JP2006140113A - 電子機器 - Google Patents

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Koichi Hikasa
浩一 日笠
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Abstract

【課題】コネクタの端子と基板とのはんだ付け状態を確認し、かつ、コネクタの端子の周囲への結露を防止することが可能な電子機器を提供する。
【解決手段】回路が形成された基板と、ピン端子73および当該ピン端子73を保持するハウジング71からなるコネクタ7とを備え、ピン端子73のリード部73bがハウジング71の外周70より基板と平行な方向X、Yへ突出することなく基板にはんだ付けされる電子機器において、コネクタ7のハウジング71の基板と対向する底面7aの外周70付近でかつピン端子73までの距離が最も短い一部に、基板に対して垂直な方向Zへピン端子73より低い高さで突出する結露防止壁78を設ける。
【選択図】 図4B

Description

本発明は、回路が形成された基板と、端子および当該端子を保持するハウジングからなりかつ前記基板に実装されたコネクタとを備えた電子機器に関するものである。
例えば自動車の電動パワーステアリングのコントローラ(制御装置)のような電子機器には、回路が形成された基板と、当該基板に実装されたコネクタとが備わっている。基板には、コネクタ以外に、CPUのような半導体やチップコンデンサ等のような電子部品が実装されている。コネクタは、導電性金属製の端子と、当該端子を保持する合成樹脂製のハウジングとから構成されている。端子の接点部は、ハウジングの嵌合部に突設されていて、当該嵌合部に嵌合される相手コネクタの端子と接触する。端子のリード部は、ハウジングから突出して、基板にはんだ付けされている。
コネクタと基板との接続信頼性を確保するために、コネクタの端子と基板とのはんだ付け部の状態を目視により確認することが従来から行われている。端子がハウジングから基板と平行な方向へ突出して、基板の表面に接した状態ではんだ付けされる表面実装タイプのコネクタでは、下記の特許文献1に開示されているように、コネクタのハウジングの大部分を基板の表面から浮かすことで、端子と基板とのはんだ付け部の状態を、コネクタの上方からだけでなく側方からも目視により確認することが可能となる。また、端子がハウジングの外周より基板と平行な方向へ突出することなく、ハウジングの鉛直下方向へ突出して、基板に形成されたスルーホールを貫通した状態で基板にはんだ付けされる貫通実装タイプのコネクタでも、下記の特許文献2に開示されているように、コネクタのハウジングの大部分を基板の表面から浮かすことで、基板の表面側(ハウジング側)の端子と基板とのはんだ付け部の状態を、コネクタの側方から目視により確認することが可能となる。
電子機器のコネクタと基板とは、一般的にカバーによって覆われて保護されている。しかしながら、カバーに開口部分があると、当該開口部分からカバー内に湿った空気が浸入して、基板やコネクタ等の電子部品に結露を生じ、電子部品の端子や当該端子と基板とのはんだ付け部等がショートしたり腐食したりする等の問題が起こるおそれがある。そこで、結露を防止するために、基板に電子部品を実装した後に、基板や電子部品の上にコーティング材を塗布して硬化させることにより、防水膜を形成することが従来から行われている。一方、下記の特許文献3には、ハウジングの嵌合部の外側を周回するように、防水壁を基板に対して垂直に立設した防水用コネクタが開示されている。
特開2004−192983号公報 特開平8−241772号公報 特開平10−69939号公報
