用于使多层多端口连接器组件免受电磁干扰的方法和装置与流程

用于使多层多端口连接器组件免受电磁干扰的方法和装置
1.相关申请
2.本技术主张于2019年10月4日提交的美国临时申请us62/910462的优先权，该美国临时申请通过援引其整体上并入本文。
技术领域
3.本公开涉及连接器领域，且更具体地涉及适合用于高数据速率应用的连接器。


背景技术：

4.这部分介绍可以帮助便于更好地理解本发明的多个方面。因此，这部分的陈述应以这个角度来被解读，而不应理解为承认什么是现有技术或什么不是现有技术。
5.迄今为止，制造一种包含以一紧凑的方式的多个高速连接器的同时提供电磁干扰(emi)屏蔽的连接器组件是一种挑战。
6.相应地，希望提供应对这种挑战的方案。


技术实现要素：

7.本发明人说明了各种示例性的输入/输出(i/o)连接器组件。此外，本创新性的组件包括电磁干扰(emi)保护。
8.在一个实施例中，一种创新性的多层(multi-level)多端口的连接器组件可包括：一电磁屏蔽罩体，配置成保护一顶部端口连接器且位于一底部端口连接器上方，以针对一范围的电磁干扰(emi)为至少所述顶、底部端口连接器提供屏蔽，其中，当所述电磁屏蔽罩体位于所述底部端口连接器上方时，所述顶部端口连接器的至少一部分位于所述底部端口连接器的上方。在这样一种连接器中，所述顶部端口连接器与底部端口连接器中的每一个可包括电源导体和通信的信号导体，其中所述信号导体能够用作传输至少高速通信信号。
9.在包括顶、底部端口连接器创新性的连接器组件中，所述底部端口连接器可包括一表面贴装技术(smt)连接器，而所述顶部端口连接器可包括一压接连接器。可替代地，所述顶部端口连接器与底部端口连接器可配置成被采用球栅阵列、焊料装填、压接、smt或光纤连接。
10.在一实施例中，除其它构件外，所述罩体可包括一盖、一罩体基座、一顶部后盖、一底部后盖以及一前端屏蔽件，其中，所述盖和所述前端屏蔽件可包括能够用作允许空气流动进入或流出所述罩体的内部的一个以上的相关联的开孔。再有，例如，每一个所述开孔的可配置成具有降低emi对所述组件内部的构件的影响的一宽度和一深度。还有，创新性的罩体还可包括一内部的散热器、第一紧固扣具、一顶部散热器以及第二紧固扣，其中，所述内部的散热器的一个实施例可具有与所述盖的整体长度大体相同的一长度。
11.在一实施例中，创新性的前端屏蔽件可包括围绕所述前端屏蔽件的部分或基本全部周缘形成的多个导电的能够变形的元件，所述多个元件包括一接地导体的一部分，且创新性的第一紧固扣具可包括能够用作对所述内部的散热器施加力以与所述罩体内的构件
接触的一个以上的能够变形的元件。
12.例如，所述顶部端口连接器或底部端口连接器可包括一旁路连接器的一部分。
13.除了上述的连接技术之外，创新性的组件可配置成：一顶部端口连接器包括配置成利用线缆连接于一电路板的高速通信信号端子和配置成利用线缆连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子，而一底部端口连接器包括配置成直接连接于所述电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子。
14.可替代地，一创新性的连接器组件可配置成：一顶部端口连接器包括配置成利用线缆连接于一电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子，而一底部端口连接器包括配置成利用线缆连接于所述电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子。
15.作为另一替代，连接器组件可配置成：一顶部端口连接器包括配置成利用线缆连接于一电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子，而一底部端口连接器包括配置成直接连接于所述电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子。。
