JP2021048245A - 電気部品、及び電気部品の製造方法 - Google Patents

電気部品、及び電気部品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電極端子の回路基板への実装を容易に行うとともに、導電性爽雑物の発生を回避し且つ電極端子の接続強度を向上可能な電気部品、及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の電気部品は、接続体(コネクタ2)と、電極端子3A,3Bと、接続体(コネクタ2)及び電極端子3A,3Bが搭載される回路基板1と、備える電気部品であって、接続体(コネクタ2)は、電極端子3A,3Bを保持する保持部(収容部25、コネクタ2の側面)を備え、電極端子3A,3Bは、回路基板1に半田接合される実装部31と、保持部(収容部25、コネクタ2の側面)に保持される接触部32と、回路基板1から離間して配置される接続部33と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、電気部品、及び電気部品の製造方法に関する。
特許文献1は、第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、第2接続部が基板から離れている電極端子を備えた電子機器の製造方法であって、第2接続部に連続して延びるとともに第1接続部と協働して電極端子を自立状態に保持可能な保持部が電極端子から切り離し可能に連結されている電極端子部材を使用し、電極端子部材を基板に半田接続する際に、基板を支持する支持部及び保持部を位置決め可能な位置決め部を備える治具を使用し、治具に基板を載置し、治具に載置された基板上に半田を塗布し、第1接続部が半田と接触する状態で、保持部を基板の外縁からはみ出る状態で位置決め部に位置決めされるように治具上に載置して、電極端子部材を自立させ、その状態で半田の溶融を行って電極端子部材を基板に接続し、その後、保持部を電極端子から切り離して除去する技術を開示している。
特開2007−305752号公報
しかし、上記技術では、基板と電極端子とを固定する治具を用い、治具に固定した状態で基板と電極端子とを半田付けするので、治具費が発生するとともに基板及び電極端子を治具へ着脱させる手数も発生する。また、電極端子から保持部を切り離して除去するので、切削工程の作業時間追加と切削による導電性爽雑物が発生する。さらに、電極端子は基板に半田のみで接続されるので、電極端子の接続強度を確保するのが困難である。
そこで、本発明は、電極端子の回路基板への実装を容易に行うとともに、導電性爽雑物の発生を回避し且つ電極端子の接続強度を向上可能な電気部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様における電気部品は、接続体と、電極端子と、接続体及び電極端子が搭載される回路基板と、備える電気部品である。接続体は、電極端子を保持する保持部を備える。電極端子は、回路基板に半田接合される実装部と、保持部に保持される接触部と、回路基板から離間して配置される接続部と、を備える。
上記態様であれば、接続体と電極端子を回路基板に実装する前に接続体と電極端子との一体物を形成可能であり、当該一体物を回路基板に配置しても接続体により電極端子が保持されるので、接続部を回路基板から離間させた状態で電極端子を安定的に回路基板に配置できる。よって、回路基板に当該一体物を配置して半田接合する際も接続部を回路基板から離間させた状態を維持することができる。したがって、接続部用の治具を用いずに電極端子を立たせた状態で電極端子を回路基板に安定的に実装することができる。また、実装の際に電極端子を切断する必要がないので、導電性爽雑物の発生を回避できる。さらに、電極端子は、実装後も回路基板及び接続体により支持されるので電極端子の接続強度を向上させることができる。
図1は、本実施形態の電気部品の斜視図である。 図2は、コネクタ及び電極端子の分解斜視図である。 図3は、コネクタ及び電極端子の一体物を回路基板に実装する前の斜視図である。 図4は、電気部品の回路図である。 図5は、電気部品の第1変形例の斜視図である。 図6は、電気部品の第2変形例の斜視図である。 図7は、電気部品の第2変形例の分解斜視図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
[本実施形態の構成]
図1は、本実施形態の電気部品の斜視図である。図2は、コネクタ2及び電極端子3A,3Bの分解斜視図である。図3は、コネクタ2及び電極端子3A,3Bの一体物を回路基板1に実装する前の斜視図である。
図1に示すように、本実施形態の電気部品は、例えば車載インバータの一部として適用でき、回路基板1上にコネクタ2(接続体)と、電極端子3A,3Bが半田接合により実装されたものである。
回路基板1(図3)には、コネクタ2が実装される実装電極11(16個)と、電極端子3A,3Bが実装される実装電極12(2個)が、それぞれコネクタ2と電極端子3A,3B(実装部31)の実装位置に倣って配置されている。
コネクタ2は、例えば、インバータの制御側とスイッチング素子側とを接続するものである。コネクタ2は、樹脂等の絶縁性の材料で形成された本体21と、本体21の下部に形成された外部電極23(16個)と、本体21の凹部211(ハーネス(不図示)が嵌め込まれる部分)の内壁に形成された内部電極22(16個)とを備え、外部電極23と内部電極22が電気的に接続されている。外部電極23は、長辺の一方に8個配置され、長辺の他方に8個配置され、回路基板1の実装電極11にリフロー工程により半田接合する。
コネクタ2の本体21の側面には収容部25(保持部)が配置されている。収容部25は後述の電極端子3A,3Bの接触部32が嵌め込まれる部分であり、コネクタ2の短辺の両端に配置されている。収容部25は、接触部32の外形に倣った内壁を有するともに下端が開放されている。コネクタ2の側面の当該内壁の内側となる位置には接続電極24が配置されている。なお、図において電極端子3Bの接触部32を嵌め込まれる収容部25の図示を省略している。
電極端子3A,3B(バスバー)は、例えばインバータの直流電圧が流れる強電部品であり、コネクタ2の短辺方向からコネクタ2を挟み込むように一対配置される。
電極端子3A,3Bは、回路基板1にリフロー工程により半田接合される実装部31と、実装部31の一つの縁辺から延出して上方に折り曲げられた接触部32と、実装部31の接触部32とは異なる縁辺から延出して上方に折り曲げられ、その先端が回路基板1から離間した位置に配置される接続部33と、を備え、一枚の金属板を折り曲げて形成される。
実装部31は、回路基板1に配置された実装電極12と半田接合する部分である。
接触部32は、電極端子3A,3Bにおいてコネクタ2に保持される部分である。コネクタ2に接続される電極端子3A,3Bの形状は同一ではなく、電極端子3A,3Bがコネクタ2を挟む位置に配置したときに、実装部31の収容部25に対向する縁辺に配置されるように形成されている。接触部32は収容部25の内壁に嵌め込まれ(収容部25に圧入され)接続電極24と接触することで内部電極22と電気的に接続される。また、接触部32を収容部25に嵌め込むとともに実装部31の端面を収容部25に当接させることが好ましい。これにより、電極端子3A,3Bとコネクタ2との配置関係が安定し、接続部33に取り付ける電子素子4の配置も安定するため電気部品の組み立てのばらつきを低減することができる。なお、接触部32を収容部25に嵌め込んだ状態で収容部25及び接触部32を樹脂モールド(不図示)してもよい。
接続部33は、電気部品以外の他の電気部品に接続される部分である。接続部33は、実装部31から上方に向けて延出する垂直部331と、垂直部331の先端から水平に延びる水平部332を有する。また、水平部332の先端にはネジ穴333が形成されている。水平部332は回路基板1から離間した位置に配置され回路基板1上の配線または電極との短絡を回避している。なお、接続部33には、インバータの平滑コンデンサ等の電子素子4が接続される。
接続部33における垂直部331の高さ及び水平部332の長さは、電極端子3A,3Bを実装部31が回路基板1に接触するように配置したときに電極端子3A,3Bが接続部33側に転倒するような寸法であっても許容されるが、電極端子3A,3Bをコネクタ2に接続した一体物を形成し、当該一体物を回路基板1に配置したときに一体物が接続部33側に転倒しない範囲の寸法が好ましい。また、接続部33の水平部332の先端(ネジ穴333)は、平面視して回路基板1と重ならない位置に配置することも好適である。これにより回路基板1の隣に他の電子素子4を配置して当該電子素子4に接続部33を容易に接続することができる。また電子素子4から延出した端子(不図示)と接続部33が互いに接続する構成としてもよい。
[本実施形態の組み立て]
