关于 SFP 连接器您必须了解的知识

1、SFP光笼的功能及材料组成

1. 光学保持架的概念和作用

① 什么是光学保持架？
SFP Cage（Small Form-factor Pluggable Cage）是通信设备中用于安装和固定光模块的核心机电接口部件。它具有金属框架结构，由上下盖和EMI弹片组成。可添加散热器或导光棒等零件，并压接或焊接在设备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板的连接。因此，它通常被称为SFP光笼或SFP连接器。

② 光学保持架的核心功能是什么？
1. 电气连接和信号完整性
2. 电磁屏蔽（EMI Suppression）
3、机械固定和模块保护
4、散热管理和防尘
5.其他辅助功能：状态指示、导光防误插

2、产品组成及各部分材料成分
SFP光笼通常由金属屏蔽外壳和连接器芯组成，还可根据需要集成其他配件，如光导、散热器等。
金属屏蔽壳：
它由屏蔽壳+锁紧机构组成。其主要材质一般为白铜或不锈钢。镀层及厚度可选，通常镀镍30μ”-50μ”或不镀镍。
连接器芯：
它由底座和信号端子组成。插座PIN数为20PIN。加工方式为表面贴装。应用时需与单层光学保持架配套使用。连接器端子为铜合金或磷铜。镀金方式为接触镀金，镀金厚度可选。
其他配件：
导光柱-由光学聚碳酸酯制成
散热器-由 AL 6063 制成

2、SFP光笼的产品分类及选择
1、产品分类
① 按速度分类

②按产品结构分类

③ 按产品配件分类

2. 选型建议
SFP 笼选择步骤
1. 定义需求
确定费率：
• 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。如果需要长距离传输，请选择支持单模光纤的笼子。
确定接口类型：
• 步骤：选择带有LC、SC 或FC 接口的笼。
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：请参阅设备制造商的兼容性列表，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。
维护费用：
• 步骤：考虑保持架的可靠性和维护成本。

特殊场景选型指南
1. 数据中心的高-密度布线
高-密度笼：
• 特点：支持高密度布线并减少空间占用。
• 建议：选择支持高密度布线的笼子，例如QSFP 笼子。
热量管理：
• 特点：大功率模块需要良好的散热设计。
• 建议：选择带有散热器或热管的笼子以确保散热。
2、恶劣的工业环境
强化设计：
• 特点：耐腐蚀、高强度材料，如不锈钢。
• 建议：选择不锈钢保持架，以确保在恶劣环境下的可靠性。
扩展温度范围：
• 特点：支持-40℃至+85℃的温度范围。
• 建议：选择支持扩展温度范围的保持架，以确保极端环境下的稳定性。
3. 远距离传输
支持长-距离模块：
• 特点：支持远距离传输的模块，如100公里10GBASE-ZR模块。
• 建议：选择支持远距离传输的笼子，以保证信号质量。
色散补偿：
• 特点：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，以保证长距离传输的信号质量。
三．安装方法及固定装置
1.压装和焊接的区别

压接连接，顾名思义，就是将具有过盈尺寸的插针压入电路板上钻出的通孔中。基本要素是销接合区域的直径必须大于孔径。这导致销和孔的配合表面的材料发生变形，销或通孔的变形也会保持两者之间的紧密配合。

Press-fit分为实心插针和鱼眼插针（具体见下图）

1、实心销钉销，使销钉与通孔保持良好接触的力是通孔的弹性变形力。

2、弹性变形（鱼眼销EoN）使销与通孔保持良好接触的力就是销的弹性变形力。

与实心引脚相比，弹性引脚对PCB金属化通孔的尺寸精度要求较低；较小的插入力；并允许在同一个PCBA的金属化通孔内多次插拔（可维护性好）。因此，目前PCBA加工压接工艺中主要采用弹性变形插针或鱼眼插针。