16.作为依然的另一替代，连接器组件可配置成：一底部端口连接器包括配置成利用线缆连接于一电路板的低速通信信号端子或电源端子。
17.除了创新性的连接器组件，发明人提供创新性的用于为多层多端口的连接器组件屏蔽emi。一种这样的方法可包括：将一底部端口连接器连接于一电路板；利用一电磁屏蔽罩体保护一顶部端口连接器和连接的所述底部端口连接器，以针对一范围的电磁干扰(emi)为至少所述顶部端口连接器及底部端口连接器提供屏蔽。这样的方法还可包括导通来自所述顶部端口连接器及底部端口连接器的至少高速度通信信号和电源。
18.在另外的实施例中，安装底部端口连接器可包括利用表面贴装技术(smt)连接所述底部端口连接器，所述顶部端口连接器连接于所述电路板还可包括利用压接连接
19.也可采其它连接技术。例如，一顶部端口连接器和底部端口连接器配置成利用例如smt、压接连接、球栅阵列、焊料装填或光纤连接于所述电路板。
20.如前所述，在示例性的方法中，所述罩体可包括一盖、一罩体基座、一顶部后盖。一底部后盖以及一emi前端屏蔽件。
21.所述创新性的方法可再包括另外的特征，诸如(1)利用所述罩体的一个以上的开孔允许空气流动进入或流出所述罩体的内部，其中，所述一个以上的开孔中的每一个配置成具有降低emi对所述组件内部的构件的影响的一宽度和一深度，(2)由围绕一前端屏蔽件的部分或基本全部周缘形成的多个导电的能够变形的元件形成一接地导体。
22.同样地，如前所述，在各创新性的方法中，所述顶部端口连接器或底部端口连接器可包括一旁路连接器的至少一部分。
23.创新性的顶、底部端口连接器可包括高速、低速和电源端子的一组合且可以许多方式连接于一电路板。
24.例如，在一个创新性的方法中，所述顶部端口连接器可包括高速通信信号端子和低速通信信号端子或电源端子。这样的方法可包括利用线缆将所述两组端子连接于一电路板。
25.在另一创新性的方法中，所述底部端口连接器包括高速通信信号端子和低速通信
信号端子或电源端子。这样的方法可包括将所述两组端子直接连接于一电路板。
26.一种还有的创新性的方法包括一顶部端口连接器，其中，所述顶部端口连接器包括高速通信信号端子和低速通信信号端子或电源端子。这样的方法可包括利用线缆将所述高速通信信号端子连接于所述电路板以及将所述低速通信信号端子或电源端子直接连接于所述电路板。
27.依然的另一种创新性的方法包括一底部端口连接器，其中，所述底部端口连接器包括高速通信信号端子和低速通信信号端子或电源端子。这样的方法可还可包括利用线缆将所述高速通信信号端子连接于一电路板以及将所述低速通信信号端子或电源端子直接连接于所述电路板。
28.两种另外的创新性的方法包括(i)一顶部端口连接器，其包括配置成利用线缆连接于所述电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于一电路板的低速通信信号端子或电源端子；以及一底部端口连接器，其包括配置成直接连接于所述电路板的高速通信信号端子和配置成直接连接于所述电路板的低速通信信号端子或电源端子，以及(ii)一底部端口连接器，其包括低速通信信号端子或电源端子。这样的方法可包括利用线缆将所述端子连接于所述电路板。
附图说明
29.本发明通过示例示出并且不受限于附图，附图中类似的附图标记表示相似的部件，而且在附图中：
30.图1示出根据本发明的一实施例一示例性的创新性的连接器组件的一立体图。
31.图2a和图2b分别示出根据本发明的一实施例的一组件的一前视图和一后视图。
32.图3示出可用于构造根据本发明的一实施例的一示例性的屏蔽罩体的示例性的构件的一分解图。
33.图4和图5示出根据本发明的实施例的示例性的开孔。
34.图6示出根据本发明的一实施例的一示例性的连接器组件的一立体的内部的视图。
35.图7示出根据本发明的一实施例的一示例性的连接器组件的一顶部端口连接器的一部分分解视图。