上述した特許文献1のような従来のコネクタでは、端子と基板とのはんだ付け部の状態を確認することができるとともに、端子がハウジングの外周より基板と平行な方向へ突出しているので、当該端子の周囲、即ち端子のリード部や端子と基板とのはんだ付け部等にコーティング材を塗布して、結露を防止することができる。これに対して、上述した特許文献2のような従来のコネクタでは、端子と基板とのはんだ付け部の状態を確認することはできるが、端子がハウジングの外周より基板と平行な方向へ突出していないので、当該端子の周囲、即ちハウジングと基板との隙間にある端子のリード部や端子と基板とのはんだ付け部等にコーティング材を塗布することが困難で、結露を防止できないことがある。一方、上述した特許文献3のような従来のコネクタでは、ハウジングと基板との隙間を周回するように防水壁が設けられているので、当該隙間への湿った空気の浸入を遮断して、当該隙間にある端子のリード部や端子と基板とのはんだ付け部等への結露を防止することはできるが、当該隙間にある端子と基板とのはんだ付け部の状態を確認することができない。
本発明は、上述した問題を解決するものであって、その課題とするところは、コネクタの端子と基板とのはんだ付け状態を確認し、かつ、コネクタの端子の周囲への結露を防止することが可能な電子機器を提供することにある。
本発明では、回路が形成された基板と、端子および当該端子を保持するハウジングからなるコネクタとを備え、端子がハウジングの外周より基板と平行な方向へ突出することなく基板にはんだ付けされた電子機器において、ハウジングの基板と対向する面の外周付近でかつ端子までの距離が最も短い一部に、基板に対して垂直な方向へ端子より低い高さで突出する結露防止壁を設ける。
上記のようにすると、ハウジングの基板に対向する面と基板との間に最低でも結露防止壁と同一高さの隙間が形成され、当該隙間を周回するように結露防止壁を設けていないので、当該隙間にある端子と基板とのはんだ付け部の状態を、ハウジングの側方の結露防止壁のない部分から目視により確認することが可能となる。また、湿った空気が端子までの距離が最も短いハウジングの外周付近を通って上記ハウジングと基板との隙間へ浸入することを、結露防止壁によって遮断することができ、当該隙間にある端子の周囲、即ち当該隙間にある端子のリード部や端子と基板とのはんだ付け部等への結露を防止することが可能となる。
また、本発明の一実施形態では、上記構成に加えて、コネクタのハウジングを露出させた状態で基板のハウジングと対向する面を覆うカバーを備え、ハウジングの外周を構成する面の一部に、カバーと基板との間へ突出してカバーに覆われる結露防止鍔を設け、ハウジングの基板と対向する面の結露防止鍔を設けていない外周付近に、前記結露防止壁を設ける。
上記のようにすると、湿った空気がハウジングとカバーとの隙間からハウジングと基板との隙間へ浸入することを、結露防止鍔または結露防止壁によってより確実に遮断して、ハウジングと基板との隙間にある端子の周囲への結露を防止することが可能となる。また、前述の特許文献3の技術と同様に、ハウジングの外周を周回するように結露防止鍔を設けた場合、湿った空気がハウジングとカバーとの隙間からハウジングと基板との隙間へ浸入することを、結露防止鍔によってより確実に遮断することができるが、コネクタが大型化して、基板の部品実装面積や回路構成が制約を受けるという弊害を生じる。然るに、上記のように、ハウジングの外周を構成する面の一部に結露防止鍔を設け、ハウジングの基板と対向する面の結露防止鍔を設けていない外周付近に結露防止壁を設けると、コネクタの大型化を抑制して上記弊害を回避しつつ、ハウジングと基板との隙間にある端子の周囲への結露の防止を一層強化することが可能となる。
本発明によれば、コネクタのハウジングと基板との隙間にあるコネクタの端子と基板とのはんだ付け部の状態を、ハウジングの側方の結露防止壁のない部分から目視により確認することが可能になり、かつ、湿った空気がハウジングと基板との隙間へ浸入することを、結露防止壁によって遮断して、端子の周囲への結露を防止することが可能となる。
以下、本発明の実施形態に係る電子機器につき、図1〜図6を参照して説明する。最初に、各図について説明する。図1は電子機器の斜視図である。図2は、電子機器の平面図である。図3は、電子機器の上カバーの図示を省略した平面図である。図4Aは、電子機器のコネクタを斜め上方から見た斜視図である。図4Bは、同コネクタを斜め下方から見た斜視図である。図5Aは、同コネクタの平面図である。図5Bは、同コネクタの底面図である。図5Cは、同コネクタを図5Aの下方から見た側面図である。図5Dは、同コネクタを図5Aの右方から見た側面図である。図5Eは、同コネクタを図5Aの左方から見た側面図である。図5Fは、同コネクタを図5Aの上方から見た側面図である。図6は、同コネクタの端子と基板とのはんだ付け部の断面図である。
