TWI600222B - 連接器系統 - Google Patents

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TWI600222B TW105126043A TW105126043A TWI600222B TW I600222 B TWI600222 B TW I600222B TW 105126043 A TW105126043 A TW 105126043A TW 105126043 A TW105126043 A TW 105126043A TW I600222 B TWI600222 B TW I600222B
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Jerry D Kachlic
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Description

連接器系統
本發明涉及電連接器的領域，更具體地涉及構造成管理熱能的輸入/輸出(I/O)連接器的領域。
輸入/輸出(I/O)連接器通常用於在電腦、路由器以及交換機的罩子(box)或機架(rack)之間提供連通性。通常使用的輸入/輸出(I/O)格式包括小型可插拔光模組(Small form-factor pluggable，SFP)、四通道小型可插拔光模組(Quad small form-factor pluggable，QSFP)、迷你SAS、迷你SAS HD以及PCIe 8x連接器等等。這些連接器包括插頭和插座，插頭和插座由標準體(standard body)限定，並且旨在提供可靠的性能而不考慮供應商。
典型的I/O連接器系統包括電纜元件和板安裝連接器。電纜元件(通常包括在電纜的相對端的一對插頭連接器)被構造成在期望的距離上傳輸信號。板安裝連接器典型地為設置在平板中的插座，並且該插座構造成接納插頭連接器且與該插頭連接器配合。
隨著資料速率的提高，很難克服的一個問題是用於在插頭連接器之間傳輸信號的介質的物理限制。例如，無源電纜對於短距離來說具有成本效益，但是隨著信號頻率的增加，在距離方面趨於受限。有源銅和光纖電纜很適 合於在較長的距離上傳輸信號，但是需要電力，並且因此如果連接器系統設計不當，則可能產生熱的問題。有源電纜元件的使用的增加所具有的一個主要問題是使用放置在該系統上的這樣的元件造成熱負擔增加。嘗試冷卻放置在引導架或者引導罩內的模組相對具有挑戰，尤其是對於具有許多相鄰排列的埠的情況來說。因此，某些人員將理解，需要對I/O連接器中使用的插座系統中的熱管理進行改進。
插座連接器包括罩，罩包括上部埠和下部埠，每個埠構造成供一模組插入。這些埠被佈置成疊置的關係，並且一板安裝連接器被定位在所述罩中，並且適合於與模組對接。中間空間被限定在多個埠之間，並且包括設置在中間空間中的散熱器。散熱器包括平坦部，該平坦部延伸到下部埠，且構造成在操作中當模組被插入到埠中時可滑動地接合模組。偏置元件用於將散熱器推向模組，以便在散熱器與模組之間保持連續的壓力。鰭片形成在散熱器上，以增加露出的表面積。在操作中，來自模組的熱能從模組傳遞到散熱器，並且熱能進而從散熱器被傳遞到鰭片。連接器系統的罩構造有孔，使得空氣流經整個罩，並且跨過散熱器鰭片，因此使熱能能夠從連接器系統移除。因此，描繪的連接器系統適合在如機架系統等典型地將空氣從所述機架的一側引導到機架的另一側的架構中使用。
在一些實施態樣中，一安裝支架被附接到所述散熱器。
在一些實施態樣中，所述安裝支架包括一偏置元件，所述偏置元件將所述散熱器推入所述下部埠。
在一些實施態樣中，所述偏置散熱器包括一平表面，所述平表面被推入所述下部埠中。
在一些實施態樣中，所述散熱器包括多個鰭片，所述鰭片佈置成多個柱。
在一些實施態樣中，所述中間部分包括前部，並且多個孔設置在所述前部中。
在一些實施態樣中，所述罩組件具有前半部和一後半部，並且所述連接器被定位在所述後半部中，並且並不延伸到所述前半部。
