CN107548480A - 采用旁路组件的计算设备 - Google Patents
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Abstract
一种计算设备包括一第一壁附近的一第一连接器。所述第一连接器与一芯片封装通信连接，所述芯片封装定位成经由一第一线缆与所述第一壁隔开。所述芯片封装包括由一支撑层支撑的一芯片。所述芯片能由一基板和/或一电路板支撑。一第二连接器能定位在一第二壁附近且也能经由一第二线缆与所述芯片封装通信连接。如果需要，所述基板或电路板可包括一信号板连接器，所述信号板连接器构造成将端接于所述第一线缆的端部和所述第二线缆的端部的多个板连接器接合。
Description
相关申请
本申请主张下列的于2015年5月4日提交的国临时专利申请US62/156602、于2015年5月4日提交的美国临时专利申请US62/156708、于2015年5月27日提交的美国临时专利申请US62/167036以及于2015年6月19日提交的美国临时专利申请US62/182161的优先权，所有这些临时专利申请通过援引它们整体上并入本文。
技术领域
本发明涉及高频信号传输领域，更特别地涉及定位在底座中的计算系统。
背景技术
计算设备(诸如路由器、服务器、交换机等)需要以高数据传输速度运行，以满足(serve)在许多终端用户设备中的对带宽和流式(streaming)音频及视频的传送日益提高的需求。这些设备包括一底座，底座支撑一电路板，电路板进而支撑各种电路，且这些设备使用在安装于电路板上的一主芯片元件(诸如一应用型专用集成电路(applicationspecific integrated circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gatearray,FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)等)与安装于电路板的连接器之间延伸的信号传输线。这些传输线以电路板上或电路板内的导电迹线形成并在所述芯片元件与所述设备的外部连接器或电路之间延伸。
如能认识到的，集成电路(常称为芯片)是这些电子设备的心脏。这些芯片典型地包括一处理器，且该处理器具有一晶粒(die)，晶粒能通过导电焊料凸点(solder bump)连接于一基板(基板的封装(package))。所述封装可包括穿过基板延伸至焊料球的微导孔(micro-vias)或镀覆的通孔。这些焊料球可包括一球栅格阵列(ball grid array)，所述封装通过球栅格阵列安装于电路板。电路板包括多条迹线，所述多条迹线被指定为限定传输线，传输线包括用于差分信号对、与差分信号对相关联的接地路径以及用于电源、时钟信号以及其它功能的各种低速传输线。这些迹线被安排(routed)从ASIC至所述设备的I/O连接器(外部连接器连接于I/O连接器)以及其它迹线被安排从ASIC至背板连接器(背板连接器允许所述设备连接于一总体系统(诸如一网络服务器等))或依然还有的其它迹线被安排从所述ASIC安排至所述设备的母板或另一电路板上的器件和电路。
典型的电路板通常由一便宜的材料(如公知的便宜的FR4)形成。虽然FR4便宜，但是熟知的是，FR4在以约6Gbps及更高的速率(例如在高于3GHz信号传输频率下)传输数据的高速信号传输线中将产生损耗。这些损耗随着频率增加而增大，且由此使得FR4材料用于约10GHz及以上的信号传输频率下高速数据传输应用是不令人满意的(undesirable)。为了将FR4用作用于高频率信号传输线的一电路板材料，设计者可能不得不采用放大器和均衡器，这增加了所述设备的最终成本(final cost)。
信号传输线在FR4电路板中的总体长度能超过阈值长度(threshold lengths)(约10英寸)，且可包括能形成信号反射及噪声问题以及另外损耗的弯曲(bends)和转向(turns)。如上所述，损耗有时能通过使用放大器、中继器(repeater)以及均衡器来校正(corrected)，但是这些元件也增加了制造电路板(final circuit board)的最终成本并进一步使得电路板的布局复杂化。另外，信号传输线在电路板中的安排可能要求多次转向和/或转变(transitions)。沿信号传输线在端接点处发生的这些转向和转变往往降低了信噪比。另外，转变和端接往往形成阻抗不连续，阻抗不连续在信号中引起反射，这使得难于仅通过使传输的功率增加来克服信噪问题(signal to noise issue)。结果，随着数据速率增加，使用一电路板(尤其是在使用FR4)但是即使采用更昂贵的材料在过长距离(overdistance)下传输信号也变得日益困难。结果，某些人群会赏识进一步的改进。
发明内容
一种旁路线缆组件用于提供在一设备的芯片或芯片组(chip set)与背板或电路板之间延伸的高速数据传输线。所述旁路线缆组件包括含有信号传输线的线缆，所述线缆能避免或回避一支撑的电路板的使用而不管结构的材料如何。
在这样一种应用中，具有一芯片(诸如一应用型专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))形式的一集成电路作为一总体芯片封装的一部分设置。所述芯片通过常规的焊料凸点等能安装于一封装基板上且可通过一密封(encapsulating)材料被包围在所述基板内并与所述基板成为一体，密封材料覆盖(overlies)所述芯片和部分所述基板。所述封装基板可包括从所述芯片的底部上的所述焊料凸点延伸至所述基板上的一端接区域之间的迹线或引线(leads)。所述基板还可支撑一连接器或接触垫或者可另外地(alternatively)安装在一电路板上，电路板包括将基板上的通信点连接于电路板上的接触垫。一第一连接器能随后安装在电路板上，以用于与一线缆组件接口。如果需要，第一连接器能与一第二连接器对接。端接于第一连接器或第二连接器的线缆延伸至外部接口，诸如I/O连接器和背板连接器。
所述芯片封装可包括多个焊料凸点形式的接触件，所述多个接触件设置于芯片封装的下侧，以用于提供从逻辑电路、时钟电路、电源电路以及低速信号电路以及高速信号电路到采用芯片封装的一设备的母板上的迹线之间的连接。如果基板直接支撑一连接接口，与芯片的高速信号电路相关联的接触件从芯片封装的底部移除，因为高速迹线不再被安排于芯片封装的底部。然而，如果基板安装在一电路板上，那么高速迹线可被安排于电路板并延伸稍短的距离至一合适的连接器。
用于这种组件的线缆能设计用于差分信号传输且优选为双轴式线缆，双轴式线缆采用包裹(encased)在介电包覆体内的成对的信号导体(signal conductor)，以形成两条导线或一信号导线对。所述导线对的第一端典型地端接于相应的芯片封装而这些导线对的第二端直接端接于入口连接器或出口连接器(诸如I/O连接器和背板连接器)的端子。
附图说明
本发明通过举例示出但不限于附图，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，且在附图中：
图1是一电子设备(诸如一交换机、路由器等)的一立体图，其中电子设备的顶盖被移除且示出该设备的构件的总体布局且一旁路线缆组件就位于该设备内；
图2是与图1相同的视图，其中为了清楚起见，旁路组件从该设备内移出；
图2A是图2的仅旁路组件的一立体图；
图2B是与图2A相同的视图，但其中为了清楚起见，芯片封装基板和/或密封体移除；
图2C是用于图1的旁路组件的一个芯片周围的端接区域的一放大细节图；
图2D是用于旁路组件的一双轴线缆的端部的一立体图；
图3A是一已知结构的一示意剖视图，该已知结构传统用于在一电子设备(诸如一路由器、交换机等)内通过安排穿过母板或设于母板上的迹线将一芯片封装连接于一母板；
图3B是一示意剖视图，类似于图1A，但示出如图1所示的那样的旁路组件的结构，其用于将一芯片封装连接于图1的设备的连接器或其它连接器，其采用线缆并由此在图1的该设备中如图所示地消除在母板上使用导电迹线作为信号传输线；
图4是根据所述原理构造的一线缆-直接式连接器组件的一立体图；
图4A是图4的连接器组件的沿其线A-A作出的一剖视图；
图5是一壳体与图4的线缆-直接式连接器组件的一分解图；
图5A是与图5相同的视图，但其中插座连接器就位于壳体内且底部固定于壳体的侧壁；
图6是从图5的壳体的下方看到的一立体图，其中底壁移除且连接器组件从壳体内移出；
图6A是与图6相同的视图，但其中连接器组件就位于壳体内；