図1に示す電子機器100は、自動車の電動パワーステアリングのコントローラ(制御装置)である。1は板金で形成された電子機器100の上カバーである。2はアルミダイキャストで形成された電子機器100の下カバーである。上カバー1の側面には、複数のロック孔11が設けられていて、下カバー2の側面には、複数のロック突起21が設けられている。上カバー1の各ロック孔11と下カバー2の各ロック突起21とを嵌め合わせることで、上下カバー1、2は組み立てられる。3はアルミダイキャストで形成されたダイである。ダイ3は、上下カバー1、2の後方を塞ぐように上下カバー1、2にネジで取り付けられている。
上下カバー1、2およびダイ3の内部には、図3に示すように制御基板4とパワーモジュール基板5とが収納されている。制御基板4は、上下カバー1、2に挟み込まれて保持されていて、パワーモジュール基板5は、ダイ3にネジで固定されている。制御基板4の両面には、ステアリングモータ(図示省略)の駆動を制御するためのCPUのような半導体(図示省略)やチップコンデンサ(図示省略)のような電子部品やコネクタ6、7等が実装されていて、各部品を接続する配線と回路(図示省略)が形成されている。パワーモジュール基板5の両面には、ステアリングモータへ電力を供給するための電子部品(図示省略)や接続端子等が実装されていて、各部品を接続する配線と回路(図示省略)が形成されている。制御基板4とパワーモジュール基板5とは、コネクタ等(図示省略)を介して電気的に接続されている。
8はダイ3に設けられた電力供給部である。この電力供給部8の内側には、複数の接続端子(図示省略)の接点部(図示省略)が突設されている。各接続端子のリード部(図示省略)は、パワーモジュール基板5にはんだ付けされている。電力供給部8には、ステアリングモータに設けられた電力被供給部(図示省略)が嵌合(挿入)されまたは嵌合離脱(抜去)される。電力供給部8と電力被供給部とが嵌合されると、電力供給部8の複数の接続端子と電力被供給部に設けられた複数の接続端子(図示省略)とがそれぞれ締結されて導通可能な状態となり、電子機器100からステアリングモータへ電力を供給することが可能となる。
コネクタ6は、複数のピン端子(図示省略)と、当該ピン端子を保持するハウジング61とから構成されている。各ピン端子の材質は導電性金属材料であり、ハウジング61の材質は合成樹脂である。コネクタ6は、制御基板4の裏面4b(例えば図5Cに図示)に設置されていて、図1に示すように下カバー2に形成された貫通孔22を貫通している。下カバー2は、コネクタ6のハウジング61を露出させた状態でコネクタ6の一部を覆っている。
コネクタ6の下方へ開口している嵌合部(図示省略)の内側には、複数のピン端子の接点部(図示省略)が突設されている。各ピン端子のリード部(図示省略)は、制御基板4にはんだ付けされている。コネクタ6の嵌合部には、バッテリ(図示省略)に接続された相手コネクタ(図示省略)が嵌合(挿入)されまたは嵌合離脱(抜去)される。コネクタ6と相手コネクタとが嵌合されると、コネクタ6の複数のピン端子と、相手コネクタに設けられた弾性を有する複数のばね端子(図示省略)とがそれぞれ所定の接圧で接して導通可能な状態となり、電子機器100がバッテリから電力の供給を受けることが可能となる。
コネクタ7は、図4A〜図5Fに示すように複数のピン端子73と、当該ピン端子73を保持するハウジング71とから構成されている。各ピン端子73の材質は導電性金属材料であり、ハウジング71の材質は合成樹脂である。コネクタ7は、制御基板4の表面4a(例えば図3に図示)に設置されていて、図1および図2に示すように上下カバー1、2に形成された貫通孔13、23を貫通している。上カバー1は、コネクタ7のハウジング71を露出させた状態でコネクタ7の一部および制御基板4の表面4aを覆っている。下カバー1は、コネクタ7のハウジング71を露出させた状態でコネクタ7の一部および制御基板4の裏面4bを覆っている。コネクタ7は、本発明におけるコネクタの一実施形態を構成する。制御基板4は、本発明における基板の一実施形態を構成する。上下カバー1、2は、本発明におけるカバーの一実施形態を構成する。
