CN107768901A - 具有换热器的插座组件 - Google Patents

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Abstract

一种插座组件(104)，包含插座外壳(108)，插座外壳具有模块腔(122)，模块腔由顶壁(180)限定，顶壁具有通过其的多个孔(190)。模块腔在插座外壳的前端(110)具有端口(123)，端口配置为接收可插拔模块(106)。通信连接器(142)位于插座外壳中，并具有与可插拔模块配合的配合接口(144)。换热器(150)接收在模块腔中，换热器具有位于顶壁下方的模块腔内的散热件(152)。散热件配置为与可插拔模块热连通。换热器具有从散热件延伸的多个翅片段(154)。翅片段接收在顶壁中的对应的孔中，以穿过顶壁至模块腔的外部来进行散热。

Description

具有换热器的插座组件
技术领域
本文所述的主题涉及一种插座组件，其接收通信***中的可插拔模块。
背景技术
至少一些已知的通信***包含插座组件，例如输入/输出(I/O)连接器组件，其配置为接收可插拔模块，并在可插拔模块与插座组件的电连接器之间建立通信连接。作为一个示例，已知的插座组件包含插座外壳，其安装到电路板，且配置为接收小形状因数(SFP)可插拔收发器。插座组件包含长形的腔，其在腔的开口与设置在腔内并安装到电路板的电连接器之间延伸。可插拔模块通过开口被***，并在腔中朝向电连接器前进。可插拔模块和电连接器具有彼此接合的相应的电触头，以建立通信连接。
在可插拔模块和插座组件的设计中经常遇到的挑战是在通信***的运行期间产生的热量，这对模块/***可靠性和电气性能产生不利的影响。通常，热量由可插拔模块内的内部电路板上的部件产生，并通过可插拔模块的金属本体从内部电路板抽走。在一些情况下，热沉用于从可插拔模块散热。在常规插座组件中，插座外壳的顶部包含大的开口。热沉覆盖开口并通过弹簧夹保持在插座外壳上。热沉的一部分通过开口延伸并接合可插拔模块。外壳的顶部中的大的开口是电磁干扰(EMI)的泄露点。一些插座组件通过开口处的附加的垫圈来缓解EMI泄露，这增加了插座组件的总成本。
相应地，需要在换热器与插座组件的外壳之间的接口处提供具有成本效益的EMI屏蔽。
发明内容
根据本发明，提供一种插座组件，其包含插座外壳，所述插座外壳具有模块腔，所述模块腔由顶壁和延伸到与所述顶壁相反的底部的相对侧壁限定。所述顶壁具有通过其的多个孔。所述模块腔在所述插座外壳的前端具有端口，所述端口配置为接收可插拔模块。通信连接器位于所述插座外壳中，并且具有与所述可插拔模块配合的配合接口。换热器接收在所述模块腔中，所述换热器具有位于所述顶壁下方的模块腔内的散热件。所述散热件配置为与所述可插拔模块热连通。所述换热器具有从所述散热件延伸的多个翅片段。所述翅片段接收在所述顶壁中的对应的孔中，以穿过所述顶壁至所述模块腔的外部来进行散热。
附图说明
图1是根据实施例的具有插座组件的前部透视图。
图2是通信***的透视、截面图。
图3是根据示范性实施例的通信***的可插拔模块的前部透视图。
图4是根据示范性实施例的插座组件的一部分的俯视图。
图5是根据实施例的通信***的前部透视图。
具体实施方式
本文所述的实施例包含通信***，其具有用于从可插拔模块散热的换热器。本文所述的各种实施例包含插座组件，其具有用于从可插拔模块散热的换热器，同时在换热器处提供有效的EMI屏蔽。例如，在示范性实施例中，笼或插座外壳中的开口很小，以控制EMI屏蔽。
图1是根据实施例的通信***100的前部透视图。图2是通信***100的透视、截面图。通信***100包含电路板102、安装到电路板102的插座组件104、以及配置为通信地接合插座组件104的一个或多个可插拔模块106。插座组件104被示出为堆叠和成组的插座组件104，其配置为接收处于堆叠和成组布置的多个可插拔模块106。虽然在图1中仅示出了一个可插拔模块106，但应当理解，多个可插拔模块106可以同时接合插座组件104。
通信***100相对于配合或***轴线91、俯仰轴线92和横向轴线93取向。轴线91-93互相垂直。尽管俯仰轴线92在图1中看起来是在平行于重力的竖直方向上延伸，但应当理解，轴线91-93不需要相对于重力具有任何特定的取向。例如，电路板102可以垂直地、水平地或以其他取向来定向。
