TWI568083B - Connector - Google Patents

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TWI568083B
TWI568083B TW103128317A TW103128317A TWI568083B TW I568083 B TWI568083 B TW I568083B TW 103128317 A TW103128317 A TW 103128317A TW 103128317 A TW103128317 A TW 103128317A TW I568083 B TWI568083 B TW I568083B
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Frank L'esperance
Jerry Kachlic
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Molex Inc
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Description

連接器 【相關申請】
本申請主張於2013年8月16日提交的美國臨時申請61/866864的優先權，該申請通過援引其整體合併於本文。
本發明是有關於一種IO連接器，特別是指一種設置成管理熱能的插座的領域。
輸入/輸出(I/O)連接器通常用於提供電腦、路由器以及交換機的主機殼(box)或機架(rack)之間的連接。I/O連接器的常用形式包括小型可插拔(Small form-factor pluggable，SFP)連接器、四通道可插拔連接器(Quad small form-factor pluggable，QSFP)、miniSAS連接器、miniSAS HD連接器、以及PCIe8x連接器。這些連接器包括由標準機構(standard bodies)定義的且不管供應商如何均將提供可靠性能的插頭和插座。例如，如圖1所示，一插座的基座10典型地安裝於一電路基板5且能支撐設置多排端子14的一組薄片體12。依賴於應用，存在有 排數和所述基座10的形狀以及間隔上的許多變化。
儘管各連接器的機械形式定義在一規範中，然而，這些連接器的許多新形式正為提供性能上增加創造條件。例如，SFP連接器最初用於採用不歸零(NRZ)編碼的系統中且多個通道用於提供1-5Gbps範圍的資料速率。隨後的SFP+連接器開發為支援10Gbps通道。SFP式連接器的未來版本能支援16Gbps甚至25Gbps。如能夠預期的，線纜元件以無源方式和有源方式(諸如有源銅和光學)獲取。由於採用一有源線纜導致成本上的顯著增加，所以可能時採用無源同線纜元件。
儘管使這些高資料速率能夠在連接器系統中實現的工程工作具有挑戰性，但是各早已很難解決的一個問題在於只是由於用於承載信號的物理介質而導致的在銅線纜元件的通道中的損失。對於在一10米長度上支援5Gbps資料速率而言，具有理想的可接受的損失預算的銅線纜元件突然會在25Gbps下(至少在採用NRZ編碼時)損失巨大，尤其是當在支撐電路基板中的損失被考慮在內時。由於NRZ編碼相對容易實施，所以在本行業中給予使用NRZ編碼具有強烈的願望，由此採用常規銅線纜並在約13GHz的信號傳輸頻率下支援一10米長度變得極其困難。