本実施形態の電気部品の組み立て工程は、まず、コネクタ2(収容部25)に電極端子3A,3B(接触部32)を取り付けてコネクタ2と電極端子3A,3Bとの一体物を形成する(図3)。このとき、コネクタ2の外部電極23と電極端子3A,3Bの実装部31,31がほぼ同一平面を形成している。また、実装電極11,12上にはリフロー用の半田(不図示)がペースト印刷されている。次に、当該一体物を実装電極11,12上に配置した状態でリフロー炉に配置して加熱し、半田(不図示)を溶融・凝固させる。これにより、実装部31が実装電極12に半田接合し外部電極23が実装電極11に半田接合し、電気部品が形成される(図1)。
前記のように、本実施形態では、電極端子3A,3Bはコネクタ2に保持されることで、電極端子3A,3Bとコネクタ2との一体物が形成され、コネクタ2の外部電極23と電極端子3A,3Bの実装部31がほぼ同一平面を形成している。よって、外部電極23を実装電極11に配置すると同時に実装部31を実装電極12に配置することができる。また、前記のように接続部33の長さが設計されているので、コネクタ2の外部電極23及び電極端子3A,3Bの実装部31が回路基板1に同時に接触するように当該一体物を回路基板1に配置しても当該一体物が転倒することはない。したがって、電極端子3A,3Bを実装する際に前記の特許文献1のように特別な治具を用いる必要はなく、切断工程も発生しない。
また、電極端子3A,3Bにおいて接触部32及び接続部33は実装部31から互いに交差(直交)する方向に延出した構成となっている。この構成において、実装部31と接続部33との境界となる位置を中心として接続部33の先端が上方に回動する力(加速度)、若しくは接続部33を回路基板1から上方に引き上げる力が印加される場合を考える。この場合、当該境界付近には半田を剥離する方向の力が印加されるが、実装部31から延出する接触部32はコネクタ2(収容部25)に固定されており、接触部32が実装部31の接続部33との境界付近の変位を制限することができる。したがって、電極端子3A,3Bの接続強度は、実装部31と実装電極12との半田の接合強度と接触部32が実装部31を押さえ込む力の合力となるので、コネクタ2に接続せずに回路基板1に半田付けした場合よりも接続強度を高めることができる。図では、接触部32が当該境界から離間した位置に配置されているが、当該境界に近接して配置することも可能であり、近接させるほど接触部32が実装部31を押さえ込む力が強くなる。一方、コネクタ2に対してコネクタ2を回路基板1から剥離する方向の力が印加された場合でも、当該力の一部を接触部32を介して実装部31が受けることができるので、結果的にコネクタ2の固定強度も向上する。
なお、接触部32が実装部31において接続部33が延出した縁辺に対向する縁辺から延出するように構成された場合であって、実装部31と接続部33との境界となる位置を中心として接続部33の先端が上方に回動する力(加速度)が印加される場合を考える。この場合も、当該境界付近には半田を剥離する方向の力が印加されるが、接触部32が実装部31の接続部33との境界付近の変位を制限することができず、接続強度は専ら実装部31と実装電極12との接合強度に依存する。
[回路図]
図4は、電気部品の回路図である。図4に示すように、コネクタ2には、内部電極22(16個)と外部電極23(16個)があり、このうち14個の内部電極22及び外部電極23が1対1で内部回路26を介して接続されている。2つの内部電極22(外部電極23でもよい)は、コネクタ2の側面に配置した接続電極24に接続され、当該接続電極24には電極端子3A,3Bの接触部32が接続される。この場合、実装部31に接続する実装電極12は、回路基板1上において電気的接続には寄与しない半田接続用の電極として利用することもできる。
もちろん、接続電極24を省略して16個全ての内部電極22及び外部電極23を1対1で内部回路26を介して接続させ、実装部31に接続する実装電極12も回路基板1上において電気的接続に寄与する電極として利用することができる。
本実施形態の接続体の例としてコネクタ2を適用したが、接続体としては、単なる絶縁性のブロックでもよく、またコンデンサ等の他の電子部品でもよい。接続体は、少なくとも電極端子3A,3Bを互いに短絡させることなく保持可能であって電極端子3A,3Bとともに実装可能なものが適用できる。また接続体としては、電極端子3A,3Bのいずれか一方を保持可能であって当該一方とともに実装可能なものが適用できる。またコネクタ2の外部電極23は実装電極11とリフロー工程で接合される前提で説明したが、コネクタ2の下部に下方に突出した実装手段である凸部(不図示、または凹部)を配置するとともに回路基板1に凸部が嵌め込まれる凹部(不図示、または凸部)を配置し、外部電極23が実装電極11に接触した状態で当該凸部(または凹部)が当該凹部(または凸部)に嵌め込まれる構成としてもよい。