图6B是与图6A相同的视图，但其中底壁就位成将线缆直接式连接器组件密封于壳体内；
图7是图4的连接器组件的一部分分解图；
图8是图7的连接器组件的一更彻底的分解图；
图8A是用于图4的连接器组件的一个端子阵列、其相关联的接地板以及一组相应的线缆及导线的一分解图；
图8B是与图8A相同的视图，但示出其构件处于一已组装状态以形成一基本的连接元件；
图8C是两个基本连接元件组装在一起以形成一插座连接器端子阵列的一立体图；
图8D是一连接元件中的多条线缆中的两条线缆的一放大细节图，示出与其一起使用的升高的(elevated)接地板结构；
图9是壳体的一前视图，示出一边缘卡与连接器组件的端子的接触部接触的部分；
图10是一壳体的后端的底部的一放大细节图，其中连接器组件就位；
图11是一壳体的一立体图，壳体用于旁路组件；
图11A是图11的连接器的沿其线A-A作出的一剖开图；
图11B是图11A的一侧视图；
图12是图11的连接器的从相反侧的后方看到的一立体图；
图13是图6A的连接器的一仰视图，其中为了清楚起见，底部移除；
图13A是一空的壳体的一剖开图，其中未就位有内部的连接器和热传递元件；
图14是壳体的一俯视图，其中顶壁从壳体上移除且一边缘卡的一部接合内部的连接器；
图14A是与图14相同的视图，但在后盖板下方的一高度处水平剖开，以示出内部的连接器以及内部的连接器接合壳体的本体的方式；
图14B是壳体的靠近内部的连接器的前部作出的一竖向剖开图，其中，为了清楚起见，内部的壳体的一部分移除，以示出壳体的中空内部空间以及其内部的肋部，肋部接触连接元件并保持一EMI吸收垫就位于壳体内；
图15是一对壳体的一立体图，其中，热传递元件和光指示器按一竖向叠置布置在一电路板上；
图15A是图15的一分解图；
图16是三个壳体以一水平方向排竖向布置在一设备的三个面板(face plates)上的一立体图；
图16A是一竖向壳体和面板安装组件的一分解图：
图17是一壳体的一立体图，其中根据所述原理构造的一改进的散热器组件安装于壳体；
图18是图17的壳体-散热器组件的一部分分解图，其中为了清楚起见，散热器组件构件从其和壳体的顶部的接合移出；
图18A是图18的分解图的一侧视图，其中在此示出的构件沿图17的线C-C剖开而给出；
图19是图17的壳体-散热器组件的沿其线3-3作出的一前视图；
图19A是图17的壳体-散热器组件的沿其右侧看到的一侧视图；
图19B是图17的壳体-散热器组件的一俯视图；
图19C是图17的壳体-散热器组件沿其线C-C作出的一纵向剖视图；
图19D是沿图17的线D-D在图17的散热器组件的热传递部作出的取自壳体-散热器组件的一横向剖视图；
图19E是与图19D相同的视图，但其中为了清楚起见，热管从散热器组件中移除而且其中一替代结构的一对热管以虚线示出；
图19F是沿图17的线F-F在图17的散热器组件的散热部作出的取自壳体-散热器组件的从后方看到的一横向剖视图；
图19G是沿图17的线G-G在图17的散热器组件的散热部作出的取自壳体-散热器组件的从前方看到的一横向剖视图，示出散热片与连接器的导线之间的间隙；
图20是一替代壳体结构的一立体图；
图21是一计算设备的一实施例的一立体图；
图22是一计算设备的另一实施例的一立体图；
图23是图22所示的实施例的一放大立体图；
图24是旁路系统的一实施例的一简化立体图；
图25是一旁路系统的一实施例的一简化的部分分解图；
图26是一芯片封装安装于一信号电路板上的截开的一侧视图；
图27是一信号电路板结构的一实施例的一简化立体图；
图28A是适于连接于一信号电路板的一连接器系统的一实施例的一立体图；
图28B是图29A所示的实施例的另一立体图；
图29是一芯片封装的一替代实施例的一示意图。
具体实施方式
下面的详细说明描述示范性实施例且不意欲限制于这些明确公开的组合。由此，除非另有说明，本文所公开的特征可以组合在一起，以形成出于简明目的未给出的另外的组合。由此，对一特征或方面的参考意欲说明一实施例的一特征或方面，并不暗含其每个实施例必须具有所说明的特征或方面。此外，应注意的是，说明书列出了多个特征。尽管某些特征已组合在一起以说明可能的系统设计，但是那些特征也可用于其它未明确公开的组合。因此，除非另有说明，所说明的组合不意欲为限制。
在图所示出的实施例中，用于解释本发明中各种部件的结构和运动的方向表示(诸如上、下、左、右、前和后)不是绝对的而是相对的。当部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。然而，如果部件位置的说明发生变化，那么这些表示也将相应地发生变化。
如能认识到的，下面的说明涉及信号传输。依赖于数据速率，本领域技术人员常以低速或高速称呼信号(低数据速率称为低速信号而高数据速率称为高速信号)。尽管这些术语在技术上不是最精确的方式来称谓这些东西，但是为了与典型的使用一致，本文中也采用低速/高速惯用说法(convention)。
本文所述的实施例适于供高速数据信号传输线系统使用，高速数据信号传输线系统支持以低损耗从芯片或处理器等到背板、母板或其它电路板的高数据速率。公开了一种组件，其将一设备的芯片封装连接于入口连接器(入口连接器能用于提供信号进或出于该设备)，而无需在一电路板上显著使用迹线，从而可降低损耗。如果需要，用作一入口连接器的一改进的连接器不是连接于电路板上的迹线而是能直接连接于线缆或导线，以定义从连接器直接到主设备的芯片和处理器的信号传输线。这样一种结构对于考虑高速数据应用(10Gbps以上)是有帮助的，且如果采用NRZ编码，则上述典型地将有益地用在15Gbps以上运行的系统中。因为插座连接器能被整个包含在所述连接器结构内且无需直接连接于一电路板，所以壳体(cage)的底壁能在其完全密封壳体的底部的范围内连续，且由此能提高连接器的EMI性能。也取消了采用压配插针安装连接器。薄片体形式的成对的连接元件设置成装配到插座连接器的后部的一开口中。一主接地面设置在两个连接元件之间，以阻止两个连接元件的信号端子之间的信号干扰(诸如串扰)。相应地，多个连接器可各自独立地安装于主设备的一面板或一壁，或甚至与其它连接器相互连接以形成适于竖向或水平方向叠置的多个连接器的一一体化的组件。此外，如果需要，连接器能定位在主设备内，以作为能支撑于一电路板上、支撑于托脚或其它支撑件上或独自使用(stand alone)的一内部过渡的连接器。这种结构将连接器限定为具有高速连接器，所述高速连接器形成适于10Gbps或以上的的高速数据应用的信号传输线，所述高速连接器能绕开主设备的电路板上的电路迹线。
采用上述连接器的设备的数据速率非常高(10Gbps且常为20Gbps+)且经常地，连接器连同有源线缆组件一起使用，有源线缆组件往往在数据传输过程中产生显著的热。连接器还可包括一散热器组件，所述散热器组件延伸到所述壳体的一内部且设置成与插入所述壳体中的对接模块接触。所述壳体包括多个壁，所述多个壁一起限定将一插座连接器收容于内的所述内部。因为这些壳体可常沿主设备的一面板安装，所以一散热器组件设置成包括：一热传递部，其与插入所述壳体中的对接模块接触；以及一散热部，与所述热传递部连接，其还示出为沿一水平方向与所述热传递部间隔开。在这种方式下，所述散热部有益地在所述屏蔽的壳体的后方延伸且将包括面向下的多个散热片。假设空气流动结构(configuration)能相应地设置，这种结构利用所述壳体后方的敞开空间且可提供主设备在整体高度上的降低。
在一实施例中，针对至少一组连接器的端接设置成导线对的第二端以仿效(emulate)所述线缆的有序的几何结构的一方式及间隔端接，从而在所述连接器位置处将串扰和其它有害因素保持到一最低程度。在这种一种结构下，所有的连接器端子均具有相同的长度。所述信号端子对的自由端以一所需间隔布置且包括相关联的接地件，从而与各导线对相关联的接地件可端接于连接器的相应接地体，以限定在线缆的整个长度及其连接器上延伸的一相关的接地。通过限定信号端子能够以共模耦合而成对的信号端子能以差模耦合在一起的一接地面，这种布置将提供屏蔽并减少串扰。线缆导线与连接器的端接能以这样一种方式进行，即所述线缆的信号导体及接地导体的一具体所需的几何结构尽可能地(to extent possible)保持穿过所述线缆的端接区域直到所述连接器。