36.图8a和图8b示出根据本发明的实施例的示例性的连接器的侧视图。
37.图9示出根据本发明的一实施例的一示例性的组件的内部的一说明性的视图。
38.图10和图11示出根据本发明的实施例的一顶部端口连接器的高速通信信号端子和低速或电源端子连接于一电路板的一创新性的组件。
39.图12和图13示出根据本发明的实施例的一创新性的组件。
40.图14至图17示出根据本发明的实施例的包括多个模块化的部分的一创新性的组件。
41.下面参照各种附图和草图公开本发明的具体实施例。说明书和图示都是为了增进理解来起草的。例如，图中的部件中的一些的尺寸可能相对其它部件被夸张地示出，且公知的部件，对于商业上成功实施例有益的或甚至必须的部件可能未示出，从而可以达到实施例的更少的妨碍性的且更清楚的呈现。
to)”，除非上下文或本领域技术人员的知识另有说明。
51.现在参照图1，示出一示例性的创新性的多层多端口的连接器组件1a的一立体图。如所示出地，根据本发明的一个实施例，组件1a可包括配置成保护一顶部端口连接器3b(图中隐藏但参见图6)和一底部端口连接器3a的一电磁屏蔽罩体2以及一电路板(circuit board)4。
52.更详细地，在图1a所示的实施例中，罩体2位于底部端口连接器3a上方并针对一范围的电磁干扰(emi)为至少顶部端口连接器、底部端口连接器(以及罩体内的其他构件)提供屏蔽，其中，顶部端口连接器3b(再次图未示出)的至少一部分位于底部端口连接器3a上方，进而，电磁屏蔽罩体2位于底部端口连接器3a上方。
53.例如，连接器3a、3b可包括诸如用于光学小型(optical small form-factor)可插拔应用或双密度光学小型可插拔应用的那些的一输入/输出(i/o)连接器。如所构造的，组件可称为一多端口的多层emi屏蔽连接器。
54.更详细地，在一些实施例中，连接器3a、3b各可配置成传输电信号或光信号。在后者的情况下，各连接器可包括光电(o/e)或电光(e/o)转换电路。在另外的实施例中，连接器3a、3b各可包括有源电器件(electrical devices)，诸如放大器和重定时(retiming)电路。
55.在许多情况下，o/e、e/o转换电路、有源装置和重定时电路在工作期间可产生一显著数量的热。如此，如本文进一步说明地，各连接器可包括一个以上的散热器。
56.继续，各连接器3a、3b可包括形成独立的电源、通信信号路径的一部分的一个以上的独立的电源、通信信号导体(即，典型地，多个端口不彼此电连接)。在一些实施例中，至少示例性的高达和超过112千兆位每秒(gbps)的高速通信信号可由组件1a的连接器3a、3b的信号导体传送。在替代实施例中，高达160gbps的通信信号可由组件1a的连接器3a、3b的导体传送。
57.在一个实施例中，例如，底部端口连接器3a可为一表面贴装技术(smt)连接器，表面贴装技术(smt)连接器可首先例如采用一焊接工艺安装于电路板(board)4。此后，顶部端口连接器3b(再次未示出)和罩体2可压接(press-fitted)于电路板4，从而顶部端口连接器3b和罩体2如图2a和图2b所示地位于底部端口连接器3a上方，以形成一多层多端口的连接器组件，其中图2a示出一前视图而图2b示出组件1a的一后视图。如此定位后，罩体2能够用作(operable to)针对一范围(例如名义上涵盖10mhz到50ghz)的电磁干扰(emi)为顶部端口连接器3b、底部端口连接器3a提供屏蔽。在替代实施例中，底部端口连接器3a和罩体2/附接的顶部端口连接器3b可例如采用一球栅阵列(ball grid array)、焊料装接(solder charge)、压接、smt、一光纤技术或这些技术的组合而连接于电路板4。结果，安装的顶部端口连接器3b和底部端口连接器3a由电磁屏蔽的罩体2保护，以针对一范围的电磁干扰(emi)至少为顶部端口连接器3b、底部端口连接器3a屏蔽。