[第1変形例]
図5は、電気部品の第1変形例の斜視図である。第1変形例では、コネクタ2の本体21の側面が保持部になっており、当該保持部に接触部32が接触し、接着剤により保持部に固定されている。さらに保持部及び接触部32を樹脂モールド(不図示)することも可能である。この変形例において、接続電極24に接着剤を塗布しないことで接触部32と接続電極24とを互いに接触させることが可能である。
[第2変形例]
図6は、電気部品の第2変形例の斜視図である。図7は、電気部品の第2変形例の分解斜視図である。第2変形例では、接触部32が接続部33(垂直部331)から延出している。これに対応して、コネクタ2の収容部25は、下部ではなく、垂直部331側が開放した形状となっている。
第2変形例でも電極端子3A,3Bの接触部32,32をそれぞれコネクタ2の収容部25に取り付け、コネクタ2及び電極端子3A,3Bからなる一体物を回路基板1に配置し、リフロー工程により、外部電極23を実装電極11に半田接合し、実装部31を実装電極12に半田接合する。
第2変形例において、例えば水平部332の先端を上方に持ち上げる力が印加されても垂直部331に配置された接触部32が収容部25(保持部)により固定されているため、実装部31に当該力印加されることはない。
なお、第2変形例では、実装部31のみならず垂直部331も収容部25に当接しているため、電極端子3A,3Bとコネクタ2との配置関係をさらに安定化させることができる。また第2変形例は、第1変形例にも適用可能である。
[本実施形態の効果]
本実施形態の電気部品によれば、接続体(コネクタ2)と、電極端子3A,3Bと、接続体(コネクタ2)及び電極端子3A,3Bが搭載される回路基板1と、備える電気部品であって、接続体(コネクタ2)は、電極端子3A,3Bを保持する保持部(収容部25、コネクタ2の側面)を備え、電極端子3A,3Bは、回路基板1に半田接合される実装部31と、保持部に保持される接触部32と、回路基板1から離間して配置される接続部33と、を備える。
また、本実施形態の電気部品は、回路基板1と、回路基板1に半田接合される実装部31と実装部31を回路基板1に実装したときに回路基板1から離間して配置される接続部33を備える電極端子3A,3Bと、を備える電気部品であって、電極端子3A,3Bは、実装部31または接続部33から延出した接触部32を備え、電気部品は、回路基板1に搭載される接続体(コネクタ2)をさらに備え、接続体(コネクタ2)は、接触部32を保持する保持部(収容部25、コネクタ2の側面)を備え、保持部(収容部25、コネクタ2の側面)が接触部32を保持し且つ接続部33が回路基板1から離間した配置で実装部31とともに回路基板1に搭載されている。
上記構成により、接続体(コネクタ2)と電極端子3A,3Bを回路基板1に実装する前に接続体と電極端子3A,3Bとの一体物を形成可能であり、当該一体物を回路基板1に配置しても接続体(コネクタ2)により電極端子3A,3Bが保持されるので、接続部33を回路基板1から離間させた状態で電極端子3A,3Bを安定的に回路基板1に配置できる。よって、回路基板1に当該一体物を配置して半田接合する際も接続部33を回路基板1から離間させた状態を維持することができる。したがって、接続部33用の治具を用いずに電極端子3A,3Bを立たせた状態で電極端子3A,3Bを回路基板1に安定的に実装することができる。また、実装の際に電極端子3A,3Bを切断する必要がないので、導電性爽雑物の発生を回避できる。さらに、電極端子3A,3Bは、実装後も回路基板1及び接続体(コネクタ2)により支持されるので電極端子3A,3Bの接続強度を向上させることができる。以上より、電極端子3A,3Bの回路基板1への実装を容易に行うとともに、導電性爽雑物の発生を回避し且つ電極端子3A,3Bの接続強度を向上可能な電気部品となる。
本実施形態において、保持部は、接続体(コネクタ2)の側面であり、接触部32は、回路基板1から離間する方向に実装部31から延出して側面に接続している。これにより、簡易な構成で電気部品を構築できる。
