ベトナムでのケーブル・ワイヤーハーネス組立: 指定すべき仕様と検査

ほぼすべてのボックスビルドにはケーブルが含まれます。電源コード、ディスプレイのフレキシブルケーブル、センサーのピグテール、メイン基板とスイッチ、ファン、アンテナをつなぐ内部ハーネスなどです。これらは設計が最後になり、量産開始を最初に遅らせる部品であることがよくあります。コネクタが割当状態になっている、図面に長さの公差がない、ハーネスのサプライヤーとPCBAのサプライヤーが互いの部品の嵌合を確認していなかった、といった理由です。

この記事では、バイヤーやハードウェアエンジニアがケーブル・ワイヤーハーネス組立で指定すべき内容を取り上げます。両者の違い、IPC/WHMA-A-620のクラスの仕組み、図面に記載すべき内容、ハーネスの検査方法、必要な治具、そしてハーネスをPCBAと同じ案件に含めるメリットです。調達先の文脈としてベトナムを取り上げますが、仕様のポイントはどこでも通用します。

ベトナムには確立されたワイヤーハーネス産業があります。日本と韓国の自動車用ハーネスグループが長年にわたり大規模工場を運営しており、ワイヤーハーネスは重要な輸出品目の1つです。この基盤によって熟練した作業者層と現地の治具サポートが育ち、北部と南部の電子機器EMS工場は、ケーブルやハーネスの作業にそれを活用しています。

ケーブルアセンブリとワイヤーハーネスの違い

これらの用語は曖昧に使われますが、構造と検査が大きく異なるため、図面でどちらかを明示すべきです。

観点	ケーブルアセンブリ	ワイヤーハーネス
構造	1本のケーブル、または共通の外被内の複数の導体。両端にコネクタ	複数の個別の電線やケーブルをレイアウトどおりに束ね、分岐を持つ
一般的な位置	外部であることが多い: 電源コード、I/Oケーブル、センサーケーブル	通常は内部: 筐体内の基板間や部品間
保護	外被、オーバーモールドの張力緩和部	結束バンド、スリーブ、テープ、コルゲートチューブ、グロメット
製造設備	切断・皮むき機、圧着プレス、オーバーモールド成形機	ペグと配線マークを備えたハーネスボード(組立図板)
図面の主な内容	ピン配置、長さ、外被の仕様、オーバーモールド	分岐長を含むレイアウト、コネクタごとのピン配置、固定箇所
よくある故障箇所	張力緩和部、シールドの処理、圧着品質	誤配線、分岐長の誤り、エッジ部での擦れ

多くの製品では両方が必要です。キオスク端末であれば、外部の電源コード(認証取得済みのコードセットとして購入)、USBケーブルアセンブリ、ディスプレイ、タッチパネル、スピーカー、ファンへの内部ハーネスを持つことがあります。

IPC/WHMA-A-620とそのクラス

IPC/WHMA-A-620「Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies(ケーブル・ワイヤーハーネスアセンブリの要求事項と許容基準)」は、IPCとWire Harness Manufacturers Associationが共同で発行しています。回路基板アセンブリに対するIPC-A-610と同じ位置付けをケーブルに対して持つ規格です。圧着端子、圧接接続、はんだ付け端子、スプライス、コネクタ組立、オーバーモールド、表示、同軸・シールドケーブルの端末処理、ハーネスの固定、電気試験について、写真と基準を示した合否判定規格です。

IPC-A-610と同じ3つのクラスを使います。

• Class 1: 機能が主な要件となる一般製品。
• Class 2: 専用サービス製品。商用・産業用機器の多くが該当します。
• Class 3: 故障が許されない高性能または過酷環境の製品。

ハーネスのクラスは通常、接続するアセンブリのクラスと一致させるべきです。クラスの選び方と規格同士の関係は、前回の記事IPC-A-610 Class 1、2、3で解説しています。ケーブルについて要点をまとめると、ほとんどの製品はClass 2であり、故障がもたらす結果に見合う場合にのみClass 3を指定し、クラスをハーネス図面に記載することです。