一单个的芯片封装可设置成包括安装于一基板的一集成电路。所述基板具有多条双轴线缆的第一端端接的端接区域。所述线缆的长度可变化，且长度将长得足以使一些线缆容易且可靠地端接于一单个或多个的I/O式连接器形式的第一外部接口(其为入口连接器和出口连接器的任一个或两者的一外部连接器的部分)。这些连接器可优选以允许外部连接器(诸如插头连接器或可插拔模块)与其对接的方式安装于所述主设备的一面板上。所述组件可具有在所述设备的入口连接器和作为一个一体化的构件形成的芯片封装之间延伸的线缆，或者所述组件还可包括在芯片封装和所述设备的出口连接器之间延伸的另外的线缆。旁路线缆的第一端可设置成第一端可插入到芯片封装上的连接器，从而具有“插入且活动(plug and play)”的能力。在这种方式下，外部连接器能以单个部件或成组的部件(各部件包含一个或多个信号传输通道)插入主设备。所述芯片封装可独自(solely)或通过针对一低成本的低速母板的托脚(standoffs)或其它类似的连接件(attachments)支撑在所述设备的壳体内。
以这种方式从芯片到离开(off of)所述母板的外部连接器去除所述信号传输线释放了所述母板上的空间，该空间能收容另外的功能构件，以为所述设备提供附加的价值和功能，同时保持与采用母板用于信号传输线的设备相比低的成本。此外，将所述信号传输线结合到所述旁路组件的线缆中减少了从芯片封装到外部连接器传输高速信号所需的功率的量，由此增加所述旁路组件的“绿色”价值并降低采用这种旁路组件的设备的运行成本。
在连接器和芯片封装之间延伸的线缆优选为包围在一介电包覆体内的“双轴”式，其中两条导线在各线缆中设置成一对信号导体沿导线的纵向延伸。成对导线优选在线缆的近端处端接于插座连接器而在线缆的远端处直接端接于芯片封装。插座连接器优选被包含在一连接结构(诸如一壳体、转接框架等)内且与所述连接结构配合以限定一被屏蔽的壳体，壳体设置成收容一外部连接器(诸如一可插拔模块)。线缆导线的第二端直接端接于插座连接器的端子和接地件，且线缆优选保持在薄片体状的支撑件内，以限定在插座连接器的卡槽的相反两侧的端子排。线缆穿过所述连接结构的后壁从所述连接结构中出来。
参照附图，图1是一计算设备50(诸如一交换机、路由器、服务器等)的一立体图，而且其中主设备的顶盖移除。计算设备50由芯片52(其可为封装在一起的一个或多个离散的芯片)形式的一个或多个处理器或集成电路管理，芯片52可为一总的芯片封装54的一部分。设备50具有一对侧壁55、第一壁56以及第二壁57。多个连接器80(其可为输入/输出或I/O连接器形式)设置于主设备的第一壁56(其可为前壁)，从而可插拔模块等形式的相对的对接连接器可插入，以连接于设备50的电路。背板连接器30可设置于第二壁57(其可为一后壁)，以用于将设备50连接于一更大的设备(诸如一服务器等，包括用于这种设备的背板)。设备50包括一电源58和制冷组件59以及其上具有各种电子器件(诸如电容器、开关、更小的芯片等)的一母板62。
图3A是用于常规设备的一现有技术的常规芯片封装及母板组件的一剖视图。芯片52可为一ASIC或任意另一类型的处理器或集成电路(诸如一FPGA)且可为定位在一起的一个或多个分立的集成电路。相应地，术语芯片将在本文中用作用于任何合适的集成电路的通用(generic)术语。如图3A所示，芯片52具有位于其下侧的焊料凸点45形式的接触件，焊料凸点45将芯片52连接于一支撑的基板47的相关联的接触垫。基板47典型地包括延伸穿过基板47的本体直达基板47的本体的下侧的镀覆的通孔、微导孔或迹线48。这些元件48与接触件49连接，接触件49设置于基板47的下侧47a，且这些接触件49可典型地采用一BGA、PGA或LGA等的形式。芯片52、焊料凸点45、基板47以及接触件49一起配合限定一芯片封装52-1。芯片封装52-1通过一插座(socket)(未示出)对接于一母板52-2，母板52-2由FR4材料制成且用于一设备。母板62具有多个长的导电迹线52a-c，导电迹线52a-c从芯片封装的接触件49穿过母板延伸至该设备的其它连接器、构件等。例如，一对导电迹线52a、52b被要求限定差分信号传输线，而一第三导电迹线52c提供跟随所述信号传输线的路径的一相关联的接地。各条这样的信号传输线安排穿过母板或设于母板上且这种安排具有某些不足。
FR4电路板材料损耗不断增加且在10Ghz频率以上，这开始变成是个问题。另外，这些信号传输线迹线52a-c通常要求转向、弯曲以及交叉，以将传输线从芯片封装的接触件49安排至安装于母板52-2上的连接器或其它构件。迹线52a-c的这些方向变化能形成信号反射及噪声问题以及另外的损耗。损耗有时能通过采用放大器、中继器以及均衡器来校正，但是这些元件也增加了制造电路板52-2的最终成本。这使得电路板52-2的布局复杂化，因为将需要另外的板空间来收容这些放大器以及中继器且这个另外的板空间在该设备的计划尺寸(intended size)下是不可能得到的。降低这种损耗的用于电路板的定制材料是可得到的，但是这些材料的价格急剧地增加了电路板的成本以及由此使用它们的电子设备的成本。依然还有的是，长的电路迹线要求功率增加，以驱动流经电路迹线的高速信号，且如此，它们阻碍设计者开发“绿色”(节能)设备的尝试。
图3B是能用在图1的设备50中的芯片封装54的一剖视图。芯片52含有与芯片封装的基板53连接的高速电路、低速电路、时钟电路、逻辑电路、电源电路以及其它的电路。封装54的迹线54-1通向(lead to)相关联的接触垫54-2，接触垫54-2布置在端接区域54-3内，端接区域54-3优选设置处于或靠近基板53的缘部54-4。芯片封装54还可包括一密封体(encapsulant，诸如环氧树脂)54-5，密封体54-5将芯片52固定就位于封装54内以连同相关联的线缆连接器及其构件作为一个一体组件。如图所示，芯片封装54部分通过焊料凸点49连接于母板，但是这种连接手段不需要包括就位于母板62上的高速信号传输线。然而，如后面针对图22-29A所说明的，如果高速传输线在一短距离下延伸(travel)，那么支撑的电路板可包括高速传输线；例如，迹线52a-c刚好在基板47的一外缘之外会快速地端接于设置在电路板62上的一连接器。
如果线缆将直接端接于基板，那么线缆60能通过合适的线对板连接器等端接于封装接触垫54-2，且这些线缆60优选为具有由一介电包覆体61-1围绕的两个信号导体61的双轴结构。线缆60还可包括一相关联的加蔽线61-2、一外屏蔽体61-3以及一最终的外绝缘外皮(finished insulative outer jacket)61-4(图2D)。采用一条或多条加蔽线是可选的，因为这是外屏蔽体(其可为导电缠绕物(wrap)、编织(braided)屏蔽体等形式)。在一些情况下，两个导体可被包裹在一单个的介电包覆体内。构成各个这样的导线对的两条导线的间隔和姿势(orientation)能以这样一种方式被容易地控制，即所述线缆提供与电路板分离并隔开的且可在一芯片、芯片组、器件与电路板上的一连接器位置之间或在电路板上的两个位置之间延伸的一传输线。在某些实施例中，作为信号传输构件的所述线缆的有序的几何结构使其容易地保持一信号传输线具有与电路板的信号传输线所遇到的困难相比能够接受的损耗和噪声。
如上所述，线缆60及其信号导体对限定从芯片封装54通至第一(入口)连接器80或第二(出口)连接器30的高速信号传输线。线缆的有序的几何结构保持作为成对的信号导体处于一预定的间隔，以控制穿过线缆的阻抗。采用线缆作为信号传输线能消除在母板上铺设(lay down)迹线形式的高速信号传输线的需要，由此避免外来(exotic)的板材料的高成本以及与更便宜的板材料(诸如FR4)相关联的损耗。
如图2至图2C所示，线缆60具有：相反的第一端163和第二端164，分别连接于芯片封装54和I/O连接器80(其可为第一连接器)或背板连接器30(其可为第二连接器)，以限定旁路于母板的高速信号传输线。线缆60在信号导体的经由外部接口往来于(to and from)芯片的跨越(traverse)整个长度上保持信号导体的有序的几何形状。多条线缆的有序的几何形状允许多条线缆在其路径上被转向、被弯曲或交叉而不会在传输线中引入能发生在电路板的信号传输线中产生问题的信号反射或阻抗不连续。线缆60以第一组线缆和第二组线缆布置，其中，第一组线缆在连接器80与芯片封装54之间延伸，而第二组线缆在芯片封装54与设备的后壁57上的连接器30之间延伸。线缆60的信号导体可端接于芯片基板的方式能够变化。如图2C所示，线缆60可通过线对板连接器66进行端接，线对板连接器66能对接芯片封装基板54上的接触件(为了示出目的，其被去除)。连接器66也能对接安装在电路板(如图22至图28所示)的一表面上的连接器。散热器71可如图所示地安装于芯片52的表面以进行散热，或可通过密封体一体化到所述组件中。应注意的是，可能的结构构造的进一步的细节将在后面针对图22至图28所示的实施例公开。
