KR20190117393A - 도파관 및 보드를 연결하는 커넥터 - Google Patents

도파관 및 보드를 연결하는 커넥터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 도파관(waveguide) 및 보드(board)를 연결하는 커넥터(connector)로서, 보드의 일면과 수직한 방향으로 형성되고, 상기 보드의 일면에 결합되는 제1 개구부, 신호 전송을 위한 도파관이 결합 가능하고, 상기 도파관의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성되는 제2 개구부, 및 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 서로 연결하고 전도층으로 둘러싸인 중공(hollowness)을 내부에 포함하는 신호 가이드부를 포함하는 커넥터가 제공된다.

Description

도파관 및 보드를 연결하는 커넥터{CONNECTOR FOR CONNECTING WAVEGUIDE AND BOARD}
본 발명은 도파관 및 보드를 연결하는 커넥터에 관한 것이다.
데이터 트래픽이 급격하게 증가함에 따라, 집적 회로(IC)를 연결하는 입력/출력 버스(I/O bus)의 데이터 송수신 속도도 빠르게 증가하고 있다. 지난 수십 년 동안, 비용 효율성 및 전력 효율성이 우수한 전도체 기반의 인터커넥트(interconnect)(예를 들면, 구리선 등)가 유선 통신 시스템에서 널리 적용되어 왔다. 하지만, 전도체 기반의 인터커넥트는, 전자기 유도에 기한 표피 효과(skin effect)로 인하여, 채널 대역폭(channel bandwidth)에 근본적인 한계를 가지고 있다.
한편, 전도체 기반의 인터커넥트에 대한 대안으로서, 데이터 송수신 속도가 빠른 광(optical) 기반의 인터커넥트가 소개되어 널리 사용되고 있지만, 광 기반의 인터커넥트는 설치 및 유지보수 비용이 매우 크기 때문에 전도체 기반의 인터커넥트를 완벽하게 대체하기 어렵다는 한계가 존재한다.
최근에는, 도파관(waveguide)의 장점을 이용한 새로운 방식의 인터커넥트가 소개된 바 있다. 예를 들어, 코어 형태의 유전체(dielectric)부와 유전체부를 둘러싸는 얇은 클래딩(cladding) 형태의 금속부로 구성되는 인터커넥트가 대표적인 예이다. 이는 금속과 유전체의 장점을 모두 가지고 있는 인터커넥트(일명, 이-튜브(E-TUBE))로서, 비용 및 전력 측면에서의 효율성이 높고 짧은 범위에서 빠른 속도의 데이터 통신을 가능하게 하는 장점을 가지고 있어서, 칩-대-칩(chip-to-chip) 통신, 보드-대-보드(board-to-board) 등에 활용될 수 있는 차세대 인터커넥트로서 각광받고 있다.
하지만, 전자기파 특성, 신호 손실 등으로 인해 이러한 인터커넥트와 보드를 서로 연결 시 인터커넥트가 보드의 일면과 수직한 방향으로 결합될 수밖에 없었고, 이로 인해, 복수의 보드가 서로 연결되거나 보드의 수납 공간이 협소한 서버 데크(deck) 등에서 이러한 인터커넥트가 사용되는 경우에, 인터커넥트의 연결이 용이하지 않게 되는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는, 도파관(예를 들어, 이-튜브(E-TUBE))과 보드를 연결하는 커넥터로서, 보드의 일면과 수직한 방향으로 제공되는 신호가 도파관의 길이 방향과 평행한 방향으로 전달(또는, 도파관의 길이 방향과 평행한 방향으로 제공되는 신호가 보드의 일면과 수직한 방향으로 전달)되도록 가이드할 수 있는 커넥터를 소개하는 바이다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 보드와 도파관 사이에서 신호를 원하는 방향으로 진행되도록 가이드하면서 그 외부로 신호가 누설되지 않도록 할 수 있는 커넥터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 앞서 살펴본 도파관의 장점을 이용한 인터커넥트(예를 들어, 이-튜브(E-TUBE))를 이용함에 있어서, 인터커넥트가 보드의 일면과 평행한 방향으로 연결될 수 있도록 하여 연결 자유도 및 공간 활용도를 향상시킬 수 있는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 도파관(waveguide) 및 보드(board)를 연결하는 커넥터(connector)로서, 보드의 일면과 수직한 방향으로 형성되고, 상기 보드의 일면에 결합되는 제1 개구부, 신호 전송을 위한 도파관이 삽입 가능하고, 상기 도파관의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성되는 제2 개구부, 및 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 서로 연결하고 전도층으로 둘러싸인 중공(hollowness)을 내부에 포함하는 신호 가이드부를 포함하는 커넥터가 제공된다.
