具有热表面的连接器系统的制作方法
【专利说明】具有热表面的连接器系统
[0001]相关申请的援引
[0002]本申请主张于2013年4月24日提交的美国临时专利申请US61/815，565、2013年12月6日提交的美国临时专利申请US61/913，008的优先权，这两个临时专利申请通过援引整体全部并入本文。
技术领域
[0003]本申请涉及多个连接器领域，更具体涉及适于支持多个高数据传输率的多个连接器领域。
【背景技术】
[0004]多个连接器系统经常用于连接多个位于机架(rack)上的服务器和交换机(switch)。在一些应用中，所述多个服务器和所述多个交换机共用同一或邻近的机架，且可用多个无源(passive)线缆组件来耦合。对于其它应用而言，两个设备之间的距离太大，因此需要有源(active)线缆组件。在过去，例如，无源线缆组件常适用于高达10米的距离，有源铜线缆组件适用于高达100米的距离，而超过此距离通常必须使用一光学基介质来传递信号。然而，为了使所述系统更具灵活性，所有这三种线缆组件(无源铜线缆组件、有源铜线缆组件以及光学线缆组件)的对接接口都相同。因此，可使用相同的输入/输出(10)端口，且一交换机或服务器可在广泛的应用范围内使用。
[0005]然而，随着编码的频率已增加到超过5Ghz，使用铜基组件来工作变得越来越具有挑战性。例如，使用NRZ编码可能达到高达约25Gbps的数据传输率，但是，所必须的信号频率使其难于使线缆长度超过5?8米。对于更高的数据传输率而言，仅由于铜线中自然存在的衰减而更增加了具有足够的信噪比的难度。
[0006]由于铜的物理性质以及缺乏铜的一合适的替代物，所以预计未来的设计可能完全面向一 2米的无源线缆、一 10米的有源铜线缆、以及可能是光学基线缆的更长的线缆组件。这样做的一个重要的影响是将更有可能使用有源线缆组件。这将预计导致服务器和交换机产生显著的问题。
[0007]目前交换机和服务器均被设计成具有提供lOGbps的通道(通常为lx或4x或10x)的输入/输出(10)端口，且未来的通道预计需要在16-25Gbps下工作。通常这些通道包括一个发送子通道以及一个接收子通道，这样一lOGbps lx通道可接收高达lOGbps的数据传输率且可发送高达lOGbps的数据传输率。为了满足更多应用的需求，需要增加一给定的空间内的端口的数目。因此一可处理48个lx端口的交换机比一可处理24个lx端口的交换机更合乎需要(假定数目越多越有益)。类似地，一具有24个lx端口、可在16Gbps的数据传输率下工作的交换机比一具有24个lx端口、只可在lOGbps的数据传输率下工作的交换机将会更合乎需要。如上所述，每一个端口通常可与任意类型的线缆组件(无源铜线缆组件、有源铜线缆组件或光学线缆组件)一起使用。
[0008]然而，如可认识到的，增加数据传输率趋于使有源线缆组件的数目增加(假设一系统通常需要更长的线缆)。与无源线缆组件不同，有源线缆组件(例如具有作为一功耗装置的电路的线缆组件)会产生大量的热能，如果所述系统要可靠地工作，则有源线缆组件必须被冷却。这意味着所述交换机的制造者必须设计一交换机/盒子，所述交换机/盒子可处理增加的热负荷，或者所述交换机的制造者必须限制所提供的端口的数目。每一模块的热负荷已增加，而使得利用空气冷却系统来管理所述热系统变得更加困难。然而，水冷系统增加了额外的复杂性，且因此在设计需要使用一水冷系统的服务器和交换机以及其它这样的盒子时会有阻力。因此，某些人群会赏识对适于高数据传输率的10系统的设计的进一步改进。
【发明内容】
[0009]公开了一种连接器系统，所述连接器系统包括一模块和一插座。所述模块包括一本体，所述本体具有一对接面和一第一侧。一热表面设置于所述第一侧且所述热表面设置成提供增加的表面积，以有助于消散热能。所述热表面可包括多个散热片，以提供增加的表面积。所述插座包括一第一部，所述第一部尺寸设置为接收所述热表面，而且所述插座包括一第二部，所述第二部尺寸设置为小于所述第一部。所述插座可包括一通风壁。空气可流入端口、之后在所述热表面上流动且之后穿过所述通风壁，以给所述模块提供冷却。空气也可以相反的方向流动并冷却所述模块。
【附图说明】
[0010]本申请通过举例的方式示出但不限于附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，且在附图中:
[0011]图1示出处于一未对接位置的一示范性的连接器系统的一立体图。
[0012]图2示出图1所示的处于一部分对接位置的实施例的一立体图。
[0013]图3示出图1所示的处于一对接位置的实施例的一立体图。
[00M]图4示出图3所示实施例的一剖开立体图。
[00?5]图5示出图2所示实施例的一剖开立体图。
[0016]图6示出一插座的一实施例的一立体图。
[0017]图7示出图6所示插座的一剖开立体图。
[0018]图8示出图6所示插座的另一立体图。
[0019]图9示出图8所示实施例的一部分立体图。
[0020]图10示出一模块的一实施例的一立体图。
