）に起因する損失を考慮に入れると、合成チャネルは得策ではなく、又は合理的なコネクタの設計に十分な余裕がなくなることがある。したがって、（成算のある通信チャネルを確保する観点から）アクティブコネクタを使用することがますます望ましくなっている。

アクティブコネクタは既存のアーキテクチャで課題の幾つかに対処するために役立つものの、熱管理という潜在的な問題点を有している。アクティブコネクタは廃熱を発生し、内部コンポーネントを損傷しない温度に保とうとすれば冷却しなければならない。既存のレセプタクル設計は、アクティブプラグコネクタにライディングヒートシンク、又はアクティブプラグコネクタに係合して熱エネルギを離れたところに伝導するスプリングフィンガなどの発想を用いてきた。このような設計にはある程度の機械的制約があり、したがって特定の人々には更なる改良の必要性が理解されよう。

コンパクトな形状因子で通風力が高いコネクタが提供される。ある実施形態では、コネクタは、垂直に配置された第１及び第２のポートを含むケージを含み、ケージは、第１のポートと第２のポートとにそれぞれ位置合わせされた第１及び第２のカードスロットを含むハウジングの周囲に延設されている。ハウジングは、カードスロット内に延びる接点を有する複数の端子を支持している。ポートの間にチャンバが画成され、ある実施形態ではチャンバにインサートを形成することができる。チャンバ内にベント壁が設置され、アパーチャのための追加の表面積を与えるために角度を付けてある。ケージの後壁にはアパーチャアレイを設けることができ、ベント壁とアパーチャアレイは、空気がコネクタを通って前部から後部に（又は後部から前部に）流れることができるように連通することができる。ベント壁の角度は所望に応じて１５度以上でよく、ベント壁の表面積が垂直に配置されたベント壁と比較して約４０％大きくなるため、ベント壁は４５度の角度で、そうしない場合に可能なベント面積よりも実質的に大きな面積を有することができる。

本発明は例示として示され、同一の参照番号が同一の要素を示す添付図面に限定されない。

コネクタの実施形態の斜視図である。 図１の２−２の線に沿った斜視断面図である。 図１に示す実施形態の正面図である。 図１の４−４の線に沿った簡略斜視断面図である。 図４に示す実施形態の別の斜視図である。 図４に示す実施形態の別の斜視図である。 コネクタの別の実施形態の斜視図である。 ケージの実施形態の別の斜視分解図である。 図８に示す実施形態で使用されるのに適するチャンバとインサートの斜視拡大図である。 図７の１０−１０の線に沿った簡略斜視断面図である。 インサートの実施形態の斜視図である。 図１１に示すインサートの正面図である。 図１１に示すインサートの側面図である。 ベント壁の実施形態の正面図である。 ベント壁の実施形態の側面図である。

以下の詳細な説明は例示的実施形態を記載するものであり、特に開示した（１つ又は複数の）組み合せに限定するものではない。したがって、特に明記しない限り本明細書に開示された特徴は互いに組み合せて、簡略にするために別途示されていない追加の組み合せを形成してもよい。

図面は、ベントを改良できるコネクタ構成の様々な実施形態を示している。図示した実施形態は、積層及び連結構成のコネクタを含んでいる。代替実施形態では、コネクタは単に積層されたものでもよく、したがって図示した構成は限定的なものではない。

図示のように、コネクタ１０は、垂直方向に離間した第１のポート２３と第２のポート２４とを画成するケージ２０を含んでいる。ケージ２０は、垂直に延びる平面Ｐ１を画成する前面２１を有している。図示した平面Ｐ１は、説明のために小さく示されているが、実際には前面２１全体に延在している筈である。ケージは更に、アパーチャアレイ３４を含む後壁３２を含んでいる。

第１のポート２３と第２のポート２４との間には、第１のポートと第２のポートとの間にエアポケットを形成するチャンバ２８がある。チャンバ２８を通って空気が流れると、空気はポート内に挿入されたモジュールを冷却するために役立つ。チャンバ２８は、ベント壁８０を含むインサート７０によって画成することができる。チャンバ２８は、空気がＥＭＩ（電磁干渉）壁６０を越えて流れることができるようにする１つ以上のノッチ６５を含むＥＭＩ壁６０まで戻るように延在している。ＥＭＩ壁６０はオプションであるが、ＥＭＩの性能を高めるうえで有用であり、これが含まれるとノッチは十分な空気の流れのために役立つ。

ケージ２０は側面３７ａ、及び上壁３７ｂ、及び底壁３７ｃを含み、接合面５１と取り付け面５２とを含むハウジング５０の周囲に位置している。ハウジング５０は、（これも垂直方向に離間している）カードスロット５４、５５がそれぞれのポート内に突入できるようにする突起部５３を含んでおり、このような構造は特定のタイプのコネクタへの確実な接続を可能にするために役立つが、このような構造は必須ではない。ハウジング５０は、（図３から理解され得るように）取り付け面５２に位置する尾部と、接合面５１の近傍のカードスロット２３、２４の両側に位置する接点とを有する複数の端子５８を支持している。

