具有保护坡部的散热器的制作方法

相关申请

本申请主张于2017年9月21日提交的美国临时申请号62/561273的优先权，该美国临时申请的内容其整体上并入本文。

本发明涉及电连接器领域，更具体地涉及配置成管理热能的输入/输出(i/o)连接器的领域。

背景技术：

输入/输出(i/o)连接器通常用于提供计算机、路由器以及交换机的箱体或机架之间的连接。通常使用的形式的i/o连接器包含小型可插拔(smallform-factorpluggable，sfp)连接器、四小型可插拔(quadform-factorpluggable，qsfp)连接器、minisas连接器、minisashd连接器以及pcie8x连接器。无论是什么供应商，这些连接器包含由标准本体限定并意欲提供可靠性能的插头和插座。

典型的i/o连接器系统包含一线缆组件以及一基板安装连接器。线缆组件通常包含位于一线缆的相反两端的一对插头连接器，线缆组件配置成在一所需距离上传输信号。基板安装连接器典型为位于一面板上的一插座，其中插座配置成收容并对接插头连接器。

随着数据速率的提高，难于克服的一个问题是用于从两个插头连接器之间传输信号的介质的物理限制。例如，无源(passive)线缆是对于较短距离是成本效益划算的，但随着信号频率提高往往在距离上受到限制。有源(active)铜及光纤线缆非常适合在较长的距离上传输信号，但需要电源，且由此如果连接器系统设计不合适，则往往产生热问题。然而，增加采用有源线缆组件的主要问题中的其中之一是采用这种组件置于系统上所增加的热负荷(thermalburden)。试图冷却置于一引导框体或罩体内的一模块较为具有挑战性。由此，某些人群会赏识用于i/o连接器的插座系统中的热管理的改进。

各种构造已用于管理i/o连接器中的、特别在机架式安装系统中的热能。典型地，机架包含配置有一上端口以及一下端口的一罩体。在这样的布置中，上端口稍露出于机架的外表，而下端口定位成从外部是看不到的。在这样的布置中，一散热器能便捷地适合于接合不是位于下端口中而是位于上端口中的一模块。在这样的情况下，已采用其它热管理结构，诸如定向的空气流动和其它热传递方法，诸如位于散热器中的导热弹性指部，导热弹性指部适合于接合模块并将热能导引(channel)至外部。这些方法成本会是高的且使用了宝贵的空间，这限制了针对相邻定位的i/o连接器、特别在高密度架构中的选择。

技术实现要素：

一种连接器系统包含一罩体组件，一导热的散热器和一连接器安装在罩体组件中。散热器包含一基部、从基部向下延伸的一坡部以及从基部向下延伸的一底座。一热界面材料设置在底座的下表面上。一模块能够插入罩体组件并连接于连接器且连接于散热器。由模块产生的热能传递给散热器，散热器通过对流将热散出。在模块插入罩体组件的过程中，坡部保护热界面材料的一前缘以避免与模块接合。

