CN100529819C - 缆线护套和连接器组件 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于光纤或其他缆线组件的导电、柔性、可变形的护套，其提供传统的缆线应变减缓功能、并在连接器体上延伸以当缆线组件被插入孔时在缆线插座孔上形成导电屏蔽。护套在插入缆线组件时略微变形，并压靠配合元件，以形成屏蔽，防止累积在缆线或卡上的静电放电，并防止电磁发射进入或离开电路卡封装。当两个缆线组件被配合在一起时，该护套通过在配合时略微地变形也屏蔽发射，然后当该组件被断开时恢复其初始状态。

Description

缆线护套和连接器组件

技术领域

本发明涉及用于铜和具有可插入收发器的光学接口的电磁屏蔽，具体涉及用于并行接口如InfiniBand光链路的屏蔽。更具体地说，本发明涉及用于铜和光学并行接口的可插入收发器。

背景技术

可插入互连是工业趋势，并在其他标准中被接受。具体地，目前可获得数据速率达到10千兆位/秒(Gbit/s)的具有可插入接口的串行收发器，并可获得具有类似的每线数据速率的并行接口。可插入接口被工业接受有许多原因。首先，它们提供在不同类型的物理层之间容易地切换的能力，如在增加距离的铜和光学层之间，或在短波长和长波长光链路之间。这些工作可以在现场进行，利用收发器作为可替换单元，以减小现场管理成本，或在链接制造过程结束时进行，以减小定制卡的成本和使使用的唯一的卡零件数最小。由于收发器通常是卡上的唯一管脚通孔(PTH)可软焊元件，移动到具有表面安装插座的可插入接口，可能导致显著的制造成本减小(例如，20-30％)。此外，该工业被移用到需要无铅焊料和更高焊料温度的新环境规则。通过使用可插入收发器，可以避免在卡制造或修改过程中将收发器暴露于高温。这显著地提高可靠性，特别对于其激光器对温度敏感的光链路。由于光学收发器常常是卡上的最复杂和易故障的元件之一，因此这是重要的益处。

但是，具有更高数据速率和并行链路的可插入收发器的组合导致一组新的设计问题。具体是，涉及对于在这些接口上的卡上静电放电(ESD)和电磁干扰(EMI)泄漏入和漏出。考虑并行光链路的实例，在单个封装中，利用具有250微米(0.25毫米)中心-至-中心间隔的12个激光器。每个激光器被不同的串行线以10Gbit/s驱动。因为如此众多的高速串行线密集在一起，它们的辐射噪声增加，以及与单个10-Gbit/s串行器件相比，在模块内可能产生更高的场强度。该高频噪声可以通过小至0.07毫米(mm)的孔径从收发器或卡封装逸出。尽管高频迅速地衰减，诸如高密度切换的应用可以在卡上以互相接近的紧密封装放置数十个收发器。该噪声也可以从二次源重辐射，如缆线连接器中的金属。因此，即使小的噪声泄漏也能够引起该切换违反FCC类B辐射噪声要求，除非收发器周围的孔径被适当地屏蔽。在不适当屏蔽的条件下，来自相邻切换端口的高频噪声也可能被拾取，并在链路上引入位误差。由于该收发器被安装在卡边缘，直接接触外面环境并用作用于插入缆线的用户接口，它们被进一步暴露于来自缆线、连接器和卡的处理的ESD冲击。

因此，对这些新的接口的适当EMI/ESD屏蔽是关键的。但是，由于可插入的收发器设计，常规屏蔽方法可能不足够。如图1所示，收发器模块(未示出)的边缘x-x和y-y和典型的PCI型适配卡100的相应边缘102和104之间的尺寸公差是±20mils(＝0.5mm)。因此，在卡边缘的20mils内的卡上可以放置可插入收发器插座。但是，大多数工业光学元件多源协议规定并行收发器的长度具有±1mils(≈0.025mm)的公差。这在收发器前端和卡边缘之间留下潜在间隙，该间隙需要被屏蔽。过去，收发器被焊接在卡上，以及前端通过EMI套或垫圈上的柔性金属指被接地到卡挡板，当卡挡板被装配时，EMI套或垫圈将压缩达50％。该方法不可用于可插入的收发器；此外，对于屏蔽新部件上的更高频率噪声它可能是不足够的。由于，收发器可现场被插入或移走，收发器前端上的固定压缩垫圈或屏蔽件不是可选的。因此，本发明的目的是开发一种可接受方法，以屏蔽可插入、高-数据-速率并行接口上的收发器开口。