芯片、基板、散热器以及线缆连接器66可通过一密封体一起成为一体或通过其它支撑结构将它们保持在一起，以作为一单个组件，如图2至图2C所示。这种结构允许一设备设计者充分利用母板62上可获得的空间，以用于另外的构件和电路，这增加了主设备的价值而无需使得电路板的设计复杂化。这些一体化的组件能通过仅使第一连接器和第二连接器插入主设备50的前壁374和后壁57上的相应开口中而插入设备。可设置用于将芯片封装连接于设备的其它电路的辅助的连接器，如图3B所示。组件可也可以其它形式设置，诸如例如：1)无芯片封装，但有芯片封装的基板；2)有芯片封装且有第一连接器或第二连接器，在图2A中分别以200、201标出；以及3)具有布置成延伸至设备的前壁上的开口的入口连接器和出口连接器，在图2中以202所标示。在这种方式下，组件200、201、202均可插入一基本设备(basic device)，以为该设备提供其功能性，而无需将这种功能性设计到主设备50的母板62。对于可行的结构的另外的细节将在后面说明。
参照图4、图7和图8，一内部的连接器70收容于连接器80内且内部的连接器70包括由一绝缘材料形成的一本体108，本体108包括一卡槽109，卡槽109开口于连接器70的前部及连接器80的入口67。卡槽109为一对接接口的一实例，而且尽管卡槽结构是优选的，但是其它对接接口结构也是适用的。卡槽109位于一防呆(polarizing)通道110上方，防呆通道110由支撑连接器80的底壁68上方的卡槽109的腿部110a、110b形成，并防止不正确定位的相对的对接连接器插入卡槽109。本体108具有多个端子收容腔111，所述多个端子收容腔111在卡槽109的相反两侧上对齐并收容两个连接元件104a、104b的悬臂式的端子115a、115b的接触部。连接元件104a、104b支撑各自的单个排端子形式的端子115a、115b，如图4A和图8C所示。两个连接元件104a、104b各具有薄片体状结构并能从后方插入本体108，以完成内部的连接器的组装。如图所示，各连接元件104a、104b的端子阵列由此定位在卡槽109的相反两侧。
图8A示出用于连接器70的一连接元件104的基本结构。多条双轴线缆60及常规的(regular)导线121以沿连接器70的横向延伸的一阵列排列。导线121及线缆60的端部被剥开，以露出线缆60的信号导体61并限定导线及线缆的自由端121a、120a，自由端121a、120a分别用于端接于连接器端子115a、115b的相应的尾部116(图4A)。在所示出的实施例中，阵列的外侧端定位有成对的双轴线缆60，且双轴线缆120的加蔽线61-2被简单地向上弯折并随后再弯折以平躺在加蔽线61-2相关联的接地板125上。端子115a、115b通过一固持条124以它们自身间隔开的横向阵列被保持在一起。这大大地保持了线缆在连接器端接时的几何结构。
所示出的插座连接器70具有一结构，该结构提高穿过插座连接器70的数据信号的信号完整性并提供从旁路线缆导线对到一相对的对接连接器的一电路卡的电路之间的一阻抗转变(transition)。这个转变在一预定误差级别内为从85欧姆到100欧姆且以多阶段或三个区段进行，从而该转变以从一进入级别的阻抗转变到一第一转变阻抗、随后转变到一第二转变阻抗且最终转变到最终的或第三转变阻抗的一渐变(gradual)的方式进行。在这种方式下，阻抗转变以稍微渐变的方式发生在插座连接器的整个长度上而不是阻抗转变发生在那个连接器的尾部或接触部。在不要求阻抗转变的实施例中，这个转变能够省略。
如果设置转变，则转变可通过提供插座连接器的端子延伸穿过的三个不同的介电介质来设置。第一区段介质优选一热熔粘接剂，在热熔粘接剂中阻抗由约85欧姆的输入(incoming)阻抗升高约6欧姆，而第二区段介质优选包括LCP(液晶聚合物)，在LCP中阻抗升高约另一6欧姆，而最后，第三区段介质包括空气，在空气中阻抗升高至约105欧姆，由此阻抗的转变在约5％的一误差级别(tolerance level)下进行。在周围介质上的变化也伴随着端子的宽度的变化(宽度在不同的区段变宽或变窄)。端子与相关联的接地面之间距离也能对这个选定的阻抗调节(tuning)作出贡献。该转变发生在连接器的从尾部到接触端的长度上，以呈现在一整体长度(unit length)上的一渐变增加而不是仅在端子尾部或接触部处的增加。
如图所示，线缆120/导线121与端子115a、115b的端接区域处于一巢体(nest)130中，巢体130横向延伸并由具有一所需介电常数的一绝缘材料形成(图8A至图8D)。所示出的巢体130具有一U型形状且其定位于相邻端子的固持条124。在这个区域，线缆60的加蔽线61-2能结合于接地板125，接地板125位于线缆60上方并与端子的尾部116竖向上间隔开且位于端子的尾部116上方。接地板125具有一板体125a，板体125a具有加蔽线61-2接触的且加蔽线可焊接的或以其它方式连接的至少一部分平坦的表面。
接触腿部126作为接地板125的一部分设置，以形成接地板125的接触部128，接触部128优选连接于连接器70的接地端子的尾部116。接触腿部126竖向偏移，从而接地板125与信号导体的至少一部分间隔开且在所述至少一部分上方延伸至与一相应的连接元件相关联的一排端子中的信号端子的尾部。如图8B至图8D所示，各接地板125优选包括三个腿部126，三个腿部126以任意两个信号端子的尾部的旁侧为其中两个接触腿部126的方式接触连接器70的接地端子。从一阻抗角度看，这种布置允许信号端子之间的间隔与双轴线缆60的信号导体大约一致(match)。在这种方式下，针对内部的连接器70，在卡槽109的相反两侧的两排端子内，保持端子115a、115b的一G-S-S-G图案。
一矩形的框架132沿各连接元件104a、104b的后部设置且包括围绕一底壁134结合在一起的四个壁133(图8)，以至少部分限定一中空内部的凹部138。框架132的前后壁133如图所示地穿设有多个开口135，所述多个开口135设置成在双轴线缆120和低功率逻辑控制导线121穿过框架132的纵向范围内收容双轴线缆120和低功率逻辑控制导线121。框架132经由填充端接区域的一包覆成型(overmolded)部分沿巢体130后面结合于巢体130。框架132由一导电材料(诸如金属)形成，或者可具有一外导电覆层，从而当就位于连接器80内时，连接元件104a、104b与连接器80形成电接地接触。由此，框架能提供到接地或其它参考面的一路径。连接元件的框架132定位成相邻巢体(图8C)并位于巢体的后面且可如后面所述地固定于巢体。
框架132的侧壁133可如图所示开槽有竖向凹槽136。这些凹槽136将接合连接器80的后开口106的侧壁106a、106b，且因为框架是导电的，所以框架也能减轻EMI泄露出连接器80的后开口106。线缆及导线延伸穿过的连接元件的框架132的敞开的凹部138填充有一介电材料，诸如一液晶聚合物(“LCP”)，介电材料将线缆/导线相对连接元件的框架132和也收容LCP的一部分的巢体固定就位于凹部138。在这种方式下，连接元件104a、104b的薄片体状形状被限定且这个整体结构提供了双轴线缆60的应力释放(strain relief)的一手段(measure)。
两个连接元件104a、104b的底壁134相互抵靠且可通过一柱体140与孔141接合方式如图6所示地相互接合。在这种方式下，两个连接元件104a、104b可插入本体108的一后开口，从而端子的接触部相互对齐并收容于连接器的本体108的端子收容腔111，以形成一个一体化的连接器组件。如图6所示，该连接器组件从下方压入连接器60的中空内部空间。一内部的接地面(ground plane)142以一平坦的导电板形式设置，并位于两个连接元件104a、104b之间。接地面142从连接元件的框架132的后端部延伸至巢体130的前缘。这个接地面142作为一主接地面用于阻止一个连接元件内的信号导体对与另一连接元件内的信号导体对之间的串扰。接地板125作为针对线缆120的信号导体及其与信号端子115a的端接部分的辅接地板或汇流件(busses)。
连接元件104a、104b的侧壁上的凹槽136接合连接器的后开口106的侧壁106a、106b，而设置在连接器的本体108的相反两外侧的两个卡扣144收容于连接器80的侧壁64a、64b的开口146。卡扣144可在尺寸上大(oversized)，以当该连接器组件插入就位于壳体63内时变形。凹槽136可在形状上设有顶部(tip)148向内指向或相互指向的弧形部(rounded)，以确保与连接器80的可靠的接触(图10)。