附图说明

本发明通过示例示出但不限于附图，在附图中类似的附图标记表示相似的部件，而且在附图中：

图1是一连接器系统的一立体图；

图2是连接器系统的一分解立体图；

图3是连接器系统的一剖开图；

图4是连接器系统的一部分剖开图；

图5是连接器系统的一散热器组件的一实施例的一分解立体图；

图6是图5的散热器组件的一立体图；

图7是图5的散热器组件的一散热器的一立体图；

图8是连接器系统的一散热器组件的另一实施例的一立体图；

图9是图8的散热器组件的一散热器的一立体图；

图10是一散热器组件用壳体的一仰视图，散热器组件用壳体使图5的散热器组件安装在其内，而且其中一垫片附接于散热器；

图11是散热器组件用壳体、图10的散热器组件和垫片的一剖开图；

图12是连接器系统的一本体的一放大立体图；

图13是连接器系统的一下盖体的一放大立体图；

图14是连接器系统的一后面板的一放大立体图；

图15是散热器组件用壳体的一放大立体图；

图16是一下模块接合散热器的一部分侧视图；

图17是一下模块进一步接合散热器的一部分侧视图；

图18是一修改的下模块接合散热器的一部分侧视图；以及

图19示出连接器系统的热流动的一示意图。

具体实施方式

尽管本发明易于体现为不同形式的实施例，但是示出在附图中且在本文中详细说明的是具体实施例，同时可以理解的是，本公开内容视为本发明原理的示例且不意欲将本发明限制到本文所示的和所说明的那样。由此，除非另有说明，本文所公开的特征可以组合在一起，以形成出于简明目的而未示出的另外的组合。将还认识到的是，在一些实施例中，在本发明的范围内，附图中通过示例示出的一个或多个部件可以取消和/或另外的部件替代。

一连接器系统20设有一罩体组件22，一散热器组件24以及一堆叠式(stacked)连接器26安装在罩体组件22内，且一罩体组件22提供用于使一下对接插头模块28连接于堆叠式连接器26并接合散热器组件24，且罩体组件22还提供用于使一上对接插头模块(未示出)连接于堆叠式连接器26。堆叠式连接器26具有多个横向(laterally)间隔开的薄片体并位于一电路基板(未示出)上。多个光导管(lightpipes)32设置于罩体组件22中并提供下模块28和堆叠式连接器26之间的连接以及上模块和堆叠式连接器26之间的连接的状态的指示。

如图5、图6和图8所示，散热器组件24由一导热材料形成且包含一散热器34以及设置在散热器34上的一安装支架36。

如图5至图9所示，在一实施例中，散热器34包含：一基部38，多个散热片(fins)40，从基部38的一上表面38a向上延伸；一坡部42和一底座(pedestal)44，从基部38的一平坦的或平的下表面38b向下延伸。所述多个散热片40布置成将热从基部38传导出并通过对流散热。

坡部42的前端42a接近于但间隔于基部38的一前端38c。坡部42具有一前表面52，前表面52相对基部38的下表面38b倾斜。前表面52从基部38的下表面38b延伸至一末端54，末端54相对下表面38b偏移一距离d1，参见图17和图18。前表面52的至少一部分相对基部38的下表面38b倾斜并从末端54延伸出。前表面52可以多个倾斜面设置。前表面52可包含在基部38的下表面38b和倾斜部分之间延伸的一平的竖直部分。坡部42还具有位于坡部42的后缘处的一平的表面58，平的表面58可为竖直的或相对基部38的下表面38b倾斜。

底座44位于坡部42的后方。底座44具有一前端60、从前端60延伸的一平坦的或平的水平的下表面62以及从下表面62向后延伸的一后表面。底座44的后表面接近于但间隔于基部38的一后端38d。在一些实施例中，底座44的后表面是弯曲的。底座44的下表面62相对下表面38b偏移一距离d2。

一第一凹口或凹部46形成于底座44并从下表面38b向上延伸；而一第二凹口或凹部48形成于基部38并从下表面38b向上延伸。凹部46、48以使散热器34对称的方式横向于(across)散热器34的一中心线而偏移。

由一导热材料形成的一热界面材料(tim)66设置在底座44的下表面62上，以降低散热器34和下模块28之间的热阻。结果，热界面材料66形成一平坦的或平的具有一前缘(leadingedge)68a和一后缘(trailingedge)68b的下表面67。在所示出的实施例中，热界面材料66由一可压缩材料形成，但一般而言，也可以考虑在可压缩程度上以及导热材料类型上变化的其它材料。热界面材料66消除(combats)由散热器的基部38和下模块28之间的一干结合(dryjoint)因高热阻而导致的不充分冷却。热界面材料66的下表面67相对下表面38b偏移比距离d2大的一距离d3。