屏蔽或控制来自各种孔的电磁辐射在先前已做了许多努力。但是，这些努力的每一种都具有其缺点。

Byrum等人，在他们的公开“Pluggable EMC Shield and Cable StrainRelief System″中，IBM Technical Disclosure Bulletin，vol.30，no.6，pp.76-78(Nov.1987)，描述了一种金属缆线衬套和导电橡胶缆线-接收架，设计成用于缓解应变和屏蔽铜缆线的电磁传导噪声(EMC)。该公开的内容不能有效用于InfiniBand的光纤带状缆线，该缆线具有比通过该参考文献假定的铜缆线显著地更小的直径。(InfiniBand是InfiniBand TradeAssociation的商标)。该公开描述了一种用于围绕缆线夹持和螺旋屏蔽件的方法，其将损坏光纤缆线或引起微弯曲损耗。此外，该屏蔽被应用于缆线本身，不应用于卡边缘连接器。由于来自光纤接口的所有噪声通过该卡边缘(玻璃和聚合物光缆是非导电的)传导，该公开的系统将不能用于光纤缆线。

美国专利5,960,136(Shakhman等人)描述了在光纤连接器和面板开口周围形成的导电屏蔽件，其中使用从光连接器延伸并接触卡边缘插座(也被假定为导电的)的导电金属指或弹簧。当光纤连接器被插入时，这些指状元件或弹簧用来在插入光纤连接器时压缩卡插座。该专利描述了围绕光纤连接器的指状元件或弹簧阵列，这仅仅对于较大的连接器是可实施的。该方法将不能适合在并平行光学器件中使用的MPO型带连接器。此外，该方法仍然在指状元件或弹簧之间留下间隙，该间隙容易使辐射噪声漏入或漏出光学接口。

美国专利6,158,899(Arp等人)描述了在缆线被插入之后，可以在光纤连接器和插座上被夹住的两片刚性金属或金属化塑料组件。该两片屏蔽与卡插座接触，并围绕光连接器形成屏蔽件。该方法要求在缆线被插入之后，将该屏蔽件装配在光纤接口周围；为了拔出缆线必须移走该屏蔽件。这具有几个缺点；它需要在插座上的分开的机构特征，如槽或螺纹孔，以附接两片屏蔽件并与卡边缘电接触。每当缆线被插入时附接和移走该屏蔽件是累赘的。就InfiniBand而言，收发器本身可以被插入卡中，此外使该工序变得更复杂(为了拔出收发器，必须移走该屏蔽件、拔出缆线、然后移走光学元件，同时该工序被反向以重插入光学元件)。该屏蔽件被分组为两个部件，在装配工序过程中一个或两个部件可能错位。模制金属屏蔽件将是笨重的(可能弯曲光纤)以及很可能是昂贵的，金属化塑料屏蔽件容易造成划痕，这将损害保护。

美国专利6,241,398(Correa等人)描述了一种导电管状部件(诸如ST型单光纤连接器)，由导电弹性体制成，当光学连接器被插入插座中时，在突出超过面板上的螺帽上滑动，以形成EMC屏蔽件。其优点在于，ST型连接器需要在适当位置形成锁定栓的金属插座，以完全接合光学连接器。该方法不延伸至MPO型带状连接器，MPO型带状连接器不具有金属套筒以及甚至不能导电。尽管该方法对于具有金属插座如ST的单光纤连接器是有用的，但是它不应用于带状光纤所用的不导电塑料连接器。

美国专利6,482,017(Van Doom)描述了一种EMI屏蔽件、应变减缓护套以及用于光学接口的防尘盖。该设计目标是防止电磁干扰(EMI)，以及不明确地包括EMC保护装置。该方法的所需尺寸大于别的方法所需的尺寸，由于它还需要用于应变减缓和对接口的防尘。结合入护套的该EMC屏蔽由多个导电引线、多个导电颗粒、磁性材料或被引入护套结构的导电层构成。其在围绕光学插座的大部分区域(但不是全部)上延伸；一些区域未受保护。该护套朝着插座的方向变细，并且不确保护套和卡边缘的物理接触；也不保证护套和卡上的导电表面之间电接触，以保护EMC(护套仅仅接触光学连接器插座，该光学连接器插座可以是不导电塑料；本发明可以被改进，以包括插座上的金属边缘，但是这将需要附加特征)。该所得的间隙或间隔可以减小屏蔽效应。最后，护套体必须被配置为限制缆线弯曲半径。

