专利名称：用于固定且可替换模块结构的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子系统，并且更具体地涉及这样的电子系统可以与集成至该系统的至少另一部分或与该系统另一部分分离的至少一个子系统一起被实现。
背景技术：
现代电信系统中最大的机械设计挑战之一在于创建这样的多变体系统该系统的机械核心可以被再次使用并且所述变体利用微小、低成本的变化而被创建。达到所述目标将减少进入市场的时间以及多功能系统的成本和复杂度。
作为一个例子，如果对于小型边缘服务路由器的需求在增长，则找出用于满足不同用户需求的有效技术成为不断增长的挑战。一些用户想要低成本、固定端口、固定的解决方案，然而其他用户想要中等成本、完全模块化(例如可替换I/O模块)、灵活的解决方案。典型地，满足所述不同需求需要两种完全不同的机械和电气设计，包括用于固定端口解决方案的一个印刷电路板(PCB)和用于模块化端口解决方案的另一个PCB。然而，针对产品的不同变体的不同设计的使用会极大地复杂化设计、生产、测试和产品支持。因此，需要一种用于在能够提供一系列产品变体的同时最小化复杂度的解决方案。
同样，如果提供模块化端口解决方案，那么，如果其能够在不需要特殊部分和/或不干扰配置中未涉及的模块的情况下被配置(例如以初始配置被安装或被重配置)，则其效用、实用性和便利性被增强。例如，两个一端口模块被一个二端口模块替代，通常希望避免安装或拆卸特殊部分这一需要。因此，需要允许用来支持几种实现的简单配置的解决方案。
通过参考附图，本发明将得到更好的理解，并且其特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。
-图1是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图；-图2是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图，其是针对电路板已被安装时提供第一组用户连接器而要被安装时提供第一组中间连接器的情况；-图3是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图，其是针对电路板已被安装时提供第一组中间连接器而要被安装时提供第一组用户连接器的情况；-图4是说明可以根据本发明至少一个实施例而提供的几种配置的框图；-图5是说明根据本发明至少一个实施例的部件的几种关系的框图；-图6是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的平面图；-图7是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的透视图；-图8是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的投影图；-图9是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的截面图；-图10是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的投影图；-图11是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的平面图；-图12是说明根据本发明至少一个实施例的、包括可叠放模块导轨子系统的系统的例子的透视图；-图13是说明根据本发明至少一个实施例的、包括可叠放模块导轨子系统的系统的例子的投影图。
在不同的图中使用相同参考标记表示相似或相同的部分。
具体实施例方式
提供一种用于电气系统结构的方法和装置，该电气系统结构能够提供固定的或模块化的部件，例如接口连接器。固定的部件能够最小化产品成本。模块化部件提供产品的灵活配置。根据本发明的至少一个实施例，能够提供固定的或模块化部件的电气系统结构在能够提供一系列产品变体的同时最小化了成本，例如设计、生产和用户支持成本。
作为例子，本发明的至少一个实施例可以用于提供针对几种接口端口而设计的电路板，例如印刷电路板(PCB)，所述接口端口例如是24个固定的10兆比特每秒/100兆比特每秒(10Mbps/100Mbps或10/100)以太网接口端口、两个固定的吉比特以太网(GE)接口端口，或可选地几个(例如四个)可插式模块。
根据本发明的至少一个实施例，例如尺寸为15.45″×11.00″的单个PCB可以用于实现固定的或完全模块化的接口系统。固定接口系统的一个例子包括安装在PCB上的三个固定的2×6 RJ45连接器和两个固定的GE小型可插式(SFP)接口端口。附加的金属件(metal work)包住固定PCB部件，以提供低成本、物理上较小并且有吸引力的产品。
