JP2011204960A - 電子機器 - Google Patents

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清輝 甲佐
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Abstract

【課題】接着剤を用いることなく、プリント配線基板に対して電子部品を適正な横置き形態で実装できる電子機器を提供する。
【解決手段】プリント配線基板16と、電子部品21と、半田25を具備する。プリント配線基板16は、その部品実装面16aと半田付け面16bに開口する取付け孔16c,16dを有する。電子部品21は、部品本体部の一端22aから突設されたリード23,24を備える。リードは、弾性変形が可能な金属製、部品本体部22に接続されたリード基部23a,24aとこの基部から折り曲げられたリード脚部23b、24bを有する。リード脚部23b、24bを弾性変形させて取付け孔16c,16dに斜めに貫通させ、部品本体部22を部品実装面16aに接触させた状態に保持し、半田付け面16bから突出されたリード脚部23b、24bの先端部位と半田付け面16bに設けられた配線パターン20とを接続する。
【選択図】図5

Description

本発明は、例えば電子安定器などの電子機器に関する。
蛍光ランプを点灯させる電子安定器は、各種の電子部品が実装されたプリント配線基板を安定器ケースに収めて構成されている。その電子部品の中には、比較的形状が大きい電子部品例えば電解コンデンサが含まれている。このコンデンサは、一般的に、略円柱状をなす部品本体部の一端から二本のリードを、部品本体部の略軸方向に延びるように突設して形成されている。
このような電解コンデンサのリードを、プリント配線基板のスルーホールに貫通させて、プリント配線基板の部品実装面側に部品本体部が配置された状態とするとともに、プリント配線基板の半田付け面にこの面から突出された二本のリードの先端部を半田付けすることにより、プリント配線基板に電解コンデンサを取付けた技術が、従来知られている(例えば、特許文献1参照。)。
実開平5−13035号公報
従来技術では、電解コンデンサの部品本体部の中心軸線がプリント配線基板に対して略直角となる縦置き形態で、プリント配線基板に電解コンデンサが実装されているので、実装高さが高い。そのため、電子安定器の安定器ケースとの間の絶縁距離を考慮すると、電子安定器の厚みを薄くする場合の支障となり易い。更に、実装高さが高いことにより、電解コンデンサの耐振性もよくない。
そこで、本発明者は、二本のリードの先端部を、部品本体部の中心軸線に対して略直角となるように折り曲げて、各リードの側面視形状をL字形とし、前記先端部をプリント配線基板に貫通させて半田付けすることにより、部品本体部の中心軸線がプリント配線基板に略平行で、かつ、部品本体部がプリント配線基板の部品実装面に接した横置き形態で、電解コンデンサをプリント配線基板に実装する技術を開発し、既に実施済である。この実装形態では、電解コンデンサの実装高さを低くできるが、以下のように更に改善すべき課題がある。
電解コンデンサのリードが半田付けされる前の状態で、リードの先端部は、単にプリント配線基板の取付け孔に挿入されているだけであって、取付け孔とこの孔を貫通しているリードとの間には若干のクリアランスがある。そのため、半田付けをする場所に移動される際に、電解コンデンサが不適切な状態にずれることがある。
ここに、不適切な状態とは、第1に、電解コンデンサがその部品本体部の中心軸線回りに回動して、取付け孔に対するリードの挿入深さに過不足を生じた状態、第2に、取付け孔を中心に電解コンデンサがスキューした状態、第3に、電解コンデンサの部品本体部が部品実装面から離れた状態等である。第1、第3の状態では半田付け不良の因子となることがある。第2の状態では電解コンデンサに隣接して実装された他の電子部品との間の絶縁距離が短くなることがある。更に、第3の状態は実装高さが高くなるので、電子安定器の厚みを薄くする場合の支障となる可能性がありかつ耐振性も低下することがある。
こうした課題は、横置き形態の部品本体部をプリント配線基板の部品実装面にシリコーン樹脂等の接着剤を用いて接着すれば、ある程度解決可能である。しかし、接着剤を用いることは、その材料費だけではなく、接着作業及び硬化作業が必要となるので、組立て上手間が掛かる。更に、接着剤の厚みに応じて実装高さが高くなるので、電子安定器の厚みを薄くする場合の設計上の制約となるおそれがある。
