フラットリボンケーブルと0.050インチピッチコネクタが相互接続システムの性能最適化に貢献

高度な自動試験装置（ATE）、産業用コントローラ、または通信システムの設計に携わっている方なら、狭い場所で高速信号を確実に接続することに関する課題をすでにご存知でしょう。期待される性能によりますが、500メガビット毎秒（Mbps）以下から10ギガビット毎秒（Gbps）以上の接続速度を必要とし、小型コンピュータシステムインターフェース（SCSI）-3 Fast-20や低電圧差動信号（LVDS）などのプロトコルを使用する設計もあります。

このような環境を想定して設計する場合は、システムレイアウトを簡素化してアセンブリを高速化できる柔軟なリボンケーブルでサポートされたファインピッチ0.050インチ（1.27mm）ワイヤ対基板コネクタシステムによる高密度相互接続を使用することで恩恵を受けられる可能性があります。また、以下によって恩恵を受ける可能性もあります。

• 偶発的な切断に対する保護を強化するラッチングコネクタ
• 複数の嵌合/取り外しサイクルのオプションレベルに対応するために、30μインチ金（Au）メッキや金フラッシュメッキバージョンなどのオプション機能を備えたベリリウム銅（BeCu）コンタクト
• 適切な接続を保証する極性キー
• 接続の安全性を向上させるストレインリリーフ
• ストレートマウントと直角マウントの選択肢

これらのうちどれが最も恩恵をもたらすかは、状況によって異なります。一般に、通信相互接続システムの設計上の考慮事項は、電気的なものと機械的なものの2つに分類できます。まず、SCSI-3 Fast-20とLVDSのサンプルインターフェースで必要な相互接続インピーダンスについて考察します。次に、その他の電気的および機械的考慮事項について考察します。最後に、幅広いオプションと、堅牢な高速通信をサポートする折りたたみ可能な制御インピーダンスリボンケーブルアセンブリを備えた3Mのワイヤ対基板コネクタシステムを紹介します。

電気的考慮事項

インピーダンスは重要な電気的仕様です。SCSI-3のULTRA（Fast 20）付録には、クロック信号、REQ信号、ACK信号用の84～96Ωを含む80～100Ωの範囲が規定されています。より具体的に言うと、SCSI規格では、シールドされていないフラットケーブルまたはツイストペアケーブルのインピーダンスを100Ω±10%にすることが推奨されています。LVDSアプリケーションでは95Ωのインピーダンスが推奨されますが、許容差は±5%と、さらに厳密になります。

その他の一般的な電気的仕様は、以下の通りです。

• ULで要求されているように、全ライン通電時の電流定格が1A
• 125V交流（VAC）の電圧定格
• 500V直流（VDC）で1 × 10⁹Ω超の絶縁抵抗
• 1250VDCの耐電圧

機械的考慮事項

電気的仕様はクリーンで高速な信号を保証し、機械的仕様は、堅牢性、高密度、効率的で柔軟な組み立て、長時間の動作を保証するように設計されます。最適な設計のためには両方が必要です。

ラッチングは重要で、極性化と基本的な摩擦ラッチ、またはオプションのイジェクタラッチを含み、サイズへの影響を最小限に抑えながら、積極的なラッチングとイジェクションの追加を可能にします。一部のアプリケーションでは、ユーザーが終端ケーブルを引っ張った場合の損傷を防ぐために、ストレインリリーフの恩恵を受けます。

今日の高密度アプリケーションでは、標準的な0.100インチピッチコネクタの半分のサイズである0.050インチピッチのワイヤ対基板システムを使用できます。柔軟なアセンブリオプションには、ストレートコネクタおよび直角コネクタ、スルーホールアセンブリまたは面実装アセンブリの選択肢があります。テープ＆リール梱包によって自動アセンブリが可能になり、プリント基板スタンドオフによってピンインペーストのアセンブリプロセスが可能となります。

