JP4316348B2 - Fpc基板と外部配線との接続構造、ハウジング構造及び封止構造 - Google Patents

Fpc基板と外部配線との接続構造、ハウジング構造及び封止構造 Download PDF

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Description

本発明は、素子を備えたFPC基板と外部配線との接続構造に関するものである。また、本発明は上記接続構造を備えたFPC基板を筐体に格納したハウジング構造及び上記接続構造を備えたFPC基板を樹脂で封止した封止構造に関するものである。
FPC(Flexible Print Circuit)基板上の素子と外部の機器等とで信号の入出力を行なう場合は、FPC基板上の素子と外部機器とを外部配線によって電気的に接続する必要がある。
一般に、FPC基板上の素子と外部配線との接続の態様は図14(a)、(b)、(c)に示すようなものである。その態様について説明する。図14(a)に示すように、FPC基板1上に素子2a、2bが配列され、それぞれの素子2a、2bのリード部5がFPC基板1上にプリントされた回路導体3と半田8等で電気的に接続されている。また、例えばFFC4(Flexible Flat Cable:帯状配線体)といった外部配線又はコネクタ9は、素子2a、2bのリード部5と電気的に接続されたFPC基板1の各回路導体3の末端部で接続される。
回路導体3とFFC4との接続は、図14(a)に示すように回路導体3をFPC基板1の端部の近くまで引き出し、引き出した末端の回路導体3とFFC4の導体部分4aを重ね、接続ピン12を回路導体3とFFC4に貫通させ、回路導体3と導体部分4aを電気的に接続する。接続ピンを用いて、基板と外部配線とを電気的に接続する方法は例えば特許文献1に開示されている。
特開2001−332853号公報
回路導体3とコネクタ9との接続は、図14(a)、(b)に示すように回路導体3をFPC基板1の端部の近くまで引き出し、引き出した末端部において、回路導体3とコネクタ9の接続端子13とを半田8を用いて接続する。
しかしながら、図14(a)〜(c)のように従来技術にかかるものでは、FFC4またはコネクタ9に接続される回路導体3をFPC基板1の端部まで引き出しているので、FPC基板1に占める回路導体3の面積の割合が大きくなる。そのため、高価なFPC基板1の全体の面積が大きくなり、コストアップにつながるという問題があった。またその他にも、素子を備えたFPC基板1を実際に使用する機器に組み込む場合には、FPC基板1が機器内を占有する領域は小さいものであることが要請されている。
以上の問題及び要請に鑑み本発明が解決しようとする課題は、外部配線等と接続されるFPC基板の回路導体の面積を可能な限り小さくし、これによって、FPC基板自体の面積を小さくすることができ、コストダウンが図れるようなFPC基板と外部配線との接続構造の提供を目的とする。そして、機器内を占有する領域が小さくなるようなFPC基板と外部配線との接続構造の提供をも目的とする。
本発明は、請求項1〜の発明からなる。
請求項1に係る発明は、素子を備えたFPC基板と外部配線との接続構造において、該外部配線は帯状配線体であり、前記FPC基板は該帯状配線体の打ち抜き部に配置され、該帯状配線体は前記FPC基板上の回路導体と接続されていることを特徴とする。
請求項記載の発明は、請求項記載のFPC基板と外部配線との接続構造において、前記FPC基板は、前記FPC基板を折曲げて、前記FPC基板の裏面同士を接触させることによって多層化されていることを特徴とする
請求項記載のハウジング構造は、請求項1〜記載の接続構造を筐体に格納してなるハウジング構造である。
請求項記載の封止構造は、請求項1〜記載の接続構造を樹脂で封止してなる封止構造である。
請求項記載の発明の接続構造によれば、FPC基板が該帯状配線体の打ち抜き部に配置されているので、FPC基板が他の領域を占有することはない。そのため、機器の小型化が可能である。
請求項記載の発明の接続構造によれば、上記した接続構造において、FPC基板が多層化されている。そのため、多くの素子を組み込んだFPC基板が占める体積を小さくすることができるので、一層の機器の小型化が可能である。
また、上記した接続構造において、FPC基板の裏面に接する折り曲げたFPC基板上にプリントされた回路導体でもって、FPC基板上で素子同士の配線を行なうことができる。そのため、上記効果に加えて、FPC基板上に障害物が存在しても、これを回避して配線することができる。
請求項記載の発明によるハウジング構造によれば、請求項1〜記載の発明に係る接続構造を有する面積の小さいFPC基板を筐体に格納したものなのでハウジング構造を小型化することができる。
請求項記載の発明による封止構造によれば、請求項1〜記載の発明に係る接続構造を有する面積の小さいFPC基板を樹脂で封止したものなので封止構造を小型化することができる。
本発明は大きく四つの形態から構成されている。第一、第二及び第三の形態の発明は、FPC基板と外部配線との接続構造であり、第四の形態の発明は、第一、第二及び第三の形態の発明に係る接続構造を備えたFPC基板を筐体に格納してなるハウジング構造、同FPC基板を樹脂で封止してなる封止構造である。
まず、第一の形態の発明に係るFPC基板と外部配線との接続構造について図1を参照しながら説明する。
この接続構造の主要部は図1(a)のように、FPC基板1とFPC基板1上に設置された素子2、この素子2に電気的に接続されているFPC基板1上にプリントされた回路導体3とその回路導体3に接続されたFFC4からなっている。
回路導体3は素子2の近傍のみにまで形成されており、該回路導体3の末端とFFC4とは接続子7でもって接続されている。なお、4aはFFC4の芯線となる導体、5は素子1のリード部で、8は素子2のリード部5と回路導体3とを電気的に接続した半田である。
上記のように、第一の形態の接続構造ではFFC4の接続を素子2の近傍に形成された回路導体3で行っているので、FPC基板1を占める回路導体3の面積が小さくなり、これに伴って、FPC基板1全体の面積を小さくすることができる。
ここで、FFC4に接続される回路基板3の形状は、回路基板3自身の表面積が小さくなり、それによって、FPC基板1全体の面積が小さくなるようなものであればいかなるものであってもよい。
第一の形態の接続構造の接続点におