ポゴピン(コンタクトプローブ )が最高のコネクターソリューションである7つの理由

ポゴピン、コンタクトプローブは、ドックへの接続、基板間の接続、給電用やデータ通信のための接続など、非常に多くの用途に最適に使用できるソリューションです。本ページではポゴピン、スプリングピンコネクタを採用するメリットと、その理由をご紹介します。

ポゴピンは、ドックへの接続、基板間の接続、給電用の接続など、多くの用途に最適に使用できるソリューションです。本ページではその理由をご紹介します。

ポゴピン、つまりスプリング付きのコネクターは、AppleやMicrosoftなどの有名企業が消費者向け製品に用いるようになり、そこから人気が高まった電子部品です。 ポゴピンには、そのほかのタイプのコネクターにはない利点がいくつかあります。本ページではそれらの利点を取り上げて、いかにご自身の設計の中で活用できるかを詳しくご紹介します。

ポゴピンの歴史

7つの理由を取り上げる前に、まずポゴピンの歴史を手短にご紹介します。まず、ポゴピンは、約50年ほど使われてきた電子部品です。ベテランのエンジニアの方なら、ポゴピンの評判はお世辞にも良いとは言えなかった時代のことを覚えていらっしゃるでしょう。

ポゴピンが登場し始めた当時は、しばしば品質が不安定で、給電可能な電流が少なく、振動にもとても弱かったので、データ転送が必要となる多くの用途には不向きとされていました。

半導体業界の台頭以来、スプリング付きのポゴピンには大きな改良がなされました。ICチップの試験作業向けにピッチを小さくする改良が行われ、それに必要だった技術革新が一般消費者向けのポゴピンコネクターの改良にもつながったのです。

例えば当社では2mm未満の高さのポゴピンも製造していますが、プローブ試験用の製品群においては直径が0.1mmを下回るご要望に応えることも珍しくありません。

ではどうして、今日ポゴピンはこれほど一般的に普及し、多くの用途に最適なコネクターとなっているのでしょうか。その理由を下記にご紹介します。

１．ポゴピンを採用することのコストメリット

ポゴピン以外のほとんどのコネクターはスタンピング工程を用いて製造されます。つまり、薄い金属片を型でスタンピングして目的の形状に仕上げる工程です。それに対し、ポゴピンは旋削工程を用いて製造されます。この工程では、丸い形状の金属を極めて高速に回転させ、この金属の塊から不要な部分を鋭い工具で削り取ります。 これらの2つの工程の間の主な違いは、型を作るための費用です。型を作るには、最大で5,000ドル程金型代がかかります。つまり、価格設定時にはこの費用を計算に入れなければならず、大幅に価格を押し上げてしまう要因になりかねません。

例として以下の計算式をご覧ください。

(例：スタンピング工程を用いたコネクタの場合)

コネクターの価格+型の費用/数量=コネクター1つあたりの最終価格 0.4米ドル+3500米ドル/10,000=0.75米ドル

特に非標準のコネクターを少量生産する場合には、ポゴピンの方が効率の良い選択肢となります。上記の例では、型だけで価格が80%以上も上がってしまっているのです。

２．最高のユーザーエクスペリエンスを実現

スプリング付きコネクターは実に便利です。Apple社製品に関しては誰しもそれぞれご意見がおありでしょうし、それぞれ尊重されるべきものですが、私が2008年に友人のノートパソコンで初めてMagSafe充電ケーブルを使った時には、とても衝撃を受けました。その機構は天才的でした。ただパチッとくっつけるだけで、自動的に位置が合い、簡単に使えました。これこそ良いエンジニアリングの鑑です。

既に確立された製品に小さな変更を施すだけで、ユーザーは感動し、ブランドの付加価値を高めてくれるのです。 ポゴピンコネクターはしばしば、特に端末に自動的に位置が合うような設計した場合には、このようにユーザー様からの高いご評価をいただいております。

３．省スペース化

ポゴピン以外のほとんどのコネクターは、大型で頑丈か、小型で脆いかのどちらかです。ポゴピンは、両方の利点を1つの製品の中で実現しています。極めて小型でありながら、最大100万回の圧縮にも耐えるのです。これは、サイズはそのままで安定性も失われない特有のスプリングデザインが採用されているからです。スタンピング工程で作られた板ばねの場合は曲げた角のところにかかる負荷が大きくなってしまいますが、らせん状のスプリングなら圧縮時にも均等に力がかかります。そのため小型化が可能なのです。

４．ポゴピンは最も耐久性の高いコネクターであること

ポゴピン、スプリング付きコネクターは極めて耐久性に優れています。そのほかのどのタイプのコネクターとも異なり、ポゴピンは縦方向に圧力を受ける作りになっています。どの部品にも同じ方向に圧力がかかることで、各部品の消耗を大幅に減らすことができます。一般的に、耐久性に関して問題になるのは、コネクターを差し込む際、2枚の金属板が互いに擦れるということです。これによって、時間が経つと表面のメッキが劣化し、給電可能な電流が減少してしまいます。この影響は、ユーザーがコネクターを力強く差し込んでしまうとさらに顕著になります。しかしこの現象は、ポゴピンでは発生することがありません。プランジャーとバレルの間でしか摩擦が発生しないからです。この摩擦は内部のスプリングの力で発生するもので、エンジニアがその上限を仕様にて決めることができます。

５．許容範囲が大きいコネクタであること

ポゴピンコネクターは、そのほかのどのタイプのコネクターよりも深く押し込んで使用します。そのため、エンジニアもユーザーも、ポゴピンをかなり自由に使うことができます。小さな製造誤差があっても、深く押し込むため問題になりません。例えば、とあるスマートフォンのメーカー様はは、機器の裏側の指紋センサーの故障が課題として挙げられておりました。端末内部で使われているコネクターは小さな板ばね式のもので、端末の裏側のカバーに搭載された指紋センサーの接続部に接していました。温暖な地域では、裏面のカバーのプラスチックが膨張し、接続パッドが持ち上げられてしまい、コネクターとの間に隙間が生じてしまったのです。当社にて、より深く押し込むポゴピンコネクターをご提案したところ、素材の変形をより許容でき、問題が解決しました。

６．簡単な組み立てで接続が可能

端末の設計時に考慮すべき重要事項の1つとして、組み立てが挙げられます。手動で接続を行うと大きな労働力が必要で費用も上がってしまいます。ポゴピンで基板間を接続すれば、手動での位置合わせは必要ありません。組み立て順に関しては大きな柔軟性を維持しながら、素早く部品を組み立てられます。これが、ポゴピンという選択肢の人気が高まっている理由の一つです。スクリューピンなどのピンを用いれば、エンジニアは取り付けと接続を同時に行えるのです。

７．安定した給電が可能

最後に挙げるポゴピンのメリットは、極めて安定した給電性能面です。ポゴピンは、それぞれ独自に設計し、スプリング力を独自に設定することができます。スプリング力を上げることで、プランジャーはピン内部のバレルにより安定的に押し当てられることになります。これによって電気伝導率が上昇します。 また、内部にボールを入れるデザインやC.C.Pが特許を取得した高電流ポゴデザインなどの様々な設計を活用することで、給電性能をさらに向上することができます。ここで重要なのは、プランジャーとバレルの間の接点を最大化して、一時的に接続が切れる危険性を減らすことです。接続が切れてしまうと、電流は全てスプリングに流れる可能性があります。その場合スプリングが融けてしまうことがあり、最終的にピンが故障してしまいます。