在一些實施態樣中，多個孔設置在所述罩組件的側部和後表面的至少一個上，並且所述多個孔中的大多數被定位在所述後半部中。
在一些實施態樣中，大多數的所述孔被定位在所述散熱器與所述後表面之間。
一種連接器系統，包括一罩組件，具有一前表面、一後表面以及在所述前表面與所述後表面之間延伸的兩個相對的側部，所述兩個相對的側部幫助限定一上部埠和一下部埠；一中間部分，被定位在所述罩組件中，所述中間部分包括說明限定內部空間的一上壁和一下壁，所述下壁限定所述下部埠的頂部，所述下壁包括在其中形成的一孔，使得所述內部空間與所述下部埠連通；一殼體，被定位在所述罩組件中，所述殼體包括被定位在所述上部埠中的 第一排懸臂式觸點以及被定位在所述下部埠中的第二排懸臂式觸點；以及一散熱器，被定位在所述內部空間中，所述散熱器延伸穿過所述孔而進入所述下部埠。
在一些實施態樣中，一偏置元件將所述散熱器推入所述下部埠中。
在一些實施態樣中，所述偏置元件被安裝到所述散熱器。
在一些實施態樣中，所述中間部分的前部形成有多個孔，所述罩組件的後表面形成有多個孔，該前部的該等孔與該後表面的該等孔連通。
在一些實施態樣中，所述散熱器還包括多個鰭片。
在一些實施態樣中，所述罩組件在兩個側部上包括多個孔，使得在操作中，空氣能夠在所述兩個側部中的一個上的孔中流動，經過所述鰭片，並且從所述兩個側部中的另一個上的孔離開。
1‧‧‧連接器系統
2‧‧‧基板
5‧‧‧罩組件
6‧‧‧前表面
7‧‧‧後表面
10‧‧‧上部埠
20‧‧‧下部埠
30‧‧‧本體
40、50、60‧‧‧襯墊
62、71a、72、92‧‧‧孔
70‧‧‧中間部分
71‧‧‧前部
73‧‧‧下壁
74‧‧‧上壁
76‧‧‧定位耳片
77‧‧‧耳片
79‧‧‧內部空間
80‧‧‧底蓋
90‧‧‧後板
100‧‧‧散熱器
101‧‧‧本體
101a‧‧‧上部
102‧‧‧平表面
104、104'‧‧‧通道
105‧‧‧鰭片
106‧‧‧錐形邊緣
108‧‧‧凹口
110‧‧‧安裝支架
112‧‧‧偏置元件
114‧‧‧保持夾
120‧‧‧連接器
125‧‧‧懸臂式觸點
130‧‧‧光導管
101b‧‧‧下部
AF‧‧‧空氣流
C‧‧‧中心線
FH‧‧‧前半部
RH‧‧‧後半部
本發明經由示例示出，且並不限於附圖，在附圖中相似的附圖標記指代相似的元件，並且在附圖中：圖1示出了連接器系統的一個實施例的立體圖；圖2示出了沿圖1中的線1-1得出的立體剖視圖；圖3示出了圖1中描繪的實施例的立體分解圖；圖4示出了圖1中描繪的實施例的部分切除的立體圖； 圖5示出了中間部分的實施例的平面圖；圖6示出了圖5中描繪的實施例的側視圖；圖7示出了與支撐一偏置元件的安裝支架結合散熱器的實施例的立體圖；圖8示出了圖7中描繪的實施例的立體圖，其中安裝支架被移除；圖9示出了與支撐一偏置元件的安裝支架結合散熱器的另一實施例的立體圖；圖10示出了圖9中描繪的實施例的立體圖，其中安裝支架被移除；圖11示出了如圖1中描述的實施例的操作的方塊示意圖。
圖1至圖11示出了能夠用於提供具有期望的冷卻的連接器的特徵，並且應理解，公開的實施例僅僅是示例性的，並且可具體表達為多種形式。本文公開的特定細節不應被解釋為限制性的，而是僅僅解釋為權利要求書的基礎，並解釋為教示本領域技術人員和使本領域技術人員能夠實施的代表性基礎。因此，除非另有說明，本文公開的特徵可結合在一起，以形成為了簡潔的目的而沒有另外示出的額外的結合。
多種構造已經用於管理I/O連接器中的熱能，尤其是機架式安裝系統。典型地，機架包括罩，該罩構造有上部埠和下部埠。在這些佈置中，上部埠稍微暴露於該機架的外部，而下部埠被定位成從外部不可見。在這些佈置中，散熱器可容易地適合於接合位於上部埠中的模組，但是不適合位於下部埠 中的模組。在這些例子中，其他熱管理結構已經被採用，如直接的空氣流以及其他傳熱方法，如熱傳導彈簧指，其適合於接合模組並且將熱能引導到散熱器的外部。這些方法可能成本高，並且使用價值空間限制了相鄰定位I/O連接器(尤其是在高密度架構中)的選擇。
