Tag Archives: コネクタ

USB製品に対するインピーダンスの不連続問題がもたらす影響

Allion Labs USB4製品は高速なデータ転送速度を持っているため、PCBのレイアウトや搭載するコネクタの選択には特に注意する必要があります。そのUSB4製品の品質を確認する方法の一つは、USB4製品の高速信号を伝送する信号線に対して、ネットワークアナライザーを通じてインピーダンス測定やリターンロス測定を行うことです。 開発段階で潜在的なリスク 一部のメーカーが自社製品を設計する際、レイアウトの設計が仕様に従っていないか、予算の制約により認証されていないコネクタを選択する場合があります。これにより、データ転送速度の低下や画面表示の異常など、製品が正常に機能しないおそれがあります。また、このような製品はインピーダンスの連続性やリターンロスの特性において劣っている傾向があります。 実例 以下の図を見てみましょう。左側の赤い線で囲まれる部分では、コネクタのインピーダンスが非常に不連続であることがわかります。これは、リターンロス（右側の赤い丸で示さている）の障害が発生することに繋がります。 アリオンの解決策 アリオンの経験豊富な専門家チームを通じて、ネットワークベクトルアナライザーE5071Cを使用し、USB4 製品の特定の波形テストを実行することで、製品のインピーダンスとリターンロスを徹底的に調査し、製品の最適な品質を確保するのに役立ちます。 Equipment Name Model No. ネットワークベクトルアナライザー [...]

コネクタの抜き差しが困難な理由とは？

Allion Labs コネクタは電気回路を接続するための部品であり、基本的に2つで一対のペアとして使用されます。通常一方はオス（プラグ）、もう一方はメス（ソケット）と呼ばれ、オスとメスを結合すると、信号や電力などを転送することができます。コネクタはよく目にする電子部品でさまざまなタイプや様式があり、最も普及しているタイプとして、イーサネットコネクタ、HDMIコネクタ、USBコネクタ、電源プラグなどが挙げられます。しかし、多種多様なコネクタの中で、購入したコネクタを汎用化するには、信頼できる機関または規定によってコネクタの仕様を定義する必要があります。 コネクタの抜き差しに潜むリスク さまざまなコネクタにはすでに仕様規格が定められており、メーカーもそれに基づいて製品を設計していますが、コネクタの機能や外観の美しさを向上させるために、メーカーは特別な変更や特殊なメカニズムを加えたりするため、製造・組み立ての工程で品質管理を怠ると、使用に支障をきたす可能性があります。インターネット上でも、実際に問題に遭遇したユーザーが書いたネガティブな口コミをよく見かけます。一例として、ノートパソコンにUSBワイヤレスレシーバーを挿入し、使用後に取り外そうとしてもレシーバーが抜けなくなったため、力任せにレシーバーを抜いたところ、ノートパソコンのコネクタ外装も一緒に外れ、両方のデバイスが一瞬で損傷してしまったというケースがありました（下の図）。 （出典：Link） 豊富な経験をほこる当社は、USB Type-Cメスコネクタに関する問題に何回も遭遇しました。  事例共有  あるお客様は、設計時にコネクタの密着度を高めるために、メスコネクタ内部のバネを柔軟性のあるものから硬い凸部構造に変更したところ、挿抜力テスト中に、引き抜く力が仕様を超えてしまうという問題が発生しました。    アリオンの解決策  お客様から問題分析と解決策のご依頼をいただいたアリオンは、問題点を把握した上で寸法を測定して問題を分析しました。最終的にメスコネクタの凸部の高さが製造時に適切に制御されていなかったため、プラグを挿入した際に空間が不十分となり、結果として結合部分が密着し過ぎていたことが判明しました。この段階で問題を見逃していたら、将来的市販された後になって、抜き差しができないというクレームが必ず発生していたことでしょう。 Faster、Easier、Better　―　コネクタ製品の検証コンサルティングサービス 製品製造後、寸法測定を行うことで製品の品質が基準に達しているかどうかを優先的に確認することができます。上記のケースでは、問題が発生した後に寸法を測定して問題を分析し、根本原因を見つけ出すことができました。アリオンは、最大200倍の倍率を誇る先進的で精密な光学顕微鏡とデジタル顕微鏡を備えており、埋め込み、切断、研磨などの手法を使用して、専門家チームが試験対象物をより詳細に分析し、問題に対処することができます。 [...]