两个EMI吸收垫102a、102b可在该连接器组件从下方被压入连接器80的内部61之前设置于该连接器组件的连接元件104a、104b的两相反的表面。如前所述，连接元件竖向开凹槽，从而连接元件能接合连接器的后壁开口106的侧壁106a、106b，且由此该接触与EMI吸收垫配合提供了围绕连接元件的四侧上的EMI泄露防护。实际上，连接器80的后壁和导电的连接元件104a、104b组合，以形成防止EMI泄露的一第五壁。垫102a、102b密封连接元件104a、104b与壳体63的相对的表面之间的空间。这些垫102a、102b占据连接元件104a、104b的上方和下方的敞开的空间(这两个空间在常规连接器中通常是留空的)。
EMI垫102a、102b优选对齐且位于连接元件的线缆导线端接于内部的连接器70的端子的尾部的区域上方。底部垫102b保持在底壁68与底部的连接元件104b之间，而顶部垫102a保持就位在顶部的连接元件104a与壳体的后盖体90之间。这通过肋部103来实现，肋部103形成在后盖体90的底部上并向下延伸至与垫102a接触，如图13B所示。连接元件、EMI吸收垫由此夹设在壳体的顶壁66与底壁68之间且垫102a、102b有助确保减少EMI沿壳体后壁的开口106泄露。
在双轴线缆60直接端接于连接器70的端子的情况下，连接器80设置成用于离开(off of)一电路板安装并安装在一面板上或以成为一主设备内的一自立式(free-standing)连接器的方式设置。连接器80无需以一端接方式安装于一电路板62，但能通过紧固件延伸穿过电路板上的开口并进入到带螺孔凸台(screw bosses)中来安装于一电路板62。由此，连接器的底部的有益的密封(sealing off)以及消除一直角连接器的需要不仅消除将连接器安装在母板62上的需要，而且便于以竖向和水平布置叠置多个连接器。
相应地，连接器的导线可直接连接于主设备的构件，诸如旁路电路板上的迹线设置的一处理器或一芯片封装等。因为连接现在可为直接进行，所以连接器不必安装于一电路板，但可包围在一结构(诸如所公开的连接器80以及安装的面板)内。连接器80可布置在一转接框架(adapter frame)上，如果需要，转接框架可与壳体类似地构造。依然还有的是，连接器可用作一内部的连接套筒(connecting sleeve)，以提供定位在主设备内并将一插头式连接器收容的一内部的连接器。连接器处的线缆在线缆的一端端接于连接元件的端子的尾部，从而线缆能在其另一端端接于主设备的芯片封装或处理器。诸如这样的一个一体化的旁路组件能作为一个一体件进行安装和移除或更换，其旁路设于电路板并消除发生于FR4材料相关联的损耗问题，由此简化设计并降低电路板的成本。
现在参照图4至图9，一连接器80示出在图5和图5A中，其能用作将主设备的将入口连接器收容的一外部接口。连接器80设置于设备50的前壁374并收容插头连接器形式的相对的对接连接器(诸如可插拔电子模块等)。连接器80包括一导电的壳体63，壳体63包括两个侧壁64a、64b、一后壁65以及顶壁66和底壁68。所有这些壁一起限定一中空内部61，中空内部61收容与一内部的连接器70对接的一相应的相对的外部对接连接器。连接器80的所有的壁可以一转接框架作为一个件来一起形成，或连接器80的所有的壁可采用结合在一起以形成一个一体化的组件的分立的部件。应注意的是，连接器80在其操作上不限于仅收容可插拔模块，而是在采用合适结构的情况下能收容任何合适的连接器。
壳体的壁64-66和壁68均导电并提供在连接器80内作出的连接部分的屏蔽。就此，连接器80设有一导电的底壁68，底壁68完全密封壳体63的底部，相反已知的壳体和框架在它们安装于电路板上的底部处是敞开的。所示出的连接器80包含一内部的线缆-直接式连接器70(图4)，内部的线缆-直接式连接器70使导线直接进行与其端子115a、115b的连接且由此不需端接于主设备50的母板62上的迹线。现有技术的由壳体或框架包围的连接器为直角类型，这意味着连接器按一直角从其对接面延伸至电路板和连接器端接的迹线。端接于电路板的直角连接器由于端子的变化的长度和端子的弯曲而在高速运行时能产生信号完整性的问题，诸如电容在弯曲的拐角内增加以及系统的特征阻抗在连接器及连接器的与电路板的接口处的上跳(jumps)或跌落(dips)。另外，线缆从壳体的后壁出来能潜在地消除需采用压配插针(press-fit pins)作为将连接器安装于电路板的手段，因为普通安装孔能用于螺纹紧固件，由此简化了一主设备的母板的整体设计。如图所示，内部的连接器70端接于线缆60的导线并从连接器80的后壁65出来，由此避免了前述的问题。
如图5至图6B所示，壳体的底壁68密封连接器80的底部。底壁68示出为由一片金属片材形成，具有一底板72以及两个侧连接翼73，两个侧连接翼73分别沿壳体的侧壁64a、64b的外表面延伸。连接翼73上的开口74接合位于侧壁64a、64b上的卡扣或片体76并保持底板72就位。另外的连接的手段可包括内翼75，两个内翼75也从底板68向上弯折但沿底板68的缘部定位成沿侧壁64a、64b的内表面延伸到内部的中空空间61。两个这样的内翼75示出在图11和图13A中且均包括接触片体75a，两个接触片体75a向内延伸，以用于接触插入内部通道61的一相反的连接器的相对侧。两个突沿或凸缘77a、77b还可分别设于底板68的相反两端，相对底板68以一角度延伸，以接合壳体63的前壁和后壁65，以在这些部位形成导电接触并提供EMI屏蔽。采用一底壁68覆盖整个底部显著地减少了在这个区域的EMI。如果需要，多个托脚(standoffs)69可形成于底壁68。底壁68与壳体63之间的多点接触为内部的连接器70提供了沿连接器80的整个底部的一可靠的EMI屏蔽垫片。
现在参照图5，顶壁66优选包括一进入开口81，进入开口81连通中空内部61并与内部的连接器70(主要是内部的连接器70的前部的区域)对准。示出为一带散热片的散热器的一热传递元件82可设置为具有一基部84，基部84至少部分延伸到进入开口81内。基部84具有一平坦的底部接触表面85，底部接触表面85接触插入壳体内部61的一模块的一相对的表面。两个保持件86示出为结合于顶壁66，且各保持件86具有一对预加载的接触臂88，接触臂88将一向下的保持力施加在散热器的一顶板87上。一EMI垫片89设置成围绕开口81的周边延伸且夹设在顶壁66和热传递元件82之间。
连接器80还包括一后盖体部90，后盖体部90延伸在内部61的后部上，以遮盖内部的连接器70的一部分。一凹部91可形成于后盖体90，以收容夹设在后盖体90和顶壁66的相对的表面之间的一人字型(chevron-shaped)EMI垫片92。可看到，后盖体90包括一凹槽94形式的一开口。顶壁66(图13A)可包括如图所示的一接合钩部95，接合钩部95收容于凹槽94内，以顶壁66能向前滑动从而顶壁66的前缘部抵靠连接器80的前凸缘的方式使顶壁66接合于壳体63，壳体63可包括与其一起形成的一突出片体96，突出片体96接合顶壁66的一相应的凹槽97(图5A和图13A)。紧固件99(其可为螺钉或其它形式的紧固件)可用于通过接合形成于壳体63支撑的带螺孔凸台100内的螺纹孔而将顶壁66固定在壳体63上。在这种方式下，壳体63以显著减少EMI泄露的方式被密封。
因为内部的连接器70直接连接于线缆60，所以连接器80无需通过直接端接而安装于母板62，但能通过其他结构被支撑或能通过延伸穿过电路板的开口122并进入带螺孔凸台100内的紧固件120而安装。连接器80的底部的密封以及消除一直角连接器不仅消除需要将连接器80安装在母板62上而且便于以竖向和水平方向布置叠置多个壳体/连接器80。图15和图16示出仅两个不同的叠置的形式。图15和图15A示出一对连接器80，其中它们的入口67均水平方向定向且以一竖向叠置。两个连接器80示出为通过底部的螺钉120以一向上方式穿过电路板上的开口以接合带螺孔凸台100而支撑于在一电路板62上。一组居间螺钉124设置成接合下方的壳体的带螺孔凸台100，且这些螺钉124具有带螺纹的公端和带螺纹的母端126。母端126接合延伸进入上方的壳体的带螺孔凸台100的顶部的螺钉99、128。由此，多个连接器80可以这样一种样式叠置，而无需形成在电路板62上的且端接于内部的连接器70的复杂的高速连接迹线。
