コネクタピッチとは、コネクタの隣り合うピンの中心間距離です。 コネクタの片側ともう片側でピッチが合わなければ、接続できません。ピッチが狭いほど狭いスペースに多くの接続を配置でき、ピッチが広いほど扱いやすく、組み立て時の許容度も高くなります。
この記事では、ピッチの正しい測定方法、ピッチサイズを選ぶ際のポイント、用途ごとに適したコネクタの種類を解説します。
コネクタピッチの基礎知識
コネクタピッチは、ピン間の中心から中心までの距離を指します。基板上で部品を組み合わせる際の適合性を左右する標準サイズがあります。
定義と測定方法
ピッチとは、コネクタのあるピンの中心から隣接するピンの中心までの距離です。使用する規格に応じて、ミリメートルまたはインチで測定します。
ピッチを求めるには、隣り合う2本のピンの中心間を測ります。この間隔は、同じコネクタ列に並ぶすべてのピンで一定です。
ピッチサイズと規格
一般的なピッチサイズには、標準的なピンヘッダーやメスヘッダーに使われる2.54mm（0.1インチ）があります。1.27mm、1.0mm、0.5mmなどの小さいピッチは、小型機器に適しています。
JSTやMolexなどの主要コネクタメーカーは、さまざまな設計ニーズに応える幅広いピッチサイズのコネクタを製造しています。
列間ピッチとコネクタの配置
列間ピッチは、多列コネクタにおけるピン列と次のピン列との間隔です。この垂直方向の間隔は、基板レイアウトや部品密度に影響します。
コネクタピッチを選ぶ際の設計上のポイント
適切なコネクタピッチを選ぶには、スペースの制約、電気的性能、製造要件のバランスを取る必要があります。ピン間の中心距離は、基板の実装密度から組み立てコストまで、さまざまな要素に影響します。
小型化と製造性への影響
ファインピッチコネクタは、スマートフォンやタブレットなどの小型化を支えます。小型設計では、0.5mm、1.0mm、1.27mmなどのピッチが一般的です。
ただし、0.8mm未満のピッチは製造上の課題を伴います。高精度の実装機器が必要となるため、コストの増加や歩留まりの低下につながる場合があります。FFCコネクタやFPCコネクタは、フレキシブルケーブルアセンブリにファインピッチ設計を採用することが多い一方、組み立て時には慎重な取り扱いが必要です。
2.0mmや2.54mmなどの標準ピッチは製造しやすく、コストを抑えながら高い生産歩留まりを実現できます。
信号品質と電気的特性
ピッチはコネクタの電気的性能に直接影響します。ピッチが広いほど、次のような利点があります。
ファインピッチコネクタは、ピンあたりの許容電流が小さく、ピン間隔が狭いため定格電圧も低くなります。
コネクタ選定と重要な機械的要素
コネクタの選択は実装方式によって異なります。スルーホールコネクタは機械的に強固な接続を実現し、表面実装や圧入タイプは基板上のスペースを節約できます。
信頼性には材料も重要です。金めっきは接触抵抗を低減し、リン青銅やベリリウム銅はばね性を発揮します。LCPやPA6Tなどのハウジング材料は、高温環境に対応します。
用途に応じて挿抜回数も考慮しましょう。ファインピッチコネクタは、一般的なピッチ設計のコネクタより挿抜回数が少ない傾向があります。
PCBレイアウトと組み立て技術
PCBレイアウトは、選択したピッチに合わせる必要があります。ファインピッチ設計では、より細い配線幅と小さいビア径が求められるため、配線が複雑になります。
表面実装技術はファインピッチのPCBコネクタに適しており、スルーホールタイプは大きなピッチに向いています。最終製品で信頼性の高い接続を確保するため、ケーブルアセンブリ時の適切なクリアランスも確保しましょう。
コネクタの種類とピッチの用途
コネクタの種類によって、用途に応じた特定のピッチサイズが使われます。JSTやMolexなどのメーカーは、産業機器から小型カメラモジュールまで、さまざまな用途に対応する標準品を提供しています。
代表的なコネクタシリーズとピッチの例
JSTとMolexは、特定のピッチ要件に合わせたシリーズを展開し、コネクタ市場をリードしています。JSTのPHシリーズは一般的な電子機器向けに2.0mmピッチを採用し、SHシリーズは小型機器向けに1.0mmピッチを採用しています。MolexのMini-Fitシリーズは電源用途向けの4.2mmピッチです。省スペース設計には、1.25mmピッチのPicoBladeシリーズが適しています。
2.54mmピッチは、手はんだ付けが一般的なスルーホール用途で今も広く使われています。1.27mmピッチは、標準品より高密度でありながら極細ではない接続が求められる用途に適しています。スマートフォンやカメラの小型化には、狭いスペースに対応する0.5mmや0.4mmピッチが使われます。
電線対基板・基板対基板コネクタ
