一、SFP光籠子的作用及材料組成

1.光籠子的概念與作用

① 光籠子是什么？
SFP Cage（Small Form-factor Pluggable Cage，小型可插拔光模塊籠子）是通信設備中用于安裝和固定光模塊的核心機械與電氣接口組件，外觀為一種金屬框架結構，由上下蓋及 EMI 彈片組成基本樣式，可增加散熱器或導光棒等零件，壓接或焊接在設備PCB（如交換機、路由器主板）上，為光模塊提供物理插槽，實現光模塊與Pcb板連接，因此也常被稱作SFP光籠子或SFP連接器。

② 光籠子的核心作用有哪些？
1.電氣連接與保證信號完整性
2.電磁屏蔽（EMI Suppression）
3.機械固定與模塊保護
4.散熱管理與防塵
5.其他輔助功能實現：搭配導光柱實現狀態指示、防誤插

2.產品組成部分及各部分的材質組成
SFP光籠子是通常由一個金屬屏蔽外殼與一個連接器內芯構成，可根據需求集成其他配件如：導光柱、散熱器等。
金屬屏蔽外殼：
由屏蔽殼+閉鎖機構組成，其主要材質一般為白銅或不銹鋼材質，鍍層及厚度可選，通常為鍍鎳30μ”-50μ”或 不鍍鎳。
連接器內芯：
由一個基座與信號端子構成，插座 PIN 數為 20PIN，加工方式為表面貼裝，應用時需要與單層式光籠子配合使用，連接器端子為銅合金或磷銅，鍍金方式為觸點鍍金，鍍金厚度可選。
其他配件：
導光柱--材質為光學聚碳酸酯
散熱器--材質為AL 6063

二、SFP光籠子的產品分類及選型

1.產品分類

① 根據速率分類

② 根據產品結構分類

③ 根據產品外掛配件分類

2.選型建議

SFP 籠子的選型步驟

1.定義需求

確定速率：

? 步驟：根據網絡需求選擇支持 1G、10G、25G、100G、200G、400G、800G的籠子。

確定光纖類型：

? 步驟：選擇支持單模或多模光纖的籠子，如果需要長距離傳輸，選擇支持單模光纖的籠子。

確定接口類型：

? 步驟：選擇 LC、SC 或 FC 接口的籠子。

2.匹配設備

檢查設備規格：

? 步驟：確保籠子的電氣和機械參數與設備一致。

參考兼容性列表：

? 步驟：參考設備廠商的兼容性列表，確保籠子與設備兼容。

3.評估成本

籠子成本：

? 步驟：考慮籠子的單價和批量采購成本。

維護成本：

? 步驟：考慮籠子的可靠性和維護成本。

特殊場景選型指南

1.數據中心高密度布線

高密度籠子：

? 特性：支持高密度布線，減少空間占用。

? 建議：選擇支持高密度布線的籠子，如 QSFP 籠子。

散熱管理：

? 特性：高功耗模塊需要良好的散熱設計。

? 建議：選擇帶有散熱片或散熱管的籠子，確保散熱效果。

2.惡劣工業環境

加固設計：

? 特性：耐腐蝕、高強度的材料，如不銹鋼。

? 建議：選擇不銹鋼材料的籠子，確保在惡劣環境中的可靠性。

擴展溫度范圍：

? 特性：支持-40℃to+85℃的溫度范圍。

? 建議：選擇支持擴展溫度范圍的籠子，確保在極端環境下的穩定性。

3.長距離傳輸

支持長距離模塊：

? 特性：支持長距離傳輸的模塊，如 100km 的 10GBASE-ZR 模塊。

? 建議：選擇支持長距離傳輸的籠子，確保信號質量。

色散補償：

? 特性：長距離傳輸需要色散補償模塊。

? 建議：選擇支持色散補償的籠子，確保長距離傳輸的信號質量。

三、安裝方式與治具

1.壓接式與焊接式的區別

壓接式連接，顧名思義，就是將一個過盈尺寸的插針壓入電路板上鉆好的通孔中。基本要素就是插針的接合區直徑必須大于孔徑。這就導致了插針和孔的配合面的材料有了變形，插針或者是通孔的變形也會兩者之間的緊配合保持下去。

壓接式分為實心插針腳和魚眼針腳（詳情請見下圖）

1、實心插針腳，保持插針和通孔之間良好接觸的力是通孔的彈性變形力。

2、彈性變形（魚眼針腳EoN）插針腳，保持插針和通孔之間良好接觸的力是插針的彈性變形力。

彈性插針相對于實心插針來說，對PCB金屬化通孔的尺寸精度要求降低；較小的插入力；允許在同一塊PCBA的金屬化通孔內多次插拔（可維修性好）。所以，目前PCBA加工的壓接工藝中，主要采用可彈性變形的插針腳或稱為魚眼插針。

焊接式連接，焊接屬熱加工工藝，將插針置入通孔中，通過熔融焊料實現結合。

2.壓接式安裝步驟

安裝壓接式SFP光籠子需要用到專用的壓接機與壓接治具相配合，采用三段式壓入的方式進行壓接

① 將壓接治具平放在壓接臺上

② 將定位塊與SFP籠子放置在壓接治具對應的位置上

③ 放置PCB板進行三段式壓接

四、SFP光籠子的關鍵參數

產品材質

籠子素材：白銅、不銹鋼
籠子電鍍：鎳

導光柱：光學聚碳酸酯

連接器素材：磷銅
連接器電鍍：觸點鍍金
塑殼材質:LCP

溫度范圍

工作溫度：-40℃to+105℃

儲存溫度：-40℃to+105℃

機械性能

耐久性：支持插拔100+次

光模塊拔出力：15Nmax

光模塊插入力：40Nmax

電氣性能

支持熱插拔

工作電壓：30V DC 耐電壓 : 300V AC

工作電流 : 0.5A( 信號 )、5A( 電源 )

差分阻抗 : 100Ω ± 10Ω

絕緣電阻 : 1000mΩ min

接觸電阻 : 80mΩ max, Δ20mΩ max

注：壓接腳籠子和連接器組合PCB 最低板厚 1.57±0.10mm (0.0625")

五、產品可靠性測試

以SFP+ 2x4connector為例

測試針對配備墊圈和金屬 EMI 彈片的 2x4 產品版本進行。所呈現的性能數據與這些配置相關，應作為其他產品配置的參考。

屏蔽性能測試

1、測試程序和順序

屏蔽效果數據采用立方體銅外殼采集，該外殼內設有用于連接待測設備 (DUT) 安裝板的裝置。安裝板固定在銅外殼一側的方形切口上。有兩塊不同的安裝板，一塊帶有用于連接器的孔，另一塊則沒有。

為了進行測量，測試使用了兩根喇叭天線。一根放置在外殼內，另一根放置在外殼外。兩根天線盡可能靠近安裝板，大約幾英寸。

性能目標是設計一個屏蔽層，以最大限度地減少從一個天線傳輸到另一個天線的信號功率。

首先進行幾項參考測量。

1. 使用不帶孔的安裝板對密封外殼進行測量。我們使用此測量值來確定噪聲“基底”。

2. 僅對帶孔且未安裝連接器的待測設備板進行測量。 我們將此測量值作為“上限”，表示在沒有屏蔽的情況下，最壞情況下的泄漏能量。

3. 在天線之間沒有任何阻擋的情況下進行測量。這顯示為上限內的深黑色線。 然后測量了三個 待測設計 (DUT) 樣本。

第一個待測設備是帶有 EMI 金屬墊片的 2x4 SFP 連接器（橙色線）。參見圖 2 和圖 3。

第二個待測設備是帶有 EMI 彈性墊片的 2x4 SFP+ 連接器（綠色線）。參見圖 2

第三個待測設備是帶有 EMI 金屬墊片的 2x4 SFP+ 連接器（綠線）。參見圖 3

請注意，待測設備不包含任何連接的線纜或 SFP/SFP+ 模塊。測量的重點是比較評估不同的籠式技術。安裝模塊或線纜后，它們的性能參數將占主導地位。

下圖展示了 SFP+ 彈性墊片設計相對于 SFP 彈簧夾設計的性能對比。綠色陰影區域表示彈性墊片的性能優于 SFP 彈簧夾，黃色陰影區域表示兩者的性能互補。

下圖顯示了 SFP+ 金屬墊片設計相對于 SFP 彈簧夾設計的性能對比。綠色陰影區域表示彈性墊片的性能優于 SFP 彈簧夾。

惡劣環境測試 通過

耐濕性/恒溫恒濕 humidity resistance/constant temperature and humidity

鹽霧24H測試 Salt spray test;

耐溫實驗/溫度壽命 Temperature resistance test/temperature life

電氣性能測試 通過

電磁干擾測試 EMI test

接觸保持耐力測試 Contact retention endurance test

靜電擊穿測試 Electrostatic breakdown test

高速信號測試 High-speed signal test

材料測試 通過

耐用性測試Durability test

金屬彎曲強度測試 Metal bending strength test

插拔力及壽命測試;Insertion force and life test;

機械沖擊/跌落測試 Mechanical shock/drop test

振動測試 vibration test

屏蔽效果數據采用立方體銅外殼采集，該外殼內設有用于連接待測設備 (DUT) 安裝板的裝置。安裝板固定在銅外殼一側的方形切口上。有兩塊不同的安裝板，一塊帶有用于連接器的孔，另一塊則沒有。

為了進行測量，測試使用了兩根喇叭天線。一根放置在外殼內，另一根放置在外殼外。兩根天線盡可能靠近安裝板，大約幾英寸。

性能目標是設計一個屏蔽層，以最大限度地減少從一個天線傳輸到另一個天線的信號功率。

六 、產品非標定制流程

七、SFP光籠子的應用場景

數據中心：用于服務器、交換機、路由器等網絡設備中，實現高速數據傳輸。
電信網絡：在長距離光纖通信中廣泛應用，確保數據傳輸的穩定性和可靠性。
企業網絡：用于企業內部網絡建設，提供高效、穩定的數據傳輸解決方案。

審核編輯 黃宇