在如最佳图16和图17所示的一第一实施例中，距离d1小于距离d2，例如，在0.10mm到0.20mm之间，且可为0.15mm，从而坡部42的末端54与底座44的下表面62处于一间隔开的关系。在该实施例中，坡部42和底座44通过基部38的下表面38b的一部分而彼此分离开，从而一空间70形成。坡部42的后表面58由末端54延伸至基部38的下表面38b。在该实施例中，底座44的前端60是一弯曲的表面，所述弯曲的表面从基部38的下表面38b向下延伸至底座44的下表面62，从而前缘68a位于空间70内并可接近基部38的下表面38b。在一实施例中，这个前侧的弯曲表面以一半径r进行倒圆角，圆角半径r例如在1.0mm到1.5mm之间且可为1.25mm。热界面材料66设置在底座44的前端60和下表面62上，且热界面材料66可设置在底座44的后表面64上。

在使用时，下模块28插入罩体组件22且下模块28的一前插入缘72首先接触坡部42的倾斜的前表面52，沿坡部42滑动并越过末端54。下模块28的前插入缘72随后接合热界面材料66覆盖倒圆角(radiused)的前端60的范围内的最前沿，从而下模块28沿倒圆角的前端60滑动，由此确保下模块28和热界面材料66之间的最低限度(minimal)的接合。如此，本质上仅滑动接触存在于下模块28和底座44的倒圆角的前端60之间。热界面材料66的前缘68a被保护以避免与下模块28的前插入缘72接合，因为热界面材料66的前缘68a位于空间70内并在下模块28插入罩体组件22的过程中完全不在下模块28的路径上。下模块28继续插入罩体组件22直到散热器34和下模块28完全接合。

在如图18最佳所示的一实施例中，距离d1大于距离d3，从而坡部42的末端54与热界面材料66的下表面67处于一间隔开的关系。在一第一替代方式中，坡部42和底座44通过基部38的下表面38b的一部分而彼此分离开，从而形成空间70。坡部42的后表面58从末端54延伸至基部38的下表面38b。在该第一实施例中，底座44的前端60从基部38的下表面38b向下延伸至底座44的下表面62，并可为一弯曲的表面。热界面材料66设置在底座44的前端60上，从而前缘68a处于空间70内并可接近基部38的下表面38b，热界面材料66还设置在底座44的下表面62上，并可设置在底座44的后表面64上。在一第二可选用的方式中，坡部42和底座44未通过基部38的下表面38b的一部分而彼此分离开，从而空间70取消。坡部42的后表面58从末端54延伸至底座44的下表面62。热界面材料66设置在前端60和底座44的下表面62上从而热界面材料66的前缘68a抵接或接近坡部42的后表面58，热界面材料66还设置在底座44的下表面62上，且热界面材料66可设置在底座44的后表面64上。

在使用时，下模块28插入罩体组件22且下模块28的前插入缘72首先接触坡部42的倾斜的前表面52，沿坡部42滑动并越过末端54。下模块28的前插入缘72随后不接触前缘68a地滑动越过底座44上的热界面材料66的前缘68a且随后进一步滑动通过热界面材料66直到下模块28完全插入罩体组件22。为了提供一旦下模块28完全插入罩体组件22下模块28和热界面材料66之间就接触，下模块28包含在下模块28的一上表面28a上的一凹部74。当下模块28的凹部74与坡部42对准时，坡部42落入凹部74中，这使得底座44上的热界面材料66移动至接触下模块28的上表面28a的未凹入的部分。这种接合获得在下模块28和散热器34之间的改善的热传递。凹部74可包含一倾斜的或倒圆角的表面，以允许下模块28退出并防止在移除时下模块28卡在坡部42上。热界面材料66的前缘68a被保护以避免与下模块28的前插入缘72接合，因为热界面材料66的前缘68a在坡部42的末端54的上方且在下模块28插入罩体组件22的过程中完全不在下模块28的路径上。

