具有熱表面的連接器系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有熱表面的連接器系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的援引
[0002]本申請(qǐng)主張于2013年4月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)US61/815，565、2013年12月6日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)US61/913，008的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)援引整體全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及多個(gè)連接器領(lǐng)域，更具體涉及適于支持多個(gè)高數(shù)據(jù)傳輸率的多個(gè)連接器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]多個(gè)連接器系統(tǒng)經(jīng)常用于連接多個(gè)位于機(jī)架(rack)上的服務(wù)器和交換機(jī)(switch)。在一些應(yīng)用中，所述多個(gè)服務(wù)器和所述多個(gè)交換機(jī)共用同一或鄰近的機(jī)架，且可用多個(gè)無(wú)源(passive)線(xiàn)纜組件來(lái)耦合。對(duì)于其它應(yīng)用而言，兩個(gè)設(shè)備之間的距離太大，因此需要有源(active)線(xiàn)纜組件。在過(guò)去，例如，無(wú)源線(xiàn)纜組件常適用于高達(dá)10米的距離，有源銅線(xiàn)纜組件適用于高達(dá)100米的距離，而超過(guò)此距離通常必須使用一光學(xué)基介質(zhì)來(lái)傳遞信號(hào)。然而，為了使所述系統(tǒng)更具靈活性，所有這三種線(xiàn)纜組件(無(wú)源銅線(xiàn)纜組件、有源銅線(xiàn)纜組件以及光學(xué)線(xiàn)纜組件)的對(duì)接接口都相同。因此，可使用相同的輸入/輸出(10)端口，且一交換機(jī)或服務(wù)器可在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)使用。
[0005]然而，隨著編碼的頻率已增加到超過(guò)5Ghz，使用銅基組件來(lái)工作變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。例如，使用NRZ編碼可能達(dá)到高達(dá)約25Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，但是，所必須的信號(hào)頻率使其難于使線(xiàn)纜長(zhǎng)度超過(guò)5?8米。對(duì)于更高的數(shù)據(jù)傳輸率而言，僅由于銅線(xiàn)中自然存在的衰減而更增加了具有足夠的信噪比的難度。
[0006]由于銅的物理性質(zhì)以及缺乏銅的一合適的替代物，所以預(yù)計(jì)未來(lái)的設(shè)計(jì)可能完全面向一 2米的無(wú)源線(xiàn)纜、一 10米的有源銅線(xiàn)纜、以及可能是光學(xué)基線(xiàn)纜的更長(zhǎng)的線(xiàn)纜組件。這樣做的一個(gè)重要的影響是將更有可能使用有源線(xiàn)纜組件。這將預(yù)計(jì)導(dǎo)致服務(wù)器和交換機(jī)產(chǎn)生顯著的問(wèn)題。
[0007]目前交換機(jī)和服務(wù)器均被設(shè)計(jì)成具有提供lOGbps的通道(通常為lx或4x或10x)的輸入/輸出(10)端口，且未來(lái)的通道預(yù)計(jì)需要在16-25Gbps下工作。通常這些通道包括一個(gè)發(fā)送子通道以及一個(gè)接收子通道，這樣一lOGbps lx通道可接收高達(dá)lOGbps的數(shù)據(jù)傳輸率且可發(fā)送高達(dá)lOGbps的數(shù)據(jù)傳輸率。為了滿(mǎn)足更多應(yīng)用的需求，需要增加一給定的空間內(nèi)的端口的數(shù)目。因此一可處理48個(gè)lx端口的交換機(jī)比一可處理24個(gè)lx端口的交換機(jī)更合乎需要(假定數(shù)目越多越有益)。類(lèi)似地，一具有24個(gè)lx端口、可在16Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率下工作的交換機(jī)比一具有24個(gè)lx端口、只可在lOGbps的數(shù)據(jù)傳輸率下工作的交換機(jī)將會(huì)更合乎需要。如上所述，每一個(gè)端口通常可與任意類(lèi)型的線(xiàn)纜組件(無(wú)源銅線(xiàn)纜組件、有源銅線(xiàn)纜組件或光學(xué)線(xiàn)纜組件)一起使用。