图16至图16A示出可布置本发明的多个连接器80的另一方式。这种布置包括沿主设备的前部竖立的但高出于(raised off)电路板62上的一水平对齐排的三个壳体。图15B示出一安装巢体130，安装巢体130具有形成一凹部的一基部132以及两个延伸侧壁133，凹部收容一连接器80。安装巢体130具有两个连接凸缘134，两个连接凸缘134能利用如图所示的紧固件延伸穿过基部132上的开口135而安装于一面板136。紧固件可用于将壳体连接于巢体，且紧固件延伸穿过基部的开口135并进入到带螺孔凸台100内。连接器80的顶壁66可利用上述的公-母端紧固件126安装于壳体63，从而相邻的连接器80可组装成一个一体化的结构(arrangement)，并利用公紧固件延伸穿过巢体130的基部132进入相对的紧固件的母端126或进入壳体的带螺孔凸台100。多个连接器80也可如图14至图15B所示的情况间隔紧密地设置在一起，因为热传递元件82使得其散热片如下所述地向壳体的后方延伸。
相应地，一自立式连接器/壳体设置成能安装于一主设备的一外壁(诸如一面板或边框)或安装于一电路板，而不要求任何端接迹线定位在壳体下方。这样一种自立式连接器不必安装于一电路板上，但可安装于面板。连接器可采用一转接框架、一屏蔽罩体或类似壳体类型的形式。依然还有的是，连接器可用作一内部的连接套筒，以提供定位在主设备内且将一插头式连接器收容的一内部的连接器。连接器的线缆在线缆的近端处端接于连接元件的端子的尾部，且线缆能在其远端处端接于主设备的芯片封装或处理器。诸如这样的一个一体化的旁路组件能作为一个一体件进行安装和移除或更换，其旁路设于电路板并消除发生于FR4材料相关联的损耗问题，由此简化设计并降低电路板的成本。
用于连接于I/O连接器的对接连接器在运行过程中产生热，且这个热必须被移除，以保持在运行过程中信号的有效的传输和接收。高温不仅能负面影响模块的性能，而且能负面影响使用模块的设备的性能，所以将这种运行产生的热移除是重要的。这种移除典型地通过采用散热器来实现，散热器包括与模块的选定的表面(典型为顶表面)接触的实心(solid)基部。这些散热器还具有从基部向上突伸到设备的内部空间中的多个散热片。所述多个散热片相互间隔开，从而空气能以将热从散热片散出到周围的内部的大气中的方式在散热片上并围绕散热片流动。所述多个散热片安装在散热器和模块的上方并向上延伸一规定高度，以获得一所需程度的热交换。然而，采用这种散热器不允许设计者减少采用模块的设备的高度，由此消减了(eliminating)降低这种设备的整体高度的可能性。
就此，如图17至图19G所示，一散热器组件240设置成包括一热传递部241，热传递部241具有一实心的基部242，实心的基部242下垂到壳体/连接器222的内部空间226中。热传递部的基部242在形状上与壳体222的开口232互补，从而基部242可延伸穿过开口232并进入内部空间226中，以与插入壳体222的内部舱体229的前开口230中的一模块的顶表面或上表面热接触。基部242可还包括一裙部或唇部244，裙部244围绕基部242的周边的至少一主要(substantial)部分延伸且优选围绕基部242的整个周边延伸。这个裙部244收容于一相应的凹部246，凹部246形成于壳体222的顶表面233且优选围绕开口232形成。一导电EMI环形的垫片247设置成装配在凹部246内并环绕开口232。垫片247具有多个弹性指部248，所述多个弹性指部248提供了热传递部的裙部244与壳体的顶部的凹部246之间的一导电密封，以防止EMI穿过开口232泄露。EMI垫片247安放在凹部246内并围绕开口232，同时所述多个弹性指部248如图所示地径向向外延伸并与裙部244的底表面接触。壳体222的顶部的开口232视为一接触用开口，因为它允许热传递部241延伸进入壳体222的内部空间226中并通过一热接触表面250与插入内部空间226内的任意模块热传递接触(图19C)。
热传递部241具有一实心的基部242，基部242优选包括一平坦的热接触表面250(在基部242的底部)，热接触表面250设置成进入框架的接触用开口并以有效且可靠的热接触的方式接触插入舱体229内的一模块的顶表面。基部242可包括位于其接触表面250上的一斜引导部，以便于一模块的插入。散热器组件240还包括一明显不同的散热部252，散热部252将模块产生的且通过热接触表面250与模块的一相对的顶表面之间的接触传递至热传递部241的热散出。如图18所示，这个散热部252明显不同于热传递部241并沿一纵向或水平方向与热传递部241间隔开。
散热部252包括一基部254，基部254以一悬臂式的样式从热传递部241沿一类似(similar)的纵向轴线延伸出。多个竖向散热片256设置在基部254上并从散热部的基部254竖向向下延伸。如图所示，所述多个散热片256沿纵向(水平方向)相互间隔开，以在所述多个散热片256之间限定多个制冷通道258，所述多个制冷通道258纵向间隔远离热传递部241并相对模块进一步纵向延伸。为了保持热传递部241接触一相应的模块且还抵抗(resist)因散热部252的重量和/或长度可能发生的任何力矩(moment)，示出多个保持件260。这些保持件260通过紧固件(诸如铆钉262)的手段安装于框架的顶表面233，紧固件可作为壳体222的一部分形成、本质上为竖向柱体263，竖向柱体263收容于设置在保持件的基部265上的相应的开口264中。这些柱体263的自由端可为“死头(dead-headed)”或“蘑菇状(mushroomed)”，以形成保持件260与裙部244之间的连接。看到的是，保持件260具有与其相关联的成对的悬臂式的弹性臂267，弹性臂267从基部265纵向延伸，如图所示。弹性臂267为柔性且以具有一预先形成的向下的施压力(bias)的带弹力的弹性臂267形成。弹性臂267终止于自由端268且自由端268以一向下的角度延伸至接触热传递元件的裙部244。四个这种接触点提供给散热器组件240，如图所示，且这四个接触点当通过虚线连接时将限定一四边形图。然而，弹性臂267的这些接触点可在所示出的位置上根据散热器元件240的裙部244上可获得的空间范围变化。
弹性臂267的弹性允许设计者通过构造弹性臂267的长度、弹性臂267下垂到凹部246内的深度以及将弹性臂267结合于保持件260的根部(stub)269的高度而获得一所需的接触压力。保持件260紧固连接于裙板244消除在壳体222的侧面形成并采用连接件(attachments)，连接件将占用空间并影响壳体222之间的间隔。铆钉262也具有一低高度，从而框架226不在任何方向(包括竖向方向)上过度地加大。弹性臂267在长度上相对短且由此在靠近其四个拐角处接触热传递部241，以将一可靠的接触压力施加在热传递部241上，以保持热传递部241与任何模块的良好的热传递接触。
独特地，所述多个散热片256不与(remove)散热器组件240的热传递部241紧密(immediate)接触。而是，所述多个散热片256定位在散热部252且从散热部252向下延伸。所述多个散热片256纵向间隔远离热传递部41及其基部242。所述多个散热片256还布置在一系列平面上，所述一系列平面示出为竖向平面F，竖向平面F与水平面H1(热传递部的裙部沿水平面H1延伸)和水平面H2(热接触表面250沿水平面H2延伸)二者相交。如图19C所示，不仅竖向平面F相交两个平面H1、H2，而且所述多个散热片自身针对高度延伸以相交这两个平面。此外，相邻的散热片256由空气可循环穿过的居间的制冷通道或空气通路隔开。所述多个散热片256和所述多个制冷通道258垂直于散热器组件240的一纵向轴线延伸。在这种方式下，所述多个散热片256可占据壳体222的后方的且位于导线272上方的空间R，导线272与支撑于壳体222内的插座连接器271端接。以这种方式定位所述多个散热片256允许采用这种壳体结构的设备的整体高度减少大约通常将从壳体向上突出的散热片的高度。希望的是使所述多个散热片256在这个姿态(orientation)下不触碰导线272。就此，散热片256的高度优选小于如图所示的壳体222的高度。