參閱圖1至圖3，連接器系統1包括一罩組件(罩)5，該罩組件5限定一前表面6和一後表面7，並且包括一能夠位於基板2(其可以是標準電路板或者其他期望的構造)上的連接器(殼體)120，並且包括一上部埠10和一下部埠20，該上部埠和下部埠均被構造成接納對接的插頭模組。如圖1和圖2中所示，連接器系統1包括一疊置的連接器120，其具有多個橫向間隔開的薄片體，這些薄片體提供多排懸臂式觸點125(它們典型地被定位在卡槽中)，並且至少一排懸臂式觸點125被定位在每個埠中。在優選的實施例中，連接器120將鄰近後表面7而與前表面6間隔開，使得如果罩組件5被分成前半部FH(在前表面6側)和後半部RH，那麼連接器120將被定位在後半部RH中，並且一般不會延伸到前半部FH中。在典型的操作中，連接器系統1具有佈置在連接器120周圍的罩組件5，並且固定到電路板，以便提供具有期望性能的外殼。散熱器100被佈置在罩組件5中，並且被定位在中間部分70中。如描繪的，可選的一對光導管130也可設置在中間部分70中，並且在操作中，光導管130可提供對模組(未示出)與連接器120之間的連接狀態的指示。
如描繪的，罩組件5包括構造成形成外殼的一本體30、一底蓋80 以及一後板90。當組裝時，罩組件5包括前部開口(與頂部埠關聯)和底部開口。中間部分70被佈置在該前部開口中，該前部開口限定上部埠10和下部埠20，如圖1中最佳示出的。該疊置的連接器120被定位為靠近後板90，並且與前部開口間隔開。襯墊40、50和60繞中間部分70的前部和前部開口被固定，以在連接器系統1安裝在機架中時提供電磁干擾(EMI)密封，同時襯墊40、50和60接合一框座(未示出)。如已知的，襯墊40、50和60可包括延伸到埠中的彈性的彈簧指以及遠離埠延伸的彈簧指。如能夠理解的，延伸到埠中的彈簧指被構造成接合插入到埠中的模組的本體，而向外延伸的彈簧指被構造成接合框座。
如圖2-圖4中最佳示出的，中間部分70被佈置在本體30中，並且幫助限定上部埠10和下部埠20。中間部分70形成為包括上壁74和下壁73，上壁74和下壁73之間限定一內部空間79。如描繪的，中間部分70包括多個耳片77，耳片77突出到本體30中形成的槽中，並且當二次成形時，將中間部分70固定到本體30。自然地，將中間部分70緊固到本體的替代的方法，如粘著或者焊接或者其他已知的技術，也將是合適的。中間部分70還包括一前部71，前部中形成有多個孔71a，其中這些孔71a的尺寸可確定為提供合適的EMI保護。
參閱圖3、圖7及圖8，散熱器100由熱傳導材料形成，並且被定位在中間部分70的內部空間79中。散熱器100具有本體101，該本體101包括上部101a，該上部101a形成有多個鰭片105，並且鰭片105與下部101b之間限定對應的多個通道104。散熱器100的下部101b包括位於鰭片105下方的一平表面102。平表面102在鄰近連接器120的開口的前部和位於靠近連接器120的後端均包括 錐形邊緣106。如描述的，安裝支架110被佈置在散熱器100上並且鄰接鰭片105。
在優選的實施例中，偏置元件112將散熱器100推入下部埠20。如描述的，安裝支架110包括一保持夾114，該保持夾114將安裝支架110與散熱器100對齊。偏置元件112形成在安裝支架110中，並且遠離散熱器100延伸。安裝支架110和散熱器100兩者都被插入到中間部分70中形成的內部空間79中。如圖5和圖6中所示，散熱器100和安裝支架110設置在上壁74和下壁73之間，並且散熱器100的平表面102延伸穿過中間部分70的下壁73中形成的孔72。在該構造中，偏置元件112接合上壁74，並且迫使散熱器100抵靠下壁73。定位耳片76形成在中間部分70的下壁73中，並且延伸到孔72中。凹口108形成在散熱器100中，並且對應於定位耳片76。如描述的，另一定位耳片76形成在孔72的相對側，並且與散熱器100中形成的相似的凹部108對接。定位耳片76和凹部108能夠橫跨散熱器100的中心線C偏移，以便幫助確保散熱器100被保持成對稱的樣式，可確定的是，這樣的對稱能夠幫助使散熱器100能夠在操作中、模組被插入到下部埠20時非常一致地平移。
