JP6479840B2 - 熱効率の良いコネクタシステム - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１４年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／９７１，３６６号の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、コネクタの分野に関し、より具体的には、密度に対する高まる必要性をサポートするのに適したコネクタに関する。

入出力（ＩＯ）コネクタが周知である。いくつかの一般的な種類は、ＳＦＰ、ＱＳＦＰ、およびＣＸＰスタイルコネクタを含む。これらのコネクタが用いられる傾向がある１つの様式は、いくつかの接続が他のデバイスに提供され得、高帯域幅要件がサポートされ得るような、ラック搭載スイッチである。これらのコネクタは、有用である一方で、０．８または０．７５ピッチでカードスロット内に端子を提供するように構成される傾向がある。各カードスロットは、カードスロットの両側に端子を有し得る。したがって、端子が位置付けられるピッチは、列として提供される端子の数を制限する傾向があり、それ故、１Ｕラックシステムによってサポートされ得る帯域幅を制限する。小さいピッチを有するＩＯコネクタが既知であるが、プラグコネクタ（例えば、ＳＦＰ、ＱＳＦＰ、ＣＸＰ）においてパドルカードを用いる従来のＩＯコネクタは、カードスロット内に挿入されるパドルカードに固有の公差に適応するために（パドルカードは、典型的には、ＰＣＢ構成で形成されるため）、０．７５ｍｍ以上のピッチである。パドルカードを除去することは、公差累積を向上させるのに役立つ可能性があり得るが、パドルカードは、特に活性銅および光ベースのプラグアセンブリに対して、システムが機能することを可能にする回路をサポートし得るため望ましい。

カードスロットに０．６５ｍｍ以下の端子を提供することを試みるとき、パドルカードを形成するために用いられる回路基板の公差は、従来の構成技術が用いられる場合に問題となることが分かっている。この課題を解決するのに役立つ１つのアプローチは、ポートの片側に向けてプラグコネクタを付勢するのに役立つ付勢要素をケージで用いることであった。しかしながら、ある特定の個人は、コネクタシステムのさらなる改善を高く評価するであろう。

加えて、既存のシステムは、特にシステムが積層構成で配置される場合に、冷却するのが困難である傾向がある。したがって、ある特定の個人は、熱管理の課題に対処するのに役立つ可能性があるコネクタシステムを高く評価するであろう。

０．６ｍｍ〜０．６５ｍｍ（例えば、０．５９〜０．６６）のピッチで配列される端子をカードスロット内に有するコネクタが提供される。カードスロットの一端に付勢部材が提供されて、十分な公差制御を提供する。コネクタは、アクティブケーブルアセンブリおよび光モジュール（例えば、熱負荷を生じさせるモジュール）をサポートするように構成され得、ある実施形態においては、２ワットの電力を発生させるモジュールをサポートし得る。積層構成において冷却を提供するために、気流は、モジュールがシステムを通って流れる空気で直接冷却され得るように、コネクタを通して、モジュール上をわたり、そしてコネクタの背面から出るように方向付けられる。

本発明は、例として例示され、同様の参照番号が同様の要素を示す添付の図面に限定されない。

プラグアセンブリに嵌合されるレセプタクルアセンブリの実施形態の斜視図である。 プラグアセンブリのうちの１つが嵌合されていない状態の、図１に示される実施形態の斜視図である。 プラグアセンブリのうちの１つが省略された状態の、図１に示される実施形態の別の斜視図である。 図３に示される実施形態の部分分解斜視図である。 図３に示される実施形態の正面図である。 図２の線６−６に沿って取った断面の側面図である。 図６に示される実施形態の斜視図である。 図７に示される実施形態の簡易斜視図である。 図８に示される実施形態の部分分解斜視図である。 図９に示される実施形態の別の斜視図である。 図８に示される実施形態の別の斜視図である。 図２に示される実施形態の拡大斜視図である。 図２の線１３−１３に沿って取った断面の斜視図である。 図２の線１４−１４に沿って取った断面の斜視図である。 図２の線１４−１４に沿って取った断面の斜視図である。 レセプタクルアセンブリの別の実施形態の斜視図である。 図１６Ａに示される実施形態の拡大斜視図である。 図１６Ａの線１７−１７に沿って取った断面の斜視図である。 図１７Ａに示される実施形態の正面図である。 図２の線１８−１８に沿って取った断面の斜視図である。 図１８に示される実施形態の簡易正面図である。 レセプタクルアセンブリの実施形態の部分斜視図である。 図２０に示される実施形態の別の斜視図である。 図２０に示される実施形態の別の斜視図である。

