KR102092627B1 - 루트설정 조립체 및 이를 사용한 시스템 - Google Patents

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몰렉스 엘엘씨
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Abstract

전자 디바이스용 루트설정 조립체는 커넥터 포트들의 어레이를 갖는 전방 면을 갖고, 커넥터 포트의 각각은 그 안에 장착된 제1 커넥터를 포함한다. 케이블의 제1 단부는 제1 커넥터로 직접 종단될 수 있고, 케이블은 칩 패키지를 향하여 연장되도록 구성된 트레이 내에 매설될 수 있다. 케이블은 트레이로부터 연장되고 칩 패키지에 연결될 수 있는 제2 커넥터로 종단되어, 임의의 지지 회로 기판을 바이패스하는 제1 커넥터와 제2 커넥터 사이의 통신 경로를 제공하게 한다.

Description

루트설정 조립체 및 이를 사용한 시스템
관련 출원
본 출원은 2016년 1월 11일자로 출원된 미국 가출원 제62/277,275호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 대체적으로 칩 패키지의 프로세서 또는 칩으로부터 백플레인(backplane) 및 입력/출력(I/O) 커넥터로 낮은 손실로 고속 신호를 전송하는 데 사용하기에 적합한 고속 데이터 전송 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 전자 디바이스의 하우징 내에 끼워맞춤되고 칩/프로세서로부터 외부 커넥터의 어레이로 직접 이어지는 다수의 데이터 전송 채널을 제공하도록 구조화되는 통합형 커넥터 인터페이스-칩 패키지 루트설정 조립체(routing assembly)에 관한 것이다.
라우터(router), 서버, 스위치 등과 같은 전자 디바이스는 많은 최종 사용자 디바이스에서 스트리밍 오디오 및 비디오의 전달 및 대역폭에 대한 상승된 필요성을 제공하기 위해 높은 데이터 전송 속도로 데이터를 전송할 필요가 있다. 칩은 이러한 라우터, 스위치 및 다른 디바이스의 핵심이다. 이러한 칩은 전형적으로 프로세서, 예컨대, ASIC(주문형 집적 회로) 또는 FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이) 등을 포함하고, 이러한 칩은 전도성 솔더 범프(solder bump) 또는 다른 편리한 연결부를 거쳐서 (패키지를 생성하는) 기판에 전형적으로 연결되는 다이를 갖는다. 패키지는 기판을 통해 솔더 볼(ball)로 연장되는 마이크로-비아(via) 또는 도금된 관통 구멍을 포함할 수 있다. 이러한 솔더 볼은 패키지가 모기판에 부착되게 하는 볼 그리드 어레이(ball grid array)를 구성한다. 모기판에는, 고속 데이터 신호의 전송을 위한 차동 신호 쌍(differential signal pair), 차동 신호 쌍과 연관된 접지 경로, 및 전력, 클록(clock) 신호, 로직(logic) 신호 및 다른 구성요소를 위한 다양한 저속 전송 라인을 포함하는 전송 라인을 한정하는 많은 트레이스가 형성되어 있다. 이러한 트레이스는 ASIC로부터, 외부 커넥터가 하나 이상의 외부 플러그 커넥터와 칩 부재 사이에 연결을 제공하도록 연결되는 디바이스의 I/O 커넥터로 루트설정되는 트레이스를 포함한다. 다른 트레이스는 ASIC로부터, 네트워크 서버 등과 같은 전체 시스템에 디바이스가 연결되게 하는 백플레인 커넥터로 루트설정된다.
따라서, 이러한 전도성 트레이스는 모기판의 일부로서 전송 라인을 형성하고, 하나 이상의 외부 플러그 커넥터와 칩 부재 사이에 연결을 제공하도록 칩 부재와 커넥터 사이에서 연장된다. 회로 기판은 저가인 FR4로 알려진 재료로 통상 형성된다. 비록 저가이지만, FR4는 약 6 Gbps 이상의 속도로 데이터를 전달하는 고속 신호 전송 라인에서 손실을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 이러한 손실은 속도가 증가함에 따라 증가하고, 그에 따라서, 약 10 Gbps 이상의 고속 데이터 전달 적용예의 경우에는 FR4 재료가 바람직하지 않게 한다. 이러한 감소는 약 6 Gbps(또는 NRZ 인코딩을 사용하여 3 ㎓)에서 시작되어 데이터 속도가 증가함에 따라 증가한다. FR4에서 그러한 트레이스를 이용하기 위하여, 설계자는 디바이스의 최종 비용을 증가시키는 증폭기 및 이퀄라이저를 이용해야만 할 수도 있다.
그러한 손실을 감소시키는 MEGATRON과 같은 회로 기판을 위한 맞춤형 재료가 입수가능하지만, 이러한 재료의 가격은 회로 기판 및 결과적으로 이것이 사용되는 전자 디바이스의 비용을 상당히 증가시킨다. 더욱이, 트레이스가 신호 전송 라인을 형성하기 위하여 사용되는 경우, 전송 라인의 전체 길이는, 작업 시 문제가 발생하게 되는 임계 길이를 초과할 수 있다. 이러한 길이는 길이가 10 인치 이상에 가까워질 수 있으며, 반사 및 노이즈 문제뿐만 아니라 추가 손실을 야기할 수 있는 굽힘부 및 만곡부(turn)를 포함할 수 있다. 손실은 때로는 증폭기, 중계기 및 이퀄라이저의 사용에 의해 교정될 수 있지만, 이들 요소는 회로 기판의 제조 비용을 증가시킨다. 그러나, 그렇게 하는 것은 이러한 증폭기 및 중계기를 수용하기 위해 추가의 기판 공간이 필요하기 때문에 설계를 복잡하게 한다. 더욱이, 그러한 전송 라인의 트레이스의 루트설정은 다수의 만곡부를 필요로 할 수 있다. 종단부에서 발생하는 이러한 만곡부 및 전이부는 그에 의해 전송되는 신호의 무결성에 영향을 미친다. 따라서, 이러한 맞춤형 회로 기판 재료는 10 Ghz 초과의 주파수에서 케이블 전송 라인보다 손실이 더 많아진다. 이어서, 전송 라인 트레이스를, 그를 통하여 일정한 임피던스 및 낮은 신호 손실을 달성하는 방식으로, 루트설정하는 것은 어려워진다.
따라서, 고속 적용예에서 요구되는 크로스토크 및 손실 요건을 충족시키기 위해 회로 기판 및 백플레인 내에서 신호 전송 라인을 적절하게 설계하는 것이 어려워진다. 따라서, 특정인들은 회로 기판 상의 트레이스를 사용하지 않고서 (20 Gbps 초과의) 고속 데이터 신호를 전송하기 위한 전송 라인을 제공하는 통합형 고속 커넥터 인터페이스-칩 패키지 루트설정 조립체를 인식할 것이다.
루트설정 조립체는, 둘 모두가 절연성 또는 전도성 재료로 형성될 수 있는 전방 플레이트를 갖는 프레임 및 트레이를 포함하는 전체가 L-형상인 구성을 갖는데, 전방 플레이트가 수직으로 연장되는 한편 트레이는 수평으로 연장된다. 프레임은 트레이의 일 단부에 배치된 한 쌍의 지지 아암을 추가로 포함할 수 있다. 지지 아암은 전방 플레이트 상에 장착될 수 있고 트레이를 구조적으로 지지할 수 있다. 전방 플레이트는 복수의 커넥터 포트를 포함하고 복수의 제1 커넥터가 커넥터 포트 내에 위치된다. 케이블은 복수의 제1 커넥터로 종단되는 제1 단부를 갖고, 연장되어 루트설정 구성 내의 트레이에 의해 지지된다. 케이블의 제2 단부는 트레이로부터 연장되고 제2 커넥터로 종단된다. 제2 커넥터는 칩 패키지와 제1 커넥터 사이에 고속 신호 트레이스를 루트설정하도록 회로 기판을 사용하는 것을 실질적으로 회피하기 위하여 회로 기판 및/또는 칩 패키지(또는 인접한 그러한 칩 패키지)에 연결되도록 구성된다. 제1 커넥터, 프레임, 케이블 및 제2 커넥터는 루트설정 조립체 내로 단일 부품으로 통합되어, 조립체가 전자 디바이스 내로 하나의 부품으로서 용이하게 삽입될 수 있게 한다.
구성의 유연성을 제공하기 위하여, 트레이는 호스트 디바이스의 모기판 위에 또는 아래에 위치될 수 있다. 트레이는 칩 패키지와 정렬되는 개구를 포함할 수 있다. 제2 커넥터가 낮은 프로파일 스타일 커넥터인 경우, 칩 패키지 내에서 프로세서를 지지하는 구조와 제2 커넥터 사이의 연결은 공간 요건을 최소화하기 위해 실질적으로 개구 내에 있도록 구성될 수 있다.
루트설정 조립체는 바람직하게는 차동 신호를 칩 패키지로부터 커넥터 포트로 전송하기 위하여 트윈 액스(twin-ax) 종류의 케이블을 활용한다. 케이블은 그의 칩 패키지를 향하는 범위에 있어서 자유로울 수 있고 클립 등을 통하여 트레이에 고정될 수 있거나, 또는 케이블은 트레이의 전방 단부로부터, 케이블의 도체가 칩 패키지와 연관된 대응하는 반대편 커넥터와 정합할 커넥터로 종단되는 칩-수용 개구로 연장된 트레이의 몸체 내에 매설 또는 내장될 수 있다. 트레이의 몸체 내의 케이블의 매설은 조립 동안 트윈 액스 케이블을 손상으로부터 보호한다.
제2 커넥터는 트레이에 수직인 정합 방향을 갖도록 구성될 수 있고, 제2 커넥터의 행(row)이 제2 커넥터의 행 위의 제자리에 끼워맞춤되도록 하는 플러그 앤드 플레이(plug and play) 태양을 가질 수 있다. 바람직하게는, 제2 커넥터는 트레이에 의해 유연하게 지지되어, 그가 모기판 및/또는 칩 패키지 상의 반대편 커넥터와 결합 상태로 조작될 수 있도록 한다.