[0008]然而，如可認(rèn)識(shí)到的，增加數(shù)據(jù)傳輸率趨于使有源線(xiàn)纜組件的數(shù)目增加(假設(shè)一系統(tǒng)通常需要更長(zhǎng)的線(xiàn)纜)。與無(wú)源線(xiàn)纜組件不同，有源線(xiàn)纜組件(例如具有作為一功耗裝置的電路的線(xiàn)纜組件)會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，如果所述系統(tǒng)要可靠地工作，則有源線(xiàn)纜組件必須被冷卻。這意味著所述交換機(jī)的制造者必須設(shè)計(jì)一交換機(jī)/盒子，所述交換機(jī)/盒子可處理增加的熱負(fù)荷，或者所述交換機(jī)的制造者必須限制所提供的端口的數(shù)目。每一模塊的熱負(fù)荷已增加，而使得利用空氣冷卻系統(tǒng)來(lái)管理所述熱系統(tǒng)變得更加困難。然而，水冷系統(tǒng)增加了額外的復(fù)雜性，且因此在設(shè)計(jì)需要使用一水冷系統(tǒng)的服務(wù)器和交換機(jī)以及其它這樣的盒子時(shí)會(huì)有阻力。因此，某些人群會(huì)賞識(shí)對(duì)適于高數(shù)據(jù)傳輸率的10系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]公開(kāi)了一種連接器系統(tǒng)，所述連接器系統(tǒng)包括一模塊和一插座。所述模塊包括一本體，所述本體具有一對(duì)接面和一第一側(cè)。一熱表面設(shè)置于所述第一側(cè)且所述熱表面設(shè)置成提供增加的表面積，以有助于消散熱能。所述熱表面可包括多個(gè)散熱片，以提供增加的表面積。所述插座包括一第一部，所述第一部尺寸設(shè)置為接收所述熱表面，而且所述插座包括一第二部，所述第二部尺寸設(shè)置為小于所述第一部。所述插座可包括一通風(fēng)壁?？諝饪闪魅攵丝?、之后在所述熱表面上流動(dòng)且之后穿過(guò)所述通風(fēng)壁，以給所述模塊提供冷卻。空氣也可以相反的方向流動(dòng)并冷卻所述模塊。
【附圖說(shuō)明】
[0010]本申請(qǐng)通過(guò)舉例的方式示出但不限于附圖，其中類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的元件，且在附圖中:
[0011]圖1示出處于一未對(duì)接位置的一示范性的連接器系統(tǒng)的一立體圖。
[0012]圖2示出圖1所示的處于一部分對(duì)接位置的實(shí)施例的一立體圖。
[0013]圖3示出圖1所示的處于一對(duì)接位置的實(shí)施例的一立體圖。
[00M]圖4示出圖3所示實(shí)施例的一剖開(kāi)立體圖。
[00?5]圖5示出圖2所示實(shí)施例的一剖開(kāi)立體圖。
[0016]圖6示出一插座的一實(shí)施例的一立體圖。
[0017]圖7示出圖6所示插座的一剖開(kāi)立體圖。
[0018]圖8示出圖6所示插座的另一立體圖。
[0019]圖9示出圖8所示實(shí)施例的一部分立體圖。
[0020]圖10示出一模塊的一實(shí)施例的一立體圖。
[0021]圖11示出圖10所示實(shí)施例的另一立體圖。
[0022]圖12示出圖11所示實(shí)施例的一放大立體圖。
[0023]圖13示出設(shè)置成以一所需的方式提供冷卻的一示范性的連接器系統(tǒng)的一示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面的詳細(xì)說(shuō)明描述示范性實(shí)施例，且并不意欲限制于明確公開(kāi)的組合。因此，除非另有說(shuō)明，本文所公開(kāi)的各種特征可組合在一起，以形成出于簡(jiǎn)明目的而未示出的另外的組合。
[0025]公開(kāi)了一種連接器系統(tǒng)5，所述連接器系統(tǒng)包括一模塊10和一插座60。如可認(rèn)識(shí)到的，當(dāng)所述模塊10和所述插座60設(shè)置成彼此可兼容時(shí)，連接器系統(tǒng)5工作最佳，但是所述基本的設(shè)計(jì)可用于大量的潛在結(jié)構(gòu)中。例如，一模塊可設(shè)置成提供諸多益處，而不必使一熱表面位于所述罩件內(nèi)。此外，所述熱表面的位置可調(diào)整至所述模塊的一側(cè)(而不是所示出的上面)。進(jìn)一步的變型(如一堆疊結(jié)構(gòu))也是可能的。如果所述熱表面設(shè)置在所述側(cè)，則所述堆疊結(jié)構(gòu)可為直接的(straightfoward)。如果所述熱表面設(shè)置在所述上表面，則有益于在所述插座內(nèi)設(shè)置合適的通風(fēng)，從而空氣可在上端口和底端口流動(dòng)。
