JP2011165520A - 車両、電子機器、及びコネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】実装面積の小型化を図ることができるコネクタを備えた車両を得る。
【解決手段】車両1は、車両本体2と、車両本体2に搭載され、貫通孔27を有した第1基板7と、コネクタ9とを具備する。コネクタ9は、第1基板7に表面実装された第1リード13と、貫通孔27に挿入された第1端子21とを有した第1モールド11、及び第1リード13と通電する第2リード17と、第1端子21と通電する第2端子22とを有して第1モールド11に嵌合した第2モールド12を備える。
【選択図】 図5

Description

本発明は、回路基板に実装されるコネクタに係る技術に関する。
表面実装タイプのコネクタのなかには、ペグと呼ばれる補助金具を備えたものがある。このペグを回路基板のパッドにはんだ固定することで、コネクタの取付強度が向上する。
特許文献1は、差込レグ部を有したコネクタが開示されている。差込レグ部は、回路基板に設けられたランドの孔に差し込まれる。
特開2004−47357号公報
ところで近年、使用環境が厳しいユニットにおいてもコネクタの表面実装化が要望されている。しかしながら、厳しい使用環境のなかでコネクタの接続信頼性を確保するためには、大きなペグが必要になる。このため、コネクタの実装面積が大型化してしまう。
本発明の目的は、実装面積の小型化を図ることができるコネクタ、車両及び電子機器を得ることにある。
本発明の一つの形態の車両は、車両本体と、前記車両本体に搭載され、貫通孔を有した第1基板と、コネクタとを具備する。コネクタは、前記第1基板に表面実装された第1リードと、前記貫通孔に挿入された第1端子とを有した第1モールド、及び前記第1リードと通電する第2リードと、前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合した第2モールドを備える。
本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体に収容され、貫通孔を有した基板と、コネクタとを具備する。コネクタは、前記基板に表面実装された第1リードと、前記貫通孔に挿入された第1端子とを有した第1モールド、及び前記第1リードと通電する第2リードと、前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合した第2モールドを備える。
本発明の一つの形態に係るコネクタは、基板に表面実装される第1リードと基板の貫通孔に挿入される第1端子とを有した第1モールドと、前記第1リードと通電する第2リードと前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合する第2モールドとを具備する。
本発明によれば、コネクタの実装面積の小型化を図ることができる。
本発明の第1の実施形態に係る車両の側面図。 本発明の第1の実施形態に係るインバータの斜視図。 本発明の第1の実施形態に係る基板ユニットの断面図。 図3中に示された基板ユニットのF4−F4線に沿う断面図。 図3中に示された基板ユニットのF5−F5線に沿う断面図。 図5中に示されたコネクタを分解して示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る基板ユニットの断面図。 本発明の第3の実施形態に係る電子機器の斜視図。
以下に本発明の実施の形態を、乗用車、及びノートブック型パーソナルコンピュータ(以下、ノートPC)に適用した図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1乃至図6は、本発明の第1の実施形態に係る車両1を開示している。車両1の一例は、自動車であり、例えば乗用車である。なお本発明でいう「車両」は上記に限らず、例えばバスやトラックなどを含む種々の車両に広く適用可能である。
図1に示すように、車両1は、車両本体2と、インバータ3とを有する。車両本体2は、例えば車体構造やエンジン、変速機、バッテリー、発電機などを含む。インバータ3は、例えばエンジンルームに搭載され、バッテリーや発電機に接続されている。
インバータ3は、「車載モジュール」の一例である。なお本発明が適用可能な「車載モジュール」は上記に限らず、例えばカーナビのような車室内に搭載されるユニットも含めて種々のユニットが幅広く該当する。
