ピンボールのコネクタ焼損：Bally・Williams・Gottlieb で起きる不定期故障の最大の原因

動いたと思えば止まり、また動き出す——ディスプレイがちらつく、ソレノイドが勝手に動く、2球目の途中でリセットする、キャビネットを揺らすとランプが点いたり消えたり。こうした症状の原因は、たいてい基板ではありません。コネクタです。

1977〜1989年製の Bally、Stern、Williams、Gottlieb の筐体では、基板同士や基板とプレイフィールドが、小さな金属端子の詰まった樹脂製プラグでつながれています。これは筐体の中でもっとも手入れされていない部分です。実際の電流が流れ、しかも徐々に劣化していく——まさに不定期故障の正体です。Clay Harrell のコネクタガイドにはこうあります。「ピンボール筐体が製造から5年を超えていれば、少なくとも一部のコネクタ交換が必要になる可能性は非常に高い」。お使いの筐体は40年を超えています。端子はコネクタ1個あたり数ユーロで、ご自分で取り付けられます。

目次

• コネクタを示す症状
• 40年経ったコネクタはこう壊れる
• どこを見るか：Bally、Williams、Gottlieb
• 見つけ方：電圧降下テスト
• 直し方：正しいリピン作業
• 本当に基板が原因のとき
• よくある質問
• 出典

コネクタを示す症状

基板の故障はふつう頑固です。毎回まったく同じ誤動作をします。一方、劣化した接点はまだ導通しています——ただし良好ではありません。だから筐体は起動し、そのあと電流需要が増えたとき、バックボックスが暖まったとき、あるいはフリッパーがキャビネットを揺らしたときに倒れるのです。この不安定さこそが手がかりです。

• 配線に触ると症状が変わる。 もっとも強い単一の手がかりです。ハーネスをたわませたりプラグを押したりしたときにディスプレイがちらつく、あるいはランプが戻るなら、該当箇所を特定できたことになります。
• 再現性のないリセットやフリーズ。
• ディスプレイのちらつき、暗転、セグメント欠け。 とくに Gottlieb で起こります。完全に無表示の場合は、まずピンボールのスコアディスプレイが点かないからお読みください。
• ソレノイドが勝手に動く、または複数が同時に死ぬ。
• ランプのまとまりが点いたり消えたりするのにヒューズは飛ばない、あるいは日によって起動しない。
• プラグの変色や焦げた匂い——そのピンを何年も加熱してきた電圧降下の、目に見える記録です。

まずコネクタ以外の3つの故障を除外してください。コイルの焼き付き（緊急事態）、ヒューズが繰り返し飛ぶ（ショート）、そして電池の腐食です。

40年経ったコネクタはこう壊れる

圧着端子は気密接続をつくるためのものです。金属を電線に十分な力で押しつけ、接合部に空気が届かないようにすることで、酸化を防ぎます。メス端子が基板にはんだ付けされたオスのヘッダピンをつかむ力も、同じことをバネ張力で実現しています。

まず張力が失われ、次に酸化が入り込む。 抜き差しのたびに端子はわずかに広がり、筐体に使われているスズめっき端子の定格は抜き差し約25回です。いったん気密が破れれば接触面は腐食し、腐食は抵抗になります。

そこから熱が暴走する。 電流が流れる接点の抵抗は、その場所で熱を生みます。熱は抵抗を上げ、端子を保持する樹脂を軟化させて接触を緩め、さらに抵抗を上げます。ハウジングは変色し、やがて炭化します——昨シーズン「少し熱いかな」だったプラグが、今シーズン溶けている理由です。

Gottlieb はさらに厳しい条件を抱えています。IDC コネクタ——電線を剥いて圧着するのではなく、ブレードが被覆を切り裂く圧接端子——を使っていたためです。Harrell は数字を挙げています。20 °C で 7〜8 A 定格の IDC 接点は、60 °C では約 4.5 A、75 °C では 4 A を下回り、夏場のバックボックスはその温度に容易に達します。コネクタは壊れているのではなく、容量を使い切っているのです。そして冷えればまた動く——ベンチ上では再現できない、まさにあの故障です。