コネクタ7の上方へ開口している複数の嵌合部72の内側には、図1、図4A、および図5Aに示すように複数のピン端子73の接点部73aが突設されている。各ピン端子73のリード部73bは、図4B、および図5B〜図5Fに示すようにハウジング71の外周70より制御基板4と平行な方向X、Yへ突出することなく、ハウジング71の制御基板4と対向する底面7aから制御基板4に対して垂直な方向Z、即ちハウジング71の鉛直下方向Zへ突出している。さらに、各ピン端子73のリード部73bは、図6に示すように制御基板4に形成されたスルーホール4cを貫通した状態で制御基板4にはんだ付けされている。図6に示すはんだ付け部において、4dは制御基板4のスルーホール4c近辺の表裏面4a、4bおよびスルーホール4cの側壁に設けられた銅等からなる導電体である。10はピン端子73のリード部73bと制御基板4を接合しているはんだである。
コネクタ7の各嵌合部71には、ステアリングモータ(図示省略)に接続された相手コネクタ(図示省略)が嵌合(挿入)されまたは嵌合離脱(抜去)される。コネクタ7と相手コネクタとが嵌合されると、各嵌合部71の複数のピン端子73と、相手コネクタに設けられた弾性を有する複数のばね端子(図示省略)とがそれぞれ所定の接圧で接して導通可能な状態となり、電子機器100からステアリングモータへ制御信号を送ることが可能となる。
コネクタ7のハウジング71の底面4aには、図4Bおよび図5Bに示すように複数の脚部74〜76が設けられている。脚部74と脚部75の下端には、ボス74a、75aがそれぞれ設けられ、脚部75と脚部76の下端には、ネジ孔75b、76bがそれぞれ設けられている。コネクタ7を制御基板4に装着すると、各脚部74〜76が、図5C〜図5Fに示すように制御基板4の表面4aに着いて、ハウジング71の底面7aと制御基板4の表面4aとの間に底面7aから脚部74〜76までの高さと同一高さの隙間Sが形成される。コネクタ7を制御基板4に装着する際、各ボス74a、75aを制御基板4の所定位置に形成された貫通孔(図示省略)に挿入することで、コネクタ7が制御基板4に位置決めされる。また、その位置決め状態では、制御基板4の他の所定位置に形成された貫通孔(図示省略)と脚部75、76のネジ孔75b、76bとが同心円状態で連通する。このため、制御基板4の裏面4b側からネジ(図示省略)を制御基板4の上記貫通孔に貫通させてネジ孔75b、76bに螺合することで、コネクタ7の各脚部74〜76が制御基板4の表面4aに密着し、各ピン端子73のリード部73bを制御基板4にはんだ付けする際のコネクタ7の浮きや傾きが防止される。
ハウジング71の底面7aの外周70付近でかつピン端子73までの距離が最も短い一部(図5Bにおいて最も右側にあるピン端子73の近傍と最も左側にあるピン端子73の近傍)には、図4Bおよび図5Bに示すように結露防止壁78が設けられている。この結露防止壁78は、底面7aから鉛直下方向Z、即ち制御基板4に対して垂直な方向Zへ、ピン端子73より低い高さで突出している。また、結露防止壁78は、底面7aからの高さが脚部74〜76より僅かに低くなっていて、制御基板4の表面4aに殆ど隙間のない程度に接近している。なお、他の実施形態として、結露防止壁78の底面7aからの高さを脚部74〜76と同一にして、結露防止壁78を制御基板4の表面4aに接するようにしてもよい。
ハウジング71の外周70を構成する面の一部(底面7aに対して垂直でかつ図4Aおよび図5Aにおいて上側にある複数の側面7bと下側にある複数の側面7c)には、図4A〜図5Bに示すように結露防止鍔77が設けられている。この結露防止鍔77は、上カバー1と制御基板4との間へ突出して、図2に示すように先端が上カバー1に覆われている。ハウジング71の底面7aの結露防止鍔77を設けていない外周70付近には、図4Bおよび図5Bに示すように結露防止壁79が設けられている。この結露防止壁79は、結露防止壁78と同一方向へ同一高さで突出している。
