相關申請

本申請主張于2014年12月23日提交的美國臨時專利申請us62/096054以及2015年8月18日提交的美國臨時專利申請us62/206598的優先權，這兩個臨時專利申請它們整體上通過援引并入本文。

本發明涉及連接器領域，更具體地涉及需要對因有源(active)構件產生的熱能進行管理的連接器領域。

背景技術：

堆疊式(stacked)io連接器是熟知的。這些連接器囊括(range)從相對低速率(speed)的連接器(諸如usb型連接器)到能使每個通道在高達25gbps的數據傳輸率(datarate)下發揮性能的高效能連接器(諸如qsfp連接器)。如熟知的，對于較低的數據傳輸率，信號頻率通常小于5ghz且常規的銅線纜十分適合于應對(handle)高達10米的長度。然而，隨著信號頻率增加，常規的無源(passive)銅線纜變得越來越不適合。

結果，更常見的是線纜組件包括有源構件，有源構件能夠對信號進行轉換(這可用于光學模塊)或放大信號(這可用于有源銅線纜)。在任一種情況下，有源構件的使用產生熱能，該熱能必須被管理，以使系統正常發揮性能。在過去，熱能經常采用一單排插座來管理。由此，系統將包括一成組的(ganged)連接器構型，但不包括一堆疊式構型。然而，如能認識到的，這種局限性限制了能夠提供的端口的數量，且這使得更難于為各種服務器和通信機柜(rack)提供需滿足下一代通信帶寬要求的端口密度。結果，某些人群會賞識在一能夠支持高數據傳輸率的同時，依然管理顯著的熱性能要求的系統的熱性能上的進一步改進。

技術實現要素：

一種連接器系統包括一插座以及一插頭模塊。所述插座包括一上端口以及一下端口，且包括位于所述上端口和所述下端口之間的一冷卻通道。所述插座設置成允許空氣在所述插座的一前表面和另一表面之間流動穿過所述冷卻通道，以提供將熱能由所述冷卻通道傳遞出的一種途徑。所述冷卻通道可包括一熱傳遞元件，所述熱傳遞元件包括多個散熱片，以有助將熱能散發到流經所述插座的空氣中。

所述插頭模塊包括一本體，所述本體具有主體部以及比所述主體部小的一對接部。所述對接部設置成插入一插座的端口。所述對接部包括位于一頂表面上的多個肋部，在插頭插入一插座時，所述多個肋部使得空氣沿所述對接部流動并直接冷卻所述插頭模塊。