커넥터 포트의 적층은 칩 패키지에 직접 접촉될 수 있는 더 큰 열전달 부재를 수용할 수 있는 커넥터 포트의 후방에 수직 공간을 제공하여, 그에 따라 열적 문제를 잠재적으로 개선한다. 물론, 케이블의 사용은 또한 종래의 구조와 비교하여 손실을 상당히 감소시킨다. 더욱이, 전체 구조는 스위치 또는 서버 내에 용이하게 위치될 수 있는 시스템을 제공하며, 그에 따라서 설치를 개선한다. 이들 및 다른 특징 및 이점은 하기의 상세한 설명을 고려하면 명확하게 이해될 것이다.
본 발명은 일례로서 예시되며, 동일한 참조 번호가 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면에 한정되지 않는다.
도 1은 칩 패키지가 모기판 상의 제자리에 있는 종래 기술의 전자 디바이스의 내부의 사시도이다.
도 1a는 디바이스의 외부 커넥터 인터페이스와 칩 패키지 사이의 신호 전송 채널을 루트설정하기 위하여 회로 기판이 어떻게 사용되는지를 도시하는 도 1의 전자 디바이스의 개략 단면도이다.
도 2는 루트설정 조립체의 실시예의 사시도이다.
도 2a는 조립체의 외부 커넥터 인터페이스와 칩 패키지 기판 사이의 신호를 루트설정하기 위하여 케이블이 트레이 내에 어떻게 매설될 수 있는지를 도시하는 도 2의 루트설정 조립체의 개략 단면도이다.
도 3은 모기판 아래의 제자리에 있는 그리고 칩 패키지가 그 위의 제자리에 히트 싱크(heat sink)를 갖는 루트설정 조립체의 실시예의 사시도이다.
도 3a는 도 3에 도시된 실시예의 다른 사시도이다.
도 4는 개구가 트레이에 형성된 루트설정 조립체의 실시예의 사시도이다.
도 4a는 칩 패키지가 개구 내에 위치된 도 4에 도시된 개구의 확대도이다.
도 5는 트레이의 상부 표면의 일부가 그 내부의 케이블의 루트설정을 도시하기 위하여 제거된 도 2의 루트설정 조립체의 평면도이다.
도 5a는 도 5의 칩 패키지 개구의 확대 사시도이다.
도 5b는 칩 패키지가 제거되어 있지만 트레이의 상부 부분은 제거되어 있지 않은 도 5의 루트설정 조립체의 사시도이다.
도 6은 제2 커넥터 및 대응하는 칩 패키지의 배열을 도시하는 루트설정 조립체 칩 패키지 개구의 확대도이다.
도 7은 모기판 아래의 제자리에 있는 루트설정 조립체의 실시예의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 실시예의 다른 사시도이다.
도 8a는 도 8에 도시된 루트설정 조립체의 개략 단면도이다.
도 8b는 칩 패키지에 연결되는 데 사용하기에 적합한 제2 커넥터의 실시예의 사시도이다.
도 9는 루트설정 조립체의 실시예와 정합하기 위하여 제위치에 있는 모기판 및 칩 패키지의 측면도이다.
도 9a는 모기판 위치가 트레이 상에 있고 루트설정 조립체 프레임의 측면 지지 부재가 가상선으로 도시되어 있는 것을 제외하고는 도 9에 도시된 실시예의 측면도이다.
도 10은 트레이가 모기판 아래에 위치된 경우의 칩 패키지에 연결된 루트설정 조립체의 실시예의 개략 단면도이다.
도 11은 일부 커넥터가 루트설정 조립체를 통하여 루트설정되고 다른 커넥터가 회로 기판을 통하여 루트설정된 시스템의 실시예의 사시도이다.
후속하는 상세한 설명은 예시적인 실시예들을 설명하고 명시적으로 개시된 조합(들)으로 제한되게 하려는 것이 아니다. 그러므로, 달리 언급하지 않는 한, 본 명세서에 개시된 특징부들은 간결성을 위해 달리 도시되지 않은 추가의 조합들을 형성하기 위해 함께 조합될 수 있다.
그러므로, 본 발명은 단일 요소로서 전자 디바이스의 하우징 내에 끼워맞춤되고 (ASIC 또는 FPGA 유형의) 칩 또는 프로세서로부터 외부 커넥터의 어레이로 직접 이어지는 다수의 데이터 전송 채널을 제공하도록 구조화되는 통합형 루트설정 조립체에 관한 것이다. 전송 채널은 루트설정 조립체 내의 제자리에 고정된 케이블의 형태를 취하고, 그에 의해 호스트 디바이스의 모기판 상의 고속 트레이스를 통하여 고속 채널을 루트설정할 필요성을 없앤다.
