关于SFP连接器你必须了解的那些知识

一、SFP光笼子的作用及材料组成

• 1.光笼子的概念与作用

① 光笼子是什么？
SFP Cage（Small Form-factor Pluggable Cage，小型可插拔光模块笼子）是通信设备中用于安装和固定光模块的核心机械与电气接口组件，外观为一种金属框架结构，由上下盖及 EMI 弹片组成基本样式，可增加散热器或导光棒等零件，压接或焊接在设备PCB（如交换机、路由器主板）上，为光模块提供物理插槽，实现光模块与Pcb板连接，因此也常被称作SFP光笼子或SFP连接器。

② 光笼子的核心作用有哪些？
      1.电气连接与保证信号完整性
       2.电磁屏蔽（EMI Suppression）
      3.机械固定与模块保护
      4.散热管理与防尘
       5.其他辅助功能实现：搭配导光柱实现状态指示、防误插

2.产品组成部分及各部分的材质组成
SFP光笼子是通常由一个金属屏蔽外壳与一个连接器内芯构成，可根据需求集成其他配件如：导光柱、散热器等。
金属屏蔽外壳：
由屏蔽壳+闭锁机构组成，其主要材质一般为白铜或不锈钢材质，镀层及厚度可选，通常为镀镍30μ”-50μ”或 不镀镍。
连接器内芯：
由一个基座与信号端子构成，插座 PIN 数为 20PIN，加工方式为表面贴装，应用时需要与单层式光笼子配合使用，连接器端子为铜合金或磷铜，镀金方式为触点镀金，镀金厚度可选。 
其他配件： 
导光柱--材质为光学聚碳酸酯
散热器--材质为AL 6063

二、SFP光笼子的产品分类及选型
1.产品分类
① 根据速率分类 

② 根据产品结构分类
 
③ 根据产品外挂配件分类

2.选型建议
SFP 笼子的选型步骤
1.定义需求
确定速率：
• 步骤：根据网络需求选择支持 1G、10G、25G、100G、200G、400G、800G的笼子。
 确定光纤类型：
• 步骤：选择支持单模或多模光纤的笼子，如果需要长距离传输，选择支持单模光纤的笼子。
确定接口类型：
• 步骤：选择 LC、SC 或 FC 接口的笼子。
2.匹配设备
检查设备规格：
• 步骤：确保笼子的电气和机械参数与设备一致。
 参考兼容性列表：
• 步骤：参考设备厂商的兼容性列表，确保笼子与设备兼容。
3.评估成本
 笼子成本：
• 步骤：考虑笼子的单价和批量采购成本。
 维护成本：
• 步骤：考虑笼子的可靠性和维护成本。

特殊场景选型指南
1.数据中心高密度布线
 高密度笼子：
• 特性：支持高密度布线，减少空间占用。
• 建议：选择支持高密度布线的笼子，如 QSFP 笼子。
散热管理：
• 特性：高功耗模块需要良好的散热设计。
• 建议：选择带有散热片或散热管的笼子，确保散热效果。
2.恶劣工业环境
加固设计：
• 特性：耐腐蚀、高强度的材料，如不锈钢。
• 建议：选择不锈钢材料的笼子，确保在恶劣环境中的可靠性。
 扩展温度范围：
• 特性：支持-40℃to+85℃的温度范围。
• 建议：选择支持扩展温度范围的笼子，确保在极端环境下的稳定性。
3.长距离传输
支持长距离模块：
• 特性：支持长距离传输的模块，如 100km 的 10GBASE-ZR 模块。
• 建议：选择支持长距离传输的笼子，确保信号质量。
色散补偿：
• 特性：长距离传输需要色散补偿模块。
• 建议：选择支持色散补偿的笼子，确保长距离传输的信号质量。
三、安装方式与治具
1.压接式与焊接式的区别

压接式连接，顾名思义，就是将一个过盈尺寸的插针压入电路板上钻好的通孔中。基本要素就是插针的接合区直径必须大于孔径。这就导致了插针和孔的配合面的材料有了变形，插针或者是通孔的变形也会两者之间的紧配合保持下去。

压接式分为实心插针脚和鱼眼针脚（详情请见下图）

1、实心插针脚，保持插针和通孔之间良好接触的力是通孔的弹性变形力。

2、弹性变形（鱼眼针脚EoN）插针脚，保持插针和通孔之间良好接触的力是插针的弹性变形力。

弹性插针相对于实心插针来说，对PCB金属化通孔的尺寸精度要求降低；较小的插入力；允许在同一块PCBA的金属化通孔内多次插拔（可维修性好）。所以，目前PCBA加工的压接工艺中，主要采用可弹性变形的插针脚或称为鱼眼插针。