热传递部241和散热部252示出为作为一个件而一体形成，以促进从热传递部241到散热部252的热传递。然而，可构思的是，如果需要，两个部241、252可分立地形成并随后结合在一起。为了进一步提高从热传递部241的热的传递，一热传递元件274设置成沿热传递部241和散热部252并接触热传递部241和散热部252纵向延伸。这样的传递元件274在图中示出为一热管275，热管275具有一长方形的或椭圆形的横截面形状，该形状包括限定这种形状的长轴和短轴(图19D)。长方形形状的热管275增加了热管275与散热器组件240的这两个部241、252之间的接触面积的量。可采用其它非圆形结构(诸如一矩形内腔)或者均一(even)的圆筒形(cylindrical)。热管275收容于一公共的沟槽278，沟槽278也沿散热器组件240纵向延伸且跟随这两个部241、252的轮廓延伸。相应地，热管275具有一偏移的形状，该形状具有在散热器组件240的不同的高度或高度水平处延伸的两个明显不同的部分279、280。
热管275为具有由侧壁283限定的内腔282的一中空元件，内腔282在其端部密封且在热管275的内腔282内包含一两相(例如可蒸发的)流体。可存在于内腔282的实施例内的两相流体的例子包括净化水、氟里昂等。热管275及其壁283能由铝、铜或其它导热材料构成。内腔282优选包括：一蒸发区279，位于相邻热传递部241；以及一冷凝区280，位于相邻散热部252。热从热传递部241传递穿过热管275的底壁和侧壁283进入内腔282，在内腔282中能使得存在于蒸发区279的两相流体蒸发。由此蒸汽能随后在冷凝区280内冷凝成液体。在所示出的实施例中，蒸汽随着其冷凝而放热，且该热通过热管275的壁283传递出内腔282而进入散热部252的基部及其相关联的散热片256。内腔282可包括一吸液芯(wick)284，以便于冷凝的液体沿吸液芯行进返回至蒸发区280(图19D)。吸液芯284可采用内腔282的内部的表面上的沟槽状通道或一定程度(an extent of)的丝网等。
如所示出的，散热器组件240的热传递部241和散热部252纵向延伸但在不同的高度水平(elevations)地延伸，其中散热部252相对热传递部241高出。在高度水平上的这种差异在某种程度上便于液体的蒸汽从热传递部241向上移动到散热部252，但是它的主要目的是在壳体222的水平范围内收容散热部252，而不必修改框架222以将散热部252收容。如果希望在与热传递部241相同的高度水平下使散热部252延伸，则靠近它们的后壁224和顶表面233的一部分将需要修改。一沟槽或凹部可形成在这两个壁224、233，以收容散热器组件40的处于热传递部241与散热部252之间的区域。此外，尽管多数是一个热管275进行了说明，但是理解的是，多个热管(诸如一对热管290，如图19E虚线所示)可安排设置在散热器组件的沟槽内。在这种情况下，所述一对管可密封在一介质内，该介质便于热传递，以补偿一对热管与一如所示出的单个长方形的形状的热管之间在直接接触上损失的量。导热膏或其它化合物可设置于热管，以提高热传递。
这个散热器组件热接合壳体且独特地将热传递至壳体的后方的区域。采用这种结构及其向下垂的散热片，采用这种散热器组件的设备可具有一减少的高度，以允许另外的设备存在于箱柜(closets)和箱体(stacks)内。所述多个散热片定位成所有散热片之间的空间用于制冷，因为它们中没有任何一个具有光导管或延伸穿过它们的任何其它元件。散热器的散热部水平延伸但间隔在设备的母板的上方，从而设计者可采用这个开放的空间以用于另外的功能构件，而不增加主设备的横向尺寸和深度。具有与连接器一体化的散热器的连接器的方式的例子能布置并安装用于图15至图16A所示的一主设备。
如上所述，在连接器80不由一电路板支撑而是能由其他结构(诸如导电框架或绝缘框架)支撑的方式下，连接器80的壳体能以允许将连接器80定位的方式形成。在这样一种结构下，所有的端子优选连接于一线缆中的导体，从而信号(高速和低速)能被合适地引导。在许多这样的实施例中，连接器的壳体可采用一模铸材料来形成。这样一种结构不是必须的，因为常规的冲压金属结构也将是合适的。
尽管一壳体能由一单独的结构(诸如一框架)支撑，但是应注意的是，连接器能以一更常规的方式安装一电路板。例如，图20的连接器80’由冲压材料形成且构造成压配于一电路板并以一成组结构提供多个端口80a’。壳体63’包括有助限定所述多个端口的多个分隔壁63a’，且壳体63’包括构造成压入到一电路板中的多个尾部63b’。对于希望使一电路板延伸至一箱体的一缘部的某些系统构造而言，具有所构造的连接器80’可能是有益的，从而它能以如图所示的一压配方式安装在电路板上。在这样一种结构下，预期高速信号端子连接于线缆但低速信号以一所需的方式(例如，诸如PCT申请PCT/US2014/054100所给出的那样的一连接器，该申请通过援引其整体上并入本文)能安装于线缆而连接于电路板。
图21示出一计算设备300的一实施例。设备300包括一底座301，底座301具有一第一壁305a以及一第二壁305b。如图所示，第一壁305a为一前壁而第二壁305b为一后壁(由此第一壁305a和第二壁305b相对)，但第一壁305a和第二壁305b无需处于相对侧且由此许多结构都是可行的。
底座301支撑一主电路板312，主电路板312延伸至相邻前壁305a。一芯片封装340设置于电路板312上且多个第一连接器321通过承载高速信号的多条线缆322连接于芯片封装340。一第二连接器331定位在第二壁305b处且通过多条线缆332连接于芯片封装340。电源经由电源连接装置(power connection)330提供给电路板312(以及由电路板312支撑的各种器件)。应注意的是，第一壁305a和第二壁305b之间的距离能超过20英寸且由此如果电路板将用于传输高速信号则会产生问题，尤其是随着数据速率接近并超过25Gbps。采用不归零(NRZ)编码会将要求约12.5GHz的一信号传输频率且这样的频率与常规的基于FR4的电路板兼容性差。另外，随着数据速率接近40Gbps(且信号传输接近20GHz)，即使使用外来的材料也可能会不足以允许采用常规的电路板技术。
图22-27示出一计算设备的另一实施例。具体地，计算设备400包括一底座401，底座401具有一第一壁405a以及一第二壁405b。提供一主电路板406，且主电路板包括器件电路407。器件电路407可包括无需在高频率下运行以支持所需带宽或者将延伸(travel)短距离的供给电源、制冷风扇以及各种数字信号传输芯片。一支持连接装置(supportconnection)408(其示出为一线缆组件，以便于组装但也可能是一双板连接器(a twoboard connectors))能提供控制信号和/或电源信号给一信号板410，信号板410支撑一个或多个芯片封装440。
多个第一连接器421沿第一壁405a定位，以设置多个端口421a于第一壁405a。类似地，多个第二连接器431沿第二壁405b定位，以沿第二壁405b限定合适的对接接口。然而，如能认识到的，信号板410不延伸至第一连接器或第二连接器。而是，在多个第一连接器421经由多条线缆422连接于芯片封装440，同时多个第二连接器431经由多条线缆432连接于芯片封装440。第一连接器421能以类似上述所述的方式形成且由此出于简明目的将不再重复连接器421的内在细节。相反，仅将注意的是，这样一种连接器的上述特征能以所需的方式和所需的组合在本文中使用，以提供满足系统要求的一连接器。
如能认识到的，所述多个第一连接器421可由一前电路板411支撑。可替代地，前电路板可省略且一框架(诸如框架132(上述说明的)可用于支撑所述多个第一连接器421。如果采用前电路板411，那么连接器支撑件411a能用于将第一连接器421固定于前电路板411。
信号板410支撑芯片封装440，芯片封装440包括一芯片445，且围绕芯片封装440布置的是多个信号板连接器426。在一实施例中，诸如图27所示，信号板连接器能定位在芯片445的至少两侧且潜在地能定位在四侧，以增加系统容量。如果需要，至少两个信号板连接器能设置于芯片445的各侧。当然，如果信号板(或相应的结构)在两侧(例如顶侧和底侧)均具有一芯片，则能提供密度的进一步增加。
在操作时，预计将制备信号板410(这可包括经过一回流焊操作)并随后对接于第一连接器421。为了考虑这样一种安装过程，线缆422具有端接于第一连接器421的一第一端422a以及端接于第一板连接器423的一第二端422b，而多个第一板连接器423能与多个信号板连接器426对接。类似地，线缆432可具有端接于第二连接器431的一第一端432a以及端接于第二板连接器433的一第二端432b。这样一种结构允许信号板410在连接于第一连接器421和第二连接器433之前安装于底座401内。在操作时，预计的是，信号板连接器426将包括支撑多个端子429的一基座426a，所述多个端子429焊接于信号板410。当然，在替代实施例中，一信号板连接器可压配到信号电路板410上。由于采用焊接或压配将一连接器安装在一电路板上是众所周知的，所以在本文中将不再提供这种连接器的细节的进一步说明。