micro SDとSDカード製品に潜在的なリスクとは

Allion Labs  現代の一般的な日常生活において、多くの人がmicro SDとSDカード（Secure Digital Memory Card）を複数枚持っています。サイズが小さくて容量が大きいため、データの保存だけでなく、小型デバイスでの利用にも適しています。SDカードの発展について話すと、初期のSD 1.0から始まり、SDカードはSD 2.0（SD/SDHC/SDXC）、3.0（UHS-I）、4.x（UHS-II）、5.xおよび6.0（UHS-III）への発展を経て、最近では7.x（PCIe Gne3）および8.0（PCIe Gne4）のバージョンに至り、その動作速度と容量は絶えず進化し続けています。しかし、micro SDとSDのカード自体だけでなく、micro SDとSDカードと連携して読み書きができるコネクタも重要な要素で、特に高速のSD7.0およびSD8.0ではもちろん、高速PCIe3.0および4.0のサポートを受けて、関連コネクタの設計は更に重要となっています。 このSDカードコネクタが安定し且つ高速に動作するには、まず最初にコネクタの設計がSD Associationの仕様に準拠しているかどうかを確認する必要があります。これは、設計が検証に適合するテストフィクスチャを作成することから始めなければなりません。 [...]

USBコネクタを電子機器の壊し屋にしないで

Allion Labs 学校、職場、一般的な日常生活など、どこにでも電子機器が存在する時代において、コンピューターやスマートフォンなどのデジタル製品は現代人の生活に欠かせないものとなっています。電子機器のインターフェースにはさまざまな種類がありますが、中でも、コンピュータ周辺機器（マウスやキーボード）、各種インターフェースを備えた伝送ケーブル、USBフラッシュドライブなど、繰り返しコンピュータに抜き差しして接続するデバイスや、毎日スマートフォンを充電するためのケーブルでは、最も一般的なインターフェースとしてUSBが使われています。私達はこの抜き差しを繰り返す作業がすでに習慣となっていますが、日常的に行うこうした動作がコネクタに損傷を与え、接続機能に影響を与える可能性があるため、USBコネクタの品質が製品の寿命において重要な要素となります。 USBコネクタ長期間摩耗による潜在的なリスク USBの普及に伴い、消費者が頻繁に使用しますます依存度が高まっていますが、頻繁に使用するとコネクタの寿命も短くなります。例えば、私達がよく利用するUSBフラッシュドライブの場合、抜き差しするたびにフラッシュドライブ本体のコネクタとコンピュータのコネクタにわずかな摩耗が生じます。時間の経過とともにコネクタが長期間摩耗すると、コネクタが緩んで不安定になるだけでなく、フラッシュドライブとコンピュータの接続機能にも間接的に影響を与える可能性があります。 コンピュータのUSBソケットコネクタも同じで、毎日繰り返し抜き差しする動作を行った後、コンピュータのUSBソケットが緩んでくると、針を使ってUSBソケットコネクタ内のスプリングを調整するユーザーもいます。この方法はフラッシュドライブを一時的に再ペアリングできるかもしれませんが、スプリングを調整する過程で、誤ってUSBソケットコネクタの金属端子（ゴールドフィンガー）を破損してしまうと、接続の問題が発生するだけでなく、専門の技術者を呼んで、損傷したコネクタを交換する作業が必要になるリスクがあります。 アリオンの解決策 長期間抜き差しすることでコネクタに摩耗が発生し、それを原因として起こる緩みの問題に対して、一般の消費者は短期間でその正確な寿命を予測することはできません。 アリオンは、コネクタ（ソケット、プラグを含む）の抜き差しを繰り返して耐久性をシミュレーションし、長期間の使用でも接続が切れないことを保証する、良好な試験環境と自動耐久寿命テスターのテストサービスを提供しています。機械の自動化機能を使用して抜き差しの頻度を設定することで、大量のテストケースを効率的に実行し、時間とコストを節約することができます。同時にデジタル顕微鏡を補助として使用し、各種高品質な画像をキャプチャし、製品が実際の使用状況で信頼性を維持し、接続の問題に起因するエンドカスタマーのクレームや製品の返品を減少させるのに役立ちます。 Faster、Easier、Better　―　最も信頼できるUSB周辺製品検証コンサルタント アリオンは専門的なテストおよびコンサルティングラボとして、コネクタメーカーのUSB、DisplayPort、HDMI認証取得を支援するだけでなく、お客様のご要望に合わせて製品の最適な検証計画を確立し、テストフィクスチャの設計を行うことが可能です。また、製品開発の各段階で総合的なテストソリューションを提供し、お客様が製品の品質を厳格に管理し、より迅速、簡単、より正確なソリューションで製品品質を向上させるお手伝いをします。  Faster　ー　より迅速　 専門的なテスト技術と豊富な経験により、お客様に迅速かつ正確な評価を提供し、設計検証の時間を効果的に短縮します。アリオンはUSB-IFが公式に認定したテストラボとして、お客様が認証仕様要件を迅速に合格できるようサポートするだけでなく、業界をリードする高周波・高速測定能力により、製品開発の各段階で各種評価・テストを実施し、製品開発のスピードの高速化に貢献します。 USB検証環境を迅速に構築 製品開発検証戦略を迅速に提案する [...]