[0026]在所示出的圖中，可認(rèn)識(shí)到的一個(gè)特征是，在一功耗裝置和用于通過(guò)空氣流消散熱能的所述熱表面之間存在有一降低的熱阻。在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，例如使兜風(fēng)散熱器(ridingheat sink)，一模塊和一散熱器之間的熱阻趨于在約2°C/W的范圍。采用彈性指部設(shè)計(jì)，一模塊和一散熱器之間的的熱阻可降低至1°C/W，但是即使這樣，其對(duì)于更大功率的模塊而言仍太高。這是由于熱阻本質(zhì)上是連續(xù)的且由此累加。因此，所述1°C/W的熱阻可累加至所述散熱器和冷卻空氣之間的熱阻。如果所述散熱器和冷卻空氣之間的熱阻為1.5°C/W且彈性指部用在所述模塊和所述散熱器之間，則所述模塊和冷卻空氣之間的溫度上升約為2.5°C/W。具有一 10W的模塊和一 30°C的冷卻空氣，所述模塊的溫度可約為55°C(假定沒(méi)有其它的熱阻存在，這是不太可能的情況)。如可認(rèn)識(shí)到的，這樣一種設(shè)計(jì)可能是不太可取的，因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)可能潛在影響所述模塊的有效壽命。然而，采用所示出的設(shè)計(jì)，所述熱阻可被最小化，從而主要的熱阻可由所述冷卻空氣和所述熱表面之間的熱接合部所引起。例如，所述熱阻可仍為約1.5°C/W，但是如果產(chǎn)生10W且使用30°C的空氣冷卻，則可使一模塊具有一 45°C的溫度。自然，這樣一種所述模塊的溫度降低有益于提高所述模塊的可靠性，且將會(huì)進(jìn)一步容許使用環(huán)境空氣(例如，未以其它方式冷卻的空氣)冷卻的一應(yīng)用的可能性。
[0027]應(yīng)注意的是，一熱表面和冷卻空氣之間的實(shí)際熱阻預(yù)計(jì)基于大量因素而顯著變化，所述因素包括但不限于表面積的量、所述熱表面的輪廓、冷卻空氣的速度以及冷卻空氣的溫度。因此，所述熱阻應(yīng)在不同設(shè)計(jì)之間變化。然而，所示出的實(shí)施例由于具有避免一模塊和一散熱器之間轉(zhuǎn)換的能力而一可能的益處在于顯著的熱阻的消除。
[0028]回到圖中，一連接器系統(tǒng)5包括一模塊10，模塊10設(shè)置成與一插座60對(duì)接。所示出的模塊10包括一本體20，本體20支撐多條線(xiàn)纜15 (可為光纖)且包括一熱表面25，熱表面25由位于一第一側(cè)20a的多個(gè)散熱片組成。如圖所示，所述本體20具有為一第一距離D1的一高度，而熱表面25在所述第一側(cè)上方20a延伸一距離D2。在一實(shí)施例中，距離D2可為距離D1的50%以上。如可認(rèn)識(shí)到的，熱表面25示出為具有多個(gè)散熱片，但是其它的結(jié)構(gòu)(例如一網(wǎng)狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu))也可用于進(jìn)一步增加表面積。然而，應(yīng)注意的是，在某一程度上(at somepoint)進(jìn)一步增加表面積會(huì)造成回報(bào)銷(xiāo)減(diminishing return)，因?yàn)閷⑹箽饬鏖_(kāi)始減少，從而增加所述表面積將減少進(jìn)行冷卻的量。優(yōu)選地，所述熱表面25的所述表面積大于一平表面的1.5倍，且更優(yōu)選地，為一平表面的至少2倍。如果需要，所述模塊10和所述插座60的尺寸可設(shè)置為在工作時(shí)使空氣流在熱表面25上為紊流。
[0029]模塊10包括一個(gè)或多個(gè)插卡(paddle card)26a、26b，且所述多個(gè)插卡26a、26b連接于電路27或包含電路27，由于所述電路27的有源性質(zhì)，電路27產(chǎn)生熱能。如圖所示，熱表面25包括位于一凸部29的兩側(cè)的散熱片。凸部29被包含是因?yàn)樗镜哪K10為一光學(xué)模塊(所述光學(xué)模塊設(shè)計(jì)成將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào))，且所示的模塊10包括本體20內(nèi)的凸部29以改善與所述光纖的連接。如果不需要這個(gè)凸部29或如果所述模塊10被用于提供一有源銅線(xiàn)纜組件(這傾向于不從所述凸部29獲益)，則所述熱表面25的輪廓可以更均勻的方式橫跨所述模塊10的第一側(cè)20a延伸。
[0030]模塊10包括一 EMI表面28，EMI表面28設(shè)置成接合設(shè)置于所述插座60內(nèi)的一 EMI墊片。如可認(rèn)識(shí)到的，EMI表面28位于熱表面25和模塊10的一對(duì)接面21之間。這使插座60和模塊10之間進(jìn)行EMI密封，但仍允許空氣在熱表面25上流動(dòng)。應(yīng)注意的是，盡管示出的所述EMI表面28大體平坦，以使與由所述插座60設(shè)置的一