ハーネス図面・ケーブル図面に記載すべき内容

工場が質問のやり取りなしに見積と製造ができるハーネス図面には、一般的に下表の項目が含まれています。

項目	指定する内容	重要な理由
線径	回路ごとのAWG、導体材質(裸銅またはすずめっき銅)、撚り構成	許容電流、電圧降下、端子との適合性
被覆	材質(PVC、XLPE、PTFE、シリコーン)、温度・電圧定格、回路ごとの色	使用環境、安全認証、組立ミスの防止
電線のスタイル	ULスタイル(例: UL 1007、UL 1015)または同等の認定電線	最終製品のULなどの安全認証に必要
コネクタと端子	ハウジング、端子、シールのメーカー型番、めっき	嵌合、保持力、電流定格
承認済み代替品	確認済みの代替部品、または明確な「代替不可」の注記	嵌合の問題を招かずにリードタイムを守る
圧着要件	端子メーカーの仕様またはA-620の値に基づく端子ごとの圧着高さと引張強度	すべての圧着に対する主要な品質管理
ピン配置	未使用キャビティやプラグを含む全回路の接続表	導通試験プログラムの基礎
長さと公差	全長と分岐長、基準点、長さの区分ごとの公差	筐体への収まり、サービスループ
ラベル	記載内容、形式、材質(熱収縮、巻付け)、コネクタからの位置	トレーサビリティと現場でのサービス
シールド	編組または箔、被覆率、ドレン線、両端でのシールドの処理方法	EMC性能、予備適合試験の結果
保護と固定	スリーブ、テープ、チューブ、結束間隔、グロメット	擦れと振動への耐性
オーバーモールド	材質、硬度、色、張力緩和部の形状、必要に応じて屈曲試験	外部ケーブルの耐久性
規制適合	必要に応じてRoHS、REACH、ハロゲンフリー	市場へのアクセス
クラスと試験	IPC/WHMA-A-620のクラス、電気試験の一覧と値	検査と試験の範囲を決める

見積時の質問を最も多く生むのは2つの点です。1つ目は長さの公差です。公差がないと工場は自社の基準を適用し、狭い筐体の中で15 mm長く仕上がったハーネスは挟まれたり折れ曲がったりすることがあります。2つ目はシールドの処理です。BOMの行に「シールドケーブル」とあっても、シールドを片端で接地するのか、両端か、バックシェルを通じて360度で接地するのかは何も分かりません。そしてその選択がEMCの結果を左右することがよくあります。

試験: 導通、耐電圧、引張試験

ハーネスの試験は、全数に行う試験とサンプルに行う試験に分かれます。

全数に行う試験:

• 導通試験: ケーブルテスターで、ピン配置表に対して全回路の断線、短絡、誤配線を確認します。ハーネスでは全数の導通試験が通常の前提です。
• 絶縁抵抗試験と耐電圧試験: 商用電源電圧や高電圧のハーネスでは、耐電圧試験で回路間およびシールドとの間の絶縁を確認します。試験電圧と時間は、ハーネス工場ではなく製品安全規格によって決まります。
• 外観検査: 合意したA-620のクラスに基づき、ラベル、配線経路、固定、コネクタの挿入とロックを確認します。

サンプルに行う試験(段取り時と一定間隔):

• 引張試験: 圧着した端子を校正済みの試験機で最小荷重まで引っ張ります。破壊試験であるため、各ロットの開始時、アプリケーターや電線の変更時、定められた間隔で行います。
• 圧着断面観察: 圧着部を切断、研磨、撮影し、素線の圧縮状態、ベルマウス、対称性を確認します。金型の認定時や初品で一般的に行います。
• 圧着高さの測定: 端子の仕様に対する迅速な非破壊の確認で、段取り時と定期的に行います。