PCT专利公开WO02/079841(Robinson等人)描述了基于波导-超出-截止原理的导电缆线护套和屏蔽；该护套的尺寸为使得其将不支持超出预定截止频率的EMI噪声模式的传播，因此阻止噪声耦合插座的外面。该护套被构造为其典型的长度至少是其宽度五倍，由此阻挡EMI的破坏性干扰。这比通常需要的屏蔽大得多；此外，该尺寸是比较关键的。(例如，该专利公开描述了该护套具有紧密公差的18.5°内角，以便提供波导截止功能)。此外，InfiniBand使用紧密接近的激光器和驱动电路的阵列，基于波导原理可以产生贯穿屏蔽件的谐波。

美国专利6,568,861(Benner等人)和6,607,303(Ngo等人)是非常类似的，其中都描述了通过面板开口安装的光纤适配器，其与开口导电接触，以便屏蔽穿过孔径的缆线。这基本上是具有金属屏蔽的分离套管LC型光耦合器，以保护两个光纤连接器之间的光学接口。该方法不应用于光学连接器和卡边缘插座之间的接口，由于通过其特性，耦合器延伸到孔径的两侧；因此它不能容纳光学收发器，所述光学收发器将必须通过孔径部分地延伸，以及不具有导电插座。

发明内容

本发明涉及一种被直接引入并行光学或其他可插入连接器的缆线护套的EMI/ESD屏蔽件。该护套延伸略微超出连接器体，以便当该连接器被插入收发器时，它总是与相对的导电表面接触，如卡挡板。该EMI护套由导电的、可略微地压缩的橡胶型材料制成。可以使用任意具有希望的压缩性和导电性的材料，如导电橡胶，以及其他适合的材料。

更具体，在一个方面，本发明涉及一种用于连接器组件，特别是光纤连接器组件的缆线护套，其中终止缆线一端的连接器适于被连接到配合元件，所述配合元件具有横向延伸的导电表面部分和可通过所述表面部分中的开口插入的插座，所述插座用于当所述连接器被连接时接收所述连接器。根据本发明的这些方面，所述缆线护套包括弹性导电材料，并适于被装配在所述缆线上，所述缆线护套具有向前凸出的部分，所述向前凸出的部分具有宽前缘部分，所述宽前缘部分适于当连接器被连接时压靠所述横向延伸的导电表面部分，以由此形成弹性密封，由此电磁地屏蔽该连接器和插座。

其中连接器组件是光纤连接器组件，配合元件可以包括光学收发器，具体为在一端具有插座的可插入收发器。在此情况下，所述缆线护套适于在其连接到所述光纤连接器(通过将其插入到插座中)时包封所述收发器的所述端部。作为一个可选方案，该配合元件也可以包括其它光纤连接器。

优选，所述缆线护套从相对于所述插座的远端至近端围绕所述连接器。优选，在此情况下，所述缆线护套适于紧密围绕所述连接器的所述远端，以相对于所述连接器保持其位置与方向。该缆线护套也优选可从连接器移走。另外，在所述插座突出超过所述配合元件的所述横向延伸的导电表面部分的环境中，所述缆线护套的所述向前凸出部分被形成有腔，用于当连接器被连接时接收所述插座突出超过所述横向延伸的导电表面部分的部分。在这种情况下，所述缆线护套的所述向前凸出部分在所述连接器被断开时延伸超过所述连接器。

在另一方面中，本发明涉及一种连接器组件，包括如上所述的缆线和连接器，以及在缆线上装配的如上所述的缆线护套。

本发明的EMI护套提供完全围绕收发器孔径的屏蔽件，防止收发器端口的辐射噪声漏泄和来自其他源如相邻端口的辐射噪声泄漏入收发器中。该护套还屏蔽来自连接器体内的金属的二次辐射。另外，该护套用作ESD屏蔽件，由于它是导电的和通过卡挡板无害地散逸在处理过程中累积的任意静电荷。由于该护套属于光缆组件的部分，它与现有的收发器和卡一起工作；对于现场缆线，可以改进可选实施例。附图中示出了一个可选实施例，其中将本发明应用于外壳上的前尾架。