在使用时，热界面材料66设置在下模块28和散热器34之间，以帮助从下模块28、经过散热器34并从罩体组件22出来的热传递。

热界面材料66典型地通过一导热粘接剂固定于散热器34。

在一实施例中，如图5至图7所示，多个散热片40是细长的并从基部38的前端38c延伸基部38的后端38d，从而多个细长的通道76形成并从前端38c延伸至后端38d。在这种构造下，空气流af经由多个通道76被约束至一单向的路途(pathway)。

在如图8和图9所示的一替代实施例中，散热器34包含一阵列的散热片40，其中相交的通道76创建一柱式(pilliar)布局。在这种构造下，空气流af未被约束至一单向的路途，但能为多方向的并流动到多个散热片40附近并发现滞止的可能性最小的最小阻力的流动路径。这种布局提供了多个散热片40能暴露于空气下的最大的表面积。

在又一实施例中，散热片40被取消且散热器34包含基部38以及从基部38的平坦的或平的下表面38b向下延伸的坡部42和底座44。散热器34包含用于提供液体冷却的结构。

在一实施例中，如图5所示，安装支架36包含一框体78以及从框体78延伸的施压元件80、82。如所示，在所示出的实施例中，框体78由一前壁84、一后壁86、在前壁84和后壁86之间延伸的侧壁88、90以及在侧壁88、90之间延伸的一中间壁92形成。这些壁84、86、88、90、92在同一水平面内延伸。一前开孔94由前壁84、中间壁92以及壁88、90的在前壁84和中间壁92之间的部分限定。一后开孔96由后壁86、中间壁92以及侧壁88、90的在后壁86和中间壁92之间的部分限定。从前壁84和后壁86均延伸有保持夹部98。前施压元件80相对框体78的表面倾斜地延伸并从前壁84延伸且与前开孔94重叠。后施压元件82相对框体78的表面倾斜地延伸并从中间壁90延伸且与后开孔96重叠。施压元件80、82相对框体78能够挠曲以与框体78的表面对齐。也可提供其它形式的具有施压元件的安装支架。

安装支架36通过保持夹部98安装在散热器34上，从而框体78抵接多个散热片40的上表面且施压元件80、82从多个散热片40向上延伸。在一未挠曲的情况下，施压元件80、82相对多个散热片40倾斜。施压元件80、82能被挠曲以接合多个散热片40。保持夹部98接合散热器34的散热片40，以将安装支架36固定于散热器34。如果散热片40从散热器34上取消，则框体78抵接基部38的上表面38a并且施压元件80、82从基部38向上延伸。

在附图中，一特定的罩体组件22示出，同时理解的是，其它形式可以与散热器34一起使用。

如所示出的，罩体组件22包含构造成形成一包围体的一本体120、一下盖体122、一后面板124以及一居间部或散热器组件用壳体126。本体120、下盖体122、后面板124和散热器组件用壳体126均为导热的。本体120、下盖体122和后面板124形成用于安装在它们内的部件的一屏蔽组件。散热器组件用壳体126提供用于在罩体组件22内的散热器组件24的一安装件。

如图12所示，本体120包含一上壁128以及在上壁128的相反的两侧缘处由上壁128的相反的两侧缘向下延伸的侧壁130、132，从而一大体u字形的通路134从一开口的前端136至一开口的后端138形成。这些壁128、130、132可具有贯穿其的允许空气流af流动通过的开口140。在一实施例中，侧壁130、132各具有从前端136向后延伸一预定长度并从各自的侧壁130、132的下端146向上延伸一预定高度的缺口142、144。

如图13所示，下盖体122包含一下壁148以及在下壁148的相反的两缘处从下壁148的相反的两缘向上延伸的侧壁150、152，从而一大体u字形的通路154形成从一开口的前端156到一开口的后端158。

如图14所示，后面板124具有一后壁160、从后壁160的一上缘向前延伸的一上突片162以及从后壁160的相反的两侧缘向前延伸的侧突片164、166。后壁160可具有贯穿的允许空气流af流动通过的多个开口168。

