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トップページ端子・ピンの基礎 > コネクタ端子について

コネクタ端子について

  コネクターとは、2つの回路や部品を電気的に接続するために使用される部品のことで、様々な電子機器、家電、産業機械、自動車、通信周辺機器等の内部に組み込まれています。 一般的にオス(プラグ)側メス(レセプタクル)側の2つの部分から構成され、それらを互いに接続することで電気信号の伝達を可能にします。
 コネクターを構成する部品は、一般的に電気を導通させる金属部分とその周りの樹脂モールドやプラスチックなど非導電性材料を使用した部分に分けられます。 さらに金属部分については「端子」、「ターミナル」、「コンタクト」などと呼ばれ、それぞれ オス端子(オスターミナル、ポスト、ピン等)、とメス端子 (メスターミナル等) があります。

 コネクターを構成する部品は、一般的に電気を導通させる金属部分とその周りの樹脂モールドやプラスチックなど非導電性材料を使用した部分に分けられます。 本ページでは導通の役割を担う金属部分にスポットをあて、さらに当社の主力製品の一つでもあります民生コネクタのオス端子、車載用に使用されるオス端子について、 その製法や種類、特徴など詳しくご紹介していきます。それでは早速みていきましょう。

コネクタ端子・ピンの検査の様子 コネクタ端子・ピンの製造の様子

コネクタ コネクタ端子・ピン ターミナルピン・端子

   製法によるコネクタ オス端子の種類

コネクタ端子は製造する際の加工方法の違いから、主に下記の種類があります。



 (1) プレス端子

 金属条材(フープ材)からプレス加工にて製造される端子

 (2) ヘッダー加工(塑性加工・鍛造加工)端子

 金属線材(ワイヤー材)からヘッダー加工(塑性加工・鍛造加工)にて製造される端子

 (3) 切削加工端子

 金属棒材、金属線材から切削加工にて製造される端子


それぞれの特長を下記に記します。


 1. 金属条材からプレス加工をしたコネクタ端子

  一般的な標準の金属条材(フープ材)を使用すると、市場での材料の流通量が多いことから材料価格が比較的安く、またプレス加工で比較的高速で製造できることから、量産品に向いていると言えます。 スマートフォンなどモバイル内に使用される基板対基板コネクターやFPCコネクターなど加工精度の要求される狭ピッチコネクターのコネクタ端子にもプレス加工が使用されていることから、また、車載用端子にもプレス加工を使用しているものが多くあります。 但し、打ち抜き加工の為金属抜きカスが発生し、そこで材料ロスが発生しコストアップの要素を含みます。

  又プレス端子へのめっきについてですが、予め金属条材に鍍金された先メッキ材を使用する場合、プレス加工後の抜き面にはめっきが無く金属素材が露出します。酸化や腐食防止でめっきが必要な場合は、めっきの無い条材をプレス加工した後、後工程でめっき加工を行います。形状的には、プレス加工の抜き面に破断時の表面状態がざらざらと荒れた傾向にあり、またエッジに微小なバリができることもプレス加工の特徴です。

  設備準備の初期費用(イニシャル費用)については、プレス加工ですと比較的強度と剛性の高い、また製品によっては精度の高いプレス金型が必要になります。それらは、線材ヘッダー加工で使用される金型や、切削加工に使用される治具類のコストと比べるとかなり高い傾向があり、製品寿命の短い製品や不確実な製品、生産数量の少ない製品の製造にはマイナスの要因となります。また、プレス加工では、比較的大きな力をかけて条材をせん断加工(抜き加工)しますので、コネクタ端子の断面形状は、ややいびつに変形した仕上がりとなります。

 2. 金属線材からヘッダー加工(塑性加工)をしたコネクタ端子

  金属線材(ワイヤー材)からヘッダー加工(塑性加工)をして製造されたコネクター端子は、元になる材料が「めっき処理済み線材」と「裸線材」の2つに分かれます。めっき処理済み線材(先メッキ材)は、現在リフロー錫めっきが民生用コネクター端子、車載コネクタ用オス端子では主流になっています。錫めっきの下地はニッケル下地と銅下地の主に2種類あります。裸線材を使用する場合、端子を加工後に後工程でバレルめっき加工にて錫めっき、金めっき等のめっき処理をされることが一般的です。