どこを見るか：Bally、Williams、Gottlieb

呼称は機種によって異なるため、以下は出発点としてお読みください。これらの基板の関係についてはピンボールの電子回路の解説をご覧ください。

Bally と Stern（1977〜1985年）

整流基板——AS-2518-18、または Stern の同等品 TA-100——が既知の弱点です。Home Pinball Repair は整流基板のコネクタ焼損を「よくある」と評価しています。実際、Marco Specialties がこの基板の J1、J2、J3 コネクタ専用に、大電流用 Trifurcon 端子40個を中心とした49点の再生キットを販売するほどです。次に可能性が高いのは電圧レギュレータ／ソレノイドドライバ基板で、プラグもヘッダピンも「かなりよくある」とされ、J3 と J4 は確認する価値があります。MPU では、コネクタとヘッダピンが故障リストの最上位に、IC より前に来ます——ですから、まず起動 LED を読んでください。Bally MPU の LED 点滅で、CPU がそもそも動いているかどうかが分かります。

Williams System 3〜7

ひとつの接続が圧倒的です。MPU とソレノイドドライバ基板の間のインターコネクトです。Home Pinball Repair の表現は率直で、「MPU とソレノイド基板の間にあるあの40ピンの大きな列とプラグは、故障率が高い」とし、とくに3J1 と 3J2を挙げて「焼損がよくある」と述べています。ここには一般の部品店が在庫しないピンが使われており、正しいものは Great Plains Electronics が扱っています。CPU の LED は筐体がどこまで進んだかを示します。Williams System 7 の診断コードをご覧ください。

Gottlieb System 1 と System 80

Gottlieb は最悪のケースで、しかも構造的な理由があります。Bally と Williams は基板を共通グランドとなる金属板にボルト留めしましたが、Gottlieb はグランドを基板から基板へコネクタを通して、直列に渡していました——つまり、ひとつの疲弊した接点が、その下流すべてのロジックグランドを浮かせてしまうのです。

これは言い伝えではなく、文書化された事実です。1987年2月、John Robertson は Premier Technology への書簡で原因を名指ししました。ロジックグランドが CPU 基板に届く経路はA1-J4 の1番ピンとA3-J1 の1番ピンの橋渡しだけであり、その上流にはA2-J1 の2番ピンというグランドピンが1本あるだけで、彼はこれを問題の主因と特定しました。ここに数オームあるとロジックグランドが1〜2 V 浮き、ドライバトランジスタはきれいにオフせず部分導通状態に入り、ヒューズを飛ばさずにゆっくりと焼けていきます。コネクタの問題であると同時に設計上の欠陥でもあるため、専用の対策があります。System 80 グランド改造ガイドをご覧ください。Black Hole、Mars God of War、あるいは手元に残したい System 80 なら、一晩かける価値のある作業です。

Gottlieb の IDC ディスプレイコネクタには別途注意が必要です。ちらつき、文字化け、セグメント欠けが、配線を動かすと悪化します。これらはしばしばフィードスルー接点——1つの端子が次のディスプレイへ続く電線も兼ねる構造——で、単純な圧着では修理しにくいものです。回避方法は下記にあります。

見つけ方：電圧降下テスト

よくある間違いは、電源を切った状態でテストすることです。冷えた状態で1オーム未満を示す接点でも、電流が流れれば崩壊しえます。抵抗測定では負荷も熱も再現できないからです。動作状態でテストしてください。

1. 疑わしい電源系を選ぶ——通常は +5 V ロジック系か、ソレノイド供給系です。
2. 供給元で測る。 その電圧が基板から出るピンで、ゲームの電源を入れたまま測定します。
3. 供給先で測る。 受け取る側の基板の対応するピンで測定します。
4. 比較する。 両者は数十分の1ボルト以内に収まるべきです。それ以上の差は、間の電線とコネクタで失われています——ほぼ必ずコネクタです。

