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Design de hardware com MFF2: dicas para o seu PCB

O MFF2 (o formato soldável do SIM, 6×5 mm) evita que alguém roube o cartão e elimina o conector — mas acrescenta a sua própria lista de coisas que correm mal se não as cuidar.

14 de janeiro de 20268 min

O MFF2 é o formato de SIM machine-to-machine definido pela ETSI TS 102 671. Fisicamente é um DFN8 de 6×5×0,9 mm com oito contactos soldados ao PCB, grau automóvel (−40 a +105 °C típico, algumas variantes até +125 °C) e esperança de vida de mais de 10 anos. Se o seu dispositivo vai para um contador enterrado, um carro ou uma máquina com vibração, é o formato a escolher.

Footprint e colocação

  • Respeite o footprint recomendado pelo fabricante do chip; nem todos os MFF2 seguem o padrão ETSI de referência. Algumas referências têm pads extra para montagem mecânica.
  • Separe o MFF2 do modem celular pelo menos 5 mm. As pistas VCC_SIM, RST, CLK e I/O são sensíveis ao acoplamento do PA em TX; mantenha-as curtas (idealmente < 10 cm) mas longe da antena e do trajeto do PA.
  • Coloque condensadores de desacoplamento em VCC_SIM o mais perto possível do pino (100 nF + 1 µF). Sem eles, alguns MFF2 perdem as authentication keys num power cycle.
  • Se vai fazer rework manual, acrescente dois fiducials a menos de 3 mm do encapsulamento; melhora muito a repetibilidade do placement.

Perfil de reflow

O MFF2 segue o perfil JEDEC J-STD-020. Verifique no datasheet do fabricante:

  • Pico típico: 245–260 °C durante 20–40 s no máximo.
  • Duas passagens de reflow no máximo (em painéis de dupla face, ponha o MFF2 na segunda passagem, ou use adesivo na primeira).
  • Respeite o MSL (Moisture Sensitivity Level) — normalmente MSL 3 — e faça bake out se expôs o componente mais de 168 h ao ambiente.
Mais de 60% das falhas de SIM soldada que vemos em postmortem devem-se a um perfil de reflow mal ajustado ou a componentes húmidos, não ao SIM em si. Peça ao contract manufacturer a curva real de reflow do painel e compare-a com a curva recomendada.

ESD e proteção

  • As linhas VCC_SIM e I/O precisam de díodos TVS de baixa capacidade (< 3 pF) se o MFF2 ficar acessível a partir de um conector externo — especialmente em dispositivos de frota abertos para programação.
  • Alguns modems já integram proteção; leia o hardware design guide do modem antes de acrescentar extras.

Testes em produção

  • Inclua um self-test de IMSI no bring-up do dispositivo: ler o IMSI via AT+CIMI e validar contra o intervalo esperado antes de dar o PCB por bom. Apanha SIMs mal soldados, mal orientados ou o pino ORIENTATION invertido.
  • Meça a corrente em VCC_SIM durante o boot. Um pico anómalo sustentado indica um curto ou um applet corrompido.
  • Faça um registo real na rede no teste EOL, não apenas a leitura do IMSI. Um SIM pode ler o IMSI e mesmo assim falhar o desafio AKA por falha na chave Ki.

eSIM em MFF2

Quase tudo o anterior aplica-se igualmente à eUICC em MFF2 (eSIM M2M). A diferença é que pode encomendar o cartão com o perfil bootstrap do seu fornecedor preferido mas manter a liberdade de mudar para outra operadora via RSP mais tarde. Se está a desenhar de raiz, não especifique um MFF2 não-eUICC: o sobrecusto do eUICC é marginal e poupar-lhe-á um redesenho mais à frente.

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