コネクタの種類とコネクタ試作に役立つ3Dプリンタの活用

基板対基板コネクタはもっとも代表的なコネクタで、ボードツーボード（BtoB）コネクタともよばれます。プリント基板とプリント基板、もしくはプリント基板とFPC（Flexible Printed Circuit）を接続する際に用いられる基板です。

幅広い製品に採用されるためさまざまな性能を要求され、その種類も多岐にわたります。例えば、高い接続信頼性や振動を吸収するフローティング構造の採用などがあげられます。

FPCは薄い絶縁シートに電気導体で回路を印刷したもので、柔軟性が高い点が特徴です。またFFC（Flexible Flat Cable）は、薄い矩形の導体を絶縁シートで一定間隔ごとにラミネートしたものです。

FPC/FFCコネクタはFPCとFFCを接続するためのコネクタで、基板対基板コネクタと比べて薄い点が特徴的です。

カードエッジコネクタも、製品の内部で基板と基板とを接続するために用いられるコネクタです。メモリーカードなどのカードを差し込むメス型のコネクタで、低コストでありながら抵抗が少なく信頼性の高い接続を実現できます。

主に、プリンターなどのOA機器やノートPC、車載機器などに多く用いられており、標準規格が制定されているため汎用性が高い点も特徴です。

ノイズ対策として、ケーブルの配線部分を保護するための金属のシェルを配置したコネクタを、シールドコネクタとよびます。金属でできたシールドが付属しているシールドケーブルと共に用いることで、ノイズをグランドに流すことが可能です。

その名の通り、電線と電線および電線と基板を接続するタイプのコネクタを、電線対電線/基板コネクタとよびます。

製品ごとに独自設計となる場合が多く、特にモバイル機器などの小型端末向け、車載向けの分岐コネクタなど、多種多様な対応が必要です。

コネクタの設計は机上で進めますが、手で接続するコネクタであれば、作業性に問題がないか試作品を製作して確認します。また、狙い通りに嵌合できるか、接続部を壊すことなく外すことができるかなどの確認も必要です。

コネクタの試作では、金型を起こすために一ヶ月程度の時間がかかってしまいます。製品設計をしてから確認までの間に一ヶ月以上の時間がかかってしまっては、開発リードタイムが長く、開発サイクルが短いコネクタの試作には対応できません。

コネクタの中には、微細な形状のものもあります。性能確認を行う試作品にも高い精度が求められますが、微細なコネクタを高精度で試作するのは簡単ではありません。

試作の精度が低い場合、量産後に設計課題が見つかることもあります。その結果、再設計・試作・評価・型の製作に必要な期間が増え、開発期間の長期化にもつながります。

コネクタ用の試作金型を起こすためには、約一ヶ月程度の期間が必要です。また使い勝手やノイズの影響など、試作しなければ分からない要素も多く、一度の試作で最終品の設計が完了すると限りません。複数回の試作が必要になれば、その分試作期間も延びてしまいます。

3Dプリンタによる試作であれば、金型の設計期間や製作期間を削減できるため、試作リードタイムを大幅に短縮することができます。

試作金型は高価なため、コネクタの試作コストも高額になってしまいます。開発リードタイムと同様に、複数回の試作を行うためには、予算の確保が課題となります。

3Dプリンタを試作に活用すれば、金型の開発や製造コストは不要です。試作期間が短縮されれば、人件費も削減できるため、試作コストの大幅な低減につながります。

LANコネクタなどに使われる通信用コネクタの試作例です。

外形サイズは16.7×9.55×9.36mmで、最小壁厚0.14mmの微細な試作が可能です。

また試作だけではなく、多数個取りの小ロット生産にも対応することができます。

（使用機種：microArch® S240）

基板内部に使われるソケットの試作例です。

外形サイズは40×12×3.5mmで、最小孔径0.07mmの微細な試作が可能です。

（使用機種：microArch® S240）

基板間を接続するLGAソケット用コネクタの試作例です。

細かい階段構造が含まれた、1700個以上もの台形孔の微細加工が可能です。

（使用機種：microArch® S140）

コネクタの接続に使われる、ベース部品の試作例です。

外形サイズは22.5×4.0×6.0mmで、最小孔径0.1mmの微細な試作が可能です。

（使用機種：microArch® S240）