过去，根据所述产品设计提供模块化版本典型地包括对PCB的完全重新设计。然而，根据本发明的至少一个实施例，通过拆卸(或不安装)端口接口连接器(例如RJ45和SFP连接器)、添加模块导轨以及将PCB包装在不同的金属包装中，完全模块化的产品变体可以以很短的进入市场时间而被提供。
根据本发明的至少一个实施例，提供了这样的特征其促进了用于固定的和模块化配置的通用电路板的使用以及固定的和模块化配置之间的转化。作为例子，可以提供用于模块的可拆卸卡导轨机制。作为另一例子，一种安装技术可以用来保持通用电路板的垂直位置，以允许用于固定和模块化配置二者的电路板和模块上的空气流动。作为另一例子，通用电路板可以被颠倒地安装以防止安装螺钉干扰模块的插入。
根据本发明的至少一个实施例，通用电路板设计可以用于包括固定和可替换I/O端口的各种I/O端口配置，由此减少设计成本。例如，如果在基于具有固定接口的产品的新产品中需要可替换/模块化I/O端口，则通过允许针对多个配置的通用电路板的使用，可以针对具有新的I/O端口配置的实现而获得更快的进入市场时间。
图1是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图。在步骤101，制造未组装的电路板。电路板典型地包括绝缘衬底，例如具有一层或多层例如金属(例如铜)的导电材料的阻燃型4(FR4)玻璃纤维/环氧树脂合成衬底。导电层可以在所述衬底的外表面和/或该衬底的内部被提供。导电材料可以选择性地从一个或多个导电层的各部分被移除以形成导电图形，该导电图形可以称作印刷电路。因此，所述电路板可以称作印刷电路板(PCB)。印刷电路为可以安装在PCB上的部件提供导电互连，其中所述部件例如是无源部件，例如电阻、电容和/或电感；有源部件，例如集成电路和/或晶体管；和/或其它部件，例如连接器、开关、输入设备和/或输出设备。在PCB上建立印刷电路之后，可以采取附加的步骤，例如在PCB中钻孔，涂覆(例如电镀)导电材料以为所述孔中的至少一个加内衬，从而导电地桥接PCB的不同导电层的各部分，在PCB的至少一个表面的至少一部分上涂覆至少一个阻焊层以保护导电材料并防止焊料与被保护区域接触，和/或应用(例如丝印)印刷术语来标识部件位置。所述步骤的任一个或全部都可以被执行以制造未组装的PCB，该PCB是还未通过部件被组装的PCB(即部件还未被添加到该PCB)。
在步骤102，利用部件组装所述电路板。步骤102可以包括步骤103、104、105、106、107和/或108。在步骤103，用这样的部件组装所述电路板其对于要以用户连接器被组装的电路板和要以中间连接器被组装的电路板是共用的。在步骤104，进行判决，该判决是关于所述电路板是以用户连接器(即这样的连接器从电路板外壳外部可进入且适合用于该外壳外部的连接)被组装，还是以中间连接器(即这样的连接器从所述外壳内部可进入且适合用于至基本包含于该外壳内的接口模块的连接，其中该接口模块优选地提供用户连接器)被组装。
当在步骤104产生了以用户连接器组装所述电路板的判决时，所述过程在步骤105继续进行。在步骤105，所述电路板被组装以用户连接器。在步骤106，所述电路板被组装以接口电子器件以支持所述用户连接器。所述接口电子器件优选地对着所述电路板的第一表面而被安装在该电路板的第二表面(例如底面)上，其中所述第一表面是这样的表面在已经产生了以中间连接器组装所述电路板的判决的情况下中间连接器被安装于其上的表面。所述第一表面优选地是第一二维表面，并且所述第二表面优选地是第二二维表面。
从步骤106，所述过程继续进行到步骤109。在步骤109，所述电路板被安装在与用户连接器相匹配的外壳中。所述与用户连接器相匹配的外壳限定了至少一个孔(aperture)以允许从所述与用户连接器相匹配的外壳外部进入至少一个用户连接器。步骤109之后，初始零选项(即例如模块还未被安装的选项)配置已完成。从109，所述过程继续进行到步骤110。在步骤110，例如通过将在与用户连接器相匹配的外壳外部的设备连接到至少一个用户连接器，来使用所述产品。
当在步骤104产生了以中间连接器组装所述电路板的判决时，所述过程继续进行到步骤107。在步骤107，所述电路板被组装以中间连接器。在步骤108，安装所述模块导轨。所述模块导轨用于当模块被插入和/或从与中间连接器相匹配的外壳移除时将模块对准。例如，所述模块导轨可以包括轨道，其中至少一个轨道优选地接合至少一个模块的至少一个配对导轨，例如至少一个配对轨道。所述模块导轨优选地至少部分上扩展到邻近所述电路板的第一表面。所述模块导轨还可以至少部分上扩展到邻近至少另一个结构部件，例如衬底结构。所述模块导轨优选地适于在距所述电路板的第一表面有一定间隔的位置定位接口模块，以增强对流换热。包括所述模块导轨和配对导轨的导轨系统优选限定了用来增强对流换热的穿孔。例如，可以在模块导轨、配对导轨和/或在模块导轨和配对导轨二者中提供穿孔，以增强对流换热。
从步骤108，所述过程继续进行到步骤111。在步骤111，所述电路板被安装在与中间连接器相匹配的外壳中。所述与中间连接器相匹配的外壳优选地限定了至少一个孔，以允许从所述与中间连接器相匹配的外壳外部进入可安装于所述与中间连接器相匹配的外壳内的一个或多个模块。例如，可以限定一个孔，以提供从所述外壳外部到模块的用户连接器的进入，用于耦合到设备的电缆的连接，其中所述设备位于所述与中间连接器相匹配的外壳的外部。所述与中间连接器相匹配的外壳优选地具有电磁兼容特性，例如屏蔽、用于孔的垫圈和/或过滤。步骤111之后，最初的零选项配置已完成。
从步骤111，所述过程在步骤112继续进行。在步骤112，至少一个模块被安装到所述与中间连接器相匹配的外壳中。至少一个模块的至少一个配对中间连接器接合了安装于所述与中间连接器相匹配外壳中的电路板的至少一个中间连接器。至少一个模块优选地包括用于接合至少一个模块导轨的至少一个配对导轨。
在步骤113，例如通过将位于所述与用户连接器相匹配的外壳外部的设备连接到至少一个用户连接器，来使用所述产品。可选地，在步骤114，至少一个模块可以从所述与中间连接器相匹配的外壳拆卸(即移除)，由此从所述电路板的中间连接器断开所述模块的配对中间连接器。可选地，如果至少另一个模块可以被安装到所述与中间连接器相匹配的外壳中，则所述过程可能返回到步骤112。因此，适合用于电路板的模块是可插入且可拆卸的。
图2是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图，其是针对电路板已被组装为提供第一组用户连接器并且要被组装为提供第一组中间连接器的情况。在步骤201，电路板从与用户连接器相匹配的外壳被移除。在步骤202，第一组用户连接器从所述电路板被移除。在步骤203，所述电路板被组装以第一组中间连接器。在步骤204，导轨系统的模块导轨被安装到所述电路板上。在步骤205，所述电路板被安装到与中间连接器相匹配的外壳中。所述与中间连接器相匹配的外壳与所述第一组中间连接器相匹配。例如，所述与中间连接器相匹配的外壳可以限定至少一个孔，从而可以通过这个孔从所述与中间连接器相匹配的外壳外部进入第二组用户连接器，其中所述第二组用户连接器是由连接到所述第一组中间连接器的至少一部分的至少一个模块来提供的。
图3是说明根据本发明至少一个实施例的方法的流程图，其是针对电路板已被组装为提供所述第一组中间连接器并且要被组装为提供第一组用户连接器的情况。在步骤301，电路板从与中间连接器相匹配的外壳移除。在步骤302，导轨系统的模块导轨从所述电路板被移除。在步骤303，所述电路板被组装以第一组用户连接器。在步骤304，所述电路板被安装到与用户连接器相匹配的外壳中。所述与用户连接器相匹配的外壳和所述第一组用户连接器组相匹配。例如，所述与用户连接器相匹配的外壳可以限定至少一个孔，其中可以通过该孔从所述与用户连接器相匹配的外壳外部进入所述第一组用户连接器。
图4是说明根据本发明至少一个实施例所提供的几种配置的框图。配置的第一例子通过系统401来描述，其包括几个(例如四个)模块402、403、404和405。模块402、403、404和405中的每一个分别提供一个用户连接器，即用户连接器406、407、408和409。配置的第二例子通过系统410来描述，其包括几个(例如三个)模块411、412和413。模块411和412分别提供一个用户连接器，即用户连接器414和415，并且模块413提供两个用户连接器，即用户连接器416和417。
配置的第三例子通过系统418来描述，其包括几个(例如两个)模块419和420。模块419提供单个用户连接器421，而模块420提供三个用户连接器，即用户连接器422、423和424。配置的第四例子通过系统425来描述，其包括几个(例如两个)模块426和427。模块426提供两个用户连接器，即用户连接器428和429，而模块427提供两个用户连接器，即用户连接器430和431。
配置的第五例子通过系统432来描述，其包括模块433。模块433提供几个(例如四个)用户连接器，即用户连接器434、435、436和437。如可从上述例子中看到的，可以提供任意数量用户连接器的任意数量模块的任意组合。同样，系统可以包括用于连接到任意数量模块的任意数量的中间连接器。
图5是说明根据本发明至少一个实施例的部件的几种关系的框图。第一例子被描述为这样的系统，该系统包括核心501、中间连接器(例如模块连接器)502、用户接口(例如以太网接口)503和用户连接器(例如以太网连接器)504。根据所述例子，核心501提供适合用户接口503或适合可耦合到中间连接器502的模块的信号。当模块连接到中间连接器502时，用户接口503优选地被禁止(或不出现在所述系统中)，这允许核心501经由连接到中间连接器502的模块进行通信。除非期望所述系统保持准备接受至另一模块的连接的与中间连接器相匹配的配置，否则，当模块未连接到所述系统时，用户接口503优选地被启动(或被安装并被启动)，这允许核心501经由用户接口503和用户连接器504进行通信。
所述配置为有益时的情形的例子是当用户接口503和用户连接器504被实现在所述电路板上而所利用的电路类似于还可被实现在模块中的电路时。在所述情形中，用户接口503绕过中间连接器502(无需将中间连接器502安装到所述电路板上)、经由所述电路板(例如PCB轨迹)的导体与核心501进行通信，但核心501和用户接口503之间的通信可以利用相同的信号来实现，其中所述信号还用于核心501和连接到中间连接器502的模块之间的通信。
第二例子被描述为核心505、中间接口(例如模块接口)506、中间连接器(例如模块连接器)507、标准用户接口(例如以太网接口)508、标准用户连接器(例如以太网连接器)509、标准用户接口(例如以太网接口)510、替换的用户接口(例如其它接口)511以及替换的用户连接器(例如其它连接器)512。根据所述例子，核心505耦合到中间接口506和/或用户接口508，并为其提供信号。中间接口506如果存在则耦合到中间连接器507，其中可插式且可拆卸的模块可以连接到所述中间连接器。用户接口508如果存在则耦合到用户连接器509。至用户连接器509的进入可以从围绕用户连接器509的外壳外部提供。
然而，如果期望不同类型的接口和/或连接器，则可以提供转换器来从用户连接器509转换到另一个(例如第二个)用户连接器512。所述转换器可以包括用户接口510、其它用户接口511和其它用户连接器512。利用这种配置，用户连接器509耦合到用户接口510，该用户接口510耦合到其它用户接口511，其它用户接口511耦合到其它用户连接器512。其它用户接口511和其它用户连接器512可以提供并允许到任意类型的电气、光学或其它通信接口的连接。如果用户接口508经由另一路由(例如经由所述电路板的导电路径)耦合到用户接口510，则可以绕过用户连接器509。如果核心505经由另一路由(例如经由所述电路板的导电路径)耦合到其它用户接口511，则可以绕过用户接口508、用户连接器509和用户接口510。
图6是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的平面图。所述系统包括与中间连接器相匹配的外壳601；电源602；电路板603；第一表面部件604；中间连接器605、606、607和608；用户连接器焊垫(solderpad)609、610、611、612；模块导轨613、614、615、616和617；以及衬底结构618。外壳601限定了孔619、620、621和622，用来允许从与中间连接器相匹配的外壳601外部进入可被安装在与中间连接器相匹配的外壳601中的模块。可选地，一个或多个孔可以被限定在孔619、620、621和622被限定的区域上。可以提供封板(blank plate)来填充所述孔中的任一个，用于当各个模块未被安装在与中间连接器相匹配的外壳601中时提供物理和电磁屏障。所述孔可以邻近于与中间连接器相匹配的外壳601的第一(例如前)外壳端部而被限定。
衬底结构618优选地邻近于与中间连接器相匹配的外壳601的第一端部而被定位。衬底结构618提供优选地与电路板603的第一表面共面的第一衬底表面。电路板603的第一(例如前)电路板端部优选地邻近于与衬底结构618的第一衬底端部相对的衬底结构618的第二衬底端部而被定位，其中所述第一衬底端部优选地邻近于与中间连接器相匹配的外壳601的第一外壳端部而被定位。与所述第一电路板端部相对的、电路板603的第二(例如后)电路板端部优选地邻近于电源602的第一(例如前)电源端部而被定位。电源602的第二(例如后)电源端部优选地相对于所述第一电源端部且邻近于与中间连接器相匹配的外壳601的第二(例如后)外壳端部而被定位，其中所述第二外壳端部优选地相对于所述第一外壳端部而被定位。通过超出电路板603的周界来定位电源602，电源602的大小不受电路板603大小的约束，这允许电路板603在与中间连接器相匹配的外壳601的第三(例如顶)端部和第四(例如底)端部之间所限定空间的任意部分上延伸，并且在与中间连接器相匹配的外壳601的第五(例如左)和第六(例如右)端部之间所限定空间的任意部分上延伸。
用户连接器焊垫609、610、611和612优选地邻近于所述第一电路板端部且远离所述第二电路板端部而被定位。中间连接器605、606、607和608优选地位于用户连接器焊垫609、610、611和612与第一电路板端部相对且与第二电路板端部相向的一侧。中间连接器605、606、607和608优选地位于与第一电路板端部相比更靠近第二电路板端部的位置以最小化用于可耦合到中间连接器605、606、607和608的模块的空间，而可以在电路板603上、在中间连接器605、606、607和608与所述第二电路板端部之间安装第一表面部件604。优选地在电路板603上，在邻近于第二电路板端部并远离第一电路板端部的位置安装第一表面部件604。通过将第一表面部件604安装在电路板603的第一(例如顶侧)表面上，第一表面部件604可以大致上与可连接到中间连接器605、606、607和608的任何模块一样高，这是因为在电路板603的第一表面和与中间连接器相匹配的外壳601的第三(例如顶)端部之间的距离，对于电路板603的第一表面上可安装中间连接器605、606、607和608及第一表面部件604的区域而言基本上是相似的。因此，根据电路板603的第二(例如底侧)表面和与中间连接器相匹配的外壳601的第四(例如底)端部之间的距离，可安装于电路板603第一表面上的部件(例如第一表面部件604)的高度可能大于可安装于电路板603第二表面上的部件的高度。然而，部件可以被安装在电路板603的第二表面上，甚至是在第一电路板端部与中间连接器605、606、607和608之间的区域上，尽管该第一电路板端部与中间连接器605、606、607和608之间的区域，优选地对于任何部件保持畅通，其中所述部件具有足以干扰可以邻近该区域被安装的任意模块的高度。通过不在用户连接器焊垫609、610、611和612上安装用户连接器，可以进一步避免或最小化与可被安装的任意模块的干扰。
模块导轨613、614、615、616和617优选地被安装，以从邻近于衬底结构618第一衬底端部的衬底结构618第一衬底表面延伸到邻近于中间连接器605、606、607和608的电路板603的第一表面。模块导轨613、614、615、616和617有助于限定路径，其中可以通过该路径插入模块以连接到中间连接器605、606、607和608。例如，模块导轨613和614辅助限定了这样的路径从孔619出发、通过衬底结构618、通过用户连接器焊垫609以及电路板603的第一表面的一部分、到中间连接器605。作为另一例子，模块导轨614和615辅助限定了这样的路径从孔620出发、通过衬底结构618、通过用户连接器焊垫610以及电路板603的第一表面的一部分、到中间连接器606。作为另一例子，模块导轨615和616辅助限定了这样的路径从孔621出发、通过衬底结构618、通过用户连接器焊垫611以及电路板603的第一表面的一部分、到中间连接器607。作为又一例子，模块导轨616和617辅助限定了这样的路径从孔622出发、通过衬底结构618、通过用户连接器焊垫612以及电路板603的第一表面的一部分、到中间连接器608。由模块导轨613、614、615、616和617所限定的路径具有与限定那些路径的模块导轨平行的轴。
图7是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的透视图。模块导轨613和614连至衬底结构618和/或电路板603。模块导轨613和614优选地提供这样的线性轨迹该轨迹相互平行并且适于优选地、可滑动地接合配对导轨626和643。配对导轨626和643连至模块电路板630。配对导轨626和643优选地提供这样的线性轨迹该轨迹相互平行并且适于优选地、可滑动地接合模块导轨613和614。模块第一表面部件631、632、633和634被安装在模块电路板630的模块第一表面上。因此，所述系统提供了模块的安装和拆卸，所述模块包括模块电路板630、配对导轨626和643以及模块第一表面部件631、632、633和634。
图8是说明根据本发明至少一个实施例的系统的例子的投影图。所述系统包括与中间连接器相匹配的外壳601、电源602、电路板603、第一(例如顶侧)表面部件604、中间连接器605、第二(例如底侧)表面部件623、624和625、用户连接器焊垫609、模块导轨613、配对导轨626、衬底结构618、模块电路板630、模块第一(例如顶侧)表面部件631、632、633和634、模块第二(例如底侧)表面部件635、636、637和638、模块互连639、配对中间连接器640以及支架(standoff)641和642。包括模块导轨613和配对导轨626的导轨系统限定了用以增强对流换热的穿孔627、628和629。支架641和642将电路板603定位于距与中间连接器相匹配的外壳610第二端部的内部有一个支架距离的位置，以留出用于容纳第二表面部件623、624和625的高度的空间并且促进对流换热。
如所说明的，由于电源602优选地位于电路板603的第二端部和与中间连接器相匹配的外壳601的第二端部之间，因此电源602可以占据从与中间连接器相匹配的外壳601第三端部内部到与中间连接器相匹配的外壳601第四端部内部的那些端部之间的整个空间或其任意部分。第一表面部件604优选地被安装在电路板603的第一表面上，并且可以占据中间连接器605和电路板603的第二端部之间的空间，其具有不大于从电路板603的第一表面到与中间连接器相匹配的外壳601的第三端部内部或其任意部分的距离的高度。
第二表面部件623、624和625优选地被安装在电路板603的第二表面上，并且可以占据电路板603的第二表面上(排除被支架641和642所占据的任何空间)、在电路板603的第二表面和与中间连接器相匹配的外壳601的第四端部内部之间的空间。将第二表面部件623、624和625定位于电路板603的第二表面上，有助于减少对安装于电路板603第一表面上的部件的需求，这最大化了电路板603的第一表面的平面(并且优选是裸露的)区域，其中模块导轨613和配对导轨626可以被定位于该区域上。配对导轨626优选地、可滑动地接合模块导轨613。配对导轨626耦合到模块电路板630。模块第一表面部件631、632、633和634被安装在模块电路板630的模块第一(例如顶侧)表面上。模块第二表面部件635、636、637和638被安装在模块电路板630的模块第二(例如底侧)表面上。
模块导轨613和配对导轨626将模块电路板630定位在相距衬底结构618和电路板603有一定距离的位置，以增强对流换热。模块导轨613或配对导轨626可以定义穿孔627、628和629，或者模块导轨613和配对导轨626二者都可以定义穿孔以增强对流换热。给出由所述导轨系统所提供的间隔距离，模块第二表面部件635、636、637和638可以占据模块电路板630的模块第二表面上、在模块电路板630的模块第二表面与电路板603的第一表面和/或衬底结构618表面之间的空间，这是因为电路板603的第一表面和衬底结构618的表面优选地位于同一平面内。衬底结构618可以被连接以保持与电路板603的共面关系，例如通过将衬底结构618直接或通过例如与中间连接器相匹配的外壳的中间机械结构而连至支架641和642，其中所述支架可以耦合到衬底结构618和电路板603。模块第一表面部件631、632、633和634可以占据模块电路板630的模块第一表面上、在模块电路板630的模块第一表面和与中间连接器相匹配的外壳601的第一端部内部之间的空间。
为了供给由所述导轨系统提供的间隔距离，耦合到与中间连接器605配对的配对中间连接器640的模块互连639可以被提供，以将模块电路板630的导体耦合到配对中间连接器640并且跨越从模块电路板630到中间连接器605之间的距离。模块互连639优选地耦合到模块电路板630的模块第二表面。
图9是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的截面图。模块导轨613和614优选地沿着相互平行的轴而被安装在衬底结构618(和/或电路板603)上。配对导轨626和643优选地沿着相互平行的轴而被安装到模块电路板630上，并且优选地位于模块电路板630的模块第二表面上。配对导轨626优选地、可滑动地接合模块导轨613。配对导轨643优选地、可滑动地接合模块导轨614。例如模块第一表面部件631的模块第一表面部件可以被安装在模块电路板630的模块第一表面上。例如模块第二表面部件635的模块第二表面部件可以被安装在模块电路板630的模块第二表面上。包括模块导轨613和614以及配对导轨626和643的导轨系统，将模块电路板630保持在相距衬底结构618有一定距离的位置，其中所述距离优选地提供了充分的空气通路(air duct)以增强对流换热，从而为散发热量的系统部件排热。
图10是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的投影图。模块导轨614被安装在衬底结构和/或电路板603上，其优选地是共面的。例如，模块导轨614可以提供用以滑动接合配对导轨626的线性轨迹。模块包括模块电路板630、配对导轨626和模块第一表面部件631。配对导轨626被安装在模块电路板630上。模块第一表面部件631被安装在模块电路板630的第一表面上。优选地，配对导轨626和/或模块导轨614限定了穿孔627、628、629和644，所述穿孔允许穿越所述导轨系统的空气流通，由此增强对流换热。如所说明的，穿孔627、628、629和644可以被实现为拉长的穿孔，例如拉长的矩形穿孔。可选地，穿孔627、628、629和644可以被实现为一系列非拉长的穿孔，例如圆形或方形的穿孔。
图11是说明根据本发明至少一个实施例的模块导轨子系统的例子的平面图。从这个角度看，模块电路板630和模块第一表面部件631是可见的，并且所述导轨子系统的特征(feature)用虚线表示。所述模块包括模块电路板630和安装于模块电路板630的模块第一表面上的模块第一表面部件631。
图12是说明根据本发明至少一个实施例的、包括可叠放模块导轨子系统的系统的例子的透视图。模块导轨613和614连至电路板603的第一表面(并且可选地可在衬底结构618上延伸)。配对导轨626和643连至第一模块的第一模块第二表面，优选地是第一模块电路板630。配对导轨626和643适于分别接合模块导轨613和614。
模块导轨646和647连至所述第一模块的第一模块第一表面，优选地是第一模块电路板630。配对导轨648和649连至第二模块的第二模块第二表面，优选地是第二模块电路板650。配对导轨648和649适于分别接合模块导轨646和647。第二模块第一表面部件651、652、653和654被安装在第二模块电路板650的第二模块第一表面上。
与电路板603间隔一定距离的几个中间连接器可以被提供，以接合和耦合去往和来自所述第一和第二模块的信号，和/或附加的中间连接器可以在所述第一模块上被提供，以耦合所述第二模块(例如以菊花链的方式)。用于增强对流换热的穿孔优选地被提供，用于包括模块导轨613和614以及配对导轨626和643的第一导轨子系统，和包括模块导轨646和647以及配对导轨648和649的第二导轨子系统。
图13是说明根据本发明至少一个实施例的、包括可叠放模块导轨子系统的系统的例子的投影图。几个模块可以被安装在关于电路板603的一个或多个层上。电路板603的模块导轨适于与位于第一层的一个或多个模块的配对导轨相耦合，其中所述模块例如是模块电路板630、655和656。位于关于电路板603的第二层的一个或多个模块可以被安装，所述模块例如是模块电路板657、658和659，以使得它们的配对导轨接合安装于第一层的一个或多个模块的一个或多个模块导轨。位于关于电路板603的第三层的一个或多个模块可以被安装，所述模块例如是模块电路板660，以使得它们的配对导轨接合安装于第二层的一个或多个模块的一个或多个模块导轨。
如从所说明的例子中可以看到的，可以安装各种大小的模块的各种组合。例如，所说明的例子描述了被安装在第一层的两个一端口模块和一个二端口模块、被安装在第二层的一个二端口模块和两个一端口模块，以及被安装在第三层的一个四端口模块。如所说明的，各种数量端口的各种数量模块可以被安装在几个层中的一个或多个上，同时任一层上的模块类型不会强加关于任何其它层上的模块类型及其配置的限制。然而，对于任一给定层，足够数量的模块应当优选地被安装在前一层上，以提供充分的机械稳定性。
如所说明的例子中所示，根据本发明至少一个实施例的导轨子系统的模块导轨和配对导轨可以具有各种样式的截面，例如接近字母形状C或U、I或H、L或J、F、E等，其中模块导轨的至少一部分接合配对导轨的至少一部分，以限定电路板与模块之间或一层的模块与后一层的模块之间的机械关系。
因此，已经介绍了一种用于固定的且可替换的模块结构数据路径接口的方法和装置。尽管已经利用特定的具体例子描述了本发明，然而本发明不限于所述几个例子，这对于本领域的技术人员而言是显而易见的。例如，尽管已经就连接器、模块导轨等的特定例子描述了本发明，然而本发明可以用于具有其它类型的所述属性的系统中，其可能具有例如其它类型的连接器和/或其它样式的模块导轨的其它特征。利用本发明的创造性特征的其它实施例对于本领域的技术人员而言是显而易见的，并且包含于此。
权利要求
1.一种方法，其包括下列步骤制造未组装的电路板；确定所述未组装的电路板是被组装为提供第一组用户连接器还是提供第一组中间连接器；当所述电路板被组装为提供所述第一组用户连接器时，执行下列步骤以所述第一组用户连接器组装所述电路板；以接口电子器件组装所述电路板，从而支持用于所述第一组用户连接器的接口；以及将所述电路板安装到匹配于所述第一组用户连接器的、与用户连接器相匹配的外壳中；当所述电路板被组装为提供第一组中间连接器时，执行下列步骤以所述第一组中间连接器组装所述电路板；在所述电路板上安装导轨系统的模块导轨；将所述电路板安装到匹配于所述第一组中间连接器的、与中间连接器相匹配的外壳中。
2.根据权利要求1的方法，其还包括安装模块，其中所述模块包括用于连接到所述电路板的至少一个中间连接器的配对连接器。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述模块提供用户连接器，其中该用户连接器适合经由通过所述与中间连接器相匹配的外壳所限定的孔而从外部进入。
4.根据权利要求2的方法，其还包括移除所述模块；以及安装替换的模块。
5.根据权利要求2的方法，其还包括在所述模块上提供所述导轨系统的配对导轨，其中该配对导轨适于接合所述模块导轨中的至少一个。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述导轨系统将模块定位于与所述电路板间隔一定距离的位置，以增强对流换热。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述导轨系统限定了用来增强对流换热的穿孔。
8.根据权利要求1的方法，其中，当所述电路板已被组装为提供所述组第一用户连接器并且要被组装为提供所述第一组中间连接器时，执行下列步骤从所述与用户连接器相匹配的外壳移除所述电路板；移除所述第一组用户连接器；以所述第一组中间连接器组装所述电路板；在所述电路板上安装所述导轨系统的模块导轨；将所述电路板安装到匹配于所述第一组中间连接器的、与中间连接器相匹配的外壳中。
9.根据权利要求1的方法，其中，当所述电路板已被组装为提供所述第一组中间连接器并且要被组装为提供所述第一组用户连接器时，执行下列步骤从所述与中间连接器相匹配的外壳移除所述电路板；从所述电路板移除所述导轨系统的模块导轨；以所述第一组用户连接器组装所述电路板；将所述电路板安装到所述与用户连接器相匹配的外壳中。
10.一种装置，其包括电路板，其具有用于第一电接口的第一组焊垫以及用于第二电接口的第二组焊垫，所述第一组焊垫被定位于远离所述电路板前沿的位置，而所述第二组焊垫被定位于接近所述电路板前沿的位置，所述第一组焊垫适于允许第一组中间连接器的安装，而所述第二组焊垫适于允许第一组用户连接器的安装，所述第一组中间连接器适于允许第一组接口模块的安装，所述第一组接口模块适于允许第二组用户连接器的提供。
11.根据权利要求10的装置，其中，所述电路板适于允许模块导轨的安装，以引导所述第一组接口模块插入所述第一组中间连接器中，其中，连同所述第一组中间连接器一起安装所述模块导轨。
12.根据权利要求11的装置，其中，所述模块导轨和所述第一组中间连接器邻近于所述电路板的第一二维表面而被安装。
13.根据权利要求12的装置，其中，所述模块导轨具有与在所述第一组焊垫和所述第二组焊垫之间的方向相平行的轴。
14.根据权利要求13的装置，其中，所述模块导轨适于将所述第一组接口模块定位在与所述电路板的第一二维表面间隔一定距离的位置，以增强对流换热。
15.根据权利要求14的装置，其中，所述第一组接口模块包括适于接合所述模块导轨的配对导轨，其中，包括所述模块导轨和配对导轨的导轨系统限定了用来增强对流换热的穿孔。
16.根据权利要求11的装置，其中，所述电路板还适于允许耦合到所述中间连接器的电子器件的安装，其中所述电子器件邻近于所述电路板的第二二维表面而被安装，其中该第二二维表面对着所述第一二维表面。
17.根据权利要求10的装置，其中，所述电路板还适于允许所述第一组用户连接器在所述电路板的第一二维表面上的安装。
18.根据权利要求17的装置，其中，所述电路板还适于允许耦合到所述第一组用户连接器的固定接口电路的安装，以支持所述第二电接口。
19.根据权利要求18的装置，其中，所述固定接口电子器件邻近于所述电路板的第一二维表面、远离于所述第一组用户连接器而被安装。
20.根据权利要求18的装置，其中，所述固定接口电子器件邻近于所述电路板的第二二维表面而被安装，其中该电路板的第二二维表面对着该电路板的第一二维表面。
全文摘要
提供了一种用于电气系统结构的方法和装置，其中该电气系统结构能够提供例如接口连接器的固定的或模块化部件。固定的部件允许最小化产品成本。模块化部件提供了产品的灵活配置。根据本发明的至少一个实施例，能够提供固定的或模块化部件的电气系统结构在能够提供一系列产品变体的同时最小化成本，例如设计、生产和客户支持成本。
文档编号H04L29/00GK1953652SQ200610136369
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者S·J·戴维斯, D·J·金, D·派克, J·M·W·周, M·R·梅伽里蒂 申请人:阿尔卡特公司