도 1은 전방 벽(32) 및 반대편 후방 벽(34)을 구비한 시트 금속 하우징(31)을 갖는, 라우터, 스위치 등과 같은 종래의 전자 디바이스(30)를 도시한다. 디바이스(30)는 연관된 프로세서(40)를 갖는 칩 패키지(38), 전력 공급부(42) 및 추가의 집적 회로, 커넥터, 커패시터, 저항 등과 같은 다양한 전자 구성요소를 포함하는 모기판(36)을 하우징 내에서 지지한다. 전방 벽(32)은 디바이스(30)용의 커넥터 포트를 한정하기 위하여 제1 커넥터(43)와 정렬되는 일련의 개구(33)를 갖는다. 전형적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 커넥터(43)의 어레이는 그 전방 단부가 모기판(36)에 장착되고, 커넥터(43) 위에 그리고 모기판(36) 상에 배치되는 금속 차폐 케이지(44) 또는 어댑터 프레임 내에 둘러싸인다. 유사하게, 일련의 제2 커넥터(46)가 모기판(36)의 후방 에지를 따라서 장착되고, 하우징(31)의 후방 벽 내의 개구와 정렬된다.
도 1의 디바이스의 공지된 구조에서, 칩 패키지(38)는 칩 패키지 접촉부로부터 모기판(36)을 통하여 커넥터(43, 46)로 연장되는 긴 전도성 트레이스(47)를 통하여 제1 및 제2 커넥터에 연결된다. 전도성 트레이스(47)의 쌍들은 각각의 차동 신호 전송 라인을 한정하기 위해 필요하고, 제3 전도성 트레이스는 신호 전송 라인의 경로를 따르는 연관된 접지를 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 신호 전송 라인의 각각은 모기판을 통하여 또는 모기판 상에서 루트설정되고 그러한 루트설정은 일정한 단점을 갖는다. FR4가 회로 기판용으로 통상 사용되는 재료인데, 불행하게도, 이는 5 Ghz 초과의 주파수에서 손실이 증가하게 된다. 이들 신호 전송 라인 트레이스(47)의 만곡부, 굽힘부 및 교차부는 통상, 전송 라인을 모기판 상에서 칩 패키지 접촉부로부터 커넥터로 루트설정하기 위해 필요하다. 트레이스 내에서의 이들의 방향 변화는 신호 반사 및 노이즈 문제뿐만 아니라 추가 손실도 야기할 수 있다. 손실은 때로는 증폭기, 중계기 및 이퀄라이저의 사용에 의해 교정될 수 있지만, 이들 요소는 최종 회로 기판(모기판)의 제조 비용을 증가시키고, 전력 소모(및 운전 비용)를 증가시킨다. 그러한 구성요소의 사용은 또한 회로 기판의 레이아웃을 복잡하게 하는데, 그 이유로서, 추가의 기판 공간이 그러한 증폭기 및 중계기를 수용하기 위해 필요하고 이러한 추가의 기판 공간이 디바이스의 의도된 크기에서 이용가능하지 않을 수 있기 때문이다. 손실이 더 적은 회로 기판을 위한 맞춤형 재료가 입수가능하지만, 이러한 재료의 비용은 회로 기판 및 결과적으로 이것이 사용되는 호스트 디바이스의 비용을 증가시킨다. 더 추가로, 긴 회로 트레이스는 그를 통해 고속 신호를 구동하기 위해 증가된 전력을 필요로 하고, 그와 같이, 긴 회로 트레이스는 "녹색" (에너지 절약) 디바이스를 개발하려는 설계자의 노력을 방해한다.
이러한 실제 단점을 극복하기 위하여, 본 발명자들은 호스트 디바이스(51)의 외부 커넥터 인터페이스를 단일 조립체 내로 통합하고, 프로세서(90)를 포함하고 기판(91)을 포함할 수 있는 칩 패키지(88)와 커넥터 인터페이스 사이에서 연장되는 세장형 케이블(62)의 형태로 고속 차동 쌍의 신호 전송 라인에 대한 지지부를 제공하여, 모기판(53) 상의 고속 루트설정 트레이스에 대한 필요성을 없애는 통합형 루트설정 조립체(50)를 개발하였다. 그러한 조립체가 도 2에 50으로 도시되어 있다. 조립체(50)는, 도 2 내지 도 8b에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 및 제2 커넥터(55, 57) 및 그들의 연관된 커넥터 하우징(60)을 사전선택된 어레이로 수용하는 전방 부분을 포함하는데, 상기 커넥터 하우징은 상하 수직으로 적층된 4개의 수평 행의 커넥터 하우징(60)으로서 도시되어 있다.
커넥터 하우징(60)은 디바이스(50)용의 외부 커넥터 인터페이스를 커넥터 포트(54, 56)의 형태로 한정하고, 각각의 그러한 커넥터 하우징(60)은 바람직하게는 리셉터클 스타일의 제1 커넥터(55, 57)를 포함한다. 일부 경우에, 도시된 바와 같이, 커넥터 포트(56)는 호스트 디바이스(51)의 전방을 따라서 하우징(60) 내에 배열된 I/O 커넥터 포트일 수 있지만, 달리 언급되지 않는다면 커넥터 포트의 위치 및 유형이 제한되는 것으로 의도되지는 않는다.