したがって、本発明の目的は、接着剤を用いることなく、プリント配線基板に対して電子部品を適正な横置き形態で実装できる電子機器を提供することにある。
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、一面が部品実装面をなし、この面と平行な他面が配線パターンを有する半田付け面をなしていて、これら両面に開口する取付け孔を有するプリント配線基板と;部品本体部、及びこの部品本体部の一端から突出されかつ弾性変形が可能な金属製のリードを備え、このリードが、前記部品本体部に接続されたリード基部と、この基部から折り曲げられかつ弾性変形された状態で前記取付け孔に斜めに貫通されて前記部品本体部を前記部品実装面に接触させた状態に保持するリード脚部を有して形成されている電子部品と;前記半田付け面から突出された前記リード脚部の先端部位と前記配線パターンとを接続している半田と:を具備することを特徴としている。
この請求項1の発明で、電子部品がプリント配線基板に半田付けされる前のプリント配線基板に対する電子部品のセット状態では、電子部品のリードが自由状態から弾性変形された状態で、このリードのリード脚部がプリント配線基板の取付け孔に斜めに貫通されている。このリード脚部は、自由状態に復元しようとする弾性力により、取付け孔の開口縁に弾性的に接した係合状態にあるので、電子部品の部品本体部を横置き形態でプリント配線基板の部品実装面に接した状態に保持できる。そのため、半田付けが行われるまでに電子部品が不適切な状態にずれることが抑制されるに伴い、適正な横置き状態に電子部品を半田付けしてプリント配線基板に実装できる。しかも、電子部品を横置き状態に保持するのに既述のようにリードの弾性力を利用しているので、前記保持のために接着剤を用いることも不要である。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記取付け孔が第1、第2の取付け孔からなるとともに、前記リードが第1、第2のリードからなり、前記第1の取付け孔に貫通された前記第1のリードのリード脚部と前記第2の取付け孔に貫通された前記第2のリードのリード脚部は、それらの先端側程相互間隔が次第に広がるように夫々傾斜されて、前記部品本体部の一端を正面に見て略ハの字状に設けられていることを特徴としている。
この請求項2の発明では、第1、第2のリードのリード脚部を、互に近付くように弾性変形させた状態で第1、第2の取付け孔に斜めに貫通させることにより、これら第1、第2のリードのリード脚部が、取付け孔の開口縁に弾性的に接した係合状態を維持しつつ、互に離れる方向に復元しようとする弾性力によって、第1、第2のリードのリード脚部の相互間隔が広げられる。それに伴い、電子部品の部品本体部を横置き形態でプリント配線基板の部品実装面に接した状態に保持できる。したがって、接着剤を用いることなく、プリント配線基板に対して電子部品を適正な横置き状態に実装できる。
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記取付け孔が第1、第2の取付け孔からなるとともに、前記リードが第1、第2のリードからなり、前記第1の取付け孔に貫通された前記第1のリードのリード脚部と前記第2の取付け孔に貫通された前記第2のリードのリード脚部が、それらの先端部側程前記部品本体部に近付くように前記第1、第2のリードのリード基部に対し夫々鋭角に折り曲げられていて、前記電子部品を側方から見て前記第1、第2のリードが夫々略V字形状に形成されていることを特徴としている。
この請求項3の発明では、第1、第2のリードのリード脚部の夫々を、その側面視略V字形状においてリード基部とリード脚部が作る鋭角が大きくなるように弾性変形させた状態で第1、第2の取付け孔に斜めに貫通させることにより、これら第1、第2のリードのリード脚部が、その弾性力によって、取付け孔の開口縁に弾性的に接した係合状態を維持しつつ、前記側面視略V字形状の鋭角が小さくなる方向に復元しようとするので、それに伴い、電子部品の部品本体部を横置き形態でプリント配線基板の部品実装面に接した状態に保持できる。したがって、接着剤を用いることなく、プリント配線基板に対して電子部品を適正な横置き状態に実装できる。
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記第1、第2のリードのリード脚部が、それらの前記半田付け面から突出された前記先端部位を同方向に折り曲げて形成されたストッパ端部を有していることを特徴としている。