儘管可能的是，未來在材料和線纜結構上的進步使得支援更長(超出了2米)的銅線纜成為可能，但是當採用NRZ編碼時，當前的材料趨於使得這2米對於無源線纜系統(Passive Cable Systems)在25Gbps下約是最大長 度值。儘管這2米的長度對於許多應用(諸如在一機架內)不成問題，但是對於一有源線纜元件而言，變得更通常的是被定位在許多埠中，以支持在不同機架之間的運行(run)。有源線纜元件(Active Cable Assembly)適於在更長運行上支援高資料速率(諸如25Gbps)(例如，光學線纜元件，通常支援100米以上的運行)，且由此不限制於此。
然而，針對增加使用有源線纜元件的一個主要問題是使用這些設置於系統的元件增加的熱負擔(thermal burden)。通常一有源線纜組件需消耗3瓦以上的能量。為了試圖冷卻置於內部的一模組，一電氣密封的插座是相對具有挑戰性。由此，某些群體會賞識對用於I/O連接器中的插座系統的改進。
公開了一種連接器，其能夠如附圖所示設置。所述連接器包括設置於一殼體內的一基座。所述殼體提供遮罩且有助限定兩個埠，所述兩個埠豎向對齊的且對應於豎向間隔開的由所述基座提供的兩個卡槽。一熱傳導模組設置在所述兩個埠之間。所述熱傳導模組將熱能從所述兩個埠之間引導至所述連接器後方。所述熱傳導模組包括延伸到所述兩個埠的至少一個中的一導熱介面且還包括熱連接於所述導熱介面的一導熱管。在工作時，熱能從所述導熱介面引導至所述導熱管並引導出所述殼體的後部。一散熱器可設置在所述殼體的後部，以更有效地耗散來自所述導熱管的熱能。
本發明連接器包括一基座，包括一第一卡槽以及一第二卡槽，所述兩個卡槽間隔開，所述基座支撐多個端子，所述多個端子包括位於所述第一卡槽和所述第二卡槽中的多個接觸部。一殼體，圍繞所述基座設置且具有一後牆，所述殼體限定一第一埠和一第二埠，所述第一埠對準所述第一卡槽而所述第二埠對準所述第二卡槽。一熱管理模組，具有一鼻部和一後部，所述鼻部位於所述第一埠和所述第二埠之間且包括設置成延伸到所述第一埠中的一第一導熱介面以及設置成延伸到所述第二埠的一第二導熱介面，所述熱管理模組包括從所述鼻部延伸至所述後部的一導熱管，所述後部延伸到所述後牆後方，其中，所述導熱管設置成將熱能從所述鼻部引導至所述後部。
進一步的，該連接器還包括熱連接於所述後部的一散熱器。
進一步的，所述導熱管延伸出所述後牆上的一開孔。
進一步的，所述殼體具有一第一牆及一第二牆以及一上牆，且所述散熱器設置成位於由所述第一牆、所述第二牆以及所述上牆限定的一區域內。
進一步的，所述第一導熱介面包括多個指部。
進一步的，所述殼體還包括一插件，所述插件有助限定所述第一埠和所述第二埠，所述熱管理模組由所述插件支撐。
本發明連接器具有一安裝面，包括一基座，具 有一安裝面，所述基座包括一第一卡槽以及一第二卡槽，所述兩個卡槽間隔開，所述基座支撐從安裝面延伸至所述兩個卡槽的多個端子。一殼體，圍繞所述基座設置且具有一後牆、兩個側牆以及一上牆。一插件，位於所述兩個側牆之間，所述插件和所述殼體限定一第一埠以及一第二埠，所述第一埠對準所述第一卡槽而所述第二埠對準所述第二卡槽。一熱管理模組，位於所述兩個埠之間，所述熱管理模組包括延伸到所述第一埠中的一第一導熱介面且還包括熱連接於所述導熱介面的一導熱管，所述導熱管延伸出所述殼體的所述後牆。
進一步的，所述熱管理模組包括延伸到所述第二埠中的一第二導熱介面，所述第二導熱介面熱連接於所述導熱管。
進一步的，所述導熱管為一第一導熱管，且所述熱管理模組包括延伸出所述殼體的所述後牆的一第二導熱管。
進一步的，所述第一導熱管和所述第二導熱管在所述基座的相對側延伸。
20‧‧‧連接器
23‧‧‧對接面
24‧‧‧安裝面
26‧‧‧第一埠/埠
28‧‧‧第二埠/埠
40‧‧‧殼體
41a‧‧‧上元件
41b‧‧‧下元件
41c‧‧‧後元件
43‧‧‧前緣部
44‧‧‧後牆
48‧‧‧安裝尾部
60‧‧‧基座
62a、62b‧‧‧卡槽
65‧‧‧端子
70‧‧‧熱管理模組/熱傳 導模組
71‧‧‧導熱管