不管信号板连接器426如何安装在信号连接器板410上，连接器426为信号连接器板410提供可对接的接口。信号连接器板支撑一芯片445(芯片445典型地将处于一些特性的(some nature)的料带(carrier)或基板上)。芯片445能如上所述地连接于信号电路板410且能由一散热框架442支撑，散热框架442支撑一制冷座(cooling block)441。可为一常规的散热器形式的制冷座441包括一制冷基部441a，制冷基部441a将优选压靠在芯片445上且可包括制冷散热片441b，以增加表面积并提高对芯片的制冷。如能认识到的，一导热化合物443将芯片445热连接于制冷基部441a。
如上所述的芯片445能为一ASIC、DSP和/或控制器和处处理器的任何所需的组合，由此芯片445通过一信号电路板410经由仅一非常短的路径连接于第一连接器421和第二连接器431。因为信号损耗与沿该板的延伸(traveled)距离相关，所以如图所示地使得距离缩短允许比常规系统的损耗低得多，同时允许使用常规的电路板材料和构造方法。
图28A和图28B示出一信号板连接器和第一板连接器的一替代实施例。具体地，一第一板连接器523包括一基座523a，基座523a支撑一排或多排线缆522。第一板连接器523的基座523a对接一信号板连接器526，信号板连接器526包括处于一壳体527b内的一基座527a，壳体527b具有腿部527c，在操作时，腿部527c有助将壳体527b固定相应的信号电路板。一施压元件528a将第一板连接器523固定于信号板连接器526中且包括一致动元件528b，当被致动时，致动元件528b使得第一板连接器523从信号板连接器526上移出。
当然，第一板连接器和信号板连接器的其它结构也是可行的，且由此除非另有说明，所示出的实施例不意欲是限制。另外，第一板连接器和第二板连接器可以相同或者能够不同，以确保正确的连接器不能安装在错误的位置。为了进一步免受潜在的安装问题，第一板连接器和第二板连接器各能不同地进行防呆(keyed)，从而仅所需的结构能被安装。
图29示出一芯片封装640的一替代实施例。一支撑层614设置成支撑一柔性层690，柔性层690继而支撑一基板646，而基板646支撑一芯片645。芯片645和基板646能如上所述的那样。支撑层614可为一电路板或一些其它材料。尽管支撑层614示出为在尺寸上可与芯片645和基板646相比拟，实际上，预计支撑层将大于芯片646和基板646，以提供额外的支撑。如能认识到的，不是采用一电路板来将芯片连接于一连接器，而是所示出的实施例采用一柔性电路将连接器626连接于芯片645。整个芯片封装640能由一框架(未示出)或由支撑层614支撑，这依赖于所需的结构，且整个芯片封装640可包括散热器，以有助将热从芯片散出。在这样一种系统中，支撑层614可为散热器提供与上述类似的安装位。
柔性电路能采用一错综复杂的图案作出，因为它们可为多层厚且柔性电路690能端接于多个信号板连接器626(信号板连接器626可构造成连接于相应的第一板连接器，从而系统的其余部分基本相同)。由此，柔性电路690与基板646或芯片645之间的焊接连接是可行的。而且，如能认识到的，一柔性电路相对一电路板能提供高性能。应注意的是，尽管基板646示出为一独立的部件，但是在一实施例中，柔性电路690可替代基板646且由此采用基板646在芯片封装640中是可选的。因此，如能认识到的，一信号板连接器能够但不是必须安装在一电路板上。
还应注意的是，常由KAPTON形成但也能为一刚性-柔性电路的柔性电路能由聚酰亚胺、丙烯酸酯粘接剂、环氧树脂粘接剂(epoxy adhesive)、含氟聚合物粘接剂的溶液(solution)来形成。由此，材料的选择不意欲是限制，因为系统的设计允许甚至像FR4一样的相对差的材料来有效地被使用。
具体地，信号板(如果使用了信号板的话)中的迹线的路径长度保持为短的，使得对于大约15GHz的频率(其稍高于使用NRZ编码来支持25Gbps和使用PAM4编码来支撑50Gbps所需的频率)而言，预计的是，芯片与信号板连接器之间的因电路板导致的插入损耗低于2dB(优选低于1dB)。这是因为即使便宜一点的电路板材料能够在该频率下每英寸行程提供低于1dB的损耗，系统设计允许迹线在芯片与信号板连接器之间具有相对短的路径长度(一般小于两英寸长)。较高性能的电路板材料能够提供每英寸大约0.5dB范围内的损耗。因此，芯片与信号板连接器之间的损耗可以小于1dB。当然，随着操作频率增加且接近25GHz，允许降低插入损耗的所描述的构造变得甚至更加重要。申请人已经确定，即使对于25GHz的信号传输而言，所描述的系统仍然能够提供相对低的插入损耗(对于设计良好的系统而言，电路板中的插入损耗小于2dB)，因而所描述的构造对于高性能的应用场合而言也是非常令人满意的。另外，对于更灵敏的应用场合而言，传统的电路板能够被省略，芯片能够连接至端接于信号板连接器的柔性电路，以便潜在地提供比通常存在电路板的情况更少的插入损耗。
本文提供的说明书借助其优选且示例性的实施例说明了各个特征。本领域普通技术人员通过阅读本说明书，将可在随附权利要求的范围和精神内做出许多其它的实施例、修改和变形。
Claims (14)
1.一种计算设备，包括：
一包围体，具有一第一壁；
一芯片封装，包括电连接于一第一信号板连接器的一芯片；
一第一连接器，支撑于所述第一壁附近，所述第一连接器包括具有一对接接口的一壳体以及一基座，所述基座支撑一第一对端子，所述第一对端子的各端子各具有一位于所述对接接口中的接触部；
一第一线缆，具有一对导体，所述线缆包括一第一端以及一第二端，所述线缆的第一端端接于所述第一对端子；
一第一板连接器，所述第一板连接器端接于所述第一线缆的第二端且构造成对接所述第一信号板连接器；以及
器件电路，其提供电源给所述芯片。
2.如权利要求1所述的计算设备，其中，所述芯片由一信号板支撑，而所述第一信号板连接器安装在所述信号板上。
3.如权利要求2所述的计算设备，其中，所述包围体包括一第二壁，所述计算设备包括支撑于所述第二壁附近的一第二连接器，所述第二连接器端接于一第二线缆的一第一端，所述第二线缆具有端接于一第二板连接器的一第二端，其中，所述信号电路板支撑一第二信号板连接器，所述第二信号板连接器电连接于所述芯片，所述第二板连接器构造成对接所述第二信号板连接器。
4.如权利要求2所述的计算设备，其中，所述器件电路经由一线缆组件连接于所述信号板。
5.如权利要求1所述的计算设备，其中，所述芯片封装包括支撑所述芯片的一基板。
6.如权利要求5所述的计算设备，其中，所述基板由一信号板支撑，所述信号板不延伸至所述第一连接器。
7.如权利要求6所述的计算设备，其中，所述第一连接器由一托盘支撑。
8.如权利要求1所述的计算设备，其中，所述芯片电连接于多个信号板连接器，且所述多个信号板连接器各经由一相应的板连接器对接于一不同的第一连接器。
9.一种连接器系统，包括：
一第一连接器，包括一壳体以及由所述壳体支撑的一基座，所述基座包括一卡槽，其中多个端子位于所述卡槽的两侧，所述多个端子各包括延伸到所述卡槽中的接触部以及尾部；
多条线缆，所述多条线缆各具有一第一端以及一第二端，所述第一端端接于所述尾部；
一第一板连接器，端接于所述多条线缆的第二端；
一信号板，支撑一芯片，所述信号板具有连接于所述芯片的迹线；以及
一信号板连接器，安装在所述信号板上，所述信号板连接器包括电连接于所述迹线的端子，所述信号板连接器设置成对接所述第一板连接器。
10.如权利要求9所述的连接器系统，其中，所述信号板连接器为一第一信号板连接器而一第二信号板连接器安装在所述信号板上，所述第一信号板连接器和所述第二信号板连接器位于所述芯片的两侧。
11.如权利要求9所述的连接器系统，其中，所述信号板连接器为多个信号板连接器中的一个且所述多个信号板连接器中的至少一个安装在所述芯片的四侧的各侧上。
12.如权利要求9所述的连接器系统，其中，所述信号板中的插入损耗在15GHz下操作时低于2dB。
13.如权利要求9所述的连接器系统，其中，所述信号板中的插入损耗在15GHz下操作时低于1dB。
14.如权利要求9所述的连接器系统，其中，所述芯片和所述信号板连接器之间的插入损耗在15GHz下操作时低于2dB。
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