請求項4の発明では、リード脚部の折れ曲がったストッパ端部が、プリント配線基板の取付け孔の半田付け面側の開口縁に係合可能である。そのため、電子部品がプリント配線基板に半田付けされる前のプリント配線基板に対する電子部品のセット状態での電子部品の保持性能が向上されて、電子部品の部品本体部が横置き形態でプリント配線基板の部品実装面に接した状態をより安定化できる。これとともに、折れ曲がったストッパ端部に対して半田が付着し易くなるので、半田付け接続の信頼性をより向上できる。
請求項1〜3の発明の電子機器によれば、接着剤を用いることなく、プリント配線基板に対して電子部品を適正な横置き形態で実装できる、という効果がある。
請求項4の発明によれば、請求項3の発明において、更に、半田付け前の状態で電子部品をプリント配線基板により安定的に保持できるとともに、半田付け接続の信頼性をより向上できる、という効果がある。
本発明の第1実施形態に係る電子安定器を備えた照明器具を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る電子安定器を分解して示す斜視図である。 図2の電子安定器を示す断面図である。 図2の電子安定器のプリント配線基板の一部をこの基板に取付けられた電解コンデンサとともに示す断面図である。 図4中F5−F5線に沿って示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る電子安定器のプリント配線基板の一部をこの基板に取付けられた電解コンデンサとともに示す断面図である。 図6中F7−F7線に沿って示す断面図である。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を参照して詳細に説明する。
図1中符号1は照明器具を示しており、この照明器具1は、金属製の器具本体例えばシャーシ2と、ランプソケット3と、光源例えば放電灯具体例としては直管形の蛍光ランプ4と、シャーシ2に内蔵された電子機器例えば蛍光ランプ4を点灯させる電子安定器5とを備えている。蛍光ランプ4はランプソケット3に取外し可能に支持されている。電子安定器5はシャーシ2に放熱可能に取付けられている。
図2及び図3に示すように電子安定器5は、ケース11と、回路モジュール15と、第1の絶縁シート31と、第2の絶縁シート35を具備している。
ケース11は、ベース12と、これに連結されたカバー13とを有して形成されている。これらベース12及びカバー13は、金属製例えば放熱性に優れたアルミニウム合金製である。ベース12をシャーシ2に面接触させて電子安定器5がシャーシ2に固定されている。
回路モジュール15はケース11に収容されている。この回路モジュール15は、蛍光ランプ4を点灯させる構成であり、図2に示すようにプリント配線基板16と、入力用の電線コネクタ17と、出力用の電線コネクタ18と、複数の電子部品19を備えている。
図3〜図5に示すようにプリント配線基板16の一面は部品実装面16aをなしている。この部品実装面16aと平行なプリント配線基板16の他面は半田付け面16bをなしている。半田付け面16bには、銅箔製の電気導体等からなる配線パターン20が設けられている。プリント配線基板16は各種の電子部品19を実装するための取付け孔を複数有している。これらの取付け孔の中には、後述する電解コンデンサ21を実装するのに使用される第1の取付け孔16cと第2の取付け孔16d(図5参照)が含まれている。第1の取付け孔16c及び第2の取付け孔16dは、スルーホールであってもなくてもよい。
各種の電子部品19は、電解コンデンサ21、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイル部品、ダイオード、チップ部品、入力側と出力側のトランス等を含んでいる。そのうち、電解コンデンサ21や電線コネクタ17,18等のようにプリント配線基板16を貫通するリードを有した電気部品は、配線パターン20に半田付けされてプリント配線基板16に実装されて、図2に示すように部品実装面16a側に配設されている。又、チップ部品からなる電気部品(図示しない)は半田付け面16bに実装され、この半田付け面16bは電気絶縁性のレジスト層(図示しない)が被着されている。
図4及び図5等に示すように電解コンデンサ21は、部品本体部22と、第1のリード23及び第2のリード24を備えている。