System 80B でランプのちらつき、ソレノイドの誤動作、ディスプレイの点滅を追っていたオーナーは、電源から A2-J2 を出る時点で 5.3 V、A1-J1 で CPU に届く時点で約 1.2 V を測定しました。そのスレッドに修理の確定報告は投稿されませんでしたが、測定値そのものが教訓です。ほぼ損失がないはずの区間で4ボルトが失われていたのです。

測定は30分ほどプレイした暖まった状態で行ってください。ぎりぎりの接点が最悪の状態になるときです——そしてハーネスをそっとたわませながら読んでください。値が跳ねれば、どのプラグに手を入れるべきかが分かります。不定期ではなく完全に無反応な場合は、電源が入らないときの診断から始めてください。

直し方：正しいリピン作業

抜き差しは診断であって、修理ではありません。 コネクタを抜いて差し直したら動いた——これはコネクタが原因だと確認できただけで、それ以上の意味はありません。Harrell は、抜き差しは何も直さず、わずかに残った接触張力を消費するだけだと強調しています。Home Pinball Repair も、差し直しで起動するなら「その修理はおそらく一時的であり、コネクタは交換すべきだ」と同意しています。接点クリーナーは酸化物を落としますが、張力を回復させることも、炭化したハウジングを元に戻すこともできません。

ピンとヘッダを交換する。 プラグが焼けていれば、基板側のヘッダピンも同じ熱にさらされていたわけで、酸化したヘッダに新しいプラグを付けても1年以内に元の状態に戻ります。「プラグとピンの両方を交換することが重要だ」とされています。つまりはんだ取り作業が必要です——手に余るようなら、無理に進めず助けを求めてください。

正しい端子を使う。 これらの筐体では 0.100 インチと 0.156 インチピッチのコネクタ、および 0.093 インチと 0.062 インチの丸ピンが使われ、0.156 インチのものが電力を担います。選べる場合はTrifurcon端子を取り付けてください。接点が1点ではなく3点あり、振動にはるかに強くなります。めっきを混ぜないこと——スズのヘッダに金の端子を付けると、接触抵抗は下がるどころか上がります。

正しく圧着する。 適切な圧着は2つの圧着からなります。内側が導体を、外側が被覆をつかみます。ラチェット式圧着工具は買う価値があります——たまに使う分には Hanlong HT-225D が定番です——安定した圧着こそが接合部を気密にするからです。端子にはんだを流さないでください。はんだはピンを保持するロックタングに吸い込まれて硬化させ、被覆を溶かすこともあります。

見落としがちな2点。 Gottlieb の IDC 接点に電線が通過している箇所では、コネクタ部で電線を切り、75 mm のジャンパ線を作って、端子から離れた位置で接合部をはんだ付けし、熱収縮チューブで絶縁したうえで、それぞれの端を個別の位置に圧着してください。1つのバレルに2本の電線を押し込むのは信頼できる接合ではありません。そして、コネクタが1ポジションずれて挿さるのを防ぐ埋め栓は必ず取り付けてください。「この栓を省いたために、文字どおり焼けたゲームを見たことがある」とされています。

本当に基板が原因のとき

この種の不定期故障のほとんどはコネクタ、グランド、機械的摩耗が原因ですから、まずリピンしてください。焼けた同じコネクタに新しい基板を挿しても、同じ故障を引き継ぐだけです。基板交換が正当化されるのは別の理由があるときです。同じドライバトランジスタが繰り返し壊れる、IC の下に電池の電解液が回っている、過去の手直しでパッドが剥がれパターンが切れている、あるいは脆弱な基板間接続そのものをなくしたい——といった場合です。System 80 と 80A では、CPU、ドライバ、電源を1枚の基板で置き換えると、A1-J4 から A3-J1 への橋渡しと A2-J1 のグランドピンが完全になくなります。それらの基板の間にケーブルが走らなくなるからです。