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（後編）

高周波特性が分からない？設計検証に時間がかかる？ 前回の記事では、高周波コネクタの設計で機械エンジニアが直面する課題と潜在リスクについてまとめました。従来の低速コネクタの設計においては、特に高周波特性を考慮する必要はありませんでしたが、高速コネクタの設計では、高周波特性は品質に影響を及ぼす重要な要素となります。高周波特性は非常に複雑であり、機械エンジニアも高周波特性を理解するのに経験が不足していたりすると、高周波コネクタの設計と検証に多くの時間がかかってしまいます。また、検証した結果がfailだった場合、効率的に問題点を特定して修正することもできません。 高周波特性の潜在リスクを一度で確認 アリオンには環境設備と豊富な実績があります。高周波特性が不良の場合に起こる得る潜在リスクを分析しまとめました。 1.　インサーションロス（Insertion Loss） 挿入損失が大きすぎると信号の減衰が悪化し、伝送距離と帯域幅に影響します。 2.　リターンロス（Return Loss） 反射損失が大きすぎると信号の反射と干渉が発生し、信号品質に影響します。 上記の潜在リスクにより、データの伝送頻度低下や高いビットエラー率を引き起こし、その結果サーバー全体のパフォーマンスが低下する可能性があります。 インサーションロスやリターンロスの検証が、毎回わずかな差で合格できない場合、どのようにこれを改善するかが、エンジニアにとって最大の課題になります。TDR（Time Domain Reflectometry）を観察して問題を解明しようとするかもしれません。ただし、難しいのはTDRが規格に準拠している場合で、この場合はどのように修正に取り組むべきでしょうか？多くのお客様の製品プロジェクトで経験を積んできたアリオンは、上記のリスクに対して改善すべき考え方の方向性を示すために、以下の事例を提案します。 事例紹介 [...]