部品本体部22は略円柱状をなしている。この部品本体部22は、セパレータ紙を挟んだ陽極部材と陰極部材を巻回してなる内蔵物を、アルミニウム等の金属ケースに収容して形成されている。そのため、電解コンデンサ21は部品実装面16aに実装された電子部品19の中でも、比較的大形である。
第1のリード23と第2のリード24は、いずれも弾性変形が可能な金属製であり、その断面は例えば円形である。これら第1のリード23と第2のリード24は部品本体部22の一端から突出されている。
第1のリード23は、リード基部23aと、このリード基部23aから折り曲げられたリード脚部23bとからなる。同様に、第2のリード24も、リード基部24aと、このリード基部24aから折り曲げられたリード脚部24bとからなる。
リード基部23a,24aは部品本体部22に接続されている。つまり、リード基部23a,24aのうちの一方は前記陽極部材に接続され、他方は前記陰極部材に接続されている。リード基部23a,24aは、部品本体部22の中心軸線A(図4参照)と略平行に部品本体部22の一端22aから突出されている。突出されたリード基部23a,24aは略平行である。
リード脚部23bはリード基部23aの先端から折り曲げられている。この折り曲げは、電解コンデンサ21を側方から視認した場合、図4に示すようにリード基部23aに対して略直角で、かつ、図5に示すように部品本体部22の一端22aを正面に見て斜めに折り曲げられている。同様に、リード脚部24bもリード基部24aの先端から折り曲げられている。この折り曲げは、電解コンデンサ21を側方から視認した場合、図4に示すようにリード基部24aに対して略直角で、かつ、図5に示すように部品本体部22の一端22aを正面に見て斜めに折り曲げられている。
しかも、これらリード脚部23b,24bは、図5に示すように部品本体部22の一端22aを正面に見て略ハの字状に配設されている。言い換えれば、リード脚部23b,24bは、それらの先端側ほど相互間隔が次第に広がるように互に逆向きに傾斜されている。
前記構成の電解コンデンサ21は、そのリード脚部23b,24bをプリント配線基板16が有した第1の取付け孔16cと第2の取付け孔16dに斜めに貫通させて、プリント配線基板16に実装されている。
詳しくは、電解コンデンサ21は、その第1のリード23と第2のリード24が図5中ニ点鎖線で示された自由状態において、それらのリード脚部23b,24bを互いに近付く方向に弾性変形させながら、リード脚部23bを第1の取付け孔16cに貫通させるとともに、リード脚部24bを第2の取付け孔16dに貫通させることにより、プリント配線基板16の部品実装面16a側にセットされる。
こうしたセット状態でも、第1のリード23と第2のリード24は、依然として弾性変形をした状態にあるので、リード脚部23b,24bは、互に離れる方向に戻ろうとする復元力によって、相互間隔が広げられる。それに伴い、電解コンデンサ21の横置き形態の部品本体部22がプリント配線基板16の部品実装面16aに引き寄せられる。こうした付勢により、部品実装面16aに部品本体部22を接触させた状態に電解コンデンサ21がセットされる。なお、横置き形態の部品本体部22とは、部品本体部22が、その中心軸線Aをプリント配線基板16と略平行とした状態に配置されていることを指している。
こうしたセット完了状態においても、リード脚部23bは弾性変形していて第1の取付け孔16cの半田付け面側の開口縁に弾性的に接した係合状態にあり、リード脚部24bも弾性変形していて第2の取付け孔16dの半田付け面側の開口縁に弾性的に接した係合状態にある。なお、これらの係合箇所を図5中符号Cで示す。そのため、前記セット完了状態が保持される。
そして、この電解コンデンサ21は、リードを有してプリント配線基板16にセットされた他の電子部品とともに、半田フロー層を有する半田付け工程に移送されて半田付けされる。この半田付けによりプリント配線基板16に電解コンデンサ21等が実装される。電解コンデンサ21の実装完了状態を図4及び図5に示す。実装完了状態では、半田付け面16bから突出された電解コンデンサ21のリード脚部23b、24bの先端部位と、半田取付け面16bの配線パターン20とが、半田25により接合されている。
ケース11に対する回路モジュール15の電気絶縁を担う第1の絶縁シート31と第2の絶縁シート35は、PP(ポリプロピレン樹脂)やPET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)等の廉価で耐熱性を有した合成樹脂で形成されている。図2及び図3に示すように第1の絶縁シート31は、ベース12の内面に沿う形状に予め成形されていて、ベース12の内面を覆ってケース11内に配設されている。第2の絶縁シート35は、カバー13の内面に沿う形状に予め成形されていて、カバー13の内面を覆ってケース11内に配設されている。