附圖說明

本發明通過舉例示出但不限于附圖，在附圖中類似的附圖標記表示類似的部件，而且在附圖中：

圖1示出安裝于一電路板上的一連接器的一實施例的一立體圖。

圖2示出圖1所示的實施例的另一立體圖。

圖3示出圖1所示的實施例的一簡化的立體圖，其中電路板被移除。

圖4示出圖3所示的實施例的另一立體圖。

圖5示出圖4所示的實施例的一部分分解立體圖。

圖6示出圖4所示的實施例的沿線6-6作出的一立體剖開圖。

圖7示出圖6所示的實施例的另一立體圖。

圖8示出一連接器系統的一實施例的一立體圖，其中一插頭模塊處于一上端口內。

圖9示出圖8所示的實施例的一立體圖，但是其中插頭模塊處于一下端口內。

圖10示出一實施例的一放大立體圖，其中兩個插頭模塊接合一插座。

圖11示出圖1所示的實施例的沿線11-11作出的一立體剖開圖，其中帶有兩個插頭模塊。

圖12示出圖11所示的實施例的一簡化的立體圖。

圖13示出圖3所示的實施例的沿線13-13作出的一立體剖開圖。

圖14a示出一冷卻通道的一實施例的一簡化的部分立體圖。

圖14b示出圖14a所示的實施例的另一立體圖。

圖15示出圖3所示的實施例的沿線15-15作出的一立體剖開圖。

圖16示出圖15所示的實施例的另一立體圖。

圖17示出一插頭模塊的一實施例的一立體圖，其中光耦合器(opticalcoupler)被移除。

圖18a示出一插頭模塊的一實施例的一立體圖，該實施例設置成供光纖使用。

圖18b示出圖18a所示的實施例的另一立體圖。

圖19示出圖18a所示的實施例的另一立體圖。

圖20示出圖19所示的實施例的一簡化的立體圖。

圖21示出一插座的另一實施例的一立體圖。

圖22示出圖21所示的實施例的沿線22-22作出的一立體剖開圖。

圖23示出圖22所示的實施例的另一立體圖。

圖24示出圖22所示的實施例的另一立體圖。

圖25示出一插座的另一實施例的一立體圖。

圖26示出圖25所示的實施例的一簡化的立體分解圖。

圖27示出圖25所示的實施例的沿線25-25作出的一立體剖開圖。

圖28示出圖25所示的實施例的一部分切除后的立體圖。

圖29示出一居間部的一實施例的一仰視圖。

圖30示出圖29所示的實施例的一側視圖。

圖31示出一散熱器的一實施例的一立體圖，該實施例能用于圖25所示的實施例。

圖32示出圖31所示的實施例的一簡化的立體圖。

圖33示出一散熱器的另一實施例的一立體圖，該另一實施例能用于圖25所示的實施例。

圖34示出圖33所示的實施例的一簡化的立體圖。

圖35示出穿過一插座的空氣流的一示意圖。

具體實施方式

下面的詳細說明描述了示范性實施例且不意欲限制于明確公開的組合。由此，除非另有說明，本文所公開的特征可組合在一起或者是視需要而移除，以形成出于簡明目的而未示出的另外的組合或變化。

如從圖中能認識到的，一些實施例包括允許空氣從一前側流動至一后側的堆疊式連接器。當然，空氣流也可從后側流動至前側。由此空氣流可沿任一方向，而所公開的實施例的益處并不受限制。另外，某些實施例允許空氣流流入或流出罩體(cage)的一側壁。空氣流穿過一側壁適于單個獨立應用的(singlestand-alone)插座，但對成組的構型而言較不理想，因為在存在有并排設置的多個端口(尤其是在一2×a系統中的居間端口，其中a為3或大于3)的情況下將空氣引導出該側壁的能力變得受限。然而，對于2×1或2×2構型，允許側向空氣流的構型可以是令人滿意的。因此，可以根據插座的構造來決定是否包括側向空氣流。關于使用側向空氣流的范圍，較佳的是使側向空氣流不要從罩體的前三分之一的部分流出，如此才不會使空氣流沒有足夠的時間通過冷卻通道將熱能從熱傳遞組件散出。

參照圖1-16，所示出的實施例示出一插座10，插座10具有一罩體20以及設置于罩體20內的基座70。罩體20限定一上端口25a和一下端口25b(例如插座為一堆疊式連接器)，且插座10包括一冷卻通道30，冷卻通道30位于上端口25a和下端口25b之間并在一前表面21和一后表面22之間延伸。

罩體20能支撐一emi墊片27，且包括一u形部23a、一后壁23b以及一底壁23c。u形部限定側壁29a、29b。基座70限定與上端口25a對準的一第一對接接口72a，且還限定與下端口25b對準的一第二對接接口72b。如圖所示，這兩個對接接口均為包括多個端子(諸如端子84a、84b)的一單卡槽，端子84a、84b具有以一懸臂方式分別延伸到對接接口72a、72b中的接觸部，且這些端子均由一框體81固持。所示出的對接接口包括多個端子收容槽(terminalgrooves)74，所述多個端子收容槽74有助于提供用于使接觸部懸臂式地設置于所述對接接口的一梳齒結構(comb)。一居間壁87可設置成有助于提供另外的emi防護，且如果包括居間壁87，則居間壁87可具有開孔(諸如開孔)88，以允許空氣流動穿過居間壁87。如熟知地，基座70內的頂通道77可用于提供另外的空氣流，且空氣能從后壁23b的頂格柵(grill)27中流出。

如圖所示，所示出的冷卻通道30在前表面21和后表面22之間延伸且包括一熱傳遞元件(transfermember)60，熱傳遞元件60提供足夠的表面積，從而流動穿過冷卻通道30的空氣能有效地將熱能從冷卻通道30中散出。在一實施例中，熱傳遞元件60將具有多個散熱片(fins)66，所述多個散熱片66允許流動穿過所述冷卻通道的空氣經由對流(convection)將熱能從散熱片66上移出。盡管散熱片66示出為具有一簡單形狀，但是散熱片66可采用任何所需的形狀。如從后面提供的說明所能認識到的，這樣一種系統也與一插頭模塊100兼容，插頭模塊100包括允許空氣直接在插頭模塊100上流動的散熱通道(thermalchannels)146。由此，所示出的系統允許能優化以提供所需的熱管理能力的各種構型。