図2に示すように、インバータ3は、インバータ本体5と、このインバータ本体5に搭載された基板ユニット6とを備えている。図3に示すように、基板ユニット6は、第1基板7、第2基板8、及びコネクタ9を有している。第1基板7及び第2基板8は、それぞれプリント回路板である。コネクタ9は、SMT(Surface Mounted Technology)コネクタである。コネクタ9は、第1基板7と第2基板8とを接続している。
コネクタ9は、それぞれ合成樹脂製の第1モールド11と、第2モールド12とを有する。第1モールド11は、第1基板7に実装されている。第1モールド11は、例えば雌型であり、第2基板8に対向した凹部11aを有する。
図3及び図4に示すように、第1モールド11には、複数の第1リード13が設けられている。第1リード13は、SMTリードと呼ばれる表面実装方式のリードである。第1リード13は、例えば信号端子である。第1リード13は、例えば40極設けられており、例えば20極毎に第1群13aと、第2群13bとに分けられている。
図4に示すように、第1基板7の表面には、第1リード13に対向したパッド14が設けられている。第1リード13は、パッド14にはんだ接合され、第1基板7に表面実装されている。これにより、第1リード13は、第1基板7に電気的に接続されている。第1モールド11は、第1リード13に接続されたコンタクト15を有する。コンタクト15は、例えばベローズタイプであり、凹部11aの内部に露出されている。
図3及び図4に示すように、第2モールド12は、第2基板8に実装されている。第2モールド12は、例えば雄型あり、第1モールド11の凹部11aに着脱自在に嵌合する。
第2モールド12には、複数の第2リード17が設けられている。第2リード17は、第1リード17と略同様で、SMTリードと呼ばれる表面実装方式のリードである。第2リード17は、例えば信号端子である。第2リード17は、例えば40極設けられており、例えば20極毎に第1群17aと、第2群17bとに分けられている。
図4に示すように、第2基板8の表面には、第2リード17に対向したパッド18が設けられている。第2リード17は、パッド18にはんだ接合され、第2基板8に表面実装されている。これにより、第2リード17は、第2基板8に電気的に接続されている。第2モールド12は、第2リード17に接続されたコンタクト19を有する。このコンタクト19は、例えばベローズタイプであり、第1モールド11のコンタクト19に接触する。これにより、第1リード13と第2リード17とが電気的に接続され、通電可能になっている。
図3に示すように、コネクタ9は、第1基板7及び第2基板8への取付強度を高めるための補強部20を有する。補強部20は、例えば複数設けられ、例えばコネクタ9の両端部と、コネクタ9の長手方向の途中、すなわちコネクタ9の中間部とに設けられている。補強部20は、例えば第1リード13の第1群13aと第2群13bとの間に設けられている。すなわち補強部20は、2つの第1リード13の間に設けられている。
なお補強部20は、コネクタ9の長手方向の両端部にあると好ましいが、これに限定されない。補強部20は、ひとつだけでもよい。また補強部20は、コネクタ9の長手方向の途中に2つ以上設けられてもよい。補強部20は、例えば第1リード13を所定の極数(例えば20極)毎に群に分け、その群と群の間に設けられる。例えば100極の第1リードを有するコネクタにおいては、両端部と20極毎の中間部とで合計6つ設けられてもよい。
図5及び図6に示すように、補強部20は、第1端子21と、第2端子22とを有する。第1端子21は、第1モールド11に設けられている。第1端子21は、それぞれ金属製の第1スルーホールリード24、第1コンタクト25、及び第1ペグ部26を有する。
第1基板7は、第1端子21に対応する位置に第1貫通孔27を有する。第1貫通孔27は、本発明でいう「貫通孔」の一例である。第1貫通孔27は、例えば挿入実装方式のスルーホールであり、周囲及び内面に導体層28を有する。
第1基板7は、第1モールド11が実装された第1の面7aと、この第1の面7aの反対側に位置する第2の面7bとを有する。導体層28は、例えば、第1の面7aに形成された第1の部分28aと、第2の面7bに形成された第2の部分28bと、第1貫通孔27の内面に形成された第3の部分28cとを有する。