図示したケージ２０は、垂直方向に離間した複数のポートを画成し、内壁２９は隣接するポートの間に位置している。側面３７ａと内壁２９とは、空気がチャンバ２８からケージ２０の外に流出することを可能にするベント口３８を含んでいる。したがって、空気はベント壁８０を通って、ベント口３８を介してチャンバ２８内に流入し、チャンバ２８の外に流出することができる。ベント口３８は有用であるが、熱負荷が更に高く、コネクタが２ＸＮ（ただしＮは２超）の連結構成を有している状況では、ベント口３８は十分な冷却を可能にするには不十分である。この問題への対処に役立てるため、空気がハウジング５０を越えて後壁ベント口３４を通って流れることができるように、ハウジング５０は、ハウジング５０の少なくとも片側（好ましくは図４に示すようにハウジングの両側）に空隙があるように構成される。

理解され得るように、ベント壁８０は２つのポートの間に設けられ、ベント壁８０には角度が付けられる。ベント壁８０を設けるためにインサート７０を使用することができる。インサート７０は第１の壁７２と第２の壁７４とを含み、第１及び第２の壁７２、７４はブリッジ７５によって結合されている。インサート７０は、より強固な構造にするために挿入可能な、又は対応するハウジングに係合可能なブレード７６をも含むことができる。ベント壁８０は、一端が第２の壁７４の連続部分であり、ベント壁８０の端部８１が第１の壁７２を押圧するように構成することができる。

好ましくは、ベント壁８０には平面Ｐ１から少なくとも１５度の角度、より好ましくは３０度を超える角度が付けられ、４５度以上の角度が付けられれば更なる利点が得られることが期待される。ベント壁８０は角度を付けることによって、追加のアパーチャが可能になるようにより大きい表面積をもたらすことができる。適切なＥＭＩ性能を得るためにサイズが制約されることがあるアパーチャは、ベント壁により得られる面積が増大することにより追加の表面積を得ることができ、ひいてはポート間のベントが向上する。

図１３〜１５から理解され得るように、ベント壁８０は表面積Ｓを画成する長さＸと幅Ｙとを有しており、このうちベント面積Ｖは表面積の一部であり、ベント面積Ｖはアパーチャ８８の面積Ａの合計、すなわちＶ＝合計（Ａ₁ ：Ａ_n ）として規定され、ただしｎはベント壁に設けられるアパーチャの数である。十分な構造的剛性を可能にするため、ベント面積Ｖは通常は０．７（Ｓ）未満であり、多くの場合、Ｖ≦０．６（Ｓ）である。Ｖが可能なＳの百分比の上限は、使用される材料と、所定のＥＭＩ性能にとって許容されるアパーチャ８８のサイズとによって決定される（例えば２５Ｇｂｐｓでは、アパーチャのサイズは安全性を得るために好適には７．５ｍｍ未満である）。幅Ｙは、ポートのサイズによって規定されるチャンバ２８の幅Ｗに基づいて決定され（例えばＳＦＰコネクタの幅は、コネクタが機械的に画成される方法によってＱＳＦＰコネクタの幅よりも狭くなる）、容易に変更することはできない。多くの場合、幅Ｙは幅Ｗと実質的に同じにすることができる。チャンバ２８には高さＨもあり、これはコネクタの機械的寸法によって規定される。長さＸは第１の角度βに基づいており、方程式Ｘ＝Ｈ／ｃｏｓβによって規定することができる。したがって、角度βが大きくなると、長さＸも長くなる。

理解され得るように、ベント壁８０が（例えば平面Ｐ１と位置合わせされた）垂直である場合は、ベント面積Ｖはチャンバ面積（チャンバ面積は幅Ｗ×高さＨ）の百分比を超えることはあり得ないだろう。しかし、角度βが適切なら表面積Ｓはチャンバ面積を実質的に超えることができ、面積Ｖもチャンバ面積と等しいか超えることができる。

図７〜１０は、コネクタ１１０の代替実施形態を示している。コネクタ１１０の内部の態様はコネクタ１０と実質的に同一にすることができる（したがってコネクタ１０に関する上記の詳細はコネクタ１１０にも当てはめることができる）ものの、コネクタ１１０は並列に位置合わせされた８つのポートを含んでいる（例えば、コネクタ１１０は２×８つのコネクタである）。並列に位置合わせされた追加のポートによって、そうしないとコネクタを通る十分な空気流を提供することがより困難になるため、後壁のアパーチャアレイを使用することが更に望ましくなる。

コネクタ１１０は、側壁１３７ａ、上壁１３７ｂ、及び底壁１３７ｃを有するケージ１２０を含み、更に後壁１３２も含んでいる。ケージ１２０は更に内壁１２９をも含み、壁は第１のポート１２３及び１２４を画成するのに役立つ。インサート１７０が含まれ、第１及び第２のポート１２３、１２４間に位置するチャンバ１２８を画成するのに役立つ。ケージ１２０はベント口１３８及びアパーチャアレイ１３４も含んでいる。理解され得るように、インサート１７０には角度が付けられ、空気がコネクタ１０を通って流れることができる態様と同様に空気がコネクタ１１０を通って流れることを可能にするベント壁１８０を含んでいる。