71a‧‧‧鼻部
71b‧‧‧後部
72‧‧‧導熱室
73‧‧‧彎曲部
74‧‧‧冷卻區
75‧‧‧導熱板
76‧‧‧導熱介面
77‧‧‧基部
78‧‧‧指部
79a、79b‧‧‧兩排指部
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧距離
80、80’‧‧‧散熱器
82、82’‧‧‧散熱片
82a‧‧‧開孔
82a’‧‧‧槽部
82b’‧‧‧開口
83‧‧‧塊體
83a‧‧‧開孔
83a’、83b’‧‧‧塊體
84’‧‧‧凹槽
86’‧‧‧導熱元件
87’‧‧‧外側緣
90‧‧‧插件
92‧‧‧導熱用開孔
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：
圖1示出如本領域公知的安裝於一電路基板的一基座和多個支撐薄片體的一實施例的一簡化立體圖。
圖1A示出一連接器的一實施例的一立體圖。
圖1B示出圖1A所示的連接器的一前視圖。
圖1C示出圖1A所示實施例的另一立體圖。
圖2示出圖1C所示實施例的沿線2-2剖開的一立體圖。
圖3示出圖1A所示實施例的一分解立體圖。
圖4示出圖1C所示實施例的一立體圖，其中出於說明目的去除一散熱器。
圖5示出圖4所示實施例的一分解立體圖。
圖6示出一基座以及熱傳導模組的一實施例的一簡化立體圖。
圖7A示出一熱傳導模組的一實施例的一立體圖。
圖7B示出圖7A所示實施例的一側視圖。
圖8示出一散熱器的一實施例的一立體圖。
圖9示出一散熱器的另一實施例的一立體圖。
圖10示出圖8所示散熱器的一部分分解立體圖。
圖11示出圖9所示散熱器的兩個半體的一立體圖。
圖12示出圖9所示實施例的一部分分解立體圖。
圖13示出一連接器的一實施例的一立體圖，其中出於說明的目的去除一散熱器的一部分。
圖14示出圖13所示實施例的一立體圖，但是其中出於說明的目的去除連接器的另一部分。
下面詳細的說明描述多個示範性實施例且不意欲限制到明確公開的組合。因此，除非另有說明，本文所 公開的各種特徵可以組合在一起而形成出於簡明目的而未示出的多個另外組合。
具有一熱管理模組70的一連接器20公開在圖中。在一實施例中，連接器20包括一殼體40，殼體40有助限定一第一埠26以及一第二埠28。連接器20還包括一對接面23以及一安裝面24且還包括一可選的散熱器80。殼體40包括一前緣部43以及一後牆44且可由一上元件41a、一下元件41b以及一後元件41c形成。當然，如所公知的，一殼體也可由一一體結構件形成，該一體結構件使得所有各個側面彎折而一起形成所述殼體。由此，殼體的元件的數量不意欲是限制，因為對於用於可插拔連接器中的殼體而言，存在有大範圍的構造技術。殼體，40還包括多個安裝尾部48，所述多個安裝尾部48使得連接器20安裝於一支撐電路基板(未示出)。
為了形成埠26、28，設置一插件90。插件90可設置成限定上方的埠26的底部以及下方的埠28的頂部。如可認識到的，插件90包括下面進一步說明的多個導熱用開孔92。
一基座60設置於殼體40內且基座60提供一個以上卡槽62a、62b，其中，至少一個卡槽62a、62b與相應埠26、28對準。如圖所示，卡槽62a、62b各包括在相應卡槽62a、62b的兩個相對側上的位於端子通道66中的多個端子65，多個端子包括位於所述卡槽62a、62b中的多個接觸部。一熱管理模組70(以下稱熱傳導模組)設置在埠26 、28之間。
應注意的是，預計所示出的實施例的多個方面最適合於層疊式連接器，但是本申請不限於此，除非另有說明。如上所述，基座60可裝載有多個薄片體，所述多個薄片體支撐多個端子65，從而所述多個端子65能夠設置成它們構造成從所述卡槽62a、62b延伸至一支撐電路基板。如圖所示，例如，基座60提供一組豎向間隔開的卡槽62a、62b。