인식될 수 있는 바와 같이, 커넥터(55, 57)는 도 2에서와 같이 통합된 방식으로 수평 행들로 배열될 수 있는데, 여기서 커넥터 하우징(60) 및 연관된 히트 싱크(61)는, 커넥터 하우징(60)의 외부 상에 형성된 보스(60a)를 통하여 연장된 스크류와 같은 체결구에 의해, 지지 기판(58)들 사이에서 그들의 수평 연장 상태 및 수직 정렬 상태가 유지된다. 그러한 배열은 2개의 측면 지지부(68) 사이에서 폭방향으로 연장된 면판(70)(도 3)을 용이하게 수용할 수 있고, 면판(70) 및 측면 지지부(68)는 협동하여 프레임(66)을 형성한다. 측면 지지부(68)는 트레이(75)를 캔틸레버 방식으로 지지하는 것을 돕는 후방으로 연장된 채널(72a, 72b)을 갖는다. 프레임(66) 및 트레이(75)는 루트설정 조립체(74)를 한정한다. 도시된 바와 같이, 루트설정 조립체(74)는 내부에서 지지될 수 있고 하우징 내로 삽입될 수 있는 실질적으로 L-형상인 구성을 갖는다. 도시된 구성은 캐스트 구성(cast construction)을 통하여 형성된 커넥터 하우징(60)의 사용에 기초한다는 것에 유의하여야 한다. 대안적으로, 알려진 바와 같이, 커넥터 하우징은, 전형적으로는 다수의 편부(piece)들이 원하는 구조를 형성하기 위하여 서로 엮여 있는 상태로, 원하는 구성으로 형성된 시트 금속으로 형성될 수 있다. 커넥터 하우징을 형성하기 위하여 캐스트와 대조적으로 시트 금속을 사용하는 것은 주지되어 있고, 그에 따라서 추가의 논의가 본 명세서에서 필요하지는 않다.
트레이(75)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 대체적으로 평면이고 사전결정된 두께를 갖고, 절연성 및/또는 전도성 재료로 형성될 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 전도성 재료는 추가 차폐를 제공할 수 있고 그에 따라서 소정 응용예에서 바람직할 수 있다. 도시된 트레이(75)에는 내부에 트레이 개구(76)가 형성되며, 이는 트레이(75)의 주연부 내에 위치된 것으로 도면에 도시되어 있다. 트레이 개구(76)는 2개의 구별되는 형상을 갖는 것으로 도면에 도시되고, 각각의 개구는 4개의 에지(80a 내지 80d)를 갖는 구성으로 정사각형 또는 직사각형일 수 있는 중심 부분(78)을 갖거나, 이는 개구 중심 부분(78)과 연통하고 트레이 개구(76)의 4개의 에지(80a 내지 80d)를 포함하는 4개의 윙 부분(79a 내지 79d)을 트레이 개구(76)가 포함하는 도 4 및 도 4a에 도시된 바와 같은 십자형(cruciform) 구성을 가질 수 있다. 물론, 트레이(75)가 칩 패키지를 지나서 연장되지 않고 따라서 그를 완전히 둘러싸지 않는 형태의 경우, 트레이 개구(76)는 트레이(75) 내에 또는 단지 트레이(75)의 단부 내에 있는 노치로 대체될 수 있다.
커넥터 포트(54, 56)의 N × M 어레이(여기서, N 및 M 둘 모두는 2 이상일 수 있음) 내에 위치되는 커넥터(55, 57)는 상세히 도시되어 있지 않지만, 플러그 스타일을 갖는 반대편 커넥터와 정합하도록 송신 및 수신 채널 구성으로 배열된 신호 및 접지 단자들을 갖는 임의의 원하는 리셉터클 유형일 수 있다. 예를 들어, SFP 스타일, QSFP 스타일 및 CFP 스타일 커넥터는 많은 가능한 대안들 중 단지 몇몇이고, 커넥터(55, 57)가 특정 스타일의 커넥터로 제한되는 것으로 의도되지는 않는다. 원하는 경우에 단일 행의 커넥터(57)가 제공될 수 있다는 것에 또한 유의하여야 한다. 케이블(62)은 케이블(62)의 제1 단부(82)에서 각각의 커넥터(55, 57)의 단자로 직접 종단될 수 있고, (로직, 클록, 전력 및 다른 회로들용으로 사용될 수 있는) 저속 와이어(63)에 인접한 것으로 도 4, 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 케이블(62)은 바람직하게는 유전체 커버에 의해 둘러싸인 원하는 간격의 한 쌍의 신호 도체를 포함하고, 전송 라인을 형성하기 위하여 절연성 외부 재킷 내에 둘러싸인 연관된 드레인 와이어 및/또는 외부 전도성 커버를 포함할 수 있다. 케이블(62)은 그가 칩 패키지(88)로부터 커넥터(55, 57)로 이동함에 따라 그의 길이 전체에 걸쳐 신호 도체의 정돈된 지오메트리(geometry)를 유지하는 것을 돕는다. 이러한 지오메트리가 그의 길이를 통하여 정돈된 채로 유지되기 때문에, 케이블(62)은 문제가 되는 신호 반사 또는 임피던스 불연속을 전송 라인 내로 도입하지 않고서 그의 경로에서 용이하게 만곡되거나 굽혀지거나 교차될 수 있다.