本実施形態において、保持部は、接続体(コネクタ2)の側面に形成された収容部25であり、接触部32は、回路基板1から離間する方向に実装部31から延出して収容部25に嵌め込まれている。これにより、接着剤等を用いずに接触部32を保持部に保持させることができる。
本実施形態において、収容部25は、実装部31に当接している。これにより、収容部25に対する実装部31の向きが定まって接続部33の位置が安定するので、接続部33に接続させる電子素子4の位置を安定化させ、電気部品の組み立てのばらつきを低減することができる。
本実施形態において、保持部(収容部25、コネクタ2の側面)は、絶縁体である。これにより電極端子3A,3Bが互いに短絡することを回避できる。
本実施形態において、接触部32は、保持部(収容部25、コネクタ2の側面)とともに樹脂モールドされている。これにより、収容部25と保持部との間の接合強度を高めることができる。
本実施形態において、接続部33は、接触部32とは交差する方向に実装部31から延出している。これにより、実装後の実装部31と回路基板1との間の接続強度を高めることができる。
本実施形態において、接続部33にはネジ穴333が形成されている。これにより、回路基板1以外の他の電子素子4を、ネジ穴333を用いて容易に接続部33に接続することができる。
本実施形態において、接続部33は、回路基板1とは異なる外部回路(電子素子4)に電気的に接続する端子が接続可能である。これにより、接続部33は、他の外部回路(電子素子4)に対して電圧、電流の受け渡しを行うことができる。
本実施形態において、接続体(コネクタ2)は、回路基板1に取り付けられる実装手段(凸部)を備える。これにより、簡易な構成で接続体(コネクタ2)を回路基板1に取り付けることができる。
本実施形態において、接続体はコネクタ2である。これにより、電極端子3A,3Bを保持する専用の治具等を用いることなく、実装時に電極端子3A,3Bを自立させることができる。また、コネクタ2と電極端子3A,3Bとの一体物を構築することで、コネクタ2及び電極端子3A,3Bの回路基板1に対する固定強度を高めることができ、当該一体物により部品管理、部品実装コストを削減できる。
本実施形態において、コネクタ2は、回路基板1と半田接合する外部電極23を備える。これにより、実装後のコネクタ2の接続強度が高くなるので、実装後の実装部31と回路基板1との間の接続強度を高めることができる。
本実施形態において、保持部にはコネクタ2の内部回路26に電気的に接続された接続電極24が配置され、接触部32は接続電極24に接続されている。これにより、電極端子3A,3Bを内部回路26を介して内部電極22または外部電極23に接続できるので、電極端子3A,3Bの汎用性を高めることができる。
本実施形態において、電極端子3A,3Bは、接続体を挟むように一対で回路基板1に実装されている。これにより、複数の電極端子3A,3Bの回路基板1への実装を容易に行うことができる。
本実施形態の電気部品の製造方法は、回路基板1に半田接合される実装部31と実装部31を回路基板1に実装したときに回路基板1から離間して配置される接続部33を備える電極端子3A,3Bを回路基板1に搭載する電気部品の製造方法であって、実装部31または接続部33から延出した接触部32を回路基板1に搭載する接続体(コネクタ2)に保持させるとともに実装部31及び接続体(コネクタ2)が回路基板1に接触する配置で電極端子3A,3Bを接続体(コネクタ2)に保持させ、接続体(コネクタ2)を回路基板1に搭載するとともに、実装部31を回路基板1に半田接合する。
上記方法により、接続体(コネクタ2)と電極端子3A,3Bを回路基板1に実装する前に接続体と電極端子3A,3Bとの一体物を形成可能であり、当該一体物を回路基板1に配置しても接続体(コネクタ2)により電極端子3A,3Bが保持されるので、接続部33を回路基板1から離間させた状態で電極端子3A,3Bを安定的に回路基板1に配置できる。よって、回路基板1に当該一体物を配置して半田接合する際も接続部33を回路基板1から離間させた状態を維持することができる。したがって、接続部33用の治具を用いずに電極端子3A,3Bを立たせた状態で電極端子3A,3Bを回路基板1に安定的に実装することができる。また、実装の際に電極端子3A,3Bを切断する必要がないので、導電性爽雑物の発生を回避できる。さらに、電極端子3A,3Bは、実装後も回路基板1及び接続体(コネクタ2)により支持されるので電極端子3A,3Bの接続強度を向上させることができる。以上より、電極端子3A,3Bの回路基板1への実装を容易に行うとともに、導電性爽雑物の発生を回避し且つ電極端子3A,3Bの接続強度を向上可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