通信***100可以是电信***或装置的一部分或与其一起使用。例如，通信***100可以是交换机、路由器、服务器、集线器、网络接口卡或存储***的一部分，或者包含它们。在示出的实施例中，可插拔模块106配置为传输电信号形式的数据信号。在其他实施例中，可插拔模块106可以配置为传输光信号形式的数据信号。电路板102可以是子卡或主板，且包含通过其延伸的导电迹线(未示出)。
插座组件104包含安装到电路板102的插座外壳108。插座外壳108也可以称为插座笼。插座外壳108可以布置在***或装置的机箱的框板或面板(未示出)处，例如通过面板中的开口。因此，插座外壳108是装置和对应的面板的内部，且(多个)可插拔模块106从装置和对应的面板的外部或外侧装载到插座外壳108中。在示出的实施例中，插座组件104设置有换热器150，用于从可插拔模块106散热。
插座外壳108包含前端110和相反的背端112。前端110可以设置在面板处，并通过面板中的开口延伸。配合轴线91可以在前端110和背端112之间延伸。诸如“前”、“后”、“顶”或“底”的相对或空间术语仅用于区分所引用的元件，而不一定需要通信***100中或通信***100的周围的环境中的特定位置或取向。例如，前端110可以面向较大的电信***的背部或位于其中。在许多应用中，当用户将可插拔模块106***插座组件104中时，前端110对于用户可见。在其他示例中，顶部和底部可以参考电路板102，其中底部定位为更靠近电路板，并且顶部定位为更远离电路板。在一些取向中，顶部可以位于底部的下方，且在一些取向中，顶部和底部可以竖直地对齐，例如当电路板102竖直取向而不是水平取向时。
插座外壳108配置为抑制并阻挡电磁干扰(EMI)，并在配合操作期间引导(多个)可插拔模块106。为此，插座外壳108包含多个外壳壁114，其彼此互连以形成插座外壳108。外壳壁114可以由导电材料形成，例如金属片和/或具有导电颗粒的聚合物。在示出的实施例中，外壳壁114由金属片冲压并成型。在一些实施例中，插座外壳108配置为便于气流通过插座外壳108，以将热量(热能)从插座组件104和(多个)可插拔模块106传递走。例如，可以在外壳壁114中设置气流开口，以允许气流通过插座外壳108。空气可以从插座外壳108的内部流动到外部环境，或从插座外壳108的外部流动到插座外壳108的内部。可以使用风扇或其他空气移动装置，以增加通过插座外壳108以及经过(多个)可插拔模块106的气流。
在示出的实施例中，插座外壳108包含长形的模块腔120的第一(或底部)行116和长形的模块腔122的第二(或顶部)行118。模块腔120、122中的每一个在前端110和背端112之间延伸。模块腔120、122具有相应的端口开口121、123，其尺寸和形状设定为接收对应的可插拔模块106。模块腔120、122可以具有相同或相似的尺寸，且在平行于配合轴线91的方向上纵长地延伸。在示出的实施例中，每个模块腔122堆叠在对应的模块腔120上，使得模块腔120位于模块腔122和电路板102之间；然而，在替代实施例中，模块腔122可以设置成单个行，而没有下方的模块腔120。模块腔120、122以任何数量的列组合在一起，包括单个列。可以设置任何数量的模块腔，包含单个模块腔。
在一些实施例中，可插拔模块106是具有可插拔本体130的输入/输出电缆组件。如图3所示，可插拔本体130包含配合端132和相反的电缆端134。电缆136在电缆端134处联接到可插拔本体130。可插拔本体130还包含内部电路板138(图2)，其通信地联接到电缆136的电线或光纤(未示出)。内部电路板138在配合端132处包含接触垫140。配合端132配置为***插座外壳108的模块腔122中，且沿着配合轴线91在配合方向上前进。在示范性实施例中，可插拔本体130为内部电路板138提供热传递，例如为内部电路板138上的电子部件提供热传递。例如，内部电路板138与可插拔本体130热连通，且可插拔本体130从内部电路板138传热。
插座组件104包含一个或多个通信连接器142(图2)，其配置为与对应的可插拔模块106配合。在示出的实施例中，每个通信连接器142具有第一配合接口144和第二配合接口146。第一配合接口144设置在模块腔120内，且第二配合接口146设置在模块腔122内。第一配合接口144和第二配合接口146分别与端口开口121、123对准。第一配合接口144和第二配合接口146中的每一个包含相应的电触头145、147，其配置为直接接合可插拔模块106的接触垫140。因此，单个通信连接器142可以与两个可插拔模块106配合。
在替代实施例中，插座组件104不包含堆叠的模块腔120、122，而是替代地包含单行的模块腔120或者仅单个模块腔120。在这样的实施例中，通信连接器142可以具有单行的配合接口或单个配合接口。
可插拔模块106是输入/输出(I/O)模块，其配置为***插座组件104中以及从其移除。在一些实施例中，可插拔模块106是小形状因数可插拔(SFP)收发器，或者四通道小形状因数可插拔(QSFP)收发器。可插拔模块106可以满足SFP或QSFP收发器的某些技术规范，例如小形状因数(SFF)-8431。在一些实施例中，可插拔模块106配置为传输高达2.5千兆比特每秒(Gbps)、高达5.0Gbps、高达10.0Gbps、或更高的数据信号。作为示例，插座组件104和可插拔模块106可以分别类似于可从泰科电子(TE Connectivity)购得的SFP+产品线的一部分的插座笼和收发器。
在各种实施例中，插座外壳108的外壳壁114可以可选地在模块腔120、122之间形成端口分隔件148。在示出的实施例中，端口分隔件148是分隔模块腔120、122的单个壁或板。端口分隔件148在前端110和背端112之间基本上平行于配合轴线91延伸。更具体地，模块腔120、端口分隔件148和模块腔122沿着俯仰轴线92堆叠。在替代实施例中，端口分隔件148可以具有两个分隔壁(在图5中示出)，由上部模块腔120和下部模块腔122之间的间隙分隔。可选地，诸如光管的光指示器组件(未示出)可以设置在由端口分隔件148限定的间隙中。间隙可以允许模块腔120、122之间的气流，以增强从位于模块腔120、122中的可插拔模块106的传热。间隙可以保持换热器，所述换热器配置为与可插拔模块106中的一个或两个热连通，以从其散热。替代地，换热器可以直接接收在模块腔120或122中，以与可插拔模块106直接相接。
在示范性实施例中，插座组件104包含一个或多个换热器150。例如，每个上部模块腔122包含一个换热器150。替代地，单个换热器150可以设置为延伸进入每个上部模块腔122中。附加地或替代地，下部模块腔122可以包含换热器150。换热器150由导热材料制造，例如金属材料。换热器150配置为与可插拔模块106热连通。换热器150延伸通过外壳壁114中的一个，例如通过顶部外壳壁180，至插座外壳108和/或模块腔120的外部，以用于空气冷却。
在示范性实施例中，换热器150包含散热件152和从散热件152延伸的多个翅片段154。翅片段154可以与散热件152一体，例如与散热件152共模制。散热件152可以是位于插座外壳108内(例如在模块腔122中)的基本平坦的板。散热件152可以沿着顶部外壳壁的内表面定位。可选地，弹簧155(图2)可以设置在换热器150和插座外壳108之间，例如在散热件152和顶部外壳壁180之间，以抵靠可插拔模块106偏置换热器150。
翅片段154从散热件152的顶部延伸，且配置为穿过顶部外壳壁180，至插座外壳108和/或模块腔120的外部。在示出的实施例中，翅片段154布置成行和列。翅片段154可以被经过并沿着翅片段154的气流空气冷却。翅片段154彼此间隔开，以允许翅片段154之间的空间中的气流。在示出的实施例中，翅片段154具有矩形截面；然而，在替代实施例中，其他形状是可能的。例如，翅片段154可以具有椭圆形状。翅片段154可以是渐缩的。例如，翅片段154可以在翅片段154的基部156处(例如，在散热件152处)较宽，而在翅片段154的末端158处(例如，在翅片段154的远端处)较窄。基部156设置在模块腔120的内部，且末端158设置在模块腔120的外部。
可选地，每个模块腔122可以接收多个换热器150。例如，每个模块腔122在前端110处或附近包含第一换热器160，且在背端112处或附近包含第二换热器162。在替代实施例中，单个换热器150设置于模块腔122中、且在前端110和背端112之间延伸。
在示范性实施例中，换热器150包含从与翅片段154相反的散热件152的底部延伸的导轨164。导轨164配置为接合可插拔模块106。例如，导轨164可以与可插拔模块106的传热翅片交错。导轨164可以纵向地延伸，例如平行于***轴线91。导轨164可以基本上延伸可插拔模块106的整个长度。导轨164可以与散热件152一体，例如与散热件152共模制。
在一些实施例中，插座外壳108由多个互连的面板或片形成。例如，插座外壳108包含围绕外壳腔172的主面板或壳体170、多个内部面板174、基部面板181、以及限定端口分隔件148的一个或多个分隔件面板176。主面板170、内部面板174和分隔件面板176中的每一个可以由金属片冲压并成型。如下文进一步详细描述的，主面板170、内部面板174和分隔件面板176中的每一个可以形成限定模块腔120、模块腔122和端口分隔件148的外壳壁114中的一个或多个。主面板170包含顶壁180、侧壁182、183、以及后壁184。顶壁180限定上部模块腔122的顶部。分隔件面板176可以限定模块腔122的底部或底壁。分隔件面板176可以限定下部模块腔120的顶壁。基部面板181可以搁置在电路板102附近，且可以从而限定插座组件104的底部186。在替代实施例中，电路板102可以限定底部，而不是使用基部面板181。侧壁182、183和后壁184配置为，当安装到电路板102时，从电路板102延伸到顶壁180。
顶壁180包含通过其的多个孔190。换热器150的部分通过孔190穿过顶壁180到模块腔120的外部。孔190由孔边缘192限定。顶壁180在孔190之间包含连结网件(webbing)194。连结网件194限定模块腔122上的结构。例如，连结网件194覆盖可插拔模块106和换热器150。换热器150通过顶壁180的连结网件194俘获在模块腔122中。连结网件194限定孔190的尺寸和形状。连结网件194包含板条196和板条196之间的交叉板条198。在示出的实施例中，板条196和交叉板条198大致上垂直地取向，其中板条196纵向地延伸，例如平行于***轴线91，且交叉板条198横向地延伸，例如平行于横向轴线93。板条196和交叉板条198限定矩形形状的孔190；然而，在替代实施例中，孔190可以具有其他形状，例如椭圆形形状。
内部面板174和分隔件面板176设置在外壳腔172内。在主面板170内，内部面板174和分隔件面板176将外壳腔172分配或划分为单独的模块腔120、122。
主面板170、基部面板181、内部面板174和分隔件面板176可以包括导电材料，例如金属或塑料。当插座外壳108安装到电路板102时，插座外壳108和插座组件104电联接到电路板102，且特别地，电联接到电路板102内的接地平面(未示出)，以使插座外壳108和插座组件104电接地。因此，插座组件104可以减少可能对通信***100的电性能产生不利影响的EMI泄露。
图3是根据示范性实施例的可插拔模块106的前部透视图。可插拔模块106被示出为翅片式可插拔模块，且可以在下文中称为翅片式可插拔模块106。可插拔本体130保持内部电路板138。可插拔本体130具有第一端部或顶部端部200，以及相反的第二端部或底部端部202，侧面204、206在第一端部200和第二端部202之间延伸。第一端部200和第二端部202以及侧面204、206在配合端132和电缆端134之间沿着可插拔本体130的长度纵长地延伸。第一端部200、第二端部202和侧面204、206限定保持内部电路板138的腔210。电缆136可以延伸进入腔210中，以连接内部电路板138。可选地，内部电路板138可以在配合端132处暴露，以配合对应的通信连接器142(在图2中示出)。
在示范性实施例中，可插拔本体130包含第一壳体212和第二壳体214。可选地，第一壳体212可以限定上部壳体，且可以在下文中称为上部壳体212。第二壳体214可以限定下部壳体，且可以在下文中称为下部壳体214。上部壳体212和/或下部壳体214由具有高热导率的材料制造。在示范性实施例中，上部壳体212用于从内部电路板138传热。上部壳体212放置为与内部电路板138热连通。由内部电路板138上的部件产生的热量被抽吸到上部壳体212中并从其传递。在示范性实施例中，上部壳体212包含从其延伸的多个传热翅片220。传热翅片220增加上部壳体212的表面积，且允许从上部壳体212更多的热传递。传热翅片220可以接合换热器150(在图1中示出)的对应的导轨164(在图1中示出)。例如，导轨164可以与传热翅片220交错。传热翅片220可以从上部壳体212的任何部分延伸，例如顶部或第一端部200；但传热翅片220也可以从侧面204、206延伸。
传热翅片220在电缆端134和配合端132之间纵长地行进。可选地，传热翅片220可以从电缆端134到配合端132行进基本上整个长度。可选地，传热翅片220可以从电缆端134和/或配合端132向内凹进。在示出的实施例中，传热翅片220是在传热翅片220的相反的端部之间连续地延伸的平行板。传热翅片220被通道222分隔。可选地，通道可以具有在传热翅片220之间的一致的间隔。例如，传热翅片220的侧面可以是平坦且平行的。
图4是根据示范性实施例的插座组件104的一部分的俯视图。散热件152设置在连结网件194下方，且翅片段154通过孔190延伸。翅片段154具有彼此正交的侧面230。侧面230面向孔边缘192，例如由板条196和交叉板条198两者限定的孔边缘192。在示范性实施例中，在侧面230和孔边缘192之间限定间隙232。散热件152位于间隙232下方，其可以为间隙232提供EMI屏蔽。散热件152也位于连结网件194下方。孔的尺寸影响通过顶壁180的EMI屏蔽。例如，较小的孔可以提供更有效的EMI屏蔽。较小的孔可以为较高的频率和/或较大的频带提供EMI屏蔽。
孔190的尺寸可以相对于翅片段154过大，以允许翅片段154在孔190内移动。可选地，间隙232设置在翅片段154的至少两个侧面230上，例如沿着所有四个侧面230，以允许在互相垂直的方向上的移动。例如，可以允许翅片段154纵向地移动，例如平行于***轴线91(例如，从前到后)，和/或可以允许其横向地移动，例如平行于横向轴线93(例如，侧向)。
孔边缘192限定止动部，以限制翅片段154在孔190中的浮动移动的量。允许翅片段154在孔190内移动允许换热器150相对于插座外壳108移动。因此，可以允许换热器150移动，以与可插拔模块106(在图1中示出)配合。例如，当可插拔模块106装载到插座外壳108中时，换热器150可以位移(例如，侧向)以与可插拔模块106对准。因此，换热器150不会限制可插拔模块106在插座外壳108中的定位，例如与通信连接器142配合。
图5是根据一个实施例的通信***100的前部透视图，其示出了具有大致平坦的顶部的可插拔模块106、以及具有大致平坦的底部以与可插拔模块106相接的换热器150。可插拔模块106不包含传热翅片，且换热器150不包含导轨164(在图1中示出)。由于换热器150不包含导轨164，换热器150不需要侧向地对准到可插拔模块106。因此，换热器150的侧向浮动移动的量可以小于图1所示的换热器150。由于换热器150不需要浮动地如此远或根本不需要浮动，孔190可以较小。提供较小的孔190减小了翅片段154和插座外壳108之间的间隙的尺寸，且与图1所示的实施例相比，提供了更好的EMI屏蔽。然而，与图1所示的实施例相比，换热器150和可插拔模块106之间的表面积的量可能较小，这可能降低换热效率。
在示出的实施例中，端口分隔件148被示出为U型，其具有两个分隔壁250，两个分隔壁250被上部模块腔120和下部模块腔122之间的间隙252分隔。第二换热器150配置为接收在下部模块腔122中，翅片段154延伸进入间隙252中，例如通过下部分隔壁250。下部分隔壁250限定下部模块腔122的顶壁254。翅片段154接收在顶壁254的对应的孔中，以穿过顶壁254到模块腔122的外部(例如，进入间隙252中)来进行散热。例如，空气可以穿过间隙252来冷却翅片段154。

Claims (15)

1.一种插座组件(104)，包括：