如上所述，一殼體40圍繞基座60設置且有助遮罩基座60。設置在埠26、28之間的是熱傳導模組70，熱傳導模組70包括多個導熱管71，且各導熱管71具有一鼻部71a以及一後部71b。導熱管71具有一導熱室72，導熱室72熱連接於導熱介面76，導熱介面76包括一導熱板75。在一實施例中，導熱板75可焊接於導熱室72。所示出的導熱介面76還包括一基部77，基部77可焊接於導熱板75，且基部77支撐多個指部78，所述多個指部78設置成接合一插入的插頭連接器(未示出)並將熱能從插頭連接器經由導熱板75朝向導熱室72引導出。導熱室72包含一液體，所述液體在暴露於熱能下時相變為蒸汽並朝向後部71b行進。熱蒸汽一旦處於冷卻區74就被冷卻且冷凝為液體。該液體行進返回到導熱室72(毛細作用可用於將該液體引導返回至導熱室72，如果導熱管71不傾斜的話)並重複該過程。所示出的導熱管71包括一彎曲部73，彎曲部73有助將導熱管71從更靠近基座60中央的位置(例如， 從豎向對齊角度看，至少與所述卡槽62a、62b部分重疊)引導至處於基座60外的位置(如從圖1B和圖6可認識到的)。
熱傳導模組70由插件90支撐。如可認識到的，所述多個指部78以兩排指部79a、79b設置。兩排指部79a、79b與兩個導熱用開孔92對準，且由此所述多個指部78延伸穿過導熱用開孔92。在一實施例中，熱傳導模組70可焊接於插件90的相應的頂部和底部，然而這種連接不是必須的。
如圖所示，熱傳導模組70包括兩個導熱管71，但是如果需要也可採用一單個導熱管71(導熱管的選擇和設計將必然依賴於所述埠26、28和所述散熱器80之間的所需的熱阻)。由此，儘管採用兩個導熱管71相比一個導熱管71預計使得性能增加，但是對於某些應用而言，一個導熱管71將會足夠。當然，超過如圖所示三個的另外的導熱管71可加設，但是預計該增加的導熱管71將主要增加成本而不會顯著地提高系統的性能。當然，如果僅採用一個導熱管71，那麼該導熱管71的鼻部71a的位置可能更靠近於所述插件90的中央。
如從圖4可認識到的，所述多個導熱管71設置成延伸穿過所述殼體的後牆44。殼體40設置成一前緣部43與後牆44之間具有一第一距離D1。所示出的所述多個導熱管71從後牆44延伸至後部71b有一距離D2但處於殼體40的外邊界內(例如它們在側牆(第一牆、第二牆)40a 、40b以及上牆40c之間延伸)。導熱管71的延伸距離D2的部分為冷卻區74。D2可設置為D1的至少10%且優選D2將為D1的至少30%。這種結構的一個顯著益處在於它考慮了成組的(ganged)連接器(尤其具有如下將說明的散熱器80’)。所示出的設計允許所示出的一2X1連接器的實施例由一2XN連接器替代，其中N典型地為1-9，但如果需要N可以為更大值。
如圖所示，公開了一散熱器的兩個不同結構，即散熱器80和散熱器80’。儘管示出了兩個散熱器80、80’，應注意的是，任何數量的設置都是可能的，且由此，所示出的實施例不意欲是限制，除非另有說明。散熱器80包括具有開孔82a的多個散熱片82，開孔82a設置成圍繞導熱管71延伸。散熱片82固定於一塊體83，且塊體83包括開孔83a，開孔83a也允許所述導熱管71穿過塊體83。從散熱器80清楚的一件事情是它將使所述多個導熱管71延伸通過，儘管提供用於冷卻的大量表面積，但是可能對試圖將另一個這樣的連接器直接靠置於已存在的連接器產生干涉。換句話說，成組的連接器可能具有問題。