58.现在参照图3，示出可用于构造示例性的屏蔽的罩体2的示例性的构件的一分解图。如所示出地，罩体2可包括一个三面(例如，一顶和两侧)的导电的盖20a、以及一罩体基座21、一顶部后盖22a、一底部后盖23a以及一emi前端屏蔽件24a。这些构件20a、21、22a、23a、24a各可以是能够用作针对它们分别遮盖的构件(诸如顶部连接器、底部连接器)屏蔽emi。在一实施例中，例如，构件20a、21、22a、23a、24a可由充分导电的金属或导电的镀覆塑料构成，虽然这些仅是可采用的导电材料的多种类型中的其中两种。
59.前端屏蔽件24a可包括一个以上的相关联的开口、开孔或孔口24b(统称“开孔”)，其能够用作允许空气流动进入和/或流出罩体2的内部，以降低由罩体2包围的构件(诸如顶部端口连接器3b和任何连接于连接器3b的构件)的温度。此外，前端屏蔽件24a还可包括可围绕屏蔽件24a的部分或基本全部的周缘形成的多个导电的能够变形的“指部”或元件240a-240n(统称“元件”，其中“n”表示最后一个元件)。在一实施例中，具有对应的相对的能够变形的元件(未示出)的其它装置(例如板卡(paddle card)，参见图9的构件5)可推到且位于元件240a-240n上，从而其它装置可叫做“插入”组件1a。两组相对的能够变形的元件的相对的力将其它装置固定于组件1a。再有，在一实施例中，因为元件240a-240n是导电的，所以可建立一电接地路径。
60.继续，罩体2还可包括：一罩体中间部25a，其可包括一内部的散热器25b和第一紧固扣具25c；以及一顶部散热器26a和第二紧固扣具26b，后两个构件配置成位于盖20a上方。尽管图3示出罩体2为包括所有的刚才说明的构件，但应理解的是，连接器组件的其它的实施例可设想为包括仅是这些构件的一子集。再有，另外的实施例可例如包括：(i)图3未示出的另外的构件；(2)更少的构件(即，图3所示的构件的一子集)；和/或(iii)图3所示的构件和图3未示出的另外的构件的一子集。
61.更详细地，第一紧固扣具25c可包括一个以上的能够变形的元件25e，能够变形的元件25e能够用作对罩体中间部25a内的内部的散热器25b施加力。由于该力的结果，散热器25b与罩体2内的构件(诸如插入底部端口连接器3a的一插头模块)接触。转向第二紧固扣具26b，在一实施例中，例如，扣具26b可以是能够用作对顶部散热器26a施加力，从而散热器26a与由罩体2包围的且处于罩体2内的构件(诸如插入顶部端口连接器3b的一插头模块、o/e和/或e/o转换电路、有源器件和/或重定时电路)接触。
62.在本发明的多个实施例中，创新性的组件1a可包括除了前端屏蔽件24a之外的能够用作降低组件1a的内部构件的温度的另外的构件。例如，盖20a(参见图1)、顶部后盖22a、底部后盖23a(参见图2b)以及罩体中间部25a(参见图3)中的每一个可各自包括：一个以上的对应相关联的开孔20b、22b、23b、25d，能够用作允许空气流动到内部的罩体2，以降低由罩体2包围的构件的温度。
63.依赖于实施例，一个以上的上述开孔各可成形为一六角形，诸如图4示出的开孔6。可替代地，一个以上的上述开孔各可成形为一圆形，以仅命名可以采用的但依然允许开孔起到降低创新性的组件的构件的温度的作用的许多不同类型的开孔形状中的两种。此外，例如，相关联的开孔的一给定集合可包括六角形形状的开孔的一子集和圆形形状的开孔的一子集。在一些实施例中，创新性的组件的一构件(例如构件20a、22a、23a、25a)的一表面区域和/或结构可因构件和开孔的尺寸而允许包含六角形形状的开孔多于圆形形状的开孔(即六角形形状的开孔比圆形形状的开孔多地可形成于一构件)。