雖然偏置元件112的益處在於其幫助補償位置變化和其他公差，但是在替代的實施例中，散熱器100能夠被定位成，使得其已經用合適的公差控制正確地對齊，使得不需要偏置元件112。在另一替代實施例中，偏置元件112可設置在下部埠20的底板上。在又一替代實施例中，散熱器100可包括熱傳導且可壓縮的材料，該材料用於吸收位置公差。自然地，調整公差的這些方法還可按照需要進行結合(或者省略)。因此，除非另有說明，不需要滿足公差 的特定方法。
參閱圖2至圖4，罩組件5被定位在連接器120上，該連接器120安裝在對應的基板2(其可以是印製電路板)上。罩組件5的底部形成的開口使連接器120能夠被佈置在罩組件5的內部，同時仍然與基板2對接。如圖4中最佳示出的，上部埠10和下部埠20在由中間部分70部分限定的開口中形成。如從圖2中能夠理解的，平表面102延伸穿過下壁73，並且延伸到下部埠20中。罩本體30的側部中形成的孔32使空氣流AF能夠流入和流出罩組件5。中間部分70和中間襯墊60的前部中形成的額外的孔71a、62分別使空氣流AF能夠進入和離開罩組件5的該部分。如圖3中描繪的，後板90可包括孔92，上述孔使任選的空氣流AF能夠通過後板90而進入或離開，以便提供用於熱能移除的額外路徑。在連接器120構造是成組的和堆疊的實施例中，可期望的是，通過後板90的空氣流AF將是更加重要的。應注意到，在實施例中，罩組件5的側部和後部中的孔32的佈局能夠被定位成使得大多數孔32被定位在罩組件5的後半部RH中，因為這能夠幫助改善散熱器100上的氣流。在優選的實施例中，大多數孔32被定位在散熱器100的後半部RH，例如，在後表面7與散熱器100之間。
所描繪的散熱器100與通常被稱為騎式散熱器(riding heat sink)的散熱器具有某些相似性。在操作中，模組(未示出)被插入到下部埠20中，並且與連接器120對接。在操作中，模組的頂表面鄰接錐形邊緣106，並且引起散熱器100向上位移/平移，使偏置元件112偏離，並且引起偏置元件112在散熱器100上提供向下的反作用力，該反作用力說明保持模組的頂部與散熱器100之 間的恒定接觸。這使得散熱器100與插入的模組之間的熱連接得以改進，使得被引導離開插入的模組的熱能進入散熱器100，然後進入鰭片105。空氣流AF通過罩組件5且通過通道104，以便流經鰭片105。該空氣流AF(假定有溫差)幫助從鰭片105移除熱能，並且說明使由模組產生的熱能能夠從連接器系統1耗散。如圖11中所示，其描繪了熱流動的示意圖。在操作中，當模組被插入到罩組件5中時，由模組產生的熱能基本上通過熱傳導而被傳遞到散熱器100。然後，該熱能主要通過與經過散熱器100的流體(通常是空氣)的對流傳熱而被引導離開散熱器100。如能夠理解的，空氣流AF的方向對於該系統的效率並不重要，並且因此空氣能夠流入或流出連接器系統1的前表面6。然而，如能夠理解的，空氣流沿著一個表面進入連接器系統1，然後從不同的表面離開。
應注意到的是，優選地，雖然將偏置元件112直接附接到散熱器100(如描繪的)，因為其有助於元件並且提供某些製造益處，但是這樣的結構是不需要的。例如，在替代的實施例中，偏置元件112能夠被直接安裝在中間部分70上。因此，可使用任何期望的偏置元件構造，並且偏置元件112的構造不旨在進行限制，除非另有說明。
如果沒有另外的防止，當模組插入到下部埠20中時，散熱器100的前部將會首先接合，並且這可引起散熱器100的前部開始位移，同時散熱器100的後部仍然處於原始位置處，充分地壓靠下壁73。在這種情況下，散熱器100可變成楔形的，並且不能順利移動，潛在地引起插入力的顯著且不期望的增大。為了幫助確保插入力被合適地管理，之前描述的定位耳片76和凹部108 提供對齊特徵，該對齊特徵將保持散熱器100不傾斜，並且因此減小其變成楔形的機會。另外，定位耳片76和凹部108能夠幫助將散熱器100保持就位，並且能夠說明限制其在罩組件5的中間部分70中向前或向後運動。
