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JAE|日本アビオニクス、自動車市場向けの信頼性の高いMA01シリーズフローティングコネクタを発売-さまざまな課題を解決!

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現在、自動車市場はADAS(高度運転支援システム)や無人運転システムの研究に注力しており、自動車の安全性能を確保するために高性能な車載ECU(車載電子制御ユニット)をより多く搭載する必要がある。このような高性能ECUの内部ではより多くの情報処理が必要となり、内部に複数のPCBs基板が使用されているため、基板対基板コネクタの需要も高まっている。また、ECU内部に使用されるボード対ボードコネクタは、自動車の安全性能にかかわる鍵であるため、その接続の高い信頼性を確保する必要がある。今回は、自動車市場で直面しているさまざまな課題と、MA01フローティングコネクタソリューションを紹介します。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ケース5:自動設置時に吸着面と検査に困難があった

ケース1:ロボットでの自動組立を実現したいロボットでの自動組立を行う際には、どのコネクタを使用すればよいのでしょうか。ボード対ボードコネクタには、「剛性」と「フローティング」の2種類があります。「剛性」コネクタ間の接続は固定されているのに対し、「フローティング」コネクタは移動可能であり、回路基板の実装やロボット組立時に発生する可能性のある位置ずれを吸収することができます。また、同じボードに2つ以上のボード対ボードコネクタを使用する必要がある場合でも、フローティングコネクタは実装誤差を吸収し、回路基板のレイアウトと回路設計の自由度を向上させることができます。フローティング機能を持たない剛性コネクタの場合、取り付け中にずれが発生すると、コネクタの嵌合時に損傷が発生することがあります。かしめが成功したとしても、はんだ部に応力が加わった場合に発生する振動、衝撃、加熱によってはんだが割れて導通不良を引き起こす可能性がある。MA01シリーズフローティングコネクタは、ロボットによる自动组み立ての问题を解决します。

ケース2:より良い組み立て作業性を望むボード対ボードコネクタ組み立て時にブラインドプラグの特性を持っています。相対的な位置関係を感覚によって把握して接続するため、コネクタのずれや傾斜角度で接続することは珍しくない。コネクタの設計がこのようなブラインドプラグや斜めプラグを考慮していない場合、回路基板組立時にコンタクトのカールが誘発される可能性があります。また、コネクタの機能が強化されるにつれて、その信号ピン数も増加し、カシメ組立も複雑に劣化している。組み立て作業性が悪く接点の曲がりが発生しやすく、信号を伝送できないだけでなく、長時間のメンテナンスが必要になる。MA01シリーズフローティングコネクタは、横方向および縦方向から斜め挿入かしめを行うガイドポストを備えており、コネクタの傾きを制限し、接点の脱落やカールを防止します。またガイドコラムはかしめ時のガイド作用も担っており、ガイドコラムにかしめオフセットをXY±1.0mmに制御することで、ブラインド挿入やロボット自動組み立てに適している(図1参照)。また、端子の接点として破断面ではなく圧延面を用いることで、めっき層の摩耗を防止することができ、コア数が多い場合であっても、挿抜力が低く、組み立て作業性も良好である(図2参照)。

ケース3:高速伝送と接触信頼性の実現時代の進歩とともに、私たちの日常生活で使う製品も大きく変化しています。おなじみの家電製品の場合、陰極線管テレビは液晶ディスプレイに置き換えられ、アナログ画質に代わってデジタル画質が主流となっています。自動車市場も同様に発展しており、車載カメラや先進運転システム(ADAS)を搭載した自動運転が実現に近づいている。これらの変化が自動車の情報処理量を増加させ、より高速な情報処理速度を要求することは間違いない。そのため自動車内部に使用されるコネクタは、高速信号伝送に対応する必要があることも基本的な要件となっている。MA01シリーズフローティングコネクタは、信頼性の高いデュアルコンタクト構造を採用し、8Gbps+(10GBASE-KR、PCIeGen3に相当)に対応しており、従来のフローティングコネクタよりも高いコンタクト信頼性と高速伝送速度を備えています。

ケース4:外部要因による導通障害の解決ボード対ボードコネクタを使用しているときに、原因不明の接触や導通障害に悩まされたことはありませんか。自動車業界も高性能化に伴い、重要部品の電子制御需要が急速に増加している。コネクタに故障が発生した場合に大きな事故が発生する可能性を考慮し、高い信頼性を有するコネクタが求められる。自動車の典型的な故障としては、主に異物が接触領域に付着していることが原因である。コンタクト領域に異物が付着するのは、回路基板の組み立て過程で発生すると考えられる。コネクタの接触領域に塵埃、ガスやフラックス等の異物が混入しているかどうかを目視で確認することが困難であり、また、コネクタが嵌合した状態では外部から接触状態を確認することができないため、故障の発見が困難である。また、基板間コネクタのほとんどは、図1に示すシングルコンタクト構造を採用しているため、コネクタに異物が付着した場合に接触不良が発生する可能性がある。これらの問題を回避するため、MA01シリーズフローティングコネクタは二重接点構造を採用しており、一方の接点に異物が付着しても他方の接点が接触状態を維持し、高い接触信頼性を確保しています。(設置時にフラックス侵入防止対策も行っております。詳細はCase5を参照してください)

ケース5:自動実装時の吸着面や点検の困難SMT型コネクタパッチを回路基板に実装する際、自動実装機は吸着ノズルを通じてコネクタを実装エリアに搬送します。したがって、吸引ノズルがコネクタをピックアップするために、コネクタ側に「ピックアップフェース」を固定する必要がある。多くのコネクタの形状が不規則で吸着面の固定が困難であるため、ポリイミドテープを用いて吸着面を設けることが多い。粘着テープを貼り付けて吸引面を形成する際に、粘着テープを貼り付ける領域が小さいため、粘着テープの粘着力が真空吸引ノズルの吸引力に耐えられず、誤差が生じる可能性がある。また、アングルコネクタのリフローはんだ付けされたはんだ付け部(端子部)の画像認識がうまくできないという問題に遭遇したことはありませんか?フローティングコネクタMA01シリーズでは、保護カバーを介して「吸着面」を設け、実装機がコネクタを吸着する際のエラーを防止するとともに、組立部分全体を保護カバーで覆うことで、外部からのフラックス、埃、異物などがCase4に侵入するのを防止することができます(図1参照)。また、アングルコネクタの溶接部の画像認識については、その溶接部(端子部)を上部から確認しやすい形状とすることで、画像認識の問題を解決した(図2参照)。

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