リボンケーブルと圧接接点（IDC）を使用することで、高密度で柔軟な薄型設計や、迅速でほとんどミスのないアセンブリをサポートします。低応力緩和、優れた全体的信頼性、長い耐用年数を実現するBeCuコンタクトを選択することで、設計をさらに強化できます。また、複数の嵌合/取り外しサイクルのオプションレベルをサポートする30μインチ金メッキまたは金フラッシュメッキを選択することも可能です。

すべてをうまくまとめる

多くの電気的/機械的要件やオプションを考慮するのは大変なことです。幸いにも、3Mには特定の状況のニーズに対処する数多くのソリューションがあります。ケーブルアセンブリを自作する場合は、451シリーズ ソケットと452シリーズ 基板実装ヘッダを使用できます。たとえば、モデル45230-220230は30ポジションの面実装ヘッダで、モデル45130-010030は付属の30ポジションIDCソケットです。いずれも0.050インチピッチと30μインチ金メッキを採用し、コンパクトで堅牢な接続を実現します。452シリーズ 基板実装ヘッダ（図1）と451シリーズ ワイヤ実装ソケットには、コネクタ構成を最適化できる幅広い標準機能やオプション機能を備えたモデルがあります（図2）。

図1：452シリーズ 基板実装ヘッダの標準機能とオプション機能の例。（画像提供：3M）

図2：高密度のサポートに加え、452シリーズ 基板実装ヘッダと451シリーズ リボンケーブルワイヤ実装ソケットをオプション機能でカスタマイズできます。（画像提供：3M）

迅速に対応できる設計

事前構築済みのケーブルアセンブリやソケットアセンブリから恩恵を受けられる短納期のプロジェクトやその他の状況に直面することはよくあります。3Mは、いくつかの性能オプションでこれらのニーズをカバーしています。たとえば、451シリーズ ソケットアセンブリと3749シリーズ フラットケーブルは、SCSI-3 Fast-20のインピーダンス要件に適合する10～30コンタクトで、3インチと6インチの長さがあります。モデル45114-010030-3749/14-D-3は、両端に30μインチの金メッキコネクタを備えたダブルエンドで14導体の3749シリーズ ケーブルアセンブリです。

LVDSの電気的性能が必要な場合、3Mの7700シリーズは95Ω（±5Ω）定格の制御インピーダンスケーブルとなっています。これらのケーブルは、従来のジャケット付きシールドケーブルよりも厳しい折りたたみにも対応し、なおかつ高性能を発揮します。つまり、装置内部の狭いスペースに通すことができ、空気流の制限を減らせるのです。それらは451ソケットコネクタ付きケーブルアセンブリで利用でき、さまざまなコンタクトオプションを備えた数種類の長さで提供されます。たとえば、45110-010030-7700/10-D-12は、12インチ10ポジションケーブルで、両端にコネクタが付いています。

3Mは、500Mbpsから最大20Gbpsのデータレートに対応するIDCコネクタソリューションを提供しています（図3）。その中には、柔軟なピン配列構成、多数の取り付けオプションとラッチングオプションおよび、差動ペア、グランド、電源接続用の最大50ポジションが含まれます。

図3：3Mは、500Mbpsから20Gbpsまでの接続ニーズをサポートするさまざまなIDCコネクタソリューションを提供しています。（画像提供：3M）

まとめ

狭い場所でも信頼できる高性能な接続は、幅広いアプリケーションで必要とされていますが、その実装は困難な場合があります。解決策が必要な場合は、3Mの451シリーズ ソケットアセンブリ、452シリーズ 基板実装ヘッダ、7700シリーズ 制御インピーダンスケーブルを使用すれば、最大20Gbpsのデータレートで素早く稼働させることができます。これらは、ラッチング機構、ストレインリリーフ、実装構成、ピン数、リボンケーブルタイプなどの相互接続オプションによってサポートされています。