케이블(62) 및 저속 와이어(63) 둘 모두는 직접 그들의 제1 단부(82)에서 커넥터(55, 57)로 종단된다. 이는, 허용가능한 공기 유동을 여전히 제공하면서 그리고 커넥터-회로 기판 장착 인터페이스에서 보통 일어나는 임피던스 불연속을 회피하면서, 모기판(53)과의 직접 연결을 없애는 것을 가능하게 하고, 용이하게 적층될 수 있는 구조를 허용한다. 케이블(62)은 커넥터 하우징(60)의 후방에 행들로 배열되는 것으로 도시되어 있다. 케이블(62)은 도 8a, 도 9 및 도 9a에 가장 잘 도시된 바와 같이 행들로 배열되는데, 이때 하부 커넥터 하우징 행들의 케이블(62) 및 저속 와이어(63)는 최상단 커넥터 하우징 행의 내향으로 배열되어 있다. 이는 케이블(62)을 커넥터(55, 57)로부터 트레이(75)로 정돈되게 배열하는 것을 촉진시킨다. (도 9 및 도 9a에) 도시된 조립체(50)에서, 상부 3개 행의 커넥터(54, 56) 및 커넥터 포트(55, 57)와 연관된 케이블(62)이 트레이(75)의 레벨로 하향으로 연장되고 그 전방 단부에서 기판 내로 연장된 대체적으로 S-형상인 구성을 갖는 것으로 보이는 한편, 최하부 행의 케이블은 트레이(75) 내로 거의 수평으로 연장된다.
케이블(62)은 커넥터(55, 57)로부터 트레이(75)를 향하여 연장된 제1 단부(82)를 갖는 것으로 도 5에 도시되어 있다. 케이블(62)의 제2 단부(84)는 도시된 바와 같은 트레이 개구(76) 내로 연장되는데, 여기에서 그가 칩 패키지(88)와 정합할 커넥터(86)로 종단된다. 커넥터(86)는 기판(91) 상에 또는 그에 인접하게 장착된 커넥터(예컨대, 아래에서 논의되는 커넥터(95))에 연결되도록 구성될 수 있거나, 또는 기판(91)(또는 기판에 인접한 지지 모기판) 상에 직접 프레스되도록 구성될 수 있다. 케이블(62)의 제2 단부(84)는 트레이(75)를 나가서 트레이 개구(76)로 들어간다. 일 실시예에서, 칩 패키지(88)는 모기판(53) 상에 배치되고, 칩 패키지(88)는 리셉터클 스타일 커넥터(95)의 형태인 복수의 접촉부를 포함하는데, 이는 바람직하게는 그의 주연부 둘레에 배열되고 트레이 개구(76)와 정렬되어 케이블 제2 단부(84)에서 커넥터(86)와 정합하는 것을 허용하게 한다. 다른 태양에서, 칩 패키지(88)는 전체 루트설정 조립체(74)의 일부로서 포함될 수 있다. (도 2 및 도 2a.)
트레이(75)가 도 4a 내지 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 회로 기판 위에 위치될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 대안적으로, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 트레이(75)는 모기판(53) 아래에 위치될 수 있다. 그러한 구성에서, 도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 모기판(53) 위의 영역은, 프로세서(90)의 주연부보다 큰 주연부를 갖는 열 확산기 및/또는 히트 싱크를 포함할 수 있는 열전달 부재(93)를 자유롭게 수용하는데, 이는 케이블(62)의 트레이(75) 내로의 통합이 다른 사용을 위하여 트레이(75) 위의 공간의 전부는 아니더라도 대부분을 확보하기 때문이다.
케이블(62)(및 저속 와이어(64))들은, 그들이 루트설정 조립체(74)로 들어가는 곳에서부터, 예컨대 트레이(75)의 선단 에지(83)를 따라서, 그들이 트레이(75)를 나와서 트레이 개구(76)로 들어가는 곳까지 그들을 제자리에 적합하게 보유하는 다양한 방식으로 트레이(75)의 일부로서 위치설정될 수 있다. 케이블(62)은 트레이(75) 내에 케이블(62)이 둘러싸임으로써 트레이(75) 내에 수용될 수 있다. 케이블(62)의 몸체 부분은 바람직하게는, 2개가 루트설정 조립체(74) 내에 제공될 수 있는 일체형 부품을 형성하도록 트레이(75)에 의해 완전히 둘러싸인다. 케이블(62)의 한 가지 루트설정 패턴이, 케이블(62)이 놓인 경로를 도시하도록 명료하게 하기 위하여 트레이(75)의 상부 부분이 제거된 도 5에 도시되어 있다.
트레이(75)의 형성 전에, 케이블(62)은 그의 제2 단부(84)에서 전술된 커넥터(86)로 종단될 수 있다. 케이블(62)의 제1 단부가 케이블 직결 커넥터(55)의 단자로 직접 종단되기 때문에, 제2 커넥터(86)는 케이블(62)이 칩 패키지(88)에 직접 연결되는 것을 허용하여, 그에 의해 루트설정 지지부로서 모기판(53)을 완전히 바이패스한다. 트레이(75)가 모기판(53) 위에 위치되는 경우에, 커넥터(86)는 칩 패키지(88) 둘레에 위치되고 바람직하게는 트레이 개구(76)의 에지를 따라서 배열된다. 또는, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 커넥터(86)는 아래로부터 칩 패키지(88)와 정합하도록 구성될 수 있고, 그러한 구성이 소정 환경에서 바람직할 수 있다는 것이 이해된다.