在另一實施例中，散熱器100可包括鰭片105的陣列，鰭片105的陣列具有形成柱式佈局的交叉通道104、104'，如圖9和圖10中描繪的。在該構造中，空氣流AF不限於單個方向的路徑，而可以是多方向的，且繞這些柱流動，並且尋找最小阻力的流動路徑，使停滯的可能性最小化，以及增加湍流和提高性能。該佈局還幫助提供能夠暴露到空氣的鰭片/柱的增大的表面積，這趨於進一步提高系統冷卻插入的模組的能力。
雖然考慮了多個實施例，但應注意的是，模組與環境之間的熱路徑的描繪的構造是使得空氣流通過孔而進入和離開，並且流經通道，耗散被傳遞到散熱器的鰭片的熱能。流經整個罩組件的氣流能夠被限定入口和出口的風扇強制驅使。
本文提供的公開內容描述了關於本發明的優選的示例性實施例的特徵。申請專利範圍和本公開內容的範圍和精神內的許多其他實施例、改型和變型對於本領域技術人員來說是可能發生的。
1‧‧‧連接器系統
5‧‧‧罩組件
6‧‧‧前表面
7‧‧‧後表面
10‧‧‧上部埠
20‧‧‧下部埠
30‧‧‧本體
40、50‧‧‧襯墊
70‧‧‧中間部分
77‧‧‧耳片

Claims (15)

  1. 一種連接器系統，包括：一罩，具有一前表面、一後表面以及在所述前表面與所述後表面之間延伸的兩個相對的側部，所述罩包括一中間部分，所述中間部分包括一上壁和一下壁，所述上壁和下壁幫助在所述罩中限定一上部埠和一下部埠，所述下壁包括在其中形成的一孔，使得所述中間部分與所述下部埠連通；一殼體，定位在所述罩中，所述殼體包括所述上部埠中的第一排懸臂式觸點以及所述下部埠中的第二排懸臂式觸點；以及一偏置的散熱器，佈置在所述上部埠與所述下部埠之間的中間部分中，所述偏置的散熱器延伸穿過所述孔而進入到所述下部埠。
  2. 如請求項1所述的連接器系統，其中，一安裝支架被附接到所述散熱器。
  3. 如請求項2所述的連接器系統，其中，所述安裝支架包括一偏置元件，所述偏置元件將所述散熱器推入所述下部埠。
  4. 如請求項1所述的連接器系統，其中，所述偏置散熱器包括一平表面，所述平表面被推入所述下部埠中。
  5. 如請求項4所述的連接器系統，其中，所述偏置散熱器包括多個鰭片，所述鰭片佈置成多個柱。
  6. 如請求項1所述的連接器系統，其中，所述中間部分包括一前部，並且多個孔設置在所述前部中。
  7. 如請求項1所述的連接器系統，其中，所述罩組件具有一前半部和一後半部，並且所述連接器被定位在所述後半部中，並且並不延伸到所述前半部。
  8. 如請求項7所述的連接器系統，其中，多個孔設置在所述罩的側部和後表面的至少一個上，並且所述多個孔中的大多數被定位在所述後半部中。
  9. 如請求項8所述的連接器系統，其中，大多數的所述孔被定位在所述散熱器與所述後表面之間。
  10. 一種連接器系統，包括：一罩，具有一前表面、一後表面以及在所述前表面與所述後表面之間延伸的兩個相對的側部，所述兩個相對的側部幫助限定一上部埠和一下部埠；一中間部分，被定位在所述罩中，所述中間部分包括幫助限定一內部空間的一上壁和一下壁，所述下壁限定所述下部埠的頂部，所述下壁包括在其中形成的一孔，使得所述內部空間與所述下部埠連通；一殼體，被定位在所述罩中，所述殼體包括被定位在所述上部埠中的第一排懸臂式觸點以及被定位在所述下部埠中的第二排懸臂式觸點；以及一散熱器，被定位在所述內部空間中，所述散熱器延伸穿過所述孔而進入所述下部埠。
  11. 如請求項10所述的連接器系統，其中，一偏置元件將所述散熱器推入所述下部埠中。
  12. 如請求項11所述的連接器系統，其中，所述偏置元件被安裝到所述散熱器。
  13. 如請求項10所述的連接器系統，其中，設置在所述中間部分的一前部上的多個孔與設置在所述罩的後表面上的多個孔連通。
  14. 如請求項10所述的連接器系統，其中，所述散熱器還包括多個鰭片。
  15. 如請求項14所述的連接器系統，其中，所述罩在兩個側部上包括多個孔，使得在操作中，空氣能夠在所述兩個側部中的一個上的孔中流動，經過所述鰭片，並且從所述兩個側部中的另一個上的孔離開。
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