在现有技术中没有已知的类似设计；实际上，光纤连接器在屏蔽时避免任意尝试，因为光缆和连接器是非导电的。但是，不使用本发明，则实现具有可插入接口的大端口数切换是不可能的或不实际的；目前不存在可行的可选方案。本发明具有其他可能应用，如更大的并行阵列光学互连(在250微米中心上高达8×12激光阵列，用与当今用于1×12互连的相同的形成因素)。在高密度设计中，在现有的1×12阵列上也可以提供性能改善。

本发明可以用于InfiniBand缆线，其仅代表一个实例。与这种在先的方法例如Shakhman等相比，本发明用导电橡胶屏蔽覆盖整个接口和插座区，消除可能由于更高级的辐射噪声造成并行光学器件的问题的间隙。本发明提供围绕光连接器的单片导电橡胶护套，以及当连接器被插入时，不需要分开去除，因此克服例如Arp等人的方法的缺点。

本发明还具有其他优点。它需要较小的、较低成本的屏蔽，其中该尺寸相对不关键。它形成具有许多余量的紧密密封，以避免可能泄漏辐射噪声的空气间隙。该护套体无须被配置为限制缆线弯曲半径。本发明也不需要嵌入的引线、涂层或磁性材料(后者可能损坏与它接触的任意电子芯片)；相反，它依赖于导电材料如橡胶。由于本发明不基于波导原理，它不具有与此关联的缺点。最后，本发明提供保护光学收发器插座以及缆线连接器的装置。

通过本发明的技术实现附加的特点和优点。在此详细描述了本发明的其他实施例和方面，其被认为是所要求的发明的一部分。为了更好理解本发明的优点和特点，参考该说明书和附图。

附图说明

在本说明书的权利要求书中特别指出和清楚地要求被认为是本发明的主题。下面通过结合附图进行详细描述，本发明的上述及其他目的、特点和优点将更加清楚，其中：

图1示出了典型的PCI型适配卡边缘上的尺寸公差；

图2示出了优选实施例的一个实例；

图3示出了可选实施例的一个实例；

图4示出了缆线-至-缆线连接的一个实例；

该详细的描述通过参考附图示例，来解释本发明的优选实施例、以及优点和特点。

具体实施方式

图2示出了优选实施例200的一个实例，其中光缆组件202连接到卡组件204。缆线组件202包括具有连接器208以及本发明的护套的光纤缆线206，其如下所述。除了该护套之外，缆线组件202具有常规设计。

同样是常规设计的卡组件204包括印刷电路板(PWB)212，其支承表面安装技术(SMT)连接器214，所述连接器214用于接收具有并行接口的可插入光学收发器216；这里“并行”不指电接口，而是指收发器216在多个通道(没有单独地示出)上传送和接收光流，所述多个通道通常在视图的方向彼此隔开。光学收发器216在一端具有插座217，用于接收连接器208。连接器208和插座217每个被形成为具有用于各个光流的相应孔(未示出)。光学收发器216还包括导电的屏蔽外壳218，该屏蔽外壳218通常包封收发器216，除根据需要接收连接器214和光纤连接器208之外。通过板212支承的一个或多个兼容的管脚保持柱固定收发器216，以减轻用于连接器组件202的应变(以便连接器组件202上的拉力不从连接器214移动光学收发器216)。最后，板212支承导电的前尾架222，其沿收发器轴横向延伸，与外壳218结合，在模块216周围形成电屏蔽。前尾架222具有在其中形成的开口，插座217通过该开口凸出，以接收连接器组件202的连接器208。