第1基板7の第1の面7aには、更に、第1ペグ部26に対向するペグ接合パッド29が設けられている。ペグ接合パッド29は、本発明でいう「パッド」の一例である。ペグ接合パッド29は、第1貫通孔27の周囲に形成されており、導体層28の第1の部分28aと一体になっている。ペグ接合パッド29は、比較的広い面積を有し、例えば第1リード13が接合されるパッド14や、導体層28の第3の部分28cに比べて大きい。
図5及び図6に示すように、第1スルーホールリード24は、挿入実装方式のリードであり、第1貫通孔27に挿入されている。第1スルーホールリード24は、突起(第1突起)の一例である。第1スルーホールリード24は、第1リード13よりも太い。第1スルーホールリード24は、導体層28にはんだ接合されている。具体的には、第1スルーホールリード24は、表面実装工程(ファースト・インサート・リフロー)で、第1リード13と略同時に接合される。
第1スルーホールリード24は、第1貫通孔27の内面に対向する膨らみ部24aを有する。膨らみ部24aは、球状に膨らんでいる。この膨らみ部24aが設けられた部位では、他の部位に比べて、第1スルーホールリード24と第1貫通孔27との間の隙間が小さくなっている。これにより、はんだ30が表面張力により基板内部にはんだ溜まりを作り、溶融はんだが第1貫通孔27から抜け落ちることが抑制されている。
第1スルーホールリード24には、第1コンタクト25が接続されている。第1コンタクト25は、第1スルーホールリード24とは反対側、すなわち第2モールド12に向いて突出している。第1コンタクト25は、例えばピンコンタクト(プラグコンタクト)であり、第1モールド11の凹部11aに露出されている。
第1ペグ部26は、第1基板7と略平行な板状に形成されている。第1モールド11は、第1ペグ部26が嵌め込まれる取付部31を有する。取付部31は、例えば第1ペグ部26の外形に対応した凹部である。第1端子21を第1モールド11に圧入する時、第1ペグ部26が取付部31に引っ掛かる。これにより第1モールド11に対する第1端子21の位置が定まるとともに、第1端子21と第1モールド11が一体となる。
第1ペグ部26は、本発明でいう「パッド固定部」の一例である。第1ペグ部26は、第1モールド11の外部に露出され、第1基板7のペグ接合パッド29に対向している。第1ペグ部26は、ペグ接合パッド29にはんだ接合されている。具体的には、第1ペグ部26は、表面実装工程で、第1リード13と略同時に接合される。この第1ペグ部26により、第1基板7に対する第1モールド11の取付強度が高められている。
図5及び図6に示すように、第2端子22は、第2モールド12に設けられている。第2端子22は、それぞれ金属製の第2スルーホールリード34、第2コンタクト35、及び第2ペグ部36を有する。
第2基板8は、第2端子22に対応する位置に第2貫通孔37を有する。第2貫通孔37は、本発明でいう「貫通孔」の一例である。第2貫通孔37は、例えば挿入実装方式のスルーホールであり、周囲及び内面に導体層38を有する。
第2基板8は、第2モールド12が実装された第1の面8aと、この第1の面8aの反対側に位置する第2の面8bとを有する。導体層38は、例えば、第1の面8aに形成された第1の部分38aと、第2の面8bに形成された第2の部分38bと、第2貫通孔37の内面に形成された第3の部分38cとを有する。
第2基板8の第1の面8aには、更に、第2ペグ部36に対向するペグ接合パッド39が設けられている。ペグ接合パッド39は、「パッド」の一例である。ペグ接合パッド39は、第2貫通孔37の周囲に形成されており、導体層38の第1の部分38aと一体になっている。ペグ接合パッド39は、比較的広い面積を有し、例えば第2リード17が接合されるパッド18や、導体層38の第3の部分38cに比べて大きい。
図5及び図6に示すように、第2スルーホールリード34は、挿入実装方式のリードであり、第2貫通孔37に挿入されている。第2スルーホールリード34は、突起(第2突起)の一例である。第2スルーホールリード34は、第2リード17よりも太い。第2スルーホールリード34は、導体層38にはんだ接合されている。具体的には、第2スルーホールリード34は、表面実装工程で、第2リード17と略同時に接合される。