冷卻通道30中的熱傳遞元件60包括一熱連接板(thermalcouplingplate)64，熱連接板64設置于下端口25b內或相鄰下端口25b設置(例如熱連接板靠近下端口)。在一實施例中，熱連接板64和所述多個散熱片66可為構成單一體的構件。在一實施例中，如圖所示，熱連接板64可包括多個彈性指部65，所述多個彈性指部65延伸到下端口25b內且設置成接合一插入的插頭模塊，以提高與插入的插頭的熱連接。可替代地，可采用諸如后面說明的一跨越式(riding)散熱器構型。熱連接板64優選連接于散熱片66，從而熱連接板64和散熱片66之間存在有一低的熱阻，且優選該熱阻小于2.5k/w。更理想地，熱阻在約2.0k/w至約1.25k/w之間。應注意的是，比以上所述的更低的熱阻是可行的，但是通常要求采用太昂貴的以致于對于絕大多數應用被認為是不劃算(justify，合理)的材料，且由此多數應用因成本約束(costconstraints)而將處于上述的范圍。

冷卻通道30包括一前格柵33，前格柵33可對穿過前格柵33的空氣流具有一低的阻力。由此，冷卻通道30在所述連接器的前部經由前格柵33連通空氣。前格柵33將典型地也需提供合適的電磁干擾(emi)防護，且由此，前格柵33上的多個開口的尺寸受限于所需的emi防護的水平。

在插座10的后表面22有一后壁23b，且后壁包括一后格柵28。后格柵28允許空氣流動穿過后壁23b(流入或流出連接器)。與前格柵33一樣，多個開口的尺寸和數量可受到emi考慮的限制。然而，因為后格柵28典型地位于將提供另外的emi防護的一箱體(box)內，所以后格柵28在采用更大的開口的情況下可具有滿足emi要求的能力。在一實施例中，如圖所示，后格柵28可包括分別位于后壁的相反兩側且設置成允許空氣流動通過基座的相反兩側的一第一后格柵和一第二后格柵。

如能認識到的，為了使空氣流動穿過后格柵28、在熱傳遞元件60上流過并隨后流出前格柵33(或者沿相反方向，如果空氣流動是如此設置的話)，后格柵28和熱傳遞元件60需要相互連通。在一實施例中，該連通通過具有沿基座70和側壁29a、29b旁側延伸的連通通道(communicationchannels)36來提供。連通通道36可由基座70的斜面75以及薄片體組80(其由基座70固持)的最外側的薄片體81的表面來限定。還應注意的是，一可選的輔助(secondary)格柵34可用于提供針對通道頂壁31a和通道底壁31b的另外支撐。由此，在一實施例中，冷卻通道可延伸穿過前格柵33、通過熱傳遞元件(其處于通道頂壁31a和通道底壁31b之間)、穿過沿基座70和薄片體組80之間的連通通道36并隨后穿過后格柵28而延伸出后壁23b。

圖21-24示出一插座210的一實施例，插座210類似于插座10。因為許多特征相同，故出于簡明目的不再說明這些特征，同時應理解的是，除注明的不同點外，針對插座10說明的那些特征也適用于插座210。插座210包括一罩體220，同時一基座270定位于罩體220內。罩體220具有一前表面221和一后表面222，且限定與一第一對接接口272a對準的一上端口225a，并且罩體220還限定與一第二對接接口272b對準的一下端口225b。一冷卻通道230在上端口272a和下端口272b之間延伸。冷卻通道230延伸穿過位于前表面處的一格柵233、通過一熱傳遞元件260(典型地穿過多個散熱片266)、穿過連通通道236(其部分由基座270的斜面275來限定)并延伸出一后格柵228。

如能認識到的，插座210包括在上端口225a和225b之間(例如像上述一樣在豎向獨立的端口之間)延伸的冷卻通道230，且還包括一位于罩體220的頂部的輔助(second)熱傳遞元件290。輔助熱傳遞組件290包括一熱傳遞板294，其能設置于上端口225a內且連接于多個散熱片296，以有助于將熱能從一插入的插頭/模塊傳遞出。所示出的實施例包括多個彈性指部265，以提供與一插入的插頭模塊的熱連接(thermalcommunication)，但是如從后面的說明所能認識到的，用在熱傳遞板294上的所述多個彈性指部265可替換為一常規的跨越式散熱器設計使用的基體(base)(這如美國專利us6,816,3765說明的一樣，其在本領域為已知的，且該專利其整體通過援引并入本文)。

如通過以下的描述能認識到的，圖1-16和圖21-24所示的實施例以及圖25-34所示的實施例將適用于(workwellwith)圖17-20所示的插頭模塊。此外，常規的插頭模塊也適用于本文所描述的插座的實施例。因此，在適當的狀態下，所描述的插座可以具有提供不同的構造的彈性。