根据本发明，缆线组件202装配有缆线护套210，该缆线护套210被装配在缆线206上。缆线护套210包括弹性导电材料，如导电橡胶。缆线护套210具有向前凸出的部分210a，该凸出部分210a形成有凹腔，所述凹腔用于当通过将连接器208插入插座217中以连接时接收插座217突出尾架222外的部分。当缆线组件202和卡组件204被断开(未示出)时，缆线护套210略微延伸超出其相关连接器208的近端，当缆线组件202和卡组件204被插入在一起时，缆线护套210压缩以屏蔽该互连，如图2所示。更具体，向前凸出的部分210a具有适于压靠尾架222的宽前缘部分210b，以当连接器208被连接时形成与尾架222的弹性密封，从而电磁屏蔽连接器208和插座217。因此缆线护套210完全覆盖收发器216的插座217，并在板212的前面上压靠尾架222，以提供对电磁干扰(EMI)和静电放电(ESD)的保护屏蔽。

图3示出了可选实施例300的一个实例，示出了应用于印刷电路板的本发明，该印刷电路板被封装在外壳内。除了如下所述的差异之外，所示的元件302-322类似于图2所示的元件202-222，由此将不分别地描述。实施例300与实施例200不同之处是它包括导电外壳326，其底盖328和顶盖330被示出。板312通过一个或多个支架构件332固定到底盖328。另外，前尾架322被固定到外壳盖326，而不是板312。尽管图3中未示出，外壳328可以按类似方式在板312的侧面和后面周围延伸。

图3所示的实施例300用来密封(通过将护套310与尾架322配合)外壳326中的一个剩余孔(用于插座317的尾架322中的开口)，以便在光学收发器部件周围形成完全的法拉第屏蔽。本领域的技术人员将明白，该方法的改变可应用于并行光学接口，如可插入InfiniPak-兼容的模块和串行接口，如小型可插入的(SFP)兼容模块。

图4示出了第一缆线组件402和第二缆线组件404之间的缆线至缆线连接400的一个实例。缆线组件402包括具有用缆线护套410装配的连接器408的缆线406，而缆线组件404类似地包括具有连接器414的缆线412，连接器414装配有缆线护套416。连接器414是具有减小直径的凸出部分415的插入连接器，而连接器408是具有用于接收连接器部分415的相应凹腔409的凹入连接器。与先前的实施例中的缆线护套一样，缆线护套410和416每个包括弹性的导电材料以及配合面，所述配合面当缆线组件402和404断开时略微延伸而超出它们的相关连接器408和414的配合面、但是当缆线组件402和404插在一起时被压缩以屏蔽该互连。

总结上述描述，缆线护套由导电橡胶型材料构成，其当连接器/缆线组件被插入电路卡组件上的光纤插座中时，提供用于光纤的应变缓解。

该护套被设计为，在它会合光纤缆线的连接处从光纤连接器的后面延伸、包围整个连接器体、以及超出连接器体的前部，以便当连接器被插入插座中时受迫压缩、以及当从插座移走时恢复原状。

该护套被设计成包封该光学连接器和在光纤插座孔径周围形成导电屏蔽件，同时与电路卡组件的前尾架电接触，以及与前尾架为同一电位。

缆线护套，当应用于导电外壳中封装的电路卡组件时，在与外壳相同的电位处形成导电密封。

当光缆组件是并行光纤组件，如12光纤宽带状缆线，或高光纤数带状缆线，或可选地，缆线组件是串行或双向缆线组件时，该缆线护套是特别有益的。

从上面的描述应该明白本发明的缆线护套的其他优点。该缆线护套提供从护套本身至电路卡或卡封装的尾架的导电路径，能够排出可能累积在光缆组件、电路卡组件或两者上静态电荷。该缆线护套也可以调和典型电路卡组件(从卡基准面至卡边缘±20mils)和典型的可插入或可软焊光学收发器或发送器/接收器元件的边缘容差之间的容差差异，该光学收发器或发送器/接收器元件具有一个或多个光通道(从光学插座孔至电连接器±1mil，电连接器将有源光学元件连接到电路卡)。

如果光学发送器/接收器是可插入的且可以从电路卡移走，那么该缆线护套能够包封光学发送器/接收器的前端。

该缆线护套与连接器-至-连接器连接以及连接器-至-收发器连接兼容；当在接线板或耦合器处配合两个连接器时，兼容的护套将在接口的两侧变形，以允许光学连接器配合，以及当连接器不配合时，所述护套将恢复其原状。