続く発明を実施するための形態は、例示的な実施形態を説明し、明示的に開示された組み合わせ（複数可）に限定されるよう意図されない。したがって、別途示されない限り、本明細書に開示される特徴は、共に組み合わされて、簡潔さの目的のために特に示されなかったさらなる組み合わせを形成し得る。加えて、示された特徴は、対応する用途に適した機能性を提供するために、単独で、または他の示された特徴の一部と組み合わせて用いられ得る。したがって、示された実施形態は、別途示されない限り、限定するよう意図されない。

図を参照すると、コネクタアセンブリ１０が回路基板５に搭載される。コネクタアセンブリは、ケージ３０を含み、プラグアセンブリ９０を受容するように構成されるポート１２を有する。

既知のように、プラグアセンブリは、本体９２に取り付けられるケーブル９３を含み得、示された実施形態は、ラッチシステムがレセプタクルアセンブリ１０を解放可能に係合することを可能にするように構成されるラッチ９１を含む。プラグアセンブリの代替的な実施形態は、取り付けられたケーブルを有しない本体を含む可能性がある（プラグアセンブリに差し込まれ得る光コネクタを提供する実施形態等）。本体９２は、０．６５または０．６０ピッチでパッドを有し得るパドルカード９５を保護し、パドルカード９５は、プラグアセンブリ９０とレセプタクルアセンブリ１０との間のインターフェースの一部である。示された本体９２は、ポート１２に挿入されるよう意図される本体の長さで実質的に延在し、ある実施形態においては、突起６０の前面６０ａを過ぎる端９２ａまで上面に沿って延在する、冷却溝９６を含む表面９４を含む。冷却溝９６は、プラグアセンブリ９０がポート１２に挿入されるときに、空気がポート１２を通って流れることを可能にし、気流がプラグアセンブリ９０を直接冷却することができるため、先行技術の設計と比べて冷却効率を実質的に向上させる。

レセプタクルアセンブリ１０は、上壁３１ａ、２つの側壁３１ｂ、および後壁３１ｃを含む。遮蔽性能を向上するために、底壁３１ｄも提供され得る。ハウジング５０は、ケージ内に位置付けられ、ウェハアレイ４０を支持する。ハウジング５０は、突起６０を含み、カードスロット６２は、突起６０内に提供される。カードスロット６２は、パドルカード９５と係合し、パドルカード９５をカードスロット６２の片側へ付勢するように構成される付勢要素６８を含む。これは、カードスロットと相対したパドルカード９５の制御を可能にし、さもなければパドルカード９５上のパッドの位置対カードスロット６２内に提供される接触部の位置と関連していたであろう様々な公差を除去する。絶縁性樹脂で形成され得るハウジング５０は、さらなる冷却を可能にする空気流路５２をさらに含み、ハウジング５０にスナップ留めされ、ウェハアレイ４０を適所に固定するのに役立つ背面支持５４を有し得る。

既知のように、ウェハアレイ４０は、複数のウェハ４１を含み、各ウェハ４１は、それぞれ尾部４２および接触部４４を有し得る複数の端子を支持する。接触部４４は、カードスロット６２に位置付けられ、典型的には、いくつかの接触部が、カードスロット６２の対向側に位置付けられるように配置される。性能を向上させるために、短リブ６７は、差動対４５を形成する信号端子を分離させ、一方で、長リブは、信号端子と対応する接地端子との間に位置付けられる。接触部４４は、一定のピッチで単一の列で位置付けられるため、短リブ６７は、電気的分離および信号端子間の保護を提供し、一方で、長リブ６５は、信号端子と関連する誘電率と比べて信号端子と接地端子との間の誘電接触を増加させて、差動対間の優先結合を提供する（例えば、端子が一定のピッチであるとしても、対称性により示唆されるよりも多くのエネルギーが差動結合に運ばれる）。言い換えると、リブ６５、６７は、接触部４４を保護するのに役立つ溝を形成し、信号端子は、信号端子接触部の近くの誘電率を下げるのに役立つカードスロット６２内に形成されるノッチ６９と整列する。

ケージは、前部３２を含み、これはケージ３０の残りに対する構造支持を提供し得、底壁３１ｄから延在する肩部３８を含み得るこの前部３２は、ポート内に位置付けられ得かつＥＭＩ放射を最小化するのに役立つ、ＥＭＩガスケット３２ａを支持し得る。光パイプ２９が提供され得（それらは、透明であることが多いため、図のように透明であるように示される）、典型的には、支持回路基板から前面１１ａに向かって、通常は２つのポート間に、光を方向付けるよう構成されるであろう。