그러한 경우에, 루트설정 조립체(74)는 호스트 디바이스 하우징 내로 삽입될 수 있고, 모기판(53)은 트레이(75) 위에서 디바이스(51)의 하우징 내에 배치되는데, 여기서 트레이는 스탠드오프(standoff)(92) 등에 의해 모기판으로부터 그리고 그 아래로 이격될 수 있다. 도 6은 프로세서(90)에 대한 연결을 제공하기 위하여 기판(91)과(또는 대안적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(91)을 지지하는 모기판(53)과) 접촉을 이루도록 트레이 개구(76) 내에서 기판(91)을 향하여 대면하는 커넥터(86) 및 그의 연관된 하우징(87)을 도시한다. 물론, 유사한 구성이 모기판(53) 아래에 위치된 트레이(75)를 위하여 아래에 제공될 수 있다. 커넥터 하우징(87)은 단지 단일 쌍의 신호 도체만을 하우징할 수 있는 치클릿(chiclet)의 형태를 취할 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 커넥터 하우징(87)은 모기판(53) 또는 기판(91) 상에서 리셉터클 커넥터(95)와 용이하게 정합할 수 있다. 더욱이, 케이블(62)이 커넥터(86)로 종단되기 전에 트레이(75)의 외부에서 단지 짧은 거리로 연장되도록 케이블(62)이 트레이 내의 제위치에 고정되는 경우, 이러한 구조는 또한, 커넥터(86)가 모기판 또는 칩 패키지(88)(및 임의의 대응하는 정합 리셉터클 커넥터)와 적절히 정렬되고 그러한 정렬이 조립을 훨씬 더 용이하게 할 수 있다는 것을 보장하는 것을 돕는다. 커넥터(86) 및 정합 리셉터클 커넥터는 트레이 개구(76) 내에 끼워맞춰지도록 낮은 프로파일을 구비할 수 있고, 잠재적으로 트레이 개구(76)의 외측으로 돌출되지 않아, 따라서 루트설정 조립체(74)의 공간 요건을 최소화할 것이다. 인식될 수 있는 바와 같이, 케이블은 적어도 2개의 방향으로부터 개구 내로 연장되고, 바람직하게는 트레이의 다수의 에지로부터 연장될 것이다.
그러한 구조는 도 8a 및 도 10의 단면도에 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서 기판 커넥터(95)는 기판(91)과 연결되도록 모기판(53)을 통하여 연장된 전도성 비아(96)와 접촉 상태로 도시되어 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, BGA 구조는 기판(91)을 모기판(53)에 부착시킬 수 있다. 디바이스(51)의 높이를 지나치게 증가시키지 않기 위하여 케이블(62)의 제2 단부(84) 및 그의 대응하는 커넥터(86)가 트레이 개구(76)의 용적 내에 수용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 도시된 커넥터(86)는 트레이에 수직인 정합 방향을 갖는다.
도 11은 커넥터 포트(102)가 모기판(104) 상의 제자리에 있고 커넥터(107)가 전방부(110)를 따라서 요구되는 본 발명의 루트설정 조립체(100)의 다른 실시예를 도시한다. 커넥터 포트(102)는 그의 차폐 케이지(103) 내에 그리고 칩 패키지(106)를 제자리에 갖는 모기판(104) 상의 제자리에 2개의 수평 행으로 배열된다. 루트설정 조립체(100)는, 조립체가 현재 사용되는 커넥터 포트(102) 위에 배치되는 것을 허용하고 그러한 세트의 커넥터 포트를 위한 루트설정 조립체(100)의 케이블(62)의 고속 이점을 활용하는 것을 허용하는 높이에서 프레임 내에 보유된 2개 행의 커넥터 포트(107)를 갖는다. 이러한 구조는 회로 기판에 연결된 커넥터 포트와 케이블을 통하여 칩 패키지에 연결된 커넥터 포트의 조합을 허용할 것이고, 이에 따라서 시스템 아키텍처에 유연성을 제공한다. 도시된 실시예가 회로 기판 상에 장착된 2개 행의 커넥터 포트 및 루트설정 조립체에 의해 제공되는 2개 행의 커넥터 포트를 포함하는 시스템을 예시하지만, 대안의 실시예는 시스템 요구에 따라, 각각의 유형의 1개 행을 가질 수 있거나 행의 개수가 가변될 수 있다.
본 명세서에 제공된 개시 내용은 그의 바람직하고 예시적인 실시예에 관한 특징부들을 설명한다. 첨부된 청구범위의 범주 및 사상 내에 있는 많은 다른 실시예들, 수정예들 및 변형예들이 본 발명의 검토로부터 당업자에게서 일어날 것이다.