본 발명에 의하면, 보드와 도파관 사이에서 신호를 원하는 방향으로 진행되도록 가이드하면서 그 외부로 신호가 누설되지 않도록 하는 커넥터를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 앞서 살펴본 도파관의 장점을 이용한 인터커넥트(예를 들어, 이-튜브(E-TUBE))를 이용함에 있어서, 인터커넥트가 보드의 일면과 평행한 방향으로 연결될 수 있도록 하여 연결 자유도 및 공간 활용도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 보드와 도파관이 연결되는 전체 인터페이스를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 보드를 결합하는 수단을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 커넥터를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 도파관이 연결 및 분리되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전체 인터페이스 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 보드(100)와 도파관(200)이 연결되는 전체 인터페이스를 예시적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 인터페이스는, 보드(100), 보드(100)와 다른 보드(미도시됨) 사이에서 전자기파 신호 전송(예를 들면, 데이터 통신 등)을 위한 상호 연결(즉, 인터커넥트) 수단인 도파관(200), 및 보드(100) 및 도파관(200)과 결합되고 보드(100)와 도파관(200) 사이에서 신호의 전달 방향을 가이드(guide)하는 커넥터(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보드(100)로부터 전송되는 신호가 해당 보드(100)의 일면과 수직한 방향으로 커넥터(300)에게 전달될 수 있고, 그 전달되는 신호는 커넥터(300)에 의해 도파관(300)의 길이 방향과 평행한 방향으로 전달되도록 가이드될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 가이드되는 신호는 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향으로 커넥터(300)에 결합되는 도파관(200)을 통해 다른 보드로 전달될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다른 보드로부터 전송되는 신호가 도파관(200)을 통해 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향으로 커넥터(300)에게 전달될 수 있고, 위의 전달되는 신호는 커넥터(300)에 의해 보드(100)의 일면과 수직한 방향으로 전달되도록 가이드될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 가이드되는 신호는 커넥터(300)와 결합된 보드(100)로 전달될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보드(100)는 도파관(200) 또는 커넥터(300)에 대하여 신호를 방사하기 위한 패치(patch)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보드(100) 상에 존재하는 칩(chip)으로부터 발생되는 신호가 보드(100)의 마이크로스트립 회로(미도시됨)를 따라 전파(propagate)될 수 있고, 그 전파되는 신호가 위의 패치를 통해 커넥터(300)로 방사될 수 있다. 본 발명에서 말하는 칩(chip)은, 트랜지스터와 같은 반도체 등이 여러 개 모여 구성되는 전통적인 의미의 전자 회로 부품을 의미할 뿐만 아니라, 서로 간에 전자기파 신호를 주고 받을 수 있을 수 있는 모든 유형의 구성요소 또는 소자(素子, element)를 포괄하는 최광의의 개념으로서 이해되어야 한다.