[0021]图11示出图10所示实施例的另一立体图。
[0022]图12示出图11所示实施例的一放大立体图。
[0023]图13示出设置成以一所需的方式提供冷却的一示范性的连接器系统的一示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面的详细说明描述示范性实施例，且并不意欲限制于明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可组合在一起，以形成出于简明目的而未示出的另外的组合。
[0025]公开了一种连接器系统5，所述连接器系统包括一模块10和一插座60。如可认识到的，当所述模块10和所述插座60设置成彼此可兼容时，连接器系统5工作最佳，但是所述基本的设计可用于大量的潜在结构中。例如，一模块可设置成提供诸多益处，而不必使一热表面位于所述罩件内。此外，所述热表面的位置可调整至所述模块的一侧(而不是所示出的上面)。进一步的变型(如一堆叠结构)也是可能的。如果所述热表面设置在所述侧，则所述堆叠结构可为直接的(straightfoward)。如果所述热表面设置在所述上表面，则有益于在所述插座内设置合适的通风，从而空气可在上端口和底端口流动。
[0026]在所示出的图中，可认识到的一个特征是，在一功耗装置和用于通过空气流消散热能的所述热表面之间存在有一降低的热阻。在现有的设计中，例如使兜风散热器(ridingheat sink)，一模块和一散热器之间的热阻趋于在约2°C/W的范围。采用弹性指部设计，一模块和一散热器之间的的热阻可降低至1°C/W，但是即使这样，其对于更大功率的模块而言仍太高。这是由于热阻本质上是连续的且由此累加。因此，所述1°C/W的热阻可累加至所述散热器和冷却空气之间的热阻。如果所述散热器和冷却空气之间的热阻为1.5°C/W且弹性指部用在所述模块和所述散热器之间，则所述模块和冷却空气之间的温度上升约为2.5°C/W。具有一 10W的模块和一 30°C的冷却空气，所述模块的温度可约为55°C(假定没有其它的热阻存在，这是不太可能的情况)。如可认识到的，这样一种设计可能是不太可取的，因为这样的设计可能潜在影响所述模块的有效寿命。然而，采用所示出的设计，所述热阻可被最小化，从而主要的热阻可由所述冷却空气和所述热表面之间的热接合部所引起。例如，所述热阻可仍为约1.5°C/W，但是如果产生10W且使用30°C的空气冷却，则可使一模块具有一 45°C的温度。自然，这样一种所述模块的温度降低有益于提高所述模块的可靠性，且将会进一步容许使用环境空气(例如，未以其它方式冷却的空气)冷却的一应用的可能性。
[0027]应注意的是，一热表面和冷却空气之间的实际热阻预计基于大量因素而显著变化，所述因素包括但不限于表面积的量、所述热表面的轮廓、冷却空气的速度以及冷却空气的温度。因此，所述热阻应在不同设计之间变化。然而，所示出的实施例由于具有避免一模块和一散热器之间转换的能力而一可能的益处在于显著的热阻的消除。
[0028]回到图中，一连接器系统5包括一模块10，模块10设置成与一插座60对接。所示出的模块10包括一本体20，本体20支撑多条线缆15 (可为光纤)且包括一热表面25，热表面25由位于一第一侧20a的多个散热片组成。如图所示，所述本体20具有为一第一距离D1的一高度，而热表面25在所述第一侧上方20a延伸一距离D2。在一实施例中，距离D2可为距离D1的50%以上。如可认识到的，热表面25示出为具有多个散热片，但是其它的结构(例如一网状或蜂窝状结构)也可用于进一步增加表面积。然而，应注意的是，在某一程度上(at somepoint)进一步增加表面积会造成回报销减(diminishing return)，因为将使气流开始减少，从而增加所述表面积将减少进行冷却的量。优选地，所述热表面25的所述表面积大于一平表面的1.5倍，且更优选地，为一平表面的至少2倍。如果需要，所述模块10和所述插座60的尺寸可设置为在工作时使空气流在热表面25上为紊流。
[0029]模块10包括一个或多个插卡(paddle card)26a、26b，且所述多个插卡26a、26b连接于电路27或包含电路27，由于所述电路27的有源性质，电路27产生热能。如图所示，热表面25包括位于一凸部29的两侧的散热片。凸部29被包含是因为所示的模块10为一光学模块(所述光学模块设计成将电信号转换为光信号)，且所示的模块10包括本体20内的凸部29以改善与所述光纤的连接。如果不需要这个凸部29或如果所述模块10被用于提供一有源铜线缆组件(这倾向于不从所述凸部29获益)，则所述热表面25的轮廓可以更均匀的方式横跨所述模块10的第一侧20a延伸。
[0030]模块10包括一 EMI表面28，EMI表面28设置成接合设置于所述插座60内的一 EMI垫片。如可认识到的，EMI表面28位于热表面25和模块10的一对接面21之间。这使插座60和模块10之间进行EMI密封，但仍允许空气在热表面25上流动。应注意的是，尽管示出的所述EMI表面28大体平坦，以使与由所述插座60设置的一