回到圖17-20所示，一插頭模塊100包括一本體110以及一致動器108，致動器108按一所需的方向沿對接方向被平移時使得一卡扣115致動，并允許插頭模塊110移出一端口。本體110包括一主體部120以及一對接部140，且對接部140將插入一端口，從而一排接觸件159(且可為一基板158的墊)接合對接接口內的端子。基板可為一常規的電路板或其它所需的結構。較佳地，所述的主體部120大于對接部140，但是其他的構造也是可以的。

依賴于對接部140的設計，一上凸緣151和一下凸緣156均可包含在對接部140的一尾端處。為了有助于對不同的模塊進行區分，可設置定向凸緣152a、152b。本體110包括多個對接用開孔106，對接用開孔106設置成收容光纖連接器105(其用于端接光纖)。如能認識到的，因為可將光纖直接連接于本體110(或者是，提供一插頭模塊構造成有源銅應用)，所以對接用開孔106和連接器105是可選的。然而，在許多應用中，使光纖設置成獨立地連接于本體被認為是合適的。

插頭模塊100的內部設計可按照所需要的應用進行，在一實施例中，如果插頭模塊是如此構造，則插頭模塊100能以所需的方式將光信號轉換為電信號，或是能夠用其他的構造來增加電信號(例如，有源銅模塊)。因為存在有寬范圍的技術能夠具有這種功能性且這些技術在本領域是熟知的，所以出于簡明目的將不再給出這些技術的說明。

所示出的插頭模塊100包括一冷卻面142，冷卻面142由一頂表面143限定，頂表面143包括位于其上的通道146。在模塊插入端口時，通道146(如果需要，其也可為肋部)允許空氣流動穿過端口，這與已知的模塊堵塞端口的設計不同。這允許將一些熱能直接從插頭模塊100中移出。在一實施例中，通道146可設置成對準一相應插座的彈性指部，從而一連接器系統能在依然允許空氣沿肋部流動的同時提供從插頭模塊到熱傳遞元件之間的有效的熱傳遞。

主體部120還可包括一冷卻面122，冷卻面122由一頂表面123和多個通道126限定。主體部還可包括一輔助冷卻面129，輔助冷卻面129可按照需要由肋部或通道限定。

應注意的是，所示出的插頭模塊的致動器和卡扣的構型僅是一示范性實施例，且如果需要，可以采用其它設計。例如，致動器可位于插頭模塊的頂側。另外，對接部的構型僅是一個實施例，且對于其它插座的另外構型也將是合適的。優選的構型允許插頭模塊的一表面保留無(clearof)卡扣和其它特征，以允許在那個表面上具有良好的空氣流，但是這種并非必要的。

一插座301的另一實施例示出在圖25-34中，且在此公開的某些特征也能用于插座10和插座110(如上所述)。插座301包括定位于一罩體305內的一基座420，且設置成定位于一電路板(未示出)上并包括設置成收容對接的插頭模塊的一上端口310和一下端口320。基座420(其出于示出目的而部分移除)以一常規的方式固持多個薄片體并提供與上端口310和下端口320分別對準的兩個對接接口。一散熱器400設置于罩體305內并位于一居間部370內。可選的光導管(lightpipes)430也示出為設置在居間部370內并提供一模塊(未示出)與基座420之間的連接狀態的指示。

如圖所示，罩體305包括一u形部321、一底蓋322以及一后板323，它們構造成形成一殼體(enclosure)，以限定所述兩個端口。一居間部370設置在上端口310和下端口320之間并有助于限定上端口310和下端口320。電磁干擾(emi)墊片350圍繞前開口被固定，且前格柵360也包括一emi墊片，從而在組合使用下，emi墊片350和前格柵360能為一對接的插頭模塊提供一emi密封，且當插座301安裝于箱體時，emi墊片350能以一常規的方式接合箱體上的一邊框(bezel)(未示出)。

居間部370設置于罩體305內且有助于限定上端口310和下端口320。居間部370包括一通道頂壁371a以及一通道底壁371b，用于限定從前格柵360延伸至一后格柵392和/或一側格柵391中的任一個(或兩者)的一冷卻通道330。

如能認識到的，作為一種類型的熱傳遞組件的一散熱器400包括一本體401，本體401由一導熱材料形成，且本體設置于冷卻通道內并布設于通道底壁371b上的一開孔372內。本體401支撐多個散熱片405，且一安裝支架410設置于所述多個散熱片405上方。在操作時，流過冷卻通道的空氣能夠通過安裝支架的下方并且通過多個散熱片405。本體401的下部包括一熱連接板402。如圖所示，熱連接板402包括位于兩端的漸變緣部(taperededge)406。