커넥터의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 커넥터(300)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터(300)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 커넥터(300)는, 보드(100)의 일면과 수직한 방향(410)으로 형성되고, 보드(100)의 일면에 결합되는 제1 개구부(310), 신호 전송을 위한 도파관(200)이 결합 가능하고, 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향(420)으로 형성되는 제2 개구부(320), 및 제1 개구부(310) 및 제2 개구부(320)를 서로 연결하고 전도층으로 둘러싸인 중공(hollowness)을 내부에 포함하는 신호 가이드부(330)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 개구부(310)는, 보드(100)의 일면과 수직한 방향(410)으로 형성되는 개구(opening)(311)를 포함할 수 있고, 그 개구(311)를 포함하는 일면(312)이 보드(100)의 일면과 대향하도록 보드(100)에 결합될 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 개구부(310)에는 래치(latch)가 포함될 수 있고, 위의 래치가 보드(100)의 홈(125)에 끼워짐으로써 제1 개구부(310)의 일면(312)과 보드(100)의 일면(110)이 서로 마주보는 상태로 고정될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보드(100)와 제1 개구부(310) 사이의 고정(또는 결합)을 강화하기 위하여 솔더링(soldering)될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 개구부(310) 및 보드(100) 사이의 결합 방식은 앞서 설명된 래치에 의한 결합에만 한정되지 않고, 볼트-너트에 의한 결합 등 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 개구부(320)는 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향(420)으로 형성되는 개구(321)를 포함할 수 있고, 해당 개구(321)를 통해 도파관(200)이 결합 가능할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향(420)으로 형성되는 개구(321) 내부로 도파관(200)이 삽입됨으로써, 결합이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 개구부(320)(구체적으로는, 제2 개구부(320)의 개구(321))가 형성되는 방향(420)은, 위의 제1 개구부(310)(구체적으로는, 제1 개구부(310)의 개구(311))가 형성되는 방향(410)과 수직이거나 위의 보드(100)의 일면과 평행할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 가이드부(330)는 제1 개구부(310) 및 제2 개구부(320)를 관통하는 중공(331)을 포함할 수 있고, 도파관(200)을 통해 전송되는 신호가 위의 중공(331)을 따라 보드(100)로 전달되도록 가이드하거나, 보드(100)를 통해 전송되는 신호가 위의 중공(331)을 따라 도파관(200)으로 전달되도록 가이드할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필요에 따라 앞서 살펴본 중공(331)에는 공기가 아닌 절연체(또는 유전체)가 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 가이드부(330)는 도파관(200)을 통해 전송되는 신호 또는 보드(100)로부터 전송되는 신호가 전달되는 방향이 변화되면서(구체적으로는, 커넥터(300)를 통해 가이드되면서) 발생할 수 있는 신호의 손실을 줄이기 위하여 위의 중공(331)을 둘러싸는 전도층(conductive layer)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 전도층이 제1 개구부(310)(구체적으로는, 제1 개구부(310)의 개구(311))로부터 제2 개구부(320) (구체적으로는, 제2 개구부(320)의 개구(321))까지 연장되어 중공(331)을 둘러싸도록 함으로써, 보드(100)와 도파관(200) 사이에서 신호가 전파되면서 외부로 신호가 새어나가는 것을 차단할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 가이드부(330)가 금속으로 이루어지거나, 신호 가이드부(330)의 위의 중공(331)을 중심으로 일부층만을 전도층으로 형성함으로써, 위의 중공(331)이 전도층으로 둘러싸이도록 할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위와 같이 일부층을 전도층으로 형성하기 위하여 금속 접합, 금속 도금, 스퍼터링 등 다양한 방식이 활용될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 가이드부(330)는 도파관(200)이 복수인 경우에, 그 복수의 도파관(200) 각각에 대응되는 중공(331)을 포함할 수 있고, 위의 복수의 도파관(200)을 통해 전송되는 신호가 위의 복수의 도파관(200) 각각에 대응되는 중공(331)을 따라 보드(100)로 전달되도록 가이드하거나, 보드(100)를 통해 전송되는 신호가 복수의 도파관(200) 각각에 대응되는 중공(331)을 따라 복수의 도파관(200)으로 전달되도록 가이드할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터(300)와 도파관(200)이 연결 및 분리되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 커넥터(300)에 8개의 도파관(200)이 결합되는 경우(예를 들어, 도파관(200)이 종래의 QSFP(Quad Small Formfactor Pluggable) 모듈과 유사한 모듈)를 가정해 볼 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 보드(100)의 일면에 결합된 커넥터(300)에 대하여(구체적으로는, 커넥터(300)의 제2 개구부(320))에 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향(510) 또는 보드(100)의 일면과 평행한 방향(510)으로 가압되는 경우에, 8개의 도파관(200)과 커넥터(300)가 서로 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 커넥터(300)의 제2 개구부(320)는 8개의 도파관(200)을 각각 삽입할 수 있는 8개의 개구를 포함할 수 있고, 커넥터(300)의 제1 개구부(310)는 위의 제2 개구부(320)의 8개의 개구 각각에 대응하는 8개의 개구를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터(300)의 신호 가이드부(330)는 위의 제1 개구부(310) 및 위의 제2 개구부(320) 사이를 관통하는 8개의 중공을 포함할 수 있다.
