メモリーカード用コネクタの技術
はじめに
市場の拡大が続くスマートフォンおよびタブレット端末などの高機能携帯端末は、現在ほとんどの機器にメモリカードが使用されている。使用されるメモリカードは次々と小型化が進み、従来使用されてきたSIMカードは小型サイズのmicroSIMカードへと主流が変わり、昨秋からはさらに小型化されたnanoSIMカードも登場している。＜br＞一方、ストレージ用としてはmicroSDカードが使用されており、各機器の高機能化の１つとされている。そのため、各機器はこれらメモリカードに対応したコネクタを搭載している。この様な市場動向を踏まえ、SMKでは高機能携帯端末向けメモリカード用コネクタの開発に注力している。＜br＞本稿ではmicroSIM、nanoSIMおよびmicroSDカードに対応したコネクタに焦点を置き、開発に際して重要となる技術動向および各開発状況を紹介する。技術動向
【1.省スペース化】
各機器の薄型、小型化に伴い、セットの高密度実装化が進んでいる。SMKでは、これらに貢献するため、省スペース化を狙ったコネクタの開発に注力しており、省基板占有面積、低背化に対する取り組みを強化している。
図1に示す様に、コネクタ単体では信号端子およびシールドカバーのはんだ付け部をコネクタ内側に配置し、基板占有面積を低減させている。信号端子はハウジングとインサート成形されているが、インサートされる端子のハウジングに対する位置や端子板厚の最適化により、ハウジング肉厚を最小限に抑制し低背化を実現している。HEADERタイプにおいてはコネクタ高さを確保する必要があるものの、奥行き寸法の抑制とカード下部に他部品の実装スペースを設けることで、高密度実装に貢献できる構造としている。
【 図１】省スペース構造
（クリックで拡大）
【2.データ伝送速度の高速化】
microSDカードでは、データ伝送速度の高速化が進んでおり、それに伴いロス低減のための回路長短縮化及びシールド性が重要となってきている。そこで図2に示す様に、信号端子長を短くすることで回路長短縮化に貢献するとともに従来のコネクタ上面を覆うシールドカバーのほかに、基板面側にもシールド構造を設けている。
【 図２】高速化対応
（クリックで拡大）
【3.カード操作性の向上】
カードイジェクト方式としては、PUSH-PUSHタイプが主流となっていたが、機器の多様化、小型化やカード自体の小型化もあり、従来の構造では操作性の確保が困難になりつつある。そこで図3に示す様な、イジェクト量を確保しやすいTRAYタイプや、よりカードが小型化されても従来以上のイジェクト量を確保した構造など、それぞれの機器やカードサイズにマッチしたコネクタの開発にも注力している。またマニュアル挿抜のPUSH-PULL構造についても、操作性改良に注力し、レパートリー拡充を図っている。
【 図３】カードイジェクト方式
（クリックで拡大）
製品紹介
【1.microSIMカード用コネクタ】＜写真1＞ ①PUSH-PUSHタイプ（高機能タイプ）＜写真1-左＞高さ1.3mmの低背タイプでありながらカード検知スイッチを備え、小型カードの操作に必要なカードイジェクト量を確保し、良好なカード操作性を達成させている。独自のダブルカム構造を考案したことでカードの誤挿入防止、イジェクト時のカード抜け落ち防止に加え、嵌合時に機能するカードロック機構が装備されており、各カードポジションにおいてもフェイルセーフを達成している。またmicroSIMのみならず、microSDカードの誤挿入に対しても対策されており、端子保護（座屈防止）は勿論のこと、カードイジェクトが可能な構造である。
【 写真１】microSIMカード用コネクタ
（クリックで拡大）
②PUSH-PUSHタイプ（単機能タイプ）＜写真1-中左＞
機能を絞り込むことで高機能タイプより小型化を図ったコネクタで、高機能タイプと比較し、高さ-0.05mm/幅-1.9mm/奥行き-0.6mmと低背・省実装面積構造である。カード検知スイッチを備え、microSIM、microSDカードへの対策も高機能タイプと同様に講じられており、より小型化が優先される機器への搭載を狙っている。
③PUSH-PULLタイプ＜写真１-中右＞
高さ1.3mm/幅13mm/奥行き15mmで低背、小型タイプである。信号端子は高接点荷重およびダブル接点構造とすることで接触の安定化を達成している。