散熱器80’也設置成接合導熱管71，然而，散熱器80’設置成且外側緣87’與導熱管71齊平，且由此會適用於一成組結構中。散熱器80’包括將結合在一起的兩個塊體83a’、83b’且各塊體83a’、83b’包括一凹槽84’，且凹槽84’設置成收容導熱元件86’。導熱元件86’設置成將熱能從塊體83a’引導至散熱片82’。散 熱片82’包括槽部82a’或開口82b’以接合導熱元件86’。實際上，塊體83a’、83b’、導熱元件86’以及散熱片82’可全部被焊接，以形成所述散熱器80’的一個半體，而兩個半體可結合在一起，從而導熱管用槽89’接合導熱管71並提供它們之間良好的熱傳導。
如上所述，熱傳導模組70包括相鄰所述鼻部71a的導熱介面76，導熱介面76將熱連接於插入埠26、28中的插頭連接器(例如圖式範例是一第一導熱介面與一第二導熱介面分別延伸到兩個埠26、28)。導熱介面76將熱能從插入的插頭連接器引導至導熱管71，這起到如上所述的作用。在工作時，例如，所示出的導熱介面76採用多個指部78，以在一插頭連接器插入時接合所插入的插頭連接器且由此有助將熱能從所插入的插頭連接器傳導至所述散熱器80、80’。應注意的是，在替代實施例中，可以去除所述多個指部78且依賴所插入的插頭連接器與導熱板75之間的對流。另外，一傳統的施壓系統(諸如彈片狀夾子可用於在騎式(riding)散熱器設計)也可用於朝向所述導熱板75和/或導熱管71對所插入的熱傳導模組70施壓。由此，導熱介面76可被優化，從而它提供插入的插頭連接器與熱傳導模組70之間所需的熱連接。
如圖所示，導熱管71設置成它沿大體水平方向(假設一直角型連接器的預定姿勢是常規的)在所述基座60的相對側延伸。通過使所述導熱管71做薄，可提供在一導熱介面76和一相應的散熱器80、80’之間的高效的熱傳 導。在一替代實施例中，所述導熱管71可傾斜，以進一步提高所述導熱管71的效率。然而，預期的是，一水平導熱管在傳導熱能方面效率已足夠，則使用一傾斜的導熱管所導致的額外的製造複雜性將無法提供需要的替代，至少在比較額外的成本與效率的增加時。
如可認識到的，所示出的實施例使後元件41c在所述多個導熱管71上滑動並隨後滑動到位，從而形成殼體40。如果後元件41c以一單獨件形成而不是典型的使得所述後牆44與所述殼體40的其他部分成為一體且僅彎折到位的更可取的設計方向，則殼體40的所述設計由此受益。一旦所述殼體40被組裝從而所述多個導熱管71延伸出後牆44，則一散熱器(諸如散熱器80、80’)可安裝於所述多個導熱管71。這樣一種結構是有利的，因為它允許在所述連接器的製造或所述連接器安裝於電路基板的過程中所述連接器在不要求散熱器懸掛於連接器的後部的條件下進行製造甚至組裝。為了確保散熱器和所述多個導熱管71之間的良好的熱連接，散熱器可設置成經由一稍微的過盈配合環抱(snuggly)接合所述多個導熱管71。可替代是，可具有一雙件式散熱器，其以確保所述多個導熱管71和散熱器之間的可靠的熱連接的方式螺接於所述多個導熱管71。例如，圖9所示的散熱器80’是一基本的兩個類似的連接在一起的半體(例如，所述兩個半體可焊接在一起)。應注意的是，所示出的多個散熱片82’也可焊接在一起，從而在所述多個散熱片82’之間具有良好的熱連接，這在散 熱器設計中是公知的。如果需要，所述兩個半體可另外設置成通過一個以上緊固件固定在一起且所述多個導熱管71和所述散熱器的所述介面可包括一些順從性(compliance)，從而確保一合適的且可靠的熱連接。所述順從性可通過一可壓縮的導熱化合物或導熱膏或通過在散熱器安裝時使散熱器稍微壓制所述多個導熱管71來提供。
應注意的是，散熱器可為任何所需的設計。例如，所示出的散熱器的實施例示出包括由一塊體支撐的許多散熱片的散熱器設計。具有品質和強度的所述塊體可以省略。其它散熱器設計，諸如實心(solid)塊體或液體冷卻散熱器，也可用在合適的應用中。由此，所示出的散熱器的實施例不意欲是限制，除非另有說明。