为了将本体120、下盖体122以及和后面板124组装成包围体，下盖体122的侧壁150安放在本体120的缺口142内而下盖体122的侧壁152安放在本体120的缺口144内且本体120和下盖体122被合适地彼此固定。例如，本体120上的锁定指部能插入下盖体122的狭槽中，以将本体120和盖体122固定在一起。后面板124上的突片162、164、166接合本体120的对应的壁128、130、132并合适地与之固定。下盖体122的下壁148未延伸本体120的上壁128的整个长度，从而一下开口170设置于罩体组件22的后部。

如图15所示，散热器组件用壳体126包含彼此间隔开的但又彼此连接的上壁172和下壁174。如所示出的，上壁172和下壁174由一前壁176连接，前壁176在上壁172的前端和下壁174的前端之间延伸，且多个支持壁178(仅其中一个示出)在与前壁176间隔开的位置在上壁172和下壁174之间延伸。前壁176具有贯穿的允许空气流af通过的多个开口180。上壁172和下壁174可具有贯穿的允许空气流af通过的多个开口。一散热器孔184设置穿过下壁174并与下壁174的前缘和后缘间隔开。一第一突片186由下壁174形成并延伸到散热器孔184中。一第二突片188在散热器孔184的相反侧由下壁174形成并延伸到散热器孔184中。突片186、188横向于散热器孔184的一中心线彼此偏移。

散热器组件用壳体126安装在本体120内，从而上壁172的侧缘和下壁174的侧缘接近本体120的对应的侧壁130、132的内表面。前壁176(如果设置)与上壁128的前缘和本体120的侧壁130、132的前缘大体对齐并与下盖体122的下壁148的前缘大体对齐。上壁172的后端和下壁174的后端与下开口170的前缘对齐或大体对齐。例如通过利用锁定突片安放在开孔中，上壁172和下壁174合适地固定于侧壁130、132。散热器组件用壳体126和本体120的侧壁130、132的一部分形成安装散热器组件24的一散热器组件保持空间192。

散热器34的基部38的下表面38b接近下壁174的上表面，且坡部42和底座44延伸穿过下壁174的散热器孔184。安装支架36的施压元件80、82接合上壁172的下表面并迫使散热器34的基部38的下表面38b靠在下壁174的上表面上。散热器组件用壳体126的突片188、190安放在散热器34的凹部46、48内。

一下端口194限定在散热器组件用壳体126的下壁174、本体120的侧壁130、132的下部分以及下盖体122之间。如本文所述，下模块28安放在下端口194内。一上端口196限定在散热器组件用壳体126的上壁172、本体120的侧壁130、132的上部分和本体120的上壁128之间。上模块安放在上端口196内。

垫片198、200、202围绕本体120的前缘、下盖体122的前缘和散热器组件用壳体126的前壁176(如果设置)的前缘固定。当连接器系统20安装在一机架(未示出)上时，垫片198、200、202提供一电磁干扰(emi)封闭(seal)，其中垫片198、200、202接合机架的一边框(bezel，未示出)。垫片198、200、202包含延伸进入端口194、196中的弹性的弹性指部以及延伸离开端口194、196的弹性指部。延伸进入端口194、196中的弹性指部配置成接合插入端口194、196中的模块28、30而延伸离开的弹性指部接合边框。垫片202具有多个开口204，多个开口204与散热器组件用壳体126的前壁176上的多个开口180对齐。