插座外壳(108)，包括模块腔(172)，所述模块腔由顶壁(180)和相对的侧壁(182，183)限定，所述侧壁延伸到与所述顶壁相反的底部(186)，所述顶壁具有通过其的多个孔(190)，所述孔由孔边缘(192)限定，所述模块腔在所述插座外壳的前端(110)具有端口(123)，所述端口配置为接收可插拔模块(106)；
位于所述插座外壳中的通信连接器(142)，其具有用于与所述可插拔模块配合的配合接口(144)；以及
接收在所述模块腔中的换热器(150)，所述换热器具有位于所述顶壁下方的模块腔内的散热件(152)，所述散热件配置为与所述可插拔模块热连通，所述换热器具有从所述散热件延伸的多个翅片段(154)，所述翅片段接收在所述顶壁中的对应的孔中、以穿过所述顶壁至所述模块腔的外部来进行散热。
2.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)的尺寸相对于所述翅片段(154)过大，以允许所述换热器(150)相对于所述插座外壳(108)的有限量的浮动移动。
3.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)的尺寸设定为显著地限制通过所述顶壁(180)的EMI泄露。
4.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中每个翅片段(154)通过所述顶壁(180)的一部分与每个其他翅片段分隔。
5.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中每个孔(190)接收所述翅片段(154)中的单独一个。
6.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述换热器(150)通过所述顶壁(180)俘获在所述模块腔(172)中。
7.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)接收所述翅片段(154)，使得在所述翅片段和所述孔边缘(192)之间限定间隙(232)，所述散热件(150)位于所述间隙的下方。
8.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)接收所述翅片段(154)，使得在所述翅片段和所述孔边缘之间限定间隙(232)，所述间隙设置在对应的翅片段的至少两侧(230)上，以允许在相互垂直的方向上的运动。
9.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述散热件(150)位于所述顶壁(180)和所述可插拔模块(106)之间。
10.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述插座外壳(108)在所述模块腔(122)和第二模块腔(120)之间包含端口分隔件(148)，所述端口分隔件具有由间隙(252)分隔的分隔壁(250)，所述分隔壁中的一个限定所述模块腔的顶壁(254)，所述翅片段(154)延伸到所述模块腔的外部、进入所述端口分隔件的间隙中。
11.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述换热器(150)包含相反于所述翅片段(154)从所述散热件延伸的导轨(164)，所述导轨配置为与所述可插拔模块(106)的传热翅片(220)交错。
12.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述顶壁(180)包括在所述孔(190)之间的连结网件(194)，所述连结网件将所述散热件(150)俘获在所述模块腔(122)中。
13.如权利要求1所述的插座组件(104)，其中所述顶壁(180)包括在所述孔(190)之间的连结网件(194)，所述连结网件包括分别在成行和列的孔之间的板条(196)和交叉板条(198)。
14.如权利要求1所述的插座组件(104)，还包括接收在所述插座外壳(108)中的第二换热器(150)，其相对于其他换热器独立地可移动。
15.如权利要求14所述的插座组件(104)，其中所述孔(190)设置成至少两个不同的阵列，该多个孔阵列接收不同的换热器(150)。
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