 線材加工からコネクタ端子の特長

ヘッダー加工端子の特長を下記に上げます。



 (1) 金型にかかるイニシャルコストがプレス金型に比べて大きく低減出来る。


 (2) 端子全長の変更が設備側の調整で対応可能(金型の新規製作が不要)。


 (3) 端子の4面に鍍金が確保される。


 (4) プレス加工時の金属屑が発生せずコスト低減出来、また金属屑が発生しないことから、地球にやさしい
   エコな製造方法と言える。


 (5) ダイスで伸線された線材は断面形状がきれいに仕上がる(端子の断面形状がゆがまない、ひずまない)。


 詳しくみていきますと、まず線材加工の場合、ピン加工自動機を用いて製造しますが、プレス加工に比べて金型が小さく、また金型構造も複雑ではない形状をしていますので、金型イニシャルコストはおおよそ五分の一から十分の一ぐらいに抑えることが出来ます。よって初期投資負担額は大きく低減させることができます。

 コネクタ端子の全長の変更も、加工機の調整で済みます。プレス金型の場合、部分的にも金型の作り直しにもなりますので、ここにも線材加工のメリットがあります。
めっきの部分では、線材の先めっき線を使用した場合、端子の側面の4面共に均一なめっきが確保出来ます。先めっきの条材をプレス加工した場合、プレスせん断面にはめっきが確保できません。

  また線材加工では、プレス加工のような抜き屑が発生しません。板厚が厚くピッチが大きいほど、抜き屑のロスが大きくなります。抜き屑はスクラップ材として売却できますが販売価格は安くなりますし、材料の製造工程で使用したエネルギーを廃棄することになりますので、エコな製造方法とは言えません。線材加工の場合、ほぼロスなく金属線材をコネクタ端子製品として使用しますので、その分地球環境にも優しいエコな製造方法と言えます。 

  またプレス加工では条材全体に対して大きなプレス圧力により材料をせん断加工しますので、端子の断面形状がゆがみ、上下が対称形状に仕上がりません。線材加工の場合、部分的にしか加工荷重がかからず切断バリも極力小さくおさえることができ、端子断面を見ると上下左右、ほぼ対称に近い形に仕上げることが出来、コネクタ端子表面も滑らかな状態に仕上がります。

プレス金型と線材金型の製法の違い


 3. 金属棒材、金属線材から切削加工にて製造される端子

 切削加工でしかできない複雑な形状、切削加工でしかできない超高精度が要求される製品などでは、切削加工が用いられます。コネクタ端子でも、一部の特殊なコネクタ用ピンに切削加工が使用されているようです。

 切削加工では、プレス加工や線材ヘッダー加工ではできない複雑な形状をNC旋盤機械や特殊切削加工機により、高精度に加工することができます。但し、製品を一点一点切削加工していくため、単位時間あたりの生産数は限られ、生産性が落ちます。また加工設備の段取り替えにも時間がかかり、製品の製造価格は高めになる傾向があります。



様々な加工方法(プレス加工 切削加工 線材のヘッダー加工)


   コネクタ用ピンの機能

コネクタ端子にはどのような「機能(FUNCTION:ファンクション)」があるのでしょうか。



 (1) 導通性(電力伝達、電源供給)

 ・電流を流す。
 ・導通容量を確保する。
 ・より電流を流しやすくする。

 (2) 導通性(信号伝達)

 ・電流を断続する。

 (3) 勘合保持ロック

 ・脱落を防ぐ。
 ・振動に耐える。
 ・錆を防ぐ。
 ・分解を可能にする。
 ・再使用(結合)を可能にする。
 ・保持することにより、確実な信号伝達を可能にする。

など挙げられると思います。



   コネクタ用ピン端子の材料

コネクタ用ピン端子の材料は主に以下になります。



 (1) 黄銅(真鍮)JIS C2600(Cu70%,Zn29%)、C2700(Cu65%,Zn34%)

  銅の含有率が低い分C2700の方が若干材料費が安くなります。

 (2) リン青銅 JIS C5071(Cu98%,Sn2%)、リン青銅2種C5191(Cu94%,Sn6%)

  バネ性が必要なコネクタ端子材料に使用されます。

 (3) 純銅 JIS C1020(無酸素銅)、JIS1100(タフピッチ銅)

  導電率の必要な電源供給端子などに仕様されます。黄銅よりも同の比率の高い分材料費が高くなります。



   コネクタ端子の表面仕上げめっき

コネクター端子表面への一般的なめっき処理は主に以下のものが挙げられます。



 (1) 錫(Sn)めっき(Ni下地、Cu下地)