즉, 이 경우에, 위의 8개의 도파관(200)을 통해 전송되는 신호가 8개의 도파관(200) 각각에 대응되는 중공을 따라 보드(100)로 전달되도록 가이드되거나, 보드(100)를 통해 전송되는 신호가 8개의 도파관(200) 각각에 대응되는 중공을 따라 8개의 도파관(200)으로 전달되도록 가이드될 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 결합된 8개의 도파관(200)에 대하여 도파관(200)의 길이 방향과 평행한 방향 또는 보드(100)의 일면과 평행한 방향(구체적으로는, 앞서 살펴본 도 5의 방향(510)과 반대 방향(610))으로 가압되는 경우에, 커넥터(300)로부터 8개의 도파관(200)이 분리될 수 있다.
이상에서는, 8개의 도파관(200)이 커넥터(300)에 결합되는 것에 관한 실시예에 대하여 주로 설명되어 있지만, 본 발명이 반드시 그 개수에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 2개, 4개, 6개 등 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀 둔다.
도파관의 구성
이하에서는, 앞서 살펴본 본 발명에 따른 커넥터(300)와 연결될 수 있는 도파관(200)의 예시적 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(200)의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(200)은, 유전체로 이루어진 유전체(dielectric)부(210)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(200)은, 유전율이 서로 다른 제1 유전체부 및 제2 유전체부를 포함하는 유전체부(210)와 유전체부(210)를 둘러싸는 금속부(220)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 유전체부는 도파관의 중심부에 배치되는 코어(core) 형태를 가질 수 있고, 제2 유전체부는 제1 유전체부와 유전율이 다른 물질로 이루어진 구성요소로서 제1 유전체부를 둘러싸는 형태를 가질 수 있고, 금속부(320)는 구리 등의 금속으로 이루어진 구성요소로서 제2 유전체부를 둘러싸는 클래딩(cladding)의 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(200)은, 유전체부(210) 및 금속부(220)를 감싸는 피복재로 이루어진 재킷(jacket)(230)을 더 포함할 수 있다.
계속하여, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(200)이 커넥터(300)와 연결되는 부분에서는, 유전체부(210)가 금속부(220)에 의하여 둘러싸이지 않고 노출될 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 도파관(200)의 내부 구성 또는 형상이 반드시 상기 언급된 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다. 예를 들면, 도파관(200)은 임피던스 매칭을 위하여 도파관(200)의 양단 중 적어도 일단은 테이퍼드(tapered)될 수 있다(즉, 선형적으로 가늘어질 수 있다).
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 보드
200: 도파관
300: 커넥터
310: 제1 개구부
311: 개구
320: 제2 개구부
312: 개구
330: 신호 가이드부
331: 중공

Claims (5)

  1. 도파관(waveguide) 및 보드(board)를 연결하는 커넥터(connector)로서,
    보드의 일면과 수직한 방향으로 형성되고, 상기 보드의 일면에 결합되는 제1 개구부,
    신호 전송을 위한 도파관이 결합 가능하고, 상기 도파관의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성되는 제2 개구부, 및
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 서로 연결하고 전도층으로 둘러싸인 중공(hollowness)을 내부에 포함하는 신호 가이드부를 포함하는
    커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구부는, 래치(latch)에 의하여 상기 보드의 일면에 결합되는
    커넥터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 개구부는, 상기 제1 개구부가 형성되는 방향과 수직 방향으로 형성되는
    커넥터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 가이드부는, 상기 도파관을 통해 전송되는 신호가 상기 중공을 따라 상기 보드로 향하도록 가이드하거나, 상기 보드를 통해 전송되는 신호가 상기 중공을 따라 상기 도파관으로 전달되도록 가이드하는
    커넥터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 가이드부는, 상기 신호 전송을 위한 도파관이 복수인 경우에, 상기 복수의 도파관을 통해 전송되는 신호가 상기 복수의 도파관 각각에 대응되는 중공을 따라 상기 보드로 전달되도록 가이드하거나, 상기 보드를 통해 전송되는 신호가 상기 복수의 도파관 각각에 대응되는 중공을 따라 상기 복수의 도파관으로 전달되도록 가이드하는
    커넥터.
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