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（前編）

科学技術トレンドの観察と製品設計の課題 ハイテク時代において、今日のテクノロジー製品に影響を与えている2つの重要なトレンドがあります。1つは製品の高速化、もう1つはサイズの小型化ですが、このトレンドの下で高速、高周波、小型の製品を設計する際、多くの課題に直面します。特にコネクタ設計の分野では、高周波そのものの特性が大きな減衰と大きな干渉をもたらすため、小型の高周波コネクタの設計はさらに困難になります。 想像してみてください。マシンのエンジニアがソフトウェアシミュレーションを駆使し、苦労して実装した高周波コネクタのサンプルで、高周波特性を検証した結果最終的に不合格だったとします。エンジニアはその知らせを受けた瞬間に大変驚き、すぐにシミュレーションに問題があったのか、あるいは実装か測定に問題があったのではないかと疑問に思うことでしょう。経験豊富なエンジニアであれば、自分のシミュレーションと実装に自信を持っているため、測定部分を疑うエンジニアが多いですが、測定には多くの重要な要素があるため、必ずしも問題を特定できるとは限りません。 見落とされがちな高周波コネクタの潜在リスクを知ろう！ アリオンは、お客様の製品測定で豊富な経験を積み重ね、見落とされがちな潜在リスクを分析し総括しました。それは、PCB基板が高周波コネクタの特性に影響を及ぼす可能性があるということです。 コネクタの高周波特性を測定する場合、PCB基板を介して機器に接続する必要がありますが、PCBの特性が完全に除去されるかどうか（De-embedded）で、PCBの設計と製作の良し悪しを判断します。中でも、多くの人が見落としてしまう基本的な判断条件の1つが、2つのThru（通過）のIL（挿入損失）とRL（反射損失）の交差で、これらの交差はないほうが理想です。 したがって、コネクタ用のPCB高周波テストフィクスチャを製作する場合は、一般的なPCBレイアウト設計会社を選んで製作することがないようにしましょう。会社選びを間違えてしまうと、時間（テストフィクスチャの完成に最低4週間かかる）やお金（低価格の会社を選んでも、設備や経験が不足している）を無駄にすることになり、最初からすべてをやり直さなければなりません。 上記の潜在リスクに対し、当社が選ばれる理由 アリオンは以下の条件を備えており、問題を回避して、包括的なコンサルティングサービスを提供することができます。 1. 多くの協会が認定する試験機関として、幅広い業界の高周波コネクタ規格に精通している。 2. 設計や計測で豊富な経験がある。 3. 規格に準拠した完全な計測装置を備えている。 [...]

USB充電中にうっかりケーブルを足に引っ掛けてしまい 、充電ポートが壊れた経験はありませんか？

技術の進歩に伴い、ポータブルガジェット製品の種類がますます増えています。こうした製品のサイズは、現在の技術ではほぼ限界に達しているため、最近のトレンドとして、同じサイズでより多くの機能を入れ込むことを目標に開発が進められています。 初期のポータブル製品は、製品サイズが大きかったため、I/Oポートインターフェースでは比較的大きなものを使用することができました。その後、製品サイズの小型化に伴い、ノートパソコンのUSBポートがUSB Type-Aコネクター（右の画像）からUSB Type-Cコネクター（左の画像）に置き換わったように、インターフェースも小さくしなければならなくなりました。 USB Type-Aはコネクタ自体のサイズが大きく、またデータ転送速度にも限界がある一方で、USB Type-Cコネクタは小型で高速なデータ転送が可能という特性を持っているため、徐々に製品用途の主流となっています。 コネクタのサイズが小さくなることで、機械構造に変化をもたらし、インターフェースの衝撃に対する耐性も低下します。 以下、概略図で説明しましょう。USB Type-AとUSB Type-CのメスコネクタがPCB基板に固定されている場合、コネクタを基板から引き抜く最大の力をF（緑の矢印）と仮定します。メスコネクタのポートを支点として（赤い三角形）　トルク＝モーメントアーム×力　の方法で計算すると、支点の右側の同じ位置にあるワイヤーが耐えられる力が異なり、USB Type-Aの支点の右側にFの力が加わるとコネクタは外れてしまいます。しかし、USB Type-Cの場合は2/3Fの力しか耐えられず、コネクタのサイズが小さくなると外部の衝撃に対する強度も明らかに低下するため、Type-Cコネクタの固定強度には特に注意が必要です。 USB Type-Cの普及に伴い、昨今の自動車業界でも車載充電のコネクタが徐々にType-Cに切り替わっています。以下のような事態を経験したことがある方も多いのではないでしょうか。 [...]