第2スルーホールリード34は、第2貫通孔37の内面に対向する膨らみ部34aを有する。膨らみ部34aは、球状に膨らんでいる。この膨らみ部34aが設けられた部位では、他の部位に比べて、第2スルーホールリード34と第2貫通孔37との間の隙間が小さくなっている。これにより、はんだ30が表面張力により基板内部にはんだ溜まりを作り、溶融はんだが第2貫通孔37から抜け落ちることが抑制されている。
第2スルーホールリード34には、第2コンタクト35が接続されている。第2コンタクト35は、第2スルーホールリード34とは反対側、すなわち第1モールド11に向いて突出している。第2コンタクト35は、例えばチューニングホークコンタクトであり、第1コンタクト25に接触している。これにより、第1端子21と第2端子22とが電気的に接続され、通電可能になっている。またチューニングホークコンタクトとプラグコンタクトにより、第1端子21及び第2端子22は、互いの嵌合・保持強度を高めている。
第2ペグ部36は、第2基板8と略平行な板状に形成されている。第2モールド12は、第2ペグ部36が嵌め込まれる取付部41を有する。取付部41は、例えば第2ペグ部36の外形に対応した凹部である。第2端子22を第2モールド12に圧入する時、第2ペグ部36が取付部41に引っ掛かる。これにより第2モールド12に対する第2端子22の位置が定まるとともに、第2端子22と第2モールド12が一体となる。
第2ペグ部36は、「パッド固定部」の一例である。第2ペグ部36は、第2モールド12の外部に露出され、第2基板8のペグ接合パッド39に対向している。第2ペグ部36は、ペグ接合パッド39にはんだ接合されている。具体的には、第2ペグ部36は、表面実装工程で、第2リード17と略同時に接合される。この第2ペグ部36により、第2基板8に対する第2モールド12の取付強度が高められている。
図5に模式的に示すように、例えば第1端子21には、電源部43が電気的に接続されている。本実施形態に係る第1端子21及び第2端子22は、電源端子であり、例えば第1基板7から第2基板8へ供給される電流が流れる。第1端子21及び第2端子22は、上述したように第1リード13及び第2リード17よりも太く、第1リード13及び第2リード17に比べて大きな電流を流すことができる。なお第1端子21及び第2端子22は、第2基板8から第1基板7へ電流を供給する電源端子であってもよい。
このような構成によれば、コネクタ9の実装面積の小型化を図ることができる。
民生用コネクタのペグは小さく、挿抜以外を想定した外力対策がされていない。一方で、例えば車載用コネクタは、挿抜力の数倍を超えるこじり試験が実施されており、100Nを超えるあおり評価に耐える必要がある。更に、車載用コネクタは、高温や大きな振動などの厳しい使用環境にも耐える必要がある。このような外力や使用環境に耐えるためにペグを大型化すると、コネクタの実装面積が大きくなってしまう。
一方で、本実施形態に係るコネクタ9は、第1基板7に表面実装された第1リード13を有するとともに、第1基板7の第1貫通孔27に挿入された第1端子21を有する。このような貫通孔27に挿入される第1端子21は、ペグに比べて、面積当たり数倍の引き抜き強度を有する。そのため、第1端子21は、同じ取付強度を確保するためのペグに比べて、ずっと小さくすることができる。このため、第1端子21を設けたコネクタ9は、引き抜き強度を確保しつつ、実装面積の小型化を図ることができる。
更に本実施形態に係るコネクタ9は、強度確保のために設けられた第1端子21及び第2端子22を通電可能にし、これらを電源端子として利用している。これにより、第1リード13及び第2リード17を用いて電源供給が行われる場合に比べて、第1リード13及び第2リード17の有効活用を図ることができる。これはコネクタ9の小型化に寄与する。
特に、第1端子21が第1リード13よりも太いと、第1端子21には第1リード13よりも大きな電流を流すことができる。例えば第1リード13を用いて第1基板7から第2基板8へ3Aの電流を流す場合、各第1リード13の許容値が0.5Aであれば少なくとも6本の第1リード13が電源端子として占有されることになる。
一方で、本実施形態に係るコネクタ9では、例えばひとつの第1端子21で3Aの電流を流すこともできる。これはコネクタ9の小型化をさらに図ることができる。
第1端子21が第1貫通孔27の内面に対向した膨らみ部24aを有すると、基板内部にはんだ溜まりが形成され、第1貫通孔27を抜けて溶融はんだが落下するのを抑制することができる。