64.此外，各开孔(诸如以开孔20b为例)可配置成具有依赖于寻求衰减的一频率或多个频率来降低emi对组件1a的内部中的构件的影响的一宽度且可配置成具有依赖于所需的衰减的量(例如以db计)来降低emi对内部的构件的影响的一挤压(extruded)深度。例如，开孔的宽度越小，能被衰减的上限截止(upper cutoff)频率越高，而一开孔的挤压深度越深，越能使给定频率下的给定信号衰减得越多(即降低信号的分贝级别(decibel level))。在一实施例中，用作创新性的组件的一部分的一开孔可具有(即可尺寸设置为)与所需的衰减
的量对应的一宽度和挤压深度。
65.此外，在一些实施例中，在一组开孔内的一给定尺寸的开孔可不定期地重复，以避免在多个频率的一给定的频率或带(band)下开孔到开孔的增强(enhancement)或“增益(gain)”。
66.示例性的开孔示出于图5，其中开孔40a、40b、40c、40d各具有相同的宽度且由此会衰减在大体相同的频率的范围下的信号。然而，例如，因为示例性的开孔40b、40c、40d具有比开孔40a大的挤压深度，从而这些开孔40b、40c、40d比开孔40a更能使一给定频率下的一给定信号(即开孔40b、40c、40d比开孔40a更能降低一信号的分贝级别)来衰减。
67.还如图5所示，盖20a的厚度可设定为达到一所需的emi的衰减级别(attenuation level)。例如，由一给定材料构成的一薄的厚度42可对所不想要的频率衰减低于相同的给定材料的一厚的厚度43。再有，盖20a可包括相同或不同的衰减材料的多层44a-n(例如，一些层能由金属材料构成而其他层能由诸如镀覆塑料的其它导电材料构成)。
68.图6示出根据本发明的一实施例的连接器组件1a的一立体的内部的视图，其中一顶部端口连接器3b和一底部端口连接器3a安装在电路板4上。现在参照图7，示出顶部端口连接器3b的一部分分解图。如所示出地，连接器3b可包括带有多条线缆3c(例如双轴差分线缆)的一旁路(bypass)连接器，其中各分立的线缆可以是能够用作传输高速(例如，出入连接器3b的112gbps、高达160gbps)信号。在该实施例中，顶部端口连接器3b还可分别包括高速薄片体3d、位于居中的低速/电源薄片体3e、接地薄片体3f、3g以及顶、底基座3h、3i。通过“旁路连接器”指的是一连接器在一个位置连接于一电路板并向/从电路板的大体紧邻也连接于相同的电路板的例如一专用集成电路(asic)(或其它构件)的另一位置经由连接的布线通过信号，由此给电路板的居间的导电迹线设旁路(bypassing)，以降低与这些迹线相关的例如任何信号损耗、串扰或其它不利的影响。
69.图8a和图8b示出连接器3a、3b的侧视图。如所示出地，图8b中的连接器3b的视图为根据本发明的一实施例的一部分剖视图。如所示出地，薄片体3e内的可传输低速或电源信号的导体可连接于电路板4，而薄片体3d内的可传输高速信号的导体可连接于线缆3c(例如双轴线缆)。
70.现在参照图9，示出组件1a的内部的一说明性的视图，其中盖20a移除。在一实施例中，内部的散热器25b可以与盖20a的整个长度大体相同地延伸。还示出覆盖接地薄片体3f(是看不到的)的一包覆成型件(overmold)7。在一实施例中，包覆成型件7可例如由塑料构成。
71.现在参照图10和图11，创新性的组件1a示出为顶部端口连接器3b的高速通信信号端子(例如112gbps)和低速(例如10gbps以下)或电源端子(例如1.6安培)可配置成利用各自的线缆30连接于电路板4。
72.将理解的是，这些速度和电源的级别仅是示例性的。例如，在一替代实施例中，一连接器可包括：低速电源导体，其中相关联的和指定的接地接触件电隔离各导体(即导体接触件)，以使速度(即数据速率)增加超过例如10gbps。此外，在替代实施例中，一连接器3a、3b可包括达到超过例如1.6安培的电源级别的多个并行的电源端子。
73.在图11中，盖20a的组件1a已移除，以允许读者看到连接器3a、3b。例如，如所示出地，高速通信信号端子可位于顶部端口连接器3b的左右侧而低速或电源端子可居中地位于
高速通信信号端子(未示出)之间。在该实施例中，底部端口连接器3a的高速通信信号端子和低速/电源端子可配置成直接连接于电路板4(即不采用任何线缆)。