ポート１２を画定するのに役立つように、中央支持２１が提供される。中央支持２１は、側面３１ｂによって支持され、それぞれポートの底部または上部を画定するのに役立つ上壁２１ａおよび底壁２１ｂで形成され得る。中央ダクト２６は、中央支持２１によって画定される。上壁および底壁２１ａ、２１ｂは、ノッチ２３を含んで、気流がポート１２内に流れることをさらに可能にし得る。挿入部１５は、中央支持２１内に位置付けられる。挿入部１５は、空気が前壁１６を通って流れることを可能にする前開口部１６ａを有する前壁１６を含み、さらに、光パイプを用いるインジケータが対応する領域を照射することを可能にする。

コネクタアセンブリはまた、中間開口部７２ａを有する中間アレイ７２を有する中間壁７０を含み、さらに、上部ポート１２内に位置付けられる開口部７２ｂを含み、底部ポート１２内に位置付けられる開口部７２ｃを含む。開口部７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、空気が中間壁７０を過ぎて流れることを可能にし、一方で、依然として、望ましいＥＭＩ保護を提供する。中間壁７０は、光パイプ２９が中間壁７０を過ぎて延在することを可能にする切り抜き７３を有する。したがって、示された設計は、光パイプの使用を可能にし、一方で、依然として、向上した冷却能力を提供する。

後開口部３４ａは、空気が後壁３１ｃを過ぎて流れることを可能にする。ハウジング５０は、空気が中間壁７０を過ぎてそこから後壁３１ｃへ流れ得るように、ハウジング５０の側面に十分な空間があるように設計される。したがって、理解され得るように、コネクタアセンブリ１０は、相当な気流が、前面１１ａから後面１１ｂ（または反対方向）へ通ることを可能にするように構成される。具体的には、空気が前面１１ａから後面１１ｂへ流れる場合、挿入部１５は、空気が前壁１６を通って流れることを可能にするように構成され、空気は、中央ダクト２６を通り、その後、中間壁７０を通り、ハウジング５０を過ぎて、最終的に後壁３１ｃから流れ出る。

理解され得るように、０．６０または０．６５ｍｍピッチで端子を提供する示された実施形態において、カードスロットが開示される。必要な公差を提供するために、付勢要素６８がカードスロット内に提供され、付勢要素６８は、パドルカードの片側の位置が分かる（片側が、カードスロットの片側に対して付勢される）ことを確実にするのに役立つ。これは、従来のパドルカードベースの嵌合コネクタを用いて０．６ｍｍピッチコネクタが可能であるように、公差累積を低減させる。これは、プラグコネクタ９０内のパドルカード９５の位置の公差累積の可能性があることが判明しているため、先行技術の設計と比べて、プラグコネクタ全体を付勢させることに対するさらなる向上を提供する。しかしながら、示された実施形態は、パドルカード９５のエッジ９５ａとしての公差累積の形が基準となることを排除する。パドルカード９５のエッジ９５ａが、パドルカード９５に位置付けられるパッド９７を整列するために用いられる場合、公差はさらに向上し得る。そうでなければ、パドルカードを形成するために用いられる標準的な構成技術は、０．６ｍｍピッチ端子が信頼できる様式で機能することを妨げる公差累積をもたらすであろう。

端子がより大きいピッチ（０．７以上等）である場合、付勢要素は省略され得ることに留意すべできある。コネクタ設計は、依然として、小型パッケージに対して望ましい冷却特性を提供し、冷却特徴は、端子のピッチにかかわらず、コネクタに組み入れられ得る。

ケーブルアセンブリは、全ての状況において冷却溝を提供する必要はない。例えば、ケーブルアセンブリが受動デバイスである場合、冷却の必要性は殆どなく、冷却溝は省略され得る。

本明細書に提供される開示は、その好ましく、例示的な実施形態の点から特徴を説明する。本開示を再検討することにより、当業者には、添付の特許請求の範囲および趣旨内の多くの他の実施形態、修正形態、および変形形態が想起されるであろう。

Claims (14)