第1端子21がペグ部26を有すると、このペグ部26を利用して第1モールド11に対して第1端子21を容易に取り付けることができる。更にペグ部26が第1基板7のペグ接合パッド29にはんだ接合されると、ペグ部26によって第1モールド11の取付強度がより高まる。
温度サイクル試験を行なうと、基板7,8と、モールド11,12の線膨張係数の違いから、コネクタ9の長手方向の両端部の近くに位置するリード13,17からクラックが入り内側に進行する。本実施形態に係るコネクタ9は、最もクラックが生じやすいコネクタ9の長手方向の両端部に補強部20を設けている。これにより、コネクタ9の長手方向の両端部で補強部20が踏ん張り、リード13,17に掛かる負荷が低減されるので、コネクタ9の接続信頼性を向上させることができる。
本実施形態のような第1端子21及び第2端子22による補強部20は、コネクタ9の端部だけではなく、コネクタ9の中間部、すなわちコネクタ9の長手方向の途中にも設けることができる。補強部20をコネクタ9の中間部に設けると、基板の反りに対してコネクタ9が追従可能になる。
すなわち、通常、基板にはその長さに対して約1%の反りが生じている。この反りを無視してコネクタを基板に実装すると、コネクタと基板との間に隙間が生じてしまい、その接続信頼性に影響を与える。
ここで、仮にコネクタ9の両端部の補強部20だけでコネクタ9を基板の反りに追従させようとする場合、各補強部20が耐えられる応力には限界があるので、コネクタ9の大きさをある程度抑える必要がある。しかしながら、コネクタ9の中間部にも補強部20を設けることで、比較的大きなコネクタ9においても、基板の反りに対してコネクタ9が追従可能になる。これにより多芯コネクタを実現することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る車両1について、図7を参照して説明する。なお上記第1の実施形態の構成と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。また、下記に説明する以外の構成は、上記第1の実施形態と同じである。
本実施形態に係るコネクタ9は、故障予兆機能を有する。図7に示すように、本実施形態では、定電流源51と、判別部52とが設けられている。定電流源51は、第1端子21及び第2端子22に電気的に接続されており、第1端子21と第2端子22との間に検査用の電流を流す。
判別部52は、例えば定期的に第1端子21と第2端子22との間の電圧を検出し、第1端子21と第2端子22との間の抵抗値を測定する。判別部52は、第1端子21と第2端子22との間の抵抗変化をモニタリングし、その抵抗値が上昇したときに、回路断線のおそれを検知する。つまり、上記抵抗値の上昇により、第1端子21と第2端子22との間が切れかかっていることを検知し、これにより第1リード13及び第2リード17の回路断線のおそれを検知する。
このような構成によれば、上記第1の実施形態と同様に、コネクタ9の実装面積の小型化を図ることができる。更に、第1端子21と第2端子22との間に電流を流す定電流源51と、第1端子21と第2端子22との間の抵抗を測定する判別部52とを備えると、強度確保のために設けられた第1端子21及び第2端子22を利用して故障予兆を行なうことができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る電子機器61について、図8を参照して説明する。なお上記第1の実施形態の構成と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。また、下記に説明する以外の構成は、上記第1の実施形態と同じである。
電子機器61は、例えばノートPCである。なお本発明が適用可能な電子機器は、上記に限定されるものではない。本発明は、例えばテレビのような表示装置や、一般的な家電製品を含む種々の電子機器に広く適用可能である。
図8に示すように、電子機器61は、本体部62と、表示部63と、ヒンジ部64とを備えている。本体部62は、筐体65と、この筐体65に収容された基板ユニット6とを備える。基板ユニット6は、例えば第1の実施形態と同様に、基板ユニット6は、第1基板7、第2基板8、及びコネクタ9を有している。