インサートが好ましいものの、ベント壁とポートの上部及び底部とを個々の部品として形成することでインサートを省いてもよいことに留意されたい。出願人は、組み立て易くするためにインサートを含めて構造の剛性を高めることが好ましいことを発見した。

したがって、コネクタはケージとハウジングとを含み、空気が角度を付けたベント壁を通り、チャンバを通ってハウジングの周囲を流れ、ケージ内の後壁のアパーチャを通ってコネクタの背後から流出できるようにケージとハウジングとを構成することができる。したがって、過度に大きいヒートシンクを必要とせず、その代わりにコネクタを通る空気流を利用してコネクタに挿入されたアクティブモジュールを直接冷却することで、アクティブモジュールを冷却するようにコネクタを構成することができる。

本明細書の開示は、その好適な例示的実施形態に関する特徴を記載したものである。当業者はこの開示を検討すれば、添付の請求項の範囲及び趣旨内で多くの他の実施形態、修正、及び変更を実施するであろう。

Claims (14)

1. コネクタであって、
   取り付け面と、接合面と、該接合面上の、垂直方向に離間した第１のカードスロット及び第２のカードスロットとを含むハウジングと、
   該ハウジングによって支持され、前記取り付け面に配置された尾部と前記カードスロット内に位置する接点とを含む複数の端子と、
   前記ハウジングの周囲に位置するケージであって、第１の平面を画定する前面を有し、前記第１及び第２のカードスロットとそれぞれ位置合わせされた第１のポートと第２のポートとを画定し、かつ該第１のポートと第２のポートとの間にチャンバを含む、ケージと、
   前記前面の近傍の前記チャンバ内に位置するベント壁であって、該ベント壁が、電磁干渉（ＥＭＩ）を妨げるようにサイズ決めされた複数の開口を有し、かつ前記第１の平面から少なくとも１５度である角度で配置され、前記複数の開口が全体でベント面積を画定する、ベント壁と、を備える、コネクタ。
2. 前記チャンバが、該チャンバの高さと幅とに対応する第１の面積を有し、前記ベント面積が前記第１の面積の少なくとも６０％である、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記ベント面積が前記第１の面積の少なくとも７５％である、請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記ベント面積が前記第１の面積の少なくとも１００％である、請求項２に記載のコネクタ。
5. 第１の角度が前記第１の平面から少なくとも３０度である、請求項２〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
6. 前記第１の角度が約４５度である、請求項５に記載のコネクタ。
7. 第１の角度が前記第１の平面から１５度〜４５度である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
8. 前記コネクタが、前記第１のポートと第２のポートの間に位置するインサートを備え、該インサートが前記チャンバを画定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコネクタ。
9. 前記インサートが、該インサート内に一体形成されたベント壁を含む、請求項８に記載のコネクタ。
10. 前記インサートが上壁と底壁とを含み、前記ベント壁の端部に前記上壁及び底壁のうちの１つを押圧させるように構成される、請求項９に記載のコネクタ。
11. コネクタであって、
    取り付け面と、接合面と、該接合面上の、垂直方向に離間した第１のカードスロット及び第２のカードスロットとを含むハウジングと、
    該ハウジングによって支持され、前記取り付け面に配置された尾部と前記カードスロット内に位置する接点とを含む複数の端子と、
    前記ハウジングの周囲に位置するケージであって、該ケージが、第１の平面を画定する前面を有し、かつ前記第１及び第２のカードスロットとそれぞれ位置合わせされた第１のポートと第２のポートとを画定し、前記ポートが第１の幅を有する、ケージと、
    前記ポートの間に位置するインサートであって、該インサートが、前記第１のポートの底部を形成する第１の壁と、前記第２のポートの上部を形成する第２の壁とを含み、前記第１の壁及び第２の壁は、第１の高さと前記第１の幅とがチャンバを画定するような第１の高さによって離間されており、前記インサートが前記前面の近傍の前記チャンバ内に位置するベント壁を含み、該ベント壁は、電磁干渉（ＥＭＩ）を妨げるようにサイズ決めされた複数の開口を有し、かつ第１の幅×第１の高さより大きな表面積を有し、前記複数の開口が全体でベント面積を画定する、インサートと、を備える、コネクタ。
12. 前記第１の高さと前記第１の幅とがチャンバ面積を画定し、前記ベント面積が前記チャンバ面積の少なくとも７５％である、請求項１１に記載のコネクタ。
13. 前記ベント壁が、前記第１の平面から少なくとも３０度の第１の角度をなす、請求項１１又は１２に記載のコネクタ。
14. 前記ケージが、後壁と、該後壁内に位置するアパーチャアレイとを含み、該アパーチャアレイは空気が一方から他方に流れ得るように前記ベント壁と連通している、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のコネクタ。

Images