为了将堆叠式连接器26与罩体组件22组装，堆叠式连接器26插入穿过下开口170并进入罩体组件22的内部。

基于下模块28插入下端口194并对接堆叠式连接器26的事实，散热器34称为一骑式(riding)散热器。

针对图16和图17所示的第一实施例，下模块28插入下端口194且下模块28的前插入缘72首先接触坡部42的倾斜的前表面52、沿倾斜的前表面52滑动并越过末端54。这使得散热器34的前部的部分向上位移，而散热器34的后部的部分依然接合散热器组件用壳体126的下壁174。散热器组件用壳体126的突片188、190和散热器34上的凹部46，48提供一对位特征，防止散热器34倾斜(canting)，且由此防止散热器34变成楔入(wedged)在散热器组件用壳体126内。另外，突片188、190和凹部46，48在位置上保持散热器34且不允许散热器34在散热器组件用壳体126内向前或向后移动。当散热器34的前部的部分向上位移时，前施压元件80在散热器34和上壁172之间挠曲，并提供一向下的反作用力在散热器34上。这维持下模块28的上表面和散热器34之间的恒定的接触，由此创建一热传导连接。随着下模块28在下端口194中进一步插入，下模块28的前插入缘72随后接合热界面材料66的覆盖底座44的倒圆角的前端60的区域的最前端，从而下模块28沿倒圆角的前端60滑动。这使得散热器34的前部的部分进一步向上位移。当散热器34向上位移时，前施压元件80在散热器34和上壁172之间挠曲，并提供一向下的反作用力在散热器34上。在下模块28滑动通过倒圆角的前端60之后，下模块28的上表面沿热界面材料66的覆盖底座44的下表面62的下表面滑动，由此使得散热器34的后部的部分向上位移。当散热器34的后部的部分向上位移时，后施压元件82在散热器34和上壁172之间挠曲，并提供一向下的反作用力在散热器34上。下模块28继续相对散热器34滑动直到下模块28完全插入罩体组件22中并接合连接器26。

针对图18所示的第二实施例，下模块28插入下端口194，且下模块28的前插入缘72首先接触坡部42的倾斜的前表面52、沿倾斜的前表面52滑动并越过末端54。这使得散热器34向上位移。散热器组件用壳体126上的突片188、190和散热器34上的凹部46，48提供一对位特征，防止散热器34倾斜，且由此防止散热器34变成楔入在散热器组件用壳体126内。另外，突片188、190和凹部46，48在位置上保持散热器34且不允许散热器34在散热器组件用壳体126内向前或向后移动。当散热器34向上位移时，施压元件80、82在散热器34和上壁172之间挠曲，并提供一向下的反作用力在散热器34上。这维持下模块28的上表面和坡部42的末端54之间的恒定的接触，由此创建一热传导连接。随着下模块28在下端口194中进一步插入，下模块28随后滑动越过底座44上的热界面材料66直到下模块28完全插入罩体组件22中并接合连接器26。为了一旦下模块28完全插入罩体组件22中就提供下模块28和热界面材料66之间的接触，当下模块28上的凹部74与坡部42对准时，坡部42落入凹部74中，这使得施压元件80、82向下位移散热器34，从而底座44上的热界面材料66接触下模块28的上表面。

这种热传导连接使得下模块28中产生的热能传递至散热器34以散出。空气流af穿过罩体组件22并穿过通道76，散出由连接器系统20的下模块28产生的热能。图19示出热流动的的一示意图。

空气流动穿过各个开口，诸如提供用于热能去除的路径的开口140、168、180、204。

尽管考虑了各种实施例，但是应注意的是，所示出的下模块28和环境之间的热路途的构造为空气流af通过罩体组件22的前后端以及壁上的各种开口进出罩体组件22并流动穿过通道76，以散出传递给散热器34的散热片40的热能。遍布罩体组件22的空气流af可由限定一吸气和一排气的一风扇强制流动。

尽管参照附图示出并说明的特定的实施例，但是在不脱离随附权利要求的精神和范围的情况下，可设想的是，本领域普通技术人员可以构思各种修改。由此，将认识到的是，本公开内容及随附权利要求的范围不限于参照附图示出并讨论的具体实施例，且修改和其它实施例将包含在本公开内容和随附权利要求的范围内。此外，尽管前述说明和相关的附图在部件和/或功能的某些示例组合的上下文中说明了示例实施例，但将认识到的是，在不脱离本公开内容和随附权利要求的范围的情况下，通过另外的实施例可以提供部件和/或功能的不同的组合。