エレクトロニクス用の配線ハーネスの種類

多くのマルチボードPCBでは、PCB間の接続を行うためにボード間コネクターや単純な有線ケーブルを使用しません。接続が必要なPCBが一対の場合、単一のケーブルやボード間コネクターで十分です。しかし、多くの製品では複数のPCBが互いに接続され、筐体内で扱うケーブルの数がすぐに管理不能になることがあります。これらのワイヤーとケーブルを整理する解決策は非常にシンプルです：ワイヤーハーネスを構築することです。

ワイヤーハーネスは、形状やサイズがさまざまで、機械的および電気的に非常に複雑になることがあります。筐体内で機能するワイヤーハーネスを設計および組み立てるためには少し努力が必要ですが、ワイヤーハーネスはその努力に値します。特に製品が組み立てに入るときに、配線を間違いなく行う必要がある場合、これは特に真実です。ですから、製品でどのようなワイヤーハーネスを使用するか疑問に思っているなら、これらのオプションを見てみてください。

ポイント・ツー・ポイントケーブルバンドル

最もシンプルなタイプのワイヤーハーネスは、ポイント・ツー・ポイントケーブルバンドルを使用し、それらを単一のハーネスアセンブリにまとめます。ケーブルバンドルは、接着剤、テープ、シース、またはメッシュジャケットを使用して一緒に梱包できます。これらのバンドルで使用されるケーブルには、市販のケーブル、カスタムケーブル、またはこれらの組み合わせがあり得ます。これにより通常生じる相互接続トポロジーは、これらのケーブルを介した直接接続のため、ポイント・ツー・ポイントです。

分岐ケーブル

コネクタから出るケーブルは分岐することがあり、単一のコネクタが2つの異なる目的地に分岐する配線を持つことがあります。これは、1つのPCB上の単一のレセプタクルが少なくとも2つの他のPCBに接続される場合に使用されます。これは、異なるボード間でコネクタとレセプタクルを組み合わせることを含む、より洗練されたタイプのワイヤーハーネスです。

シンプルな分岐ケーブル

フレックスプリント回路（FPC）ケーブル

フレックスリボンもワイヤーハーネスとして使用でき、エッジコネクタ、表面実装コネクタ、さらにはスルーホールコネクタと一連のPCBをインターフェースするための混合が可能になります。フレックスコネクタの利点は、非常にフラットであるため、非常に低プロファイルの製品で役立つ可能性があることです。一部の製品では、標準のワイヤーハーネスのワイヤーバンドルが設計に収まらないため、フレックスケーブルが非常に魅力的なオプションになります。

カスタムフレックスケーブルはハーネスとして使用され、異なるPCB上のレセプタクルに向かって複数の分岐を持つことができます。

配線ハーネスとして使用される場合、フレックスケーブルはフレックスPCBと同じ設計ルールに従います。ここでの主な違いは、フレックスケーブル上のコネクタの選択です。PCBのレセプタクルに差し込むフレックスケーブルのコネクタは、繰り返し抜き差しされる場合、一般的には表面実装であるべきではありません。その理由は、柔軟なポリアミドがSMDパッドから容易に分離する可能性があるからです。代わりに、コネクタプラグ近くのはんだ割れを防ぎ、ケーブルを繰り返し接続および切断できるようにするため、スルーホール取り付けアシストまたはスルーホール溶接タブを持つSMDコネクタを選択してください。

配線ハーネス用部品：コネクタと圧着端子

二股ケーブルを使用して配線ハーネスを構築したい場合、必要な接続を行うためにレセプタクルと対応するコネクタを選択する必要があります。コネクタのベンダーは通常、配線ハーネス用としてプラグコネクタを指定していません。これらは通常、組み立て担当者がワイヤーを取り付けてケーブルアセンブリや配線ハーネスを構築できるようにする圧着コネクタです。例えば、以下のモレックスコネクタを見てください。

このコネクタ（モレックス品番 5055651401）はワイヤー取り付けに圧着を使用し、カスタム配線ハーネスに統合できます。

このコネクタからは、圧着端子を使用して簡単に配線ハーネスを構築できます。圧着端子はワイヤーに圧着され、これによりワイヤーがコネクタ本体内に滑り込み、固定されます。コネクタがPCB上のレセプタクルに接続されると、必要な電気的接続が完了します。

配線ハーネスの組み立て担当者にとって、PCBおよび製品のドキュメントには、配線およびハーネスコンポーネントのこれらの部品をBOMに含める必要があります。含めるべき項目は以下の通りです：

• 配線ハーネスの対応コネクタの部品番号
• 必要な圧着端子の部品番号
• ワイヤーゲージを含む配線の部品番号

これは、製品の完全なBOMに含めることができます。また、接続するPCBの回路図に直接この情報を含めることも好ましいです。そうすることで、対応するコネクタ、圧着端子、または配線について疑問が生じないようになります。一部の圧着端子には、独自の部品番号を持つ特別な圧着工具が必要な場合があり、この部品番号もドキュメントに含めるべきです。

これらの材料は、完全な配線ハーネスを調達するために配線ハーネス組立業者に提供する必要があります。配線ハーネスには、おそらく独自の部品表も必要であり、各コネクタプラグのピン接続を示す詳細な図面と、互換性のある圧着端子の部品番号が必要になります。配線ハーネスの文書化は難しく、標準化の欠如のために手作業による図面作成が必要になる場合があります。ケーブル組立または配線ハーネス製造業者に連絡して、正しく配線ハーネスを組み立てるために必要な文書を提供しているか確認してください。

MCADコラボレーションを活用してケーブルのサイズを決定する

カスタム配線ハーネスやケーブルアセンブリを構築する際、設計者は歴史的には、スプール線を使用してプロトタイプのエンクロージャーを通してケーブルを走らせたり、場合によっては紐を使用したりしていました。その後、エンクロージャーに収まるかどうかを確認するために、手作業でハーネスを組み立てる必要がありました。フレックスケーブルがハーネスとして使用されている場合は、薄いポリイミドフレックスリボンで非常に高価になる可能性があるフレックスプロトタイプを構築する必要がありました。

明らかに、これは特にエンクロージャー内の配線長を推定しようとしている場合、費用がかかり時間もかかります。今日の設計チームは、代わりにMCADアプリケーションとエンクロージャーの3Dモデルを活用して、ケーブルの推定とサイズ決定を行うべきです。これらのツールを使用すると、さまざまな形状とサイズのケーブルを簡単に描画し、配線ハーネス内のケーブルパスを視覚化するために曲げを挿入することができます。

SolidWorksで設計された配線ハーネス

これによる副次的な利点は、エンクロージャー内のPCBの3D機械モデルでコネクタの配置を実験できることも含まれます。コネクタの3Dモデル、例えばSTEPモデルは、ほとんどのコネクタメーカーから広く入手可能で、ECADおよびMCADアプリケーションで迅速に使用できます。

このロッククリップコネクタ（Samtec製品番号PES-04-01-S-VT-LC）の溶接タブは、フレックスケーブルに取り付けられたインターフェースコネクタに追加の補強を提供します。

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