既述のように電子安定器5のプリント配線基板16に電解コンデンサ21を実装する前段階でのプリント配線基板16に対する電解コンデンサ21のセット作業では、その第1のリード23及び第2のリード24を、自由状態から弾性変形された状態で、そのリード脚部23b、24bをプリント配線基板16の第1の取付け孔16c及び第2の取付け孔16dに斜めに貫通させることによって、電解コンデンサ21の部品本体部22を横置き形態でプリント配線基板16の部品実装面16aに接した状態に保持できる。
そのため、半田付けが行われるまでに電解コンデンサ21が不適切な状態にずれることが抑制される。即ち、電解コンデンサ21がその部品本体部22の中心軸線A回りに回動して、第1の取付け孔16c及び第2の取付け孔16dに対するリード脚部23b、24bの挿入深さに過不足を生じることが抑制されるとともに、第1の取付け孔16c及び第2の取付け孔16dを中心に電解コンデンサ21がスキューすることが抑制され、かつ、電解コンデンサ21の部品本体部22が部品実装面16aから離れた状態になることが抑制される。
これにより、適正な横置き形態を保持して電解コンデンサ21が半田付けされ、この電解コンデンサ21がプリント配線基板16に実装される。したがって、半田付け不良を生じ難く、電解コンデンサ21に隣接して実装された他の電子部品19との間の絶縁距離が短くなることが抑制され、更に、実装高さが高くなって電子安定器5の厚みを薄くする場合の支障となる恐れも回避できるとともに耐振性も向上できる。
しかも、電解コンデンサ21を横置き形態に保持するのに既述のように第1のリード23及び第2のリード24の弾性力を利用しているので、前記保持のために接着剤を用いることも不要である。したがって、接着剤を用いる場合に比較して、電解コンデンサ21を実装する上でのコストを低減できるとともに、接着剤を用いる場合のようにこの接着剤の厚みに応じて実装高さが高くなることがないので、電子安定器5の厚みを薄くする場合の設計上の自由度を高くできる。
図6及び図7は本発明の第2実施形態を示している。以下説明する事項以外の第2実施形態の構成は、図6及び図7に示されない構成を含めて第1実施形態と同じである。そのため、第1実施形態と同じ構成については第1実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態は第1のリード23と第2のリード24の構成が第1実施形態とは異なっている。
詳しくは、第1のリード23と第2のリード24は、図7に示すように平行である。そして、第1のリード23のリード脚部23bは、その先端部側程、部品本体部22に近付くようにリード基部23aに対し鋭角に折り曲げられている。同様に、第2のリード24のリード脚部24bも、その先端部側程、部品本体部22に近付くようにリード基部24aに対し鋭角に折り曲げられている。したがって、図6に示すように第1のリード23及び第2のリード24は、後述の先端部位を除いて電解コンデンサ21を側方から見て略V字形状に形成されている。
更に、第1のリード23のリード脚部23bは、半田付け面16bから突出される先端部位を折り曲げて形成されたストッパ端部23cを有している。同様に、第2のリード24のリード脚部24bも、半田付け面16bから突出される先端部位を折り曲げて形成されストッパ端部24cを有している。これらストッパ端部23c,24cは、同方向例えば部品本体部22の一端22aから遠ざかる方向に折り曲げられている。
以上説明した点以外の構成は第1実施形態と同じである。この第2実施形態で、電解コンデンサ21をプリント配線基板16に半田付けする前にセットするには、まず、第1のリード23及び第2のリード24を、その側面視略V字形状の鋭角が大きくなるように弾性変形させながら、第1取付け孔16c及び第2の取付け孔16dに斜めに貫通させる。
つまり、第1のリード23においては、そのリード基部23aとリード脚部23bで挟まれる角度が大きくなるように弾性変形させながら、リード脚部23bを第1取付け孔16cに挿入し、同様に、第2のリード24においては、そのリード基部24aとリード脚部24bで挟まれる角度が大きくなるように弾性変形させながら、リード脚部24bを第2取付け孔16dに挿入する。なお、図6中矢印Dは、前記鋭角を大きくするためにリード脚部23b,24bが動かされる方向を示している。