電線対基板コネクタは、1.0mmから5.08mmまでのピッチでケーブルとPCBを接続します。必要な最小ピッチは電線のサイズによって決まります。太い電線には、適切な圧着とストレインリリーフのため、より広いピッチが必要です。
基板対基板コネクタを使うと、機器内でPCBを積み重ねられます。0.4mmから0.8mmのファインピッチタイプは、小型電子機器で高密度の信号接続を実現します。耐久性がサイズより重視される産業用途では、2.0mmや2.54mmの標準ピッチが適しています。
コネクタの選択は信号品質にも影響します。ディスプレイ接続のLVDS信号には、適切なシールドを備えた0.5mmピッチのコネクタがよく使われます。
最新機器に使われるFPC/FFCおよびファインピッチコネクタ
FPC（フレキシブルプリント基板）およびFFC（フレキシブルフラットケーブル）コネクタは、最新のスマートフォンやカメラモジュールで0.3mmという狭いピッチを採用しています。小型化を実現しながら、ディスプレイやセンサーの信頼性の高い接続を維持します。
一般的なFPC/FFCピッチには、0.5mm、1.0mm、1.25mmがあります。カメラモジュールでは、小さなスペースに複数の信号線を収めるため、0.4mmピッチがよく使われます。これらのファインピッチコネクタのはんだ付けには、精密な機器と管理された環境が必要です。
特殊機能：ロック、シール、キーイング
ロック機構は、誤ってコネクタが外れるのを防ぎます。摩擦ロックは基本的な保持力を備え、TPA（端子位置保証）やプッシュプル方式はより確実な固定を実現します。プッシュプルコネクタは、両側に手が届かない狭い場所での使用に適しています。
キーイングは、非対称形状や極性を持たせた構造によって誤接続を防ぎます。これにより、逆向きの接続による回路の損傷を防止できます。
環境シーリングには、IP67、IP68、IP69Kの保護等級が使われます。IP67は防塵性を備え、一時的な水没にも対応します。IP68は長時間の水没に対する保護を提供し、IP69Kは高圧・高温の洗浄に耐えます。こうした密閉型コネクタは、ガスケットや堅牢なハウジングを収めるため、一般に1.25mm以上の広いピッチを採用します。
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よくあるご質問
電気コネクタのピッチとは何ですか？
ピッチとは、コネクタの隣り合うピンまたは接点の中心間距離です。あるピンの中心から次のピンの中心までを測定します。
この間隔によって、コネクタが基板のフットプリントに適合し、相手側コネクタと正しく嵌合するかどうかが決まります。2.54 mmピッチのコネクタは、2.0 mmピッチのソケットには適合しません。
ピッチを調べるには、ピン間の距離をどのように測ればよいですか？
デジタルノギスを使い、あるピンの中心から次のピンの中心までを測定します。より正確に測るには、複数のピンにまたがって測定し、間隔の数で割ります。
たとえば、5本のピンにまたがる距離が10.16 mmの場合、間隔は4つです。10.16を4で割ると、ピッチは2.54 mmになります。
基板や部品の間隔に適したピッチサイズは、どのように選べばよいですか？
小型機器で基板のスペースを節約する必要がある場合は、より小さいピッチ（0.5～1.0 mm）を選びます。大きな電流容量や組み立てやすさを重視する場合は、より大きいピッチ（2.54～5.08 mm）を選びます。
コネクタのピッチは、基板のパッド間隔に正確に合わせてください。また、電圧要件も確認しましょう。ピッチが大きいほど、電気的な絶縁距離を確保しやすくなります。
一般的なコネクタサイズを比較できる、簡単なピッチ表はどこで見られますか？
一般的なピッチには、スマートフォンのディスプレイ向けの0.5 mm、フラットケーブル向けの1.27 mm、標準的なヘッダー向けの2.54 mm、電源端子向けの5.08 mmなどがあります。ピッチごとに、対応する電流定格やスペース要件が異なります。
コネクタメーカーのデータシートには、正確なピッチ寸法と公差が記載されています。
多列コネクタにおけるピンピッチと列間ピッチの違いは何ですか？
ピンピッチは、同じ列にあるピン同士の間隔です。列間ピッチは、平行に並ぶピン列同士の距離です。
2列ヘッダーの場合、ピンピッチが2.54 mmでも、列間ピッチは2.0 mmということがあります。基板レイアウトでは、どちらの寸法も重要です。
4.3-10と7/16のコネクタにはどのような違いがあり、それぞれどんな用途に適していますか？
これらはピン型コネクタではなく、RF同軸コネクタです。4.3-10コネクタは最大6 GHzで動作し、500ワットに対応します。7/16 DINコネクタは最大7.5 GHzで動作し、1,000ワットを超える電力に対応します。
小型の携帯電話基地局には4.3-10を、高出力の放送機器には7/16を選びます。