1. 前面および後面ならびに第１のポートおよび第２のポートならびに前記２つのポート間に中央ダクトを含む、ケージと、
   該ケージ内に位置付けられるハウジングであって、前記第１のポートと整列する第１のカードスロットおよび前記第２のポートと整列する第２のカードスロットを有する、ハウジングと、を備え、
   前記ケージおよびハウジングは、空気が前面から後壁へ流れることを可能にするように構成され、空気は、前記中央ダクトを通過する、コネクタシステムであって、
   本体およびパドルカードを含むプラグアセンブリであって、前記本体に第１の表面を含み、該第１の表面は、プラグアセンブリが前記第１または第２のポート内に位置付けられている間に、空気が前記ポートを通って流れることを可能にするように構成される複数の冷却溝を含む、プラグアセンブリを更に備える、コネクタシステム。
2. 前記第１のカードスロットは、約０．６ｍｍ〜０．６５ｍｍのピッチで配列される複数の端子を含み、前記カードスロットは、片側に付勢部材を含む、請求項１に記載のコネクタシステム。
3. 前記ハウジングは、光パイプを支持する、請求項１に記載のコネクタシステム。
4. 中間壁をさらに備え、該中間壁は、空気が中間壁を過ぎて流れることを可能にするように構成される開口部を有する、請求項１に記載のコネクタシステム。
5. プラグコネクタであって、
   上面および底面を有するハウジングであって、熱伝導性材料で形成されるハウジングと、
   該ハウジング内に位置付けられるパドルカードであって、プラグコネクタの前端に向かって延在するパドルカードと、を備え、
   前記上面および底面のうちの１つは、プラグコネクタの長さ方向に沿って前記上面上または底面上に延在する複数の溝を有する、プラグコネクタ。
6. 前記パドルカードは、０．６ｍｍピッチで接触パッドを有する、請求項５に記載のプラグコネクタ。
7. ポートを画定するケージおよび該ケージ内に位置付けられるハウジングを有するレセプタクルであって、前記ケージは、後壁を有し、前記ハウジングは、前記ポートと整列するカードスロットを有し、該カードスロットは、該カードスロット内に位置付けられる接触部を有する複数の端子を有し、前記接触部は、列を形成し、０．５９ｍｍ〜０．６６ｍｍのピッチであり、前記カードスロットは、該カードスロットの第１の側に位置付けられる付勢要素を有する、レセプタクルと、
   前記ポート内に位置付けられるプラグアセンブリであって、該プラグアセンブリは、本体および前記接触部と係合するパッドを有するパドルカードを含み、該パドルカードは、前記カードスロットの第２の側に押し付けられるエッジを有し、前記第１の側は、前記第２の側の反対側にあり、前記本体に第１の表面を含み、該第１の表面は、プラグアセンブリが前記ポート内に位置付けられている間に、空気が前記ポートを通って流れることを可能にするように構成される複数の冷却溝を含む、プラグアセンブリと、を備える、コネクタアセンブリ。
8. 前記レセプタクルは、積層コネクタであり、前記ポートは、第１のポートであり、前記レセプタクルは、前記第１のポート上に垂直に配置される第２のポートをさらに含み、前記ハウジングは、前記第２のポートと整列する第２のカードスロットをさらに支持し、該第２のカードスロットは、前記カードスロットの第１の側に付勢要素を有する、請求項７に記載のコネクタアセンブリ。
9. 前記レセプタクルは、前面および後面ならびに前記前面と後面との間に位置付けられる中間壁を含み、該中間壁は、空気が中間壁を通って流れることを可能にする中間開口部を有し、前記レセプタクルは、空気が前記前面から中間壁へ流れることを可能にするように構成される中央ダクトをさらに備える、請求項８に記載のコネクタアセンブリ。
10. 前記レセプタクルは、前記前面で中央ダクト内に位置付けられる挿入部を含み、該挿入部は、空気が挿入部を通って中央ダクト内に流れることを可能にするように開口部を含む、請求項９に記載のコネクタアセンブリ。
11. 前記ハウジングは、空気がハウジングとケージとの間の空間において前記中間壁から後壁へ流れ得るように、前記ケージから離間される、請求項１０に記載のコネクタアセンブリ。
12. 前記中間壁は、開口部であって、前記第１および第２のポートと整列し、該ポートを通って流れる空気が開口部を通過することを可能にするように構成される、開口部を含む、請求項１１に記載のコネクタアセンブリ。
13. 前記第１の表面は、前記ポート内に挿入されるよう意図される部分を含み、前記冷却溝は前記部分全体に沿って延在する、請求項７に記載のコネクタアセンブリ。
14. 前記ハウジングは、ポートに挿入されるよう意図される部分を含み、前記溝は、前記部分全体に沿って延在する、請求項５に記載のプラグコネクタ。

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