それにより、リード脚部23bが、その弾性力によって、第1の取付け孔16cの開口縁に弾性的に接した係合状態を維持しつつ、前記側面視略V字形状の鋭角が小さくなる方向に復元しようとする。同様に、リード脚部24bが、その弾性力によって、第2の取付け孔16dの開口縁に弾性的に接した係合状態を維持しつつ、前記側面視略V字形状の鋭角が小さくなる方向に復元しようとする。
そのため、第1のリード23及び第2のリード24の弾性変形を利用して電解コンデンサ21の部品本体部22を横置き形態でプリント配線基板16の部品実装面16aに接した状態に保持することができる。したがって、この第2実施形態でも、接着剤を用いることなく、プリント配線基板16に対して電解コンデンサ21を適正な横置き形態で実装できる。
しかも、第2実施形態では、リード脚部23b、24bの折れ曲がったストッパ端部23c、24cは、部品本体部22がプリント配線基板16から離れる方向に動こうとした場合に、第1の取付け孔16c又は第2の取付け孔16dの半田付け面16b側の開口縁に係合可能である。そのため、電解コンデンサ21がプリント配線基板16に半田付けされる前の状態で、プリント配線基板16にセットされた電解コンデンサ21の保持性能が向上される。それにより、電解コンデンサ21の部品本体部22を横置き形態でプリント配線基板16の部品実装面16aに接した状態の保持をより安定化できる。
これとともに、折れ曲がったストッパ端部23c、24cに対して半田25が付着し易くなるので、半田付け接続の信頼性を向上できる。
なお、本発明は、電子安定器に実施を制約されるものではなく、折り曲げられたリードを用いて部品本体部が横置き形態に配置されてプリント配線基板に実装される電子部品を有した電子機器であれば、適用可能である。
5…電子安定器(電子機器)、16…プリント配線基板、16a…部品実装面、16b…半田付け面、16c…第1の取付け孔、16d…第2の取付け孔、20…配線パターン、21…電解コンデンサ(電子部品)、22…部品本体部、22a…部品本体部の一端、23…第1のリード、24…第2のリード、23a,24a…リード基部、23b,24b…リード脚部、23c,24c…ストッパ端部、25…半田

Claims (4)

  1. 一面が部品実装面をなし、この面と平行な他面が配線パターンを有する半田付け面をなしていて、これら両面に開口する取付け孔を有するプリント配線基板と;
    部品本体部、及びこの部品本体部の一端から突出されかつ弾性変形が可能な金属製のリードを備え、このリードが、前記部品本体部に接続されたリード基部と、この基部から折り曲げられかつ弾性変形された状態で前記取付け孔に斜めに貫通されて前記部品本体部を前記部品実装面に接触させた状態に保持するリード脚部を有して形成されている電子部品と;
    前記半田付け面から突出された前記リード脚部の先端部位と前記配線パターンとを接続している半田と:
    を具備することを特徴とする電子機器。
  2. 前記取付け孔が第1、第2の取付け孔からなるとともに、前記リードが第1、第2のリードからなり、前記第1の取付け孔に貫通された前記第1のリードのリード脚部と前記第2の取付け孔に貫通された前記第2のリードのリード脚部は、それらの先端側程相互間隔が次第に広がるように夫々傾斜されて、前記部品本体部の一端を正面に見て略ハの字状に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記取付け孔が第1、第2の取付け孔からなるとともに、前記リードが第1、第2のリードからなり、前記第1の取付け孔に貫通された前記第1のリードのリード脚部と前記第2の取付け孔に貫通された前記第2のリードのリード脚部が、それらの先端部側程前記部品本体部に近付くように前記第1、第2のリードのリード基部に対し夫々鋭角に折り曲げられていて、前記電子部品を側方から見て前記第1、第2のリードが夫々略V字形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  4. 前記第1、第2のリードのリード脚部が、それらの前記半田付け面から突出される前記先端部位を同方向に折り曲げて形成されたストッパ端部を有していることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
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