このような構成によれば、上記第1の実施形態と同様に、コネクタ9の実装面積の小型化を図ることができる。なお、コネクタ9の第1端子21及び第2端子22は、上記第1の実施形態のような電源端子として利用されてもよく、上記第2の実施形態のような故障予兆機能用の端子として利用されてもよい。
以上、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る車両1、電子機器61およびコネクタ9について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。第1乃至第3の実施形態に係る各構成要素は、適宜組み合わせて用いることができる。また、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
第1端子21及び第2端子22は、電源端子や故障予兆用以外の端子として使用されてもよい。コネクタ9は、複数の基板間の接続だけではなく、第1基板7に対して別の部品を接続するコネクタであってもよい。コネクタ9は、車載用や電子機器用に限らず、汎用コネクタとして広く一般に利用可能である。ペグ部26,36や膨らみ部24a,34aは、必須の構成要素ではなく適宜省略可能である。
1…車両、2…車両本体、3…インバータ、6…基板ユニット、7…第1基板、8…第2基板、9…コネクタ、11…第1モールド、12…第2モールド、13…第1リード、17…第2リード、21…第1端子、22…第2端子、24…第1スルーホールリード、24a…膨らみ部、26…第1ペグ部、27…第1貫通孔、29…ペグ接合パッド、34…第2スルーホールリード、36…第2ペグ部、37…第2貫通孔、39…ペグ接合パッド、43…電源部、51…定電流源、52…判別部、61…電子機器、65…筐体。

Claims (10)

  1. 車両本体と、
    前記車両本体に搭載され、貫通孔を有した第1基板と、
    前記第1基板に表面実装された第1リードと、前記貫通孔に挿入された第1端子とを有した第1モールド、及び前記第1リードと通電する第2リードと、前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合した第2モールドを備えたコネクタと、
    を具備したことを特徴とする車両。
  2. 請求項1の記載において、
    前記第1端子は、前記第1リードよりも太いことを特徴とする車両。
  3. 請求項1または請求項2の記載において、
    前記第1端子は、前記貫通孔の内面に対向した膨らみ部を有したことを特徴とする車両。
  4. 請求項1または請求項3の記載において、
    前記第1基板は、前記貫通孔の周囲にパッドを有し、
    前記第1端子は、前記パッドに取り付けられたパッド固定部を有したことを特徴とする車両。
  5. 請求項1または請求項4の記載において、
    前記第1端子は、前記第1モールドの両端部に設けられたことを特徴とする車両。
  6. 請求項1または請求項5の記載において、
    前記第1端子は、前記第1モールドの長手方向の途中に設けられたことを特徴とする車両。
  7. 請求項1または請求項6の記載において、
    前記第2端子が挿入された貫通孔を有し、前記第2リードが表面実装された第2基板を更に備えたことを特徴とする車両。
  8. 請求項1または請求項7の記載において、
    前記第1端子と前記第2端子との間に電流を流す定電流源と、
    前記第1端子と前記第2端子との間の抵抗を測定する判別部と、
    を更に備えたことを特徴とする車両。
  9. 筐体と、
    前記筐体に収容され、貫通孔を有した基板と、
    前記基板に表面実装された第1リードと、前記貫通孔に挿入された第1端子とを有した第1モールド、及び前記第1リードと通電する第2リードと、前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合した第2モールドを備えたコネクタと、
    を具備したことを特徴とする電子機器。
  10. 基板に表面実装される第1リードと、基板の貫通孔に挿入される第1端子とを有した第1モールドと、
    前記第1リードと通電する第2リードと、前記第1端子と通電する第2端子とを有して前記第1モールドに嵌合する第2モールドと、
    を具備したことを特徴とするコネクタ。
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