安裝支架410包括使安裝支架410對齊于散熱器400的固持片414。偏置元件(biasingelements)412形成于安裝支架410并延伸遠離本體401。散熱器400插入居間部370內形成的內部空間中。如圖所示，散熱器400設置在通道頂壁371a與通道底壁371b之間，同時散熱器400的平坦的表面402延伸穿出通道底壁371b上形成的開孔372。在這種構型下，偏置元件412壓靠在通道頂壁371a上并迫使散熱器400壓靠在下壁371b上。如所示的，一片體(tab)376形成于居間部370的下壁373并延伸到開孔372中。一對位凹口408形成于散熱器400并對應于片體376。一另一(second)片體376形成在開孔372的相對側并與形成于散熱器400的一類似的凹部408相配合。如圖所示，片體376和凹部408能橫跨一中心線偏移，以有助于使散熱器以一對稱方式對準。

如能認識到的，熱連接板402(其在操作上類似于圖1-16所示的實施例的熱連接板)延伸穿過通道底壁371b并延伸到端口320中。形成于罩體的側壁的可選的側格柵391允許空氣流入和流出罩體組件305。由此，空氣流af能流動穿過前格柵、流經散熱片405并隨后流出后格柵392和/或側格柵391的任一個(或兩者)。結果，空氣流能處于前方和側向之間或處于前方和后方之間。另外，在采用合適的密封系統下，空氣可在前方與后方和側向的組合之間流動(盡管這對于非一成組構型的堆疊式連接器而言將更好地起作用)。

散熱器400與通常已知的一跨越式散熱器形式的散熱器具有某些相似性，但是先前的使用并沒有考慮到本文所述的內部構造(并且先前的構造也不兼容)。在操作時，一插頭模塊(諸如但不限于圖17-20的插頭模塊)插入下端口320。插入的插頭模塊的頂表面抵靠漸變緣部406并使得散熱器400向上位移，使得偏置元件412撓曲，且撓曲的偏置元件412相應地提供一向下的力，該向下的力有助于散熱器維持插頭模塊與散熱器400之間的接觸。這使得插入的插頭模塊和散熱器之間的熱傳導加強并使得熱能從插入的模塊上傳導出。結果，插頭模塊產生的熱能可經過散熱器并流入所述多個散熱片。空氣流af流動穿過罩體并穿過冷卻通道330并將熱從散熱片上對流換出。這使得插頭模塊所產生的熱能從插座上散出。

為了示出系統的操作，熱流的一示意圖示出在圖35。如能認識到的，空氣流沿一第一表面流動進入罩體系統并隨后沿一第二表面流出罩體，從而帶走一些熱能。

如果沒有受阻止，則當模塊插入下端口時，散熱器400的前部首先被接合，并使得散熱器400的前部開始位移而散熱器的后部依然接合下壁373。在這種情況發生時，散熱器400將變成被楔入(wedged)且移動不順暢，增加了所不希望的插入力。為了提供插入上的改善，前述的片體376和凹部408提供了一對位特征(aligningfeature)，有助于阻止散熱器400傾斜(canting)且由此減少散熱器400變成被楔入的可能性。另外，當配接的插頭連接器被插入或拔出下端口320時，片體376和凹部408有助于在位置上保持散熱器且有助于減少散熱器400向前或向后的移動。

在一替代實施例中，一散熱器400’包括與散熱器400類似的一本體401，但可包括以不同構型設置的多個散熱片405’。如能容易地認識到的，許多其它散熱片構型也是可行的。由此，在某些實施例中，空氣流不限于沿特定的路徑而是以一在散熱片405’上促進紊流空氣流的方式導向到冷卻通道330，這潛在地提高了性能。如能認識到的，散熱器400’的散熱片405’提供了另外的暴露于穿過冷卻通道330的空氣下的表面積。

盡管構思了各種實施例，但應注意的是，所示出的冷卻通道的構型使得熱能從一插入的模塊散出至環境。具體地，空氣通過一個面流入罩體且通過至少一個其他的面流出罩體，并且空氣在流出之前于一熱傳遞元件上流動穿過一冷卻通道，從而傳遞給散熱片的熱能會傳遞給空氣并引導出插座。在整個罩體內的空氣流可通過限定一進氣(intake)和/或一排氣(exhaust)的風扇來強制進行。

本文提供的說明書借助其優選且示例性的實施例說明了各個特征。本領域普通技術人員通過閱讀本說明書，將可在隨附權利要求的范圍和精神內做出許多其它的實施例、修改和變形。