コネクタとは
コネクタとは、電力や電気信号を接続する電子部品です。
コネクタは、スマートフォンやパソコンなどの身近なものから、人工衛星に至るまで世の中のあらゆる電子機器に使用されています。それぞれの製品に合わせた仕様があるため、多種多様な品種が存在します。
ACサーボ、NC (数値制御) 装置、インバータなどのFA機器類や、内臓のICは技術の進歩によって高性能化されており、これらの部品やモジュール間をつなぐ役割の高性能化も必然的に求められています。 そこで重要な役割を果たすのがコネクタです。
コネクタは配線の接続時に工具を使わずに、直接手で差し込むだけで接続が可能なため大幅な時間や労力の削減に役立ちます。 最近では機器の扱う情報量の増加によって、コネクタのピン数が数百もある多極コネクタが作られています。 ピン感覚は約1mm程度になっていて、ピンの配置も直線状に限らず千鳥状など様々のタイプがあります。
コネクタの仕組み
一般的にコネクタは2ピースの構造となっていて、差し込む側をプラグ、受け入れる側をレセプタクルと呼びます。これらのペアを抜き差しするだけで配線の接続・切断を容易に行うことができます。
プラグやレセプタクルは、電気を通す「コンタクト」という部品と、コンタクトを保護したりコンタクト同士の絶縁の役割を持つプラスチックで作られた「インシュレータ」という部品と、インシュレータを保護する「シェル」と呼ばれる外殻部品によって構成されています。
コネクタのメイン部分となるコンタクトは、導電性の高い銅などの合金で作られます。通常、プラグ側はバネ特性を持たないピンコンタクト、レセプタクル側はバネ特性をもつソケットコンタクトで構成されています。コンタクトのバネ特性によって圧着接続され、電力や電気信号を接続することができます。
コネクタの種類
コネクタには、接続先で分類分けした4つの種類があります。
- 基板同士を電線を使ってつないだ場合: Board to Wire (B to W)
- 基板同士を電線を使わずにコネクタ同士でつないだ場合: Board to Board (B to B)
- 機器同士をコネクタでつないだ場合: INPUT / OUTPUT (I / O)
- その他の場合: ICソケットや短絡コネクタなど
コネクタの種類は、コネクタそのものを定めた規格、通信規格がコネクタも規格化しているもの、通信規格に対応させたコネクタ製品化したもの、コネクタ規格を利用した通信規格など多種多様な規格・製品があります。以下に一部の有名な規格を紹介します。
1. コネクタの規格
- DIN41612規格
DIN規格はドイツ工業会の規格です。コネクタではDIN41612規格が有名で、一般的にDINコネクタと呼ばれる基板同士を接続するコネクタです。 - MIL-C-83503規格
MIL規格は米軍の規格です。コネクタではMIL-C-83503規格が有名で、一般的にMILコネクタと呼ばれるフラットケーブルコネクタです。 - IEC61076-4-101規格
IEC規格は世界規格です。この規格は2mmピッチHMコネクタの規格です。 - USB規格
この規格はUniversal･Serial･Busという通信を定めた規格ですが、コネクタ自体も同時に規格化しています。PCと周辺機器との接続などに使用されます。
2. 通信規格
- VME Bus規格
Versa Module Eurocard Bus規格はラックシステムの通信規格で、DIN41612コネクタを採用した規格です。 - Compact PCI規格
Compact PCI規格は3Uまたは6UのEurocardベースの産業用コンピュータの標準規格です。IEC61076-4-101規格のHMコネクタを採用しています。 - RS-232C 規格
Recommended Standard 232 version CはEIAによって標準化された規格です。この規格はCOMポートにモデムやプリンタなどの周辺機器を接続するために広く用いられており、端子にはDサブコネクタの25極、9極がよく使われています。
コネクタの形状
基本的にはコンタクトと呼ばれる直接接書する部分と、ハウジングというコンタクトを囲うケース部品から成り立っています。
コネクタの形状はJIS (日本工業規格) の規定で定められています。しかし、製品数が多く、独自で企画した仕様を採用している企業もあります。各コネクタのメーカーは、コネクタの性能や信頼性を高めるための工夫を凝らしています。特にピンの接触抵抗については工夫が必要とされています。
例えば、銅合金のピンに金メッキを施すと20～35ｍΩ以下に接触抵抗を抑えることができます。使用する機器が高性能化すればするほど、コネクタも電気抵抗が限りなく0に近づくことが求められます。産業の基盤を支える重要な役割を果たしています。