最后，该缆线护套可由服务技术人员移动和替换，由于该护套是足够柔性的，因此通过施加额定压力可以使其在连接器体上滑动，并将弹性地在光学连接器的背面闭合，以相对于光学连接器，保持其位置与方向。

尽管已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在现在和将来，都可以进行各种改进和提高，该改进和提高落入所附的权利要求书的范围中。这些权利要求应该被解释为对于开始描述的本发明保持适当的保护。

Claims (16)

1. 一种用于连接器组件的缆线护套，其中终止光纤缆线一端的光纤连接器适于被连接到配合元件，所述配合元件具有横向延伸的导电表面部分和可通过所述表面部分中的开口插入的插座，所述插座用于当所述连接器被连接时接收所述连接器，

所述缆线护套包括弹性导电材料，并适于被装配在所述缆线上，所述缆线护套具有向前凸出的部分，所述向前凸出的部分具有宽前缘部分，所述宽前缘部分适于当所述连接器被连接时纵向地压靠所述横向延伸的导电表面部分，以由此形成横向延伸的弹性密封，从而电磁屏蔽所述连接器和所述插座，

其中，所述插座突出超过所述配合元件的所述横向延伸的导电表面部分，所述缆线护套的所述向前凸出部分被形成有腔，用于当所述连接器被连接时接收所述插座突出超过所述横向延伸的导电表面部分的部分，以及

其中，所述缆线护套在所述连接器被插入所述插座时受到压缩，所述缆线护套的所述向前凸出部分在所述连接器被断开时延伸超过所述连接器。

2. 如权利要求1的缆线护套，其中所述连接器组件是具有光纤缆线和光纤连接器的光纤连接器组件。

3. 如权利要求2的缆线护套，其中所述配合元件包括光学收发器。

4. 如权利要求3的缆线护套，其中所述光学收发器是在一端具有所述插座的可插入收发器，所述缆线护套适于在其连接到所述光纤连接器时包封所述收发器的所述端部。

5. 如权利要求1的缆线护套，其中所述配合元件包括另一连接器。

6. 如权利要求1的缆线护套，所述缆线护套从相对于所述插座的远端至近端围绕所述连接器。

7. 如权利要求6的缆线护套，所述缆线护套适于紧密围绕所述连接器的所述远端，以相对于所述连接器保持其位置与方向。

8. 如权利要求1的缆线护套，所述缆线护套可从所述连接器移走。

9. 一种连接器组件，包括：

光纤缆线；

光纤连接器，其终止所述缆线的一端并适于被连接到配合元件，所述配合元件具有横向延伸的导电表面部分和可通过所述表面部分中的开口插入的插座，所述插座用于当连接器被连接时接收所述连接器，以及

被装配在所述缆线上的缆线护套，所述缆线护套包括弹性导电材料并具有向前凸出的部分，所述向前凸出的部分具有宽前缘部分，所述宽前缘部分适于当所述连接器被连接时纵向地压靠所述横向延伸的导电表面部分，以由此形成横向延伸的弹性密封，从而电磁屏蔽所述连接器和所述插座，

其中，所述插座突出超过所述配合元件的所述横向延伸的导电表面部分，以及其中所述缆线护套的所述向前凸出部分被形成有腔，用于当所述连接器被连接时接收所述插座突出超过所述横向延伸的导电表面部分的部分，以及

其中，所述缆线护套在所述连接器被插入所述插座时受到压缩，所述缆线护套的所述向前凸出部分在所述连接器被断开时延伸超过所述连接器。

10. 如权利要求9的连接器组件，其中所述连接器组件是具有光纤缆线和光纤连接器的光纤连接器组件。

11. 如权利要求10的连接器组件，其中所述配合元件包括光学收发器。

12. 如权利要求11的连接器组件，其中所述光学收发器是在一端具有所述插座的可插入收发器，所述缆线护套适于在其连接到所述光纤连接器时包封所述收发器的所述端部。

13. 如权利要求9的连接器组件，其中所述配合元件包括另一连接器。

14. 如权利要求9的连接器组件，其中所述缆线护套从相对于所述插座的远端至近端围绕所述连接器。

15. 如权利要求14的连接器组件，其中所述缆线护套适于紧密围绕所述连接器的所述远端，以相对于所述连接器保持其位置与方向。

16. 如权利要求9的连接器组件，其中所述缆线护套可从所述连接器移走。

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