• Bally / Stern 1977〜1985年： 電源・ソレノイドドライバ基板にはBallyDri、MPU にはBallyFA。
• Williams System 3〜7： WillFA7 が MPU とドライバ基板をまとめて置き換え、あの40ピンのインターコネクトを引退させます。
• Gottlieb System 80 / 80A / 80B： ドライバ基板にはGodri80、CPU・ドライバ・電源を1枚にするならGottFA80_Plus。
• まず診断するなら： Lisy80 はランプ、ソレノイド、スイッチを1つずつ駆動でき、接点不良と機構不良をすばやく切り分けられます。これはLISY プロジェクト——独立開発者による無償・非商用のオープンソース成果——を基盤にしています。

当社は基板を出荷前にテストし、出荷後もサポートします。必要かどうか迷われる場合は、購入前にご相談ください。正直な答えは、圧着端子で足りることのほうが多いのです。

よくある質問

ピンボール筐体が不定期にしか動かないのはなぜですか？

たいていは、接点の張力が失われたか酸化したコネクタです。劣化した接点はまだ導通するので筐体は起動しますが、負荷、熱、振動がかかると落ちます。ゲームを動かし、暖まった状態で、疑わしい接続の両端の電圧を測定してください。

ピンボールのコネクタが不良かどうか、どう判断しますか？

端子まわりの樹脂の変色や溶けを探してください。わずかな変色でも、そのピンが電圧を落としてきた証拠です。そのうえで測定します。ゲームの電源を入れた状態で、一方の基板から出る電圧と、次の基板に届く電圧を比べてください。数十分の1ボルトを超える差はコネクタを示します。

ピンボールのコネクタは交換せずに清掃だけでもよいですか？

清掃は表面の酸化物を落とし、一時的に効くことはあります。しかし、抜き差ししすぎた端子のバネ張力を回復させることはできず、ハウジングの熱損傷を元に戻すこともできません。プラグが変色しているなら、端子とヘッダピンを交換してください。

コネクタを抜き差しすると一時的に直るのはなぜですか？

その動きが接触面の酸化物をこすり落とすからです。診断としては有効ですが修理としては不十分で、しかも1回ごとに端子に残った張力を消費します——スズめっき端子の定格は抜き差し約25回しかありません。

ピンボールの圧着端子にはんだを付けるべきですか？

いいえ。正しい圧着はすでに気密であり、はんだは不要です。はんだはピンを保持するロックタングに吸い込まれて硬化させ、被覆を溶かすこともあり、フラックス残渣が接触を妨げることもあります。代わりにラチェット式圧着工具を買ってください。

出典

• Clay Harrell（PinRepair）：Molex コネクタと端子ピン圧着の解説
• Home Pinball Repair：圧着——コネクタをリピンする
• Home Pinball Repair：初期 Bally／Stern 筐体のトラブルシューティング
• Home Pinball Repair：初期 Williams ソリッドステート筐体のトラブルシューティング
• Marco Specialties：コネクタ再生キット（Bally AS-2518-18 / Stern TA-100）
• Pinside：初期ソリッドステート機オーナーへの助言
• Pinside：System 80B、A2-J2 から A1-J1 への 5 V 損失（修理の確定報告なし）
• Pinside：Gottlieb System 80 のディスプレイコネクタ問題
• Pinside：電圧降下のトラブルシューティング
• John Robertson から Premier Technology への書簡、1987年2月20日（John's Jukes）
• John's Jukes：Gottlieb のグランド対策

追っているのがコネクタなのか基板なのか判断がつかない場合は、機種、症状、そして筐体が暖まったときや配線を動かしたときに症状が変わるかどうかをお知らせください。当社の技術サポートは、ご購入の前後を問わず無料です。