超高解像度時代の到来：なぜHDMI変換アダプタ製品は認証が不可欠なのか？

HDMI協会の重要アップデート：HDMI変換アダプタの認証プログラム 現在最も普及している伝送インターフェースであるHDMIインターフェースは、さまざまなAV製品で広く使用されており、同時にさまざまなHDMIコネクタタイプ（標準、ミニ、マイクロなど）も開発されています。市場にはさまざまなHDMI変換アダプタ（例：メスからオスへの変換、標準からマイクロコネクタへの変換など）がありますが、これまでHDMI協会はHDMI変換アダプタの仕様を明確に定義していないため、市販のHDMI変換アダプタはいずれも認証テストを受けることができず、品質を保証することができませんでした。 現在最も普及している伝送インターフェースであるHDMIインターフェースは、さまざまなAV製品で広く使用されており、同時にさまざまなHDMIコネクタタイプ（標準、ミニ、マイクロなど）も開発されています。市場にはさまざまなHDMI変換アダプタ（例：メスからオスへの変換、標準からマイクロコネクタへの変換など）がありますが、これまでHDMI協会はHDMI変換アダプタの仕様を明確に定義していないため、市販のHDMI変換アダプタはいずれも認証テストを受けることができず、品質を保証することができませんでした。 HDMI変換アダプタの潜在リスク アリオンはHDMIフォーラムが公式に認定したテストラボとして、豊富なHDMIテスト経験ノウハウと多くのプロジェクトでの実績を背景に、各大手企業やデザイン/製造メーカーと長年にわたり緊密に連携しています。以下では、HDMI仕様の包括的理解と製品テストの実際データを通じて、HDMI変換アダプタの潜在的なリスクを深く掘り下げて分析を加えます。  協会の監査を受け、非認証のHDMI製品が商品棚から強制的に撤去されるリスク  HDMI協会は昨年トレードドレス（Trade Dress）を新たに登録し、製品の外観にHDMIコネクタが含まれていればHDMI製品と見なされ、HDMI仕様に準拠する必要があります。さらに、HDMI協会は2023年5月に匿名通報システムを導入し、消費者が規格に準拠していないHDMI製品を通報できるようにしたため、認証テストに合格していないHDMI変換アダプタは、HDMI協会の監査を受け、強制的に撤去されるリスクがあります。メーカーや販売店がこれに気づかず、サプライヤーからも認証を完了するよう要求されなければ、製品が商品棚から撤去され返品されるリスクに直面することになります。  HDMI Type-Aオスメス変換アダプタ製品のテスト実例  アリオンは、2つのHDMI Type-Aオスメス変換アダプタを使用して品質テストを行い、信号伝送にどのように影響するかを理解するために、インピーダンステストを実施しました。 Model Aアダプタは、インピーダンステストで非常に悪い結果を示しています。赤い部分はスペックを超えており、8K信号がまったく表示されないことがわかり、4K信号は表示されていても画面が乱れます。Model Aアダプタほどではありませんが、Model [...]

