Ce que vous devez savoir sur les connecteurs SFP

1. Fonction et composition matérielle de la cage optique SFP

1. Concept et fonction de la cage optique

① Qu'est-ce qu'une cage optique ?
La cage SFP (Small Form-factor Pluggable Cage) est le principal composant d'interface mécanique et électrique utilisé pour installer et fixer les modules optiques dans les équipements de communication. Il a une structure en métal composée de couvercles supérieur et inférieur et d'éclats EMI. Il peut ajouter des pièces telles qu'un dissipateur thermique ou une tige de guidage de lumière, et être serti ou soudé sur le PCB de l'équipement (tel qu'un interrupteur, une carte mère de routeur). Il fournit un emplacement physique pour le module optique et réalise la connexion entre le module optique et la carte PCB. C'est pourquoi on l'appelle souvent cage optique SFP ou connecteur SFP.

② Quelles sont les fonctions principales de la cage optique ?
1. Connexion électrique et intégrité du signal
2. Blindage électromagnétique (suppression EMI)
3. Fixation mécanique et protection des modules
4. Gestion de la dissipation thermique et prévention de la poussière
5. Autres fonctions auxiliaires : indication d'état et prévention des erreurs d'insertion avec guide de lumière

2. Composants du produit et composition matérielle de chaque pièce
La cage optique SFP est généralement composée d'une coque de blindage métallique et d'un noyau de connecteur, et d'autres accessoires tels qu'un guide de lumière, un dissipateur thermique, etc. peuvent être intégrés selon les besoins.
Coque de blindage métallique :
Il est composé d'une coque de protection + d'un mécanisme de verrouillage. Son matériau principal est généralement le cuivre blanc ou l’acier inoxydable. Le placage et l'épaisseur sont facultatifs, généralement un nickelage de 30 μ -50 μ » ou aucun nickelage.
Noyau du connecteur :
Il est composé d'une base et d'un terminal de signal. Le nombre de broches de prise est de 20 broches. La méthode de traitement est le montage en surface. Il doit être utilisé avec une cage optique monocouche lors de son application. La borne du connecteur est en alliage de cuivre ou en cuivre phosphoreux. La méthode de placage à l'or est le placage à l'or par contact et l'épaisseur du placage à l'or est facultative.
Autres accessoires :
Colonne guide de lumière - en polycarbonate optique
Radiateur - en AL 6063

2. Classification des produits et sélection des cages optiques SFP
1. Classement des produits
① Classement par vitesse

② Classification par structure de produit

③ Classification par accessoires de produits

2. Recommandations de sélection
Étapes de sélection de la cage SFP
1. Définir les exigences
Déterminez le taux :
• Étapes : sélectionnez une cage prenant en charge 1G, 10G, 25G, 100G, 200G, 400G, 800G en fonction des exigences du réseau.
Déterminez le type de fibre :
• Étapes : sélectionnez une cage prenant en charge la fibre monomode ou multimode. Si une transmission longue distance est requise, sélectionnez une cage prenant en charge la fibre monomode.
Déterminez le type d'interface :
• Étapes : Sélectionnez une cage avec une interface LC, SC ou FC.
2. Faites correspondre l'appareil
Vérifiez les spécifications de l'appareil :
• Étapes : S'assurer que les paramètres électriques et mécaniques de la cage sont cohérents avec l'appareil.
Liste de compatibilité de référence :
• Étapes : reportez-vous à la liste de compatibilité du fabricant de l'appareil pour vous assurer que la cage est compatible avec l'appareil.
3. Évaluez le coût
Coût de la cage :
• Étapes : Tenez compte du prix unitaire et du coût d'achat en gros de la cage.
Coût d'entretien :
• Étapes : Tenez compte de la fiabilité et du coût d'entretien de la cage.