図1に示すように上下ケース1、2の貫通孔13、23から右方へ突出しているハウジング71の側面7d付近の下方には、図1、図4A、図4B、および図5Bに示すように結露防止壁80が設けられている。この結露防止壁80は、底面7aから鉛直下方向へ突出して、図1に示すように下ケース2の貫通孔23を覆っている。側面7dの脚部75側にある側面7eには、図4A〜図5Bに示すように結露防止壁80と連続して結露防止壁81が設けられている。この結露防止壁81は、側面7eから結露防止壁80および制御基板4と平行な斜めX、Y方向へ突出して、図1に示すように下ケース2に覆われている。側面7dの脚部76側にある側面7fには、図1、図4A、図5A、および図5Bに示すようにL字形の結露防止壁82が設けられている。この結露防止壁82は、側面7fから制御基板4と平行なX方向へ突出して、図1に示すように下ケース2に係合している。
以上のような構造によると、コネクタ7のハウジング71の制御基板4に対向する底面7aと制御基板4との間に隙間Sが形成され、当該隙間Sを周回するように底面7aに結露防止壁78〜82を設けていないので、コネクタ7を制御基板4に実装した後に、隙間Sにあるコネクタ7のピン端子73と制御基板4とのはんだ付け部の状態を、ハウジング71の側方の結露防止壁78〜82のない部分から目視により確認することが可能となる。
また、ハウジング71の底面7aのピン端子73までの距離が最も短い外周70付近に結露防止壁78を設けているので、湿った空気がハウジング71の上方から上カバー1との隙間と上記外周70付近とを通って、ハウジング71と制御基板4との隙間Sへ浸入することを、結露防止壁78によって遮断することができ、隙間Sにあるピン端子73の周囲、即ち隙間Sにあるピン端子73のリード部73bやピン端子73と制御基板4とのはんだ付け部等への結露を防止することが可能となる。
また、結露防止壁78を設けた外周70付近とは異なるハウジング70の側面7b、7cに結露防止鍔77を設け、さらに結露防止壁78および結露防止鍔77を設けた外周70付近とは異なるハウジング71の底面7aに結露防止壁79を設けているので、湿った空気がハウジング71の上方から上カバー1との隙間を通ってハウジング71と制御基板4との隙間Sへ浸入することを、結露防止鍔77、結露防止壁78、または結露防止壁79によってより確実に遮断して、隙間Sにあるピン端子73の周囲への結露を防止することが可能となる。
また、前述の特許文献3の技術と同様に、ハウジング71の外周70を周回するように結露防止鍔77を設けた場合、湿った空気がハウジング71と上カバー1との隙間からハウジング71と制御基板4との隙間Sへ浸入することを、結露防止鍔77によってより確実に遮断することができるが、コネクタ71が大型化して、制御基板4の部品実装面積や回路構成が制約を受けるという弊害を生じる。然るに、上述したようにハウジング71の外周70の一部(側面7b、7c)に結露防止鍔77を設け、ハウジング71の底面7aの結露防止鍔77を設けていない外周70付近に結露防止壁78を設けると、コネクタ71の大型化を抑制して上記弊害を回避しつつ、隙間Sにあるピン端子73の周囲への結露の防止を一層強化することが可能となる。
さらに、ハウジング70の側面7d、7e、7fに結露防止壁80、81、82を設けているので、湿った空気がハウジング71の側方から上下カバー1、2との隙間を通って隙間Sへ浸入することを、結露防止壁80〜82によってより確実に遮断して、隙間Sにあるピン端子73の周囲への結露の防止を一層強化することが可能となる。