74.现在参照图12和图13，创新性的组件1b示出为顶部端口连接器3b和一底部端口连接器3a的高速通信信号端子配置成分别利用各自的线缆30a、30b连接于电路板4。在图13，组件1b的盖20aa已移除，以允许读者看到连接器3aa、3b。如图13所示，连接器3aa、3b的高速通信信号端子可位于各自的连接器的左右侧。在该实施例中，居中地位于顶、底部端口连接器3aa、3b之间的低速/电源端子(未示出)可配置成直接连接于电路板4(即不采用任何线缆)。
75.在图1至图13所示的实施例中，顶部端口连接器的低速/电源端子示出为配置成直接连接于电路板4。在其它实施例中，这些端子可配置成利用各自的线缆(例如能够传输低速信号的分立的导线、双轴或其它构件)连接于电路板4。
76.例如，现在参照图14，在该实施例中，一创新性的组件100可包括模块化的部分100a、100b、100c且可例如通过使部分100b位于部分100c的上方且部分100a位于部分100b的上方来构造。组件100可包括一底部端口300a和顶部端口连接器300b，如图15所示。在图15中，多个模块化的部分的盖已移除，以允许读者看到连接器300a、300b。在一实施例中，顶部端口连接器300b的高速通信信号端子和低速/电源端子可配置成分别利用各自的线缆100d、100e连接于电路板4。例如，如图15所示，高速通信信号端子可位于顶部端口连接器300b的左右侧，而低速或电源端子可居中地位于高速通信信号端子之间。
77.现在参照图16，与组件100类似，示出一创新性的组件1000，例如，组件1000可包括例如可通过使部分1000b位于部分1000a的上方并使部分1000c位于部分1000b的上方来构造的模块化的部分1000a、1000b、1000c。组件1000可包括一底部端口3000a和顶部端口连接器3000b，如图17所示。在图17中，多个模块化的部分的盖已移除，以允许读者看到连接器3000a、3000b。在一实施例中，顶部端口连接器3000b的高速通信信号端子和低速/电源端子的可配置成分别利用各自的线缆1000d、1000e连接于电路板4。例如，如图17所示，高速度通信信号端子可位于顶部端口连接器3000b的左右侧，而低速或电源端子可居中地位于高速通信信号端子之间。另外，在该实施例中，底部端口连接器3000a的高速通信信号端子也可配置成利用线缆1000f连接于电路板4。应理解的是，本文所述的底部端口连接器可为旁路连接器。此外，尽管在图中底部端口连接器的低速或电源端子示出为配置成直接连接于电路板4，但是在替代实施例中，这些端子可配置成利用本文前述的合适的低速构件连接于电路板4。在再一实施例中，一创新性的组件可包括本文前述的一个以上的特征，而且另外，可包括一顶部端口连接器，顶部端口连接器包括配置成利用线缆连接于一电路板的高速通信信号端子以及配置成直接连接于电路板的低速通信信号端子或电源端子。此外，这样的组件可包括一底部端口连接器，底部端口连接器包括配置成直接连接于电路板的高速通信信号端子以及配置成直接连接于电路板的低速通信信号端子或电源端子。
78.将理解的是，用于将顶或底部端口的端子的连接于诸如电路板4的另一装置的线缆无需是双轴线缆。诸如其它类型的线缆可也采用。再有，也可采用光缆来替代同轴或铜线缆。在采用光缆的情况下，一创新性的组件可包含本文前述的光电(反之亦然)转换电路。
79.下面包括的以扩展形式(即从最宽到最窄分层级)通过引用的权利要求语言并入本文，其中由多个从属权利要求引用所指示的每个可能的组合以一独特的独立的实施例来
说明。
80.尽管上述已针对本发明的具体实施例说明了益处、其它优点和针对问题的方案，但是，所述益处、优点和针对问题的方案以及任何可能引起或导致这样的益处、优点或方案的或者使这样的益处、优点或方案变得更加显然的元素不应解释为任何或所有权利要求的关键的所需的或必要的特征或元素。