Guide de sélection pour les scénarios spéciaux
1. Câblage haute densité dans les centres de données
Cages haute-densité :
• Caractéristiques : prend en charge le câblage haute densité et réduit l'occupation de l'espace.
• Recommandations : sélectionnez des cages prenant en charge le câblage haute densité, telles que les cages QSFP.
Gestion de la chaleur :
• Caractéristiques : les modules haute-puissance nécessitent une bonne conception de dissipation thermique.
• Recommandations : Sélectionnez des cages avec des dissipateurs thermiques ou des caloducs pour assurer la dissipation thermique.
2. Environnements industriels difficiles
Conception renforcée :
• Caractéristiques : Matériaux résistants à la corrosion et à haute résistance, tels que l'acier inoxydable.
• Recommandations : Choisir des cages en acier inoxydable pour garantir la fiabilité dans les environnements difficiles.
Plage de température étendue :
• Caractéristiques : Prend en charge une plage de température de -40℃ à +85℃.
• Recommandations : sélectionnez des cages prenant en charge une plage de températures étendue pour garantir la stabilité dans des environnements extrêmes.
3. Transmission longue distance
Prise en charge des modules longue distance :
• Caractéristiques : modules prenant en charge la transmission longue distance, tels que les modules 10GBASE-ZR de 100 km.
• Recommandation : Choisissez une cage prenant en charge la transmission longue distance pour garantir la qualité du signal.
Compensation de dispersion :
• Caractéristiques : La transmission longue distance nécessite un module de compensation de dispersion.
• Recommandation : Choisissez une cage prenant en charge la compensation de dispersion pour garantir la qualité du signal pour la transmission longue distance.
III. Méthodes d'installation et accessoires
1. La différence entre press-fit et soudure

La connexion Press-fit, comme son nom l'indique, consiste à enfoncer une broche avec une taille d'interférence dans un trou traversant percé sur le circuit imprimé. L'élément de base est que le diamètre de la zone de jointure de la goupille doit être supérieur au diamètre du trou. Cela provoque la déformation du matériau de la surface de contact de la broche et du trou, et la déformation de la broche ou du trou traversant maintiendra également l'ajustement serré entre les deux.

Press-fit est divisé en broches solides et broches fisheye (voir la figure ci-dessous pour plus de détails)

1. Goupilles solides, la force qui maintient un bon contact entre la goupille et le trou traversant est la force de déformation élastique du trou traversant.

2. Déformation élastique (goupille fisheye EoN) La force qui maintient un bon contact entre la goupille et le trou traversant est la force de déformation élastique de la goupille.

Par rapport aux broches solides, les broches élastiques ont des exigences moindres en matière de précision dimensionnelle des trous traversants métallisés des PCB ; force d'insertion plus petite; et permettre des branchements et débranchements multiples dans les trous traversants métallisés du même PCBA (bonne maintenabilité). Par conséquent, dans le processus actuel de sertissage du traitement des PCBA, des broches élastiquement déformables ou des broches fisheye sont principalement utilisées.

Connexion par soudage, le soudage est un processus de traitement à chaud, la broche est placée dans le trou traversant et la connexion est réalisée par soudure fondue.

2. Appuyez sur les étapes d'installation

L'installation d'une cage optique SFP press-fit nécessite l'utilisation d'une machine press-fit dédiée et d'un dispositif press-fit, en utilisant une méthode press-in en trois étapes pour le press-fitting.

① Placez le gabarit de sertissage à plat sur la table de sertissage

② Placez le bloc de positionnement et la cage SFP sur les positions correspondantes du dispositif de sertissage.

③ Placez la carte PCB pour un sertissage en trois étapes

4. Paramètres clés de la cage optique SFP
Matériau du produit

Matériau de la cage : cuivre blanc, acier inoxydable
Placage de la cage : nickel

Colonne guide de lumière : polycarbonate optique

Matériau du connecteur : bronze phosphoreux
Placage du connecteur : placage à l'or par contact
Matériau du boîtier : LCP

Plage de température

Température de fonctionnement : -40℃ à +105℃

Température de stockage : -40℃ à +105℃

Propriétés mécaniques

Durabilité : prend en charge le branchement et le débranchement plus de 100 fois

Force d'extraction du module optique : 15 Nmax

Force d'insertion du module optique : 40 Nmax

Performances électriques

Prise en charge du branchement à chaud

Tension de fonctionnement : 30 V CC Tension de tenue : 300 V CA

Courant de fonctionnement : 0,5 A (signal), 5 A (alimentation)

Impédance différentielle : 100Ω ± 10Ω

Résistance d'isolation : 1 000 mΩ min

Résistance de contact : 80 mΩ maximum, Δ20 mΩ maximum

Remarque : L'épaisseur minimale de la carte de la cage à broches à ajustement serré et du circuit imprimé combiné du connecteur est de 1,57 ± 0,10 mm (0,0625").

V. Test de fiabilité du produit

Prenons l'exemple du connecteur SFP+ 2x4

Le test a été réalisé sur la version 2x4 du produit équipée de joints et d'obus métalliques EMI. Les données de performances présentées sont liées à ces configurations et doivent être utilisées comme référence pour d'autres configurations de produits.