  最も一般的なコネクター端子への鍍金としてSnめっき処理があります。Snめっきには、裸材端子に後からバレ
  ルめっきを施す後めっきと、条材や線材に連続めっきを施した先めっきがあります。錫の先めっき処理には、
  めっき部の内部応力を緩和しウィスカー発生の低減を目的とし、表面を滑らかに仕上げるリフロー錫めっきが
  あります。

 (2) 金(Au)めっき(Ni下地)

  全面金めっきや、省金化のため先端のみに金めっきを施す金部分めっきもあります。より確実な電気接点が
  必要なコネクター端子には、金めっき処理が施されます。



   コネクタ端子の形状

コネクタ端子の形状として、大まかに角線材を加工した角線端子と丸線材を加工した丸線端子が挙げられます。
部分的な形状の違いでは以下のようなものが有ります。



 線材加先端形状・つぶし形状


 1.先端テーパ絞り

自動車に使用されるオス端子などでは先端を細くしたテーパ絞り形状を施し、相手側(メス側、基板側)への挿入時にスムーズな勘合や圧入が出来るように
作られた形状です。また特に車載用端子ではテーパ部の一部にR加工を施し、挿入力の低減や相手コンタクト等への傷の軽減も可能です。


角錐テーパ 角錐テーパ 円錐テーパ 円錐テーパ

 2.ストレートカット+バレル研磨仕上げ

テーパ状に仕上げる必要のない場合など、ぶつ切りカット後にバレル研磨でエッジを落とした形状です。必要に応じた
Rの大きさも選択可能です。


ストレートカット バレル研磨仕上げ

 3.中つば(フランジ)加工

基板やハウジングへのストッパーとしての役割を果たします。コネクタ脱着時のハウジングからの端子抜け防止目的
などでも使用されます。


中つば入り円錐テーパ 中つば入り角錐テーパ

 4.プレスフィット

回路基板のスルーホールに対して、半田付け工程を省略化したいとき等に使用される形状です。
近年では民生用の他に車載用端子にも使用されており、様々なプレスフィット形状あります。一部は各社の特許になっています。


プレスフィット端子 プレスフィット端子 H型 プレスフィット端子 N型 プレスフィット端子 M型

 5.つぶし・ダボ加工

ハウジングからの端子の抜け防止として、保持力確保のために圧入部に施される抜け防止加工です。
様々な形状が選択可能です。


十字つぶし入り角錐テーパ 角-耳出しツブシ角錐テーパ


電気接点に貢献するファインネクスのコネクタ端子


  ファインネクスのコネクタ端子は、各種家電、デジタル機器、スマートフォンやモバイル機器、パソコン、自動車、産業機械、ロボット、医療機器、航空部品、自動車に使用されるピン端子として、幅広い分野の製品に電気接点をもたらす重要な部品です。一つのコネクタ端子の電気接点で導通不良が起これば、その機器全体に不具合が生じるため、常に安定した品質が求められます。

  ファインネクスでは、線材から加工したコネクタ端子・ピンを30年以上に渡り、自社内製のピン加工自動機により生産し、多種多様なお客様のニーズにお応えして来ております。線材めっき工程から端子加工機までを社内設計して自社にて一貫生産することにより極力人手をかけない自動化を実現し、低コストや安定した量産性を通して世界一のQCDを実現出来るものづくりを目指しています。さらにバリューエンジニアリング(VE)を通して、お客様の「コネクタ端子としての機能」を満足する世界でもっとも価値のある製品づくりに努めております。多種多様なコネクタ端子・ピンに関しまして当社独自の「ファイン」な提案を通じて、今後ともお客様と社会に貢献して参ります。

ファインネクス株式会社の仕事風景と社屋外観 FINECS ファインネクス株式会社
コネクタ端子・ピンの社内設計打ち合わせの様子 多種多様なコネクタ端子・ピンを製造する端子加工機 製造したコネクタ端子・ピンを自社内にて包装している様子 コネクタ端子・ピンを製造する自社内製の自動加工機について説明する様子 常に安定した品質を提供するためのコネクタ端子・ピンの製品検査及び測定の様子 常に安定した品質を提供するためのコネクタ端子・ピンの製品検査及び測定の様子