microSDカード誤挿入に対しては、PUSH-PUSHタイプと同様に端子保護およびカード取り出しが可能な構造となっている。また検知スイッチ機能付き（高さ1.3mm/幅13.7mm/奥行き15.65mm）もライナップしており、各用途、機器設計に対応可能である。
④BLOCKタイプ＜写真１-右＞
カード保持機能を機器側に持たせることで、機器トータルでの小型化に貢献できるコネクタであり、機器側でのカード保持の仕方により、マニュアル挿抜、トレイ対応等の自由度を持たせることも可能である。信号端子は独自の構造により、nanoSIMカード用アダプタのカード未装着での挿入やトレイの斜め挿入に対しての端子保護対策が講じられている。
①PUSH-PUSHタイプ＜写真2-左＞
高さ1.15mmの低背タイプでありながらカード検出スイッチを備え、microSIMカード用PUSH-PUSHタイプよりも大きなイジェクト量も確保された操作性が良好なコネクタである。カード誤挿入時に発生し得る過大なカード押込力に対し、スライダーを独自の構造とすることによる対策が講じられている。また信号端子はダブル接点構造とすることで安定した接触が得られる構造となっている。
【 写真２】nanoSIMカード用コネクタ
（クリックで拡大）
②PUSH-PULLタイプ＜写真2-中＞
高さ1.15mm/幅9.8mm/奥行き12.3mmと低背・小型タイプである。信号端子は独自の構造とすることで奥行き寸法の低減を図っている。また小型化しながらもカードへのアクセススペースを十分確保している。
③TRAYタイプ＜写真2-右＞
高さ1.25mmの低背タイプでありながら、トレイはノーマル/リバースの両タイプに対応可能な構造としている。独自の信号端子構造により、トレイ斜め挿入に対しての端子保護対策が講じられている。トレイはハーフロックタイプとしているが、フルロック構造とすることも可能であり、各用途、機器設計に対応可能となっている。トレイへのカード挿入及び、コネクタへのトレイ挿入の各々において、誤挿入防止対策が講じられている。またトレイノブは、小型化されたことにより強度を保ちにくくなるが、フレームとのインサート成形構造により強度を確保している
【3.microSDカード用コネクタ】＜写真3＞
①HEADERタイプ＜写真3-上段＞
高さ2.45mmから5.25mmまでをライナップしており、各機器設計に対し柔軟に対応可能な構造となっている。また、独自の「Scalable Height構造」により、高さ違い品においても金型および組立ラインの共有化が図られ、開発リードタイム短縮とコストミニマム化を可能としている。本タイプではカードこじり操作によるコネクタ破損が懸念されるが、カード検知スイッチの小型化を達成できたことにより、シールドカバーの各コーナーに十分なホールドダウン（半田付け）エリアを設けることができ、堅牢性を向上させている。
【 写真３】microSDカード用コネクタ
（クリックで拡大）
②PUSH-PUSHタイプ
＜写真3-下段左＞の高さ1.28mm/幅13.35mm/奥行き15.5mmのノーマルタイプと＜写真3-下段中＞の高さ1.32mm/幅13.2mm/奥行き15.1mmのリバースタイプのラインナップがあり、カード検知スイッチも備えた低背・小型タイプである。各用途、機器設計により、ノーマル/リバースの選択が可能である。microSDカードより小型なnanoSIMカードの誤挿入に対しても、カード取り出し可能な製品もラインナップされている。
③PUSH-PULLタイプ＜写真3-下段右＞
カード検知スイッチ付きでありながら、高さ1.3mm/幅11.35mm/奥行き11.25mmと低背、省実装面積タイプである。カード検知スイッチには2点接触構造を採用し、接触信頼性を確保している。また、シールドカバーと一体で形成されたハーフロック構造を備え、カードの操作性とカード嵌合時の保持機能を高めている。
今後の展開
上記開発製品のレパートリー拡充および以下の2点に注力し、メモリカード用コネクタの開発を展開、加速していく。①シンプルで、直感的に操作できるイジェクト機構を考案し、操作性を向上させながらさらなる小型化を図り、機器設計に貢献できる高機能コネクタを開発する。
②大容量・高速化するカードへの対応を意識し、インターフェイスコネクタ開発などで培った当社の高速伝送ノウハウも活用することにより、上記の操作性に加え優れた伝送特性を備えたコネクタを開発する。
筆者：ＳＭＫ株式会社 ＣＳ事業部
出典：電波新聞 2013年8月1日 特集「カード用コネクタ技術」