Test de performances de blindage

1. Procédure et séquence de test

Les données sur l'effet de blindage ont été collectées à l'aide d'un boîtier en cuivre cubique doté d'un dispositif permettant de connecter la plaque de montage du dispositif sous test (DUT). La plaque de montage est fixée dans une découpe carrée sur un côté du boîtier en cuivre. Il existe deux plaques de montage différentes, l'une avec un trou pour le connecteur et l'autre sans.

Pour la mesure, deux antennes cornet ont été utilisées lors du test. L’un a été placé à l’intérieur du logement et l’autre à l’extérieur du logement. Les deux antennes étaient aussi près que possible de la plaque de montage, à environ quelques centimètres.

L'objectif de performance est de concevoir une couche de blindage pour minimiser la puissance du signal transmis d'une antenne à l'autre.

Dans un premier temps, quelques mesures de référence ont été effectuées.
1. Le boîtier scellé a été mesuré avec une plaque de montage sans trous. Nous utilisons cette mesure pour déterminer le « plancher » sonore.
2. La carte DUT a été mesurée avec uniquement des trous et aucun connecteur installé. Nous utilisons cette mesure comme « limite supérieure » pour l’énergie de fuite dans le pire des cas sans blindage.
3. Les antennes ont été mesurées sans aucune obstruction entre elles. Ceci est représenté par la ligne noire foncée à l’intérieur de la limite supérieure. Trois échantillons du Design Under Test (DUT) ont ensuite été mesurés.
Le premier DUT était un connecteur SFP 2x4 avec un joint métallique EMI (ligne orange). Voir Figure 2 et Figure 3.
Le deuxième DUT était un connecteur SFP+ 2x4 avec un joint flexible EMI (ligne verte). Voir la figure 2
Le troisième DUT était un connecteur SFP+ 2x4 avec un joint métallique EMI (ligne verte). Voir la figure 3
Notez que le DUT n’incluait aucun câble connecté ni module SFP/SFP+. L'objectif des mesures est de comparer et d'évaluer différentes technologies de cages. Une fois les modules ou câbles installés, leurs paramètres de performances domineront.

La figure suivante montre la comparaison des performances de la conception du joint élastomère SFP+ par rapport à la conception du clip à ressort SFP. La zone ombrée en vert indique que le joint en élastomère fonctionne mieux que le clip à ressort SFP, et la zone ombrée en jaune indique que les performances des deux se complètent.

Le graphique suivant montre les performances de la conception du joint métallique SFP+ par rapport à la conception du clip à ressort SFP. La zone ombrée verte indique où le joint élastomère surpasse le clip à ressort SFP.

Test dans un environnement difficile Réussi

Résistance à l'humidité/température et humidité constantes

Essai au brouillard salin ;

Test de résistance à la température/durée de vie en température

Test de performance électrique réussi

Test EMI

Test d'endurance de rétention de contact

Test de claquage électrostatique

Test de signal haute vitesse

Test de matériau réussi

Test de durabilité

Test de résistance à la flexion du métal

Test de force d'insertion et de durée de vie ;

Test de choc/chute mécanique

Essai de vibrations

Les données sur l'effet de blindage ont été collectées à l'aide d'un boîtier en cuivre cubique avec un dispositif permettant de connecter la plaque de montage du dispositif sous test (DUT). La plaque de montage est fixée dans une découpe carrée sur un côté du boîtier en cuivre. Il existe deux plaques de montage différentes, une avec des trous pour les connecteurs et une sans.

Pour les mesures, deux antennes cornet ont été utilisées lors du test. L’un était placé à l’intérieur du logement et l’autre à l’extérieur. Les deux antennes sont placées le plus près possible de la plaque de montage, à environ quelques centimètres.

L'objectif de performance est de concevoir un blindage qui minimise la puissance du signal transférée d'une antenne à l'autre.
6. Processus de personnalisation non standard du produit

7. Scénarios d'application des cages optiques SFP

Centres de données : utilisés dans les périphériques réseau tels que les serveurs, les commutateurs, les routeurs, etc. pour assurer une transmission de données à haut débit.
Réseaux de télécommunication : largement utilisés dans les communications longue distance par fibre optique pour assurer la stabilité et la fiabilité de la transmission des données.
Réseaux d'entreprise : utilisés pour la construction de réseaux internes d'entreprises afin de fournir des solutions de transmission de données efficaces et stables.