本発明は、以上述べた実施形態以外にも種々の形態を採用することができる。例えば、以上の実施形態では、ハウジング71の脚部74〜76を制御基板4の表面4aに着けて、脚部74〜76でコネクタ7を支える例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えばハウジングの基板に対向する面に設けた結露防止壁を基板の表面に着けて、当該結露防止壁でコネクタを支えたり、結露防止壁より高さの高いコネクタの端子のリード部を基板の表面に着けて、端子でコネクタを支えたりしてもよい。このようにしても、ハウジングの基板に対向する面と基板との間に、最低でも結露防止壁と同一高さの隙間が形成され、当該隙間にある端子と基板とのはんだ付け部の状態をハウジングの側方の結露防止壁のない部分から目視により確認することが可能となる。
また、以上の実施形態では、リード部73bがハウジング71の底面7aから制御基板4と垂直な方向Zへ突出して、制御基板4に貫通状態ではんだ付けされるピン端子73を用いた例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えば図7に示すピン端子83のように、リード部83bがハウジング71の底面7aから制御基板4と垂直な方向Zへ突出した後、制御基板4と平行な方向Xへ屈曲し、さらに制御基板4と垂直な方向Zへ屈曲して、制御基板4に貫通状態ではんだ付けされるようなものを用いてもよい。また、例えば図8に示すピン端子84のように、リード部84bがハウジング71の底面7aから制御基板4と垂直な方向Zへ突出した後、制御基板4と平行な方向Xへ屈曲して、制御基板4の表面4aに接触状態ではんだ付けされるようなものを用いてもよい。つまり、コネクタの端子として、ハウジングの外周より基板と平行な方向へ突出することなく基板にはんだ付けされるものを用いると、上述した本発明によって当該端子の周囲への結露を防止することができる。
また、以上述べた実施形態では、本発明をパワーステアリングのコントローラに適用した例を挙げたが、本発明はこれに限らず、基板と当該基板に実装されたコネクタとを備えた電子機器全般に適用することが可能である。
本発明の実施形態に係る電子機器の斜視図である。 同電子機器の平面図である。 同電子機器の上カバーの図示を省略した平面図である。 同電子機器のコネクタを斜め上方から見た斜視図である。 同電子機器のコネクタを斜め下方から見た斜視図である。 同電子機器のコネクタの平面図である。 同電子機器のコネクタの底面図である。 同電子機器のコネクタを図5Aの下方から見た側面図である。 同電子機器のコネクタを図5Aの右方から見た側面図である。 同電子機器のコネクタを図5Aの左方から見た側面図である。 同電子機器のコネクタを図5Aの上方から見た側面図である。 同電子機器のコネクタの端子と基板とのはんだ付け部の断面図である。 他の実施形態に係るコネクタの端子を示す図である。 他の実施形態に係るコネクタの端子を示す図である。
符号の説明
1 上カバー
2 下カバー
4 制御基板
4a 制御基板の表面
4b 制御基板の裏面
7 コネクタ
7a ハウジングの底面
70 ハウジングの外周
71 ハウジング
73 ピン端子
77 結露防止鍔
78 結露防止壁
79 結露防止壁
83 ピン端子
84 ピン端子
100 電子機器
X 制御基板と平行な方向
Y 制御基板と平行な方向
Z 制御基板に対して垂直な方向

Claims (2)

  1. 回路が形成された基板と、端子および当該端子を保持するハウジングからなるコネクタとを備え、前記端子が前記ハウジングの外周より前記基板と平行な方向へ突出することなく前記基板にはんだ付けされた電子機器において、
    前記ハウジングの前記基板と対向する面の外周付近でかつ前記端子までの距離が最も短い一部に、前記基板に対して垂直な方向へ前記端子より低い高さで突出する結露防止壁を設けたことを特徴とする電子機器。
  2. 請求項1に記載の電子機器において、
    前記ハウジングを露出させた状態で前記基板の前記ハウジングと対向する面を覆うカバーを備え、
    前記ハウジングの外周を構成する面の一部に、前記カバーと前記基板との間へ突出して前記カバーに覆われる結露防止鍔を設け、
    前記ハウジングの前記基板と対向する面の前記結露防止鍔を設けていない外周付近に、前記結露防止壁を設けたことを特徴とする電子機器。
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