1 回路基板
2 コネクタ
25 収容部
3A,3B 電極端子
31 実装部
32 接触部
33 接続部

Claims (16)

  1. 接続体と、電極端子と、前記接続体及び前記電極端子が搭載される回路基板と、備える電気部品であって、
    前記接続体は、前記電極端子を保持する保持部を備え、
    前記電極端子は、
    前記回路基板に半田接合される実装部と、
    前記保持部に保持される接触部と、
    前記回路基板から離間して配置される接続部と、を備える電気部品。
  2. 回路基板と、前記回路基板に半田接合される実装部と前記実装部を前記回路基板に実装したときに前記回路基板から離間して配置される接続部を備える電極端子と、を備える電気部品であって、
    前記電極端子は、
    前記実装部または前記接続部から延出した接触部を備え、
    前記電気部品は、
    前記回路基板に搭載される接続体をさらに備え、
    前記接続体は、
    前記接触部を保持する保持部を備え、前記保持部が前記接触部を保持し且つ前記接続部が前記回路基板から離間した配置で前記実装部とともに前記回路基板に搭載されている電気部品。
  3. 前記保持部は、前記接続体の側面であり、
    前記接触部は、前記回路基板から離間する方向に前記実装部から延出して前記側面に接続している請求項1または2に記載の電気部品。
  4. 前記保持部は、前記接続体の側面に形成された収容部であり、
    前記接触部は、前記回路基板から離間する方向に前記実装部から延出して前記収容部に嵌め込まれている請求項1または2に記載の電気部品。
  5. 前記収容部は、前記実装部に当接している請求項4に記載の電気部品。
  6. 前記保持部は、絶縁体である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気部品。
  7. 前記接触部は、前記保持部とともに樹脂モールドされている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電気部品。
  8. 前記接続部は、前記接触部とは交差する方向に前記実装部から延出している請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電気部品。
  9. 前記接続部にはネジ穴が形成されている請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電気部品。
  10. 前記接続部は、前記回路基板とは異なる外部回路に電気的に接続する端子が接続可能である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電気部品。
  11. 前記接続体は、前記回路基板に取り付けられる実装手段を備える請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電気部品。
  12. 前記接続体はコネクタである請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電気部品。
  13. 前記コネクタは、前記回路基板と半田接合する外部電極を備える請求項12に記載の電気部品。
  14. 前記保持部には前記コネクタの内部回路に電気的に接続された接続電極が配置され、前記接触部は前記接続電極に接続されている請求項12に記載の電気部品。
  15. 前記電極端子は、前記接続体を挟むように一対で前記回路基板に実装されている請求項1乃至14のいずれか1項に記載の電気部品。
  16. 回路基板に半田接合される実装部と前記実装部を前記回路基板に実装したときに前記回路基板から離間して配置される接続部を備える電極端子を前記回路基板に搭載する電気部品の製造方法であって、
    前記実装部または前記接続部から延出した接触部を前記回路基板に搭載する接続体に保持させるとともに前記実装部及び前記接続体が前記回路基板に接触する配置で前記電極端子を前記接続体に保持させ、
    前記接続体を前記回路基板に搭載するとともに、前記実装部を前記回路基板に半田接合する電気部品の製造方法。
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