焊接连接，焊接是一种热加工工艺，将引脚置于通孔中，通过熔化的焊料实现连接。

2.压装安装步骤

安装压接SFP光笼需要使用专用压接机和压接夹具，采用三阶段压入方法进行压接。

① 将压接夹具平放在压接台上

② 将定位块和SFP笼放置在压接治具的相应位置上。

③ 放置PCB板进行三-段压接

4、SFP光笼关键参数
产品材质

保持架材质：白铜、不锈钢
保持架镀层：镍

导光柱：光学聚碳酸酯

连接器材质：磷青铜
连接器镀层：触点镀金
外壳材质：LCP

温度范围

工作温度：-40℃至+105℃

储存温度：-40℃至+105℃

机械性能

耐用性：支持插拔100+次

光模块拔出力：15Nmax

光模块插拔力：40Nmax

电气性能

支持热插拔

工作电压：30V DC 耐压：300V AC

工作电流：0.5A（信号）、5A（电源）

差分阻抗：100Ω±10Ω

绝缘电阻：1000mΩ以上

接触电阻：最大80mΩ，最大Δ20mΩ

注：压接插针笼和连接器组合 PCB 的最小板厚为 1.57±0.10mm (0.0625")

五、产品可靠性测试

以SFP+ 2x4连接器为例

该测试是在配备垫圈和金属 EMI 弹片的 2x4 产品版本上进行的。所提供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

屏蔽效应数据是使用立方体铜外壳和用于连接被测设备 (DUT) 安装板的装置来收集的。安装板固定在铜外壳一侧的方形切口上。有两种不同的安装板，一种带有连接器孔，另一种则没有。

为了进行测量，测试中使用了两个喇叭天线。一个放置在外壳内，另一个放置在外壳外。两个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，进行了一些参考测量。
1. 密封外壳采用无孔安装板测量。我们使用此测量来确定噪声“本底”。
2. DUT 板仅在有孔且未安装连接器的情况下进行测量。我们将此测量值用作无屏蔽情况下最坏情况泄漏能量的“上限”。
3. 测量天线之间没有任何障碍物。这显示为上限内的深黑线。然后测量被测设计 (DUT) 的三个样本。
第一个 DUT 是带有 EMI 金属垫圈（橙色线）的 2x4 SFP 连接器。参见图 2 和图 3。
第二个 DUT 是带有 EMI 柔性垫圈（绿线）的 2x4 SFP+ 连接器。见图2
第三个 DUT 是带有 EMI 金属垫圈（绿线）的 2x4 SFP+ 连接器。见图3
请注意，DUT 不包括任何连接的电缆或 SFP/SFP+ 模块。测量的重点是比较和评估不同的笼技术。一旦模块或电缆安装完毕，它们的性能参数将占据主导地位。

下图显示了 SFP+ 弹性垫圈设计与 SFP 弹簧夹设计的性能比较。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+ 金属垫圈设计与 SFP 弹簧夹设计的性能对比。绿色阴影区域表示弹性垫圈优于 SFP 弹簧夹的地方。

恶劣环境测试通过

耐湿/恒温恒湿

盐雾试验；

耐温测试/温度寿命

电气性能测试通过

EMI测试

接触保持耐久性测试

静电击穿测试

高速-高速信号测试

材料测试通过

耐久性测试

金属弯曲强度测试

插拔力及寿命测试；

机械冲击/跌落测试

振动测试

使用立方铜外壳和用于连接被测设备 (DUT) 安装板的装置来收集屏蔽效应数据。安装板固定在铜外壳一侧的方形切口上。有两种不同的安装板，一种带有连接器孔，一种没有。

为了进行测量，测试中使用了两个喇叭天线。一个放置在外壳内，另一个放置在外壳外。两个天线尽可能靠近安装板放置，大约几英寸。

性能目标是设计一种屏蔽，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。
6.产品非标定制流程

七、SFP光笼应用场景

数据中心：应用于服务器、交换机、路由器等网络设备，实现高速数据传输。
电信网络：广泛采用长距离光纤通信，保证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。