焊接式连接，焊接属热加工工艺，将插针置入通孔中，通过熔融焊料实现结合。

2.压接式安装步骤

安装压接式SFP光笼子需要用到专用的压接机与压接治具相配合，采用三段式压入的方式进行压接

① 将压接治具平放在压接台上

② 将定位块与SFP笼子放置在压接治具对应的位置上


③ 放置PCB板进行三段式压接

四、SFP光笼子的关键参数
产品材质

笼子素材：白铜、不锈钢    
笼子电镀：镍

导光柱：光学聚碳酸酯

连接器素材：磷铜  
连接器电镀：触点镀金  
塑壳材质:LCP

温度范围

工作温度：-40℃to+105℃

储存温度：-40℃to+105℃

机械性能

耐久性：支持插拔100+次

光模块拔出力：15Nmax

光模块插入力：40Nmax

电气性能

支持热插拔

工作电压：30V DC  耐电压 : 300V AC

工作电流 : 0.5A( 信号 )、5A( 电源 )

差分阻抗 : 100Ω ± 10Ω

绝缘电阻 : 1000mΩ min

接触电阻 : 80mΩ max, Δ20mΩ max

注：压接脚笼子和连接器组合PCB 最低板厚 1.57±0.10mm (0.0625")

五、产品可靠性测试

以SFP+ 2x4 connector为例

测试针对配备垫圈和金属 EMI 弹片的 2x4 产品版本进行。所呈现的性能数据与这些配置相关，应作为其他产品配置的参考。

屏蔽性能测试

1、测试程序和顺序

屏蔽效果数据采用立方体铜外壳采集，该外壳内设有用于连接待测设备 (DUT) 安装板的装置。安装板固定在铜外壳一侧的方形切口上。有两块不同的安装板，一块带有用于连接器的孔，另一块则没有。

为了进行测量，测试使用了两根喇叭天线。一根放置在外壳内，另一根放置在外壳外。两根天线尽可能靠近安装板，大约几英寸。

性能目标是设计一个屏蔽层，以最大限度地减少从一个天线传输到另一个天线的信号功率。

首先进行几项参考测量。
1. 使用不带孔的安装板对密封外壳进行测量。我们使用此测量值来确定噪声“基底”。
2. 仅对带孔且未安装连接器的待测设备板进行测量。 我们将此测量值作为“上限”，表示在没有屏蔽的情况下，最坏情况下的泄漏能量。
3. 在天线之间没有任何阻挡的情况下进行测量。这显示为上限内的深黑色线。 然后测量了三个 待测设计 (DUT) 样本。
第一个待测设备是带有 EMI 金属垫片的 2x4 SFP 连接器（橙色线）。参见图 2 和图 3。
第二个待测设备是带有 EMI 弹性垫片的 2x4 SFP+ 连接器（绿色线）。参见图 2
第三个待测设备是带有 EMI 金属垫片的 2x4 SFP+ 连接器（绿线）。参见图 3
请注意，待测设备不包含任何连接的线缆或 SFP/SFP+ 模块。测量的重点是比较评估不同的笼式技术。安装模块或线缆后，它们的性能参数将占主导地位。

下图展示了 SFP+ 弹性垫片设计相对于 SFP 弹簧夹设计的性能对比。绿色阴影区域表示弹性垫片的性能优于 SFP 弹簧夹，黄色阴影区域表示两者的性能互补。

下图显示了 SFP+ 金属垫片设计相对于 SFP 弹簧夹设计的性能对比。绿色阴影区域表示弹性垫片的性能优于 SFP 弹簧夹。

恶劣环境测试 通过

耐湿性/恒温恒湿 humidity resistance/constant temperature and humidity

盐雾24H测试 Salt spray test;

耐温实验/温度寿命 Temperature resistance test/temperature life

电气性能测试 通过

电磁干扰测试 EMI test

接触保持耐力测试 Contact retention endurance test

静电击穿测试 Electrostatic breakdown test

高速信号测试 High-speed signal test

材料测试 通过

耐用性测试Durability test

金属弯曲强度测试 Metal bending strength test

插拔力及寿命测试;Insertion force and life test;

机械冲击/跌落测试 Mechanical shock/drop test

振动测试 vibration test

屏蔽效果数据采用立方体铜外壳采集，该外壳内设有用于连接待测设备 (DUT) 安装板的装置。安装板固定在铜外壳一侧的方形切口上。有两块不同的安装板，一块带有用于连接器的孔，另一块则没有。

为了进行测量，测试使用了两根喇叭天线。一根放置在外壳内，另一根放置在外壳外。两根天线尽可能靠近安装板，大约几英寸。

性能目标是设计一个屏蔽层，以最大限度地减少从一个天线传输到另一个天线的信号功率。

六 、产品非标定制流程

七、SFP光笼子的应用场景

数据中心：用于服务器、交换机、路由器等网络设备中，实现高速数据传输。
电信网络：在长距离光纤通信中广泛应用，确保数据传输的稳定性和可靠性。
企业网络：用于企业内部网络建设，提供高效、稳定的数据传输解决方案。