多くの自動圧着プレスには圧着荷重監視機能もあり、個々の不良圧着をリアルタイムで検出します。お客様の端子にこの機能を使っているかを工場に確認する価値があります。

治具: アプリケーター、ハーネスボード、金型

ハーネスの作業には、バイヤーが予算に入れ忘れがちな治具が伴います。

• 圧着アプリケーター: 圧着プレスに取り付ける端子専用の金型です。端子の系列ごとに専用のアプリケーターが必要です。工場は一般的な端子用のアプリケーターを保有していることが多いですが、特殊な端子では新規製作が必要になる場合があります。
• 手動圧着工具: 少量生産や試作に使います。理想的には、その端子に対応する端子メーカー純正の工具です。
• ハーネスボード: ペグと印刷されたレイアウトを備えた合板またはアルミの板で、ハーネスの設計ごとに1枚必要です。安価ですが、設計ごとに必要です。
• オーバーモールド金型: オーバーモールドの張力緩和部やコネクタ用の鋼またはアルミの金型です。最も高価で、最も時間がかかる項目です。
• 検査治具: ケーブルテスターをハーネスに接続するための嵌合コネクタとアダプターです。

治具は通常NREとして見積もられます。所有権と、治具が工場に保管されるかどうかを明確にしてください。NREが製品単価と一般的にどう分けられるかは、ボックスビルドのコストに関する記事で説明しています。

ハーネスを同じボックスビルド案件に含めるべき理由

PCBAをあるサプライヤーから、ハーネスを別のサプライヤーから購入し、第三の場所で組み立てることはよくあります。それでも機能しますが、インターフェースのリスクをお客様が負うことになります。ハーネスを同じボックスビルド組立案件の中に含めると、実務上のメリットがあります。

• 嵌合の確認が1回で済みます。 製品を組み立てる工場が、別々の2つの出荷が届いた後ではなく、初品の段階でコネクタの不一致を発見します。
• 実際の筐体で収まりを確認できます。 長さ、曲げ半径、配線経路は、量産移行前の機構適合確認の中でチェックされます。
• 試験がシステム全体をカバーします。 単体では導通試験に合格したハーネスでも、組み込んだ後に不具合を起こすことがあります。完成品の機能検査でそれを発見できます。
• 変更管理がシンプルになります。 PCBとハーネスのピン配置変更が、1つの設計変更プロセスで処理されます。
• 物流が短くなります。 生産計画も長納期部品も出荷も1つにまとまります。

ベトナムのEMSプロバイダーを評価する方法の評価項目はここでも当てはまります。ケーブル作業が社内で行われるのか外注なのかを確認し、外注の場合は誰が検査するのかを確認してください。

リードタイムと調達

カスタムハーネスのリードタイムの目安は次のとおりです。お客様の具体的な部品に対する工場の見積で確認する必要があります。

• サンプル: コネクタ、端子、電線の在庫がある場合、1から3週間。
• 量産: 数量と複雑さに応じて、サンプル承認後2から6週間。
• オーバーモールド金型: 新規金型で3から6週間。
• 割当状態のブランド品コネクタ: 8から20週間以上。承認済み代替品が重要になるのはこのためです。

比較可能な見積を得るには、すべての工場に同じ資料一式を送ってください。上記の項目を記載したハーネス図面、A-620のクラス、試験要件、年間数量、1回あたりの発注数量です。そのほかに含めるべき内容はボックスビルドRFQチェックリストに、概要から出荷までの一般的な案件の流れはボックスビルド組立ガイドにまとめています。

boxbuildvn.comは工場ではなく、マッチングサービスです。ボックスビルドRFQフォームからハーネスとPCBAの図面をお送りいただければ、24営業時間以内に最大3社のベトナムEMS工場とマッチングします。バイヤーは無料、ご要望に応じてNDAを締結します。フルボックスビルドではなくケーブルやPCBAのみが必要な場合は、ベトナムのEMS受託製造をご覧いただくか、同じRFQフォームを使い、概要欄にその旨をご記入ください。