本文給出的申請以其優選及示範性實施例說明了各個特徵。本領域技術人員在閱讀本申請後將作出處於隨附申請專利範圍的範圍和精神內的許多其它的實施例、修改、以及變形。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
20‧‧‧連接器
23‧‧‧對接面
24‧‧‧安裝面
26‧‧‧第一埠/埠
28‧‧‧第二埠/埠
40‧‧‧殼體
80‧‧‧散熱器

Claims (10)

  1. 一種連接器，包括：一基座，包括一第一卡槽以及一第二卡槽，所述兩個卡槽間隔開，所述基座支撐多個端子，所述多個端子包括位於所述第一卡槽和所述第二卡槽中的多個接觸部；一殼體，圍繞所述基座設置且具有一後牆，所述殼體限定一第一埠和一第二埠，所述第一埠對準所述第一卡槽而所述第二埠對準所述第二卡槽；以及一熱管理模組，具有一鼻部和一後部，所述鼻部位於所述第一埠和所述第二埠之間且包括設置成延伸到所述第一埠中的一第一導熱介面以及設置成延伸到所述第二埠的一第二導熱介面，所述熱管理模組包括從所述鼻部延伸至所述後部的一導熱管，所述後部延伸到所述後牆後方，其中，所述導熱管設置成將熱能從所述鼻部引導至所述後部。
  2. 如請求項1所述的連接器，還包括熱連接於所述後部的一散熱器。
  3. 一種連接器，包括：一基座，包括一第一卡槽以及一第二卡槽，所述兩個卡槽間隔開，所述基座支撐多個端子，所述多個端子包括位於所述第一卡槽和所述第二卡槽中的多個接觸部； 殼體，圍繞所述基座設置且具有一後牆，所述殼體限定一第一埠和一第二埠，所述第一埠對準所述第一卡槽而所述第二埠對準所述第二卡槽；一熱管理模組，具有一鼻部和一後部，所述鼻部位於所述第一埠和所述第二埠之間且包括設置成延伸到所述第一埠中的一第一導熱介面以及設置成延伸到所述第二埠的一第二導熱介面，所述熱管理模組包括從所述鼻部延伸至所述後部的一導熱管，所述後部延伸到所述後牆後方，所述導熱管延伸出所述後牆上的一開孔，其中，所述導熱管設置成將熱能從所述鼻部引導至所述後部；及一散熱器，熱連接於所述後部。
  4. 如請求項3所述的連接器，其中，所述殼體具有一第一牆及一第二牆以及一上牆，且所述散熱器設置成位於由所述第一牆、所述第二牆以及所述上牆限定的一區域內。
  5. 如請求項4所述的連接器，其中，所述第一導熱介面包括多個指部。
  6. 如請求項5所述的連接器，其中，所述殼體還包括一插件，所述插件有助限定所述第一埠和所述第二埠，所述熱管理模組由所述插件支撐。
  7. 一種連接器，具有一安裝面，包括：一基座，具有一安裝面，所述基座包括一第一卡槽以及一第二卡槽，所述兩個卡槽間隔開，所述基座支撐 從安裝面延伸至所述兩個卡槽的多個端子；一殼體，圍繞所述基座設置且具有一後牆、兩個側牆以及一上牆；一插件，位於所述兩個側牆之間，所述插件和所述殼體限定一第一埠以及一第二埠，所述第一埠對準所述第一卡槽而所述第二埠對準所述第二卡槽；以及一熱管理模組，位於所述兩個埠之間，所述熱管理模組包括延伸到所述第一埠中的一第一導熱介面且還包括熱連接於所述導熱介面的一導熱管，所述導熱管延伸出所述殼體的所述後牆。
  8. 如請求項7所述的連接器，其中，所述熱管理模組包括延伸到所述第二埠中的一第二導熱介面，所述第二導熱介面熱連接於所述導熱管。
  9. 如請求項8所述的連接器，其中，所述導熱管為一第一導熱管，且所述熱管理模組包括延伸出所述殼體的所述後牆的一第二導熱管。
  10. 如請求項9所述的連接器，其中，所述第一導熱管和所述第二導熱管在所述基座的相對側延伸。
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