Claims (15)

  1. 루트설정 조립체로서,
    N × M 어레이 - 여기서, N 및 M 둘 모두는 적어도 2임 - 로 복수의 포트를 한정하는 전방 면을 갖는 프레임;
    상기 프레임으로부터 연장된 트레이;
    상기 복수의 포트 내에 위치된 복수의 제1 커넥터;
    상기 복수의 제1 커넥터에 연결된 제1 단부 및 상기 트레이로부터 연장된 제2 단부를 갖는 복수의 케이블 - 상기 복수의 케이블의 일부분은 사전결정된 구성으로 상기 트레이를 통하여 연장되고, 상기 복수의 케이블의 적어도 일부는 상기 트레이 내에 굽힘부를 가짐 -; 및
    상기 제2 단부 상에 장착된 복수의 제2 커넥터 - 상기 제2 커넥터는 상기 트레이에 수직인 정합 방향을 갖고, 상기 복수의 케이블은 신호가 회로 기판을 바이패스하면서 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 지나가게 허용하도록 구성됨 - 를 포함하는, 루트설정 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레임은 상기 트레이를 지지하는 측면 지지부를 포함하는, 루트설정 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 트레이는 전도성 재료로 형성되는, 루트설정 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 케이블은 상기 사전결정된 구성으로 상기 트레이 내에 고정가능하게 매설되는, 루트설정 조립체.
  5. 루트설정 조립체로서,
    N × M 어레이 - 여기서, N 및 M 둘 모두는 적어도 2임 - 로 복수의 포트를 한정하는 전방 면을 갖는 프레임;
    상기 프레임으로부터 연장된 트레이;
    상기 복수의 포트 내에 위치된 복수의 제1 커넥터;
    상기 복수의 제1 커넥터에 연결된 제1 단부 및 상기 트레이로부터 연장된 제2 단부를 갖는 복수의 케이블 - 상기 복수의 케이블의 일부분은 사전결정된 구성으로 상기 트레이를 통하여 연장됨 -; 및
    상기 제2 단부 상에 장착된 복수의 제2 커넥터 - 상기 제2 커넥터는 상기 트레이에 수직인 정합 방향을 갖고, 상기 복수의 케이블은 신호가 회로 기판을 바이패스하면서 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 지나가게 허용하도록 구성되고, 상기 트레이는 내부 개구를 포함하고 케이블이 적어도 2개의 상이한 방향으로부터 상기 개구 내로 연장됨 - 를 포함하는, 루트설정 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 커넥터는 상기 개구의 2개의 상이한 측부 상에 있는 2개의 행(row)에서 정합하도록 구성되는, 루트설정 조립체.
  7. 시스템으로서,
    전방 측부를 갖는 박스;
    상기 박스 내에 위치되고 칩 패키지를 지지하는 모기판;
    상기 박스 내에 위치되고, 제1 행의 커넥터 포트를 한정하고 상기 전방 측부에 위치된 전방 면을 포함하고, 상기 전방 면으로부터 연장되고 상기 칩 패키지 근처에 에지를 갖는 트레이를 포함하는 루트설정 조립체;
    상기 커넥터 포트 내에 위치된 복수의 제1 커넥터;
    각각이 상기 복수의 제1 커넥터 중 하나로 종단되는 제1 단부 및 상기 에지를 지나서 연장되는 제2 단부를 갖는, 상기 트레이 내에 매설된 복수의 케이블;
    상기 칩 패키지 및 상기 에지에 인접한 복수의 제2 커넥터 - 상기 제2 커넥터는 상기 칩 패키지에 전기적으로 연결됨 -; 및
    상기 제2 단부로 종단되고, 상기 칩 패키지에 인접하게 위치되고, 상기 모기판을 통한 이동을 실질적으로 회피하는 상기 제1 커넥터와 제2 커넥터 사이의 신호 경로를 제공하기 위하여 상기 제2 커넥터에 정합되는 복수의 제3 커넥터를 포함하는, 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 트레이는 캔틸레버 방식으로 상기 전방 면으로부터 연장되는, 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 트레이는 상기 모기판 아래에 위치되는, 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 트레이는 상기 모기판 위에 위치되는, 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 모기판은 복수의 제4 커넥터가 내부에 위치된 제2 행의 커넥터 포트를 지지하고, 상기 제4 커넥터는 상기 모기판에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 커넥터는 상기 케이블을 통하여 상기 칩 패키지와 통신하고 상기 제4 커넥터는 상기 모기판 내의 트레이스를 통하여 통신하는, 시스템.
  12. 제7항에 있어서, 상기 복수의 케이블은 상기 칩 패키지의 2개의 측부 상에 상기 제3 커넥터를 위치설정하는 사전구성된 배열로 있는, 시스템.
  13. 제7항에 있어서, 상기 트레이는 전도성 재료로 형성되는, 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 N × M 어레이는 적어도 2개 행의 커넥터를 제공하고, 상기 행들 중 1개 행의 상기 커넥터로부터의 케이블은 상기 트레이에 들어가기 전에 일정 거리로 연장되는, 루트설정 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 프레임은 적어도 3개 행의 커넥터를 제공하는, 루트설정 조립체.
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