「画面がブラックアウト？」USB-CからHDMIへの変換でよくある潜在的なリスク

多くの製品のインターフェースがUSB-Cに置き換わって次第に市場の主流となり、消費者向けガジェット製品の伝送インターフェースを統一する勢いが高まっています。その重要な4つの主要な特性は、向きを気にせず接続できる、電力供給、データ転送、映像伝送で、これらの応用からもさまざまな製品が誕生しています。 しかし、これまで製品設計において、多くのメーカーがコストに重点を置いていたため、実際4つの特性すべてがUSB-C設備やデバイスに組み込まれているわけではありませんでした。そのため、消費者は製品購入後に機能面で落胆したり、ひどい場合には、キャスティング操作で画面が正常に表示されないこともありました。USB-Cは無限の可能性を持ち、世界的なトレンドになりつつある一方で、設計上の潜在的なリスクや課題にも直面しています。以下では、USB-CからHDMIへの変換でよくある問題とその解決策に焦点を当てて説明します。 知らないでは済まされないUSB-CからHDMIへの変換でよくある2つの問題  問題1  ソース側のUSB-Cポートが、データや映像の転送機能をサポートしているにもかかわらず、実際に使用すると画面が正常に出力できない場合があります。コンピュータ画面の右下にポップアップ通知で表示される場合は、DisplayPort Alternative Mode（DP ALTモード）の通信に失敗し、代替モードに切り替えることができず、映像転送がサポートされないことが問題である可能性があります。 アリオンが提供できるサービス 消費者に今後もこのようなトラブルに巻き込まれるだけなのでしょうか？アリオンのUSB-C to Protocol Converter Alt Mode [...]

サーバー高速アドインカードの機能が動作しない背景と原因

Allion Labs  テクノロジーの進化に伴いに、高周波/高速の転送規格も向上し続けており、サーバー産業で広く使用されているPCIe技術もその一つです。現在の製品でサポートされているPCIe 5.0を例にとると、周波数は16GHzに達し、転送速度は32GT/sになります。しかし、高周波によりPCB基板の信号減衰が増加するという特性から、メーカーは製品開発においてより大きな課題に直面しています。こうした信号の伝送距離と減衰の問題を解決するために、ケーブルを使用する設計が増えており、高速コネクタとケーブル応用の多様化が進んでいます。 互換性の問題の下に隠れている潜在的なリスク 高周波の特性に対する注意だけでなく、高速コネクタの量産時において、メカニカルの精度が安定しているかも無視できない重要なポイントです。精度が安定していない場合、他のメーカーのボードやケーブルとの互換性の問題が発生する可能性が非常に高くなります。 簡単な例を挙げると、高速コネクタのサプライヤーが3つあり、それぞれ異なるボードやケーブルと組み合わせる場合、単純にこれだけでサーバーの製造組み立てプロセスで9つの異なる組み合わせが生まれます。そのうちの1つに互換性の問題が発生した場合、その組み合わせで組み立てられたサーバーは、出荷時に以下の潜在的なリスクに直面する可能性があります：  1. 位置ずれ（Misalignment） 両端のサプライヤーが仕様の公差許容範囲の上下限の位置に設計している場合、生産時に各コネクタの公差精度を確実かつ安定して制御できないと、位置ずれの互換性の問題が発生し、それによりボードやケーブルの接続後に機能が失われる可能性があります。  2. ピンの接触面積が小さすぎる  ボードやケーブルの接続後に機能は正常でも、ピンの接触面積が小さすぎるため、信号の反射と減衰が生じ、データ転送速度と安定性に影響を及ぼす可能性があります。 サーバー分野において、高速コネクタをボードに組み合わせる際、両端のピンの位置ずれが発生したせいで、ボードの機能が起動できないという事例が過去に実際にありました。その原因は、異なるサプライヤー間の組み合わせによる互換性の問題でした。大量に出荷され、エンドカスタマーがサーバーを展開し始めた時になって上記の潜在的なリスクが明らかになれば、メーカーはそのロットのサーバーを回収して交換しなければならず、エンドカスタマーのサーバー展開と関連サービス提供のスケジュールを遅延させるだけでなく、会社の評判や製品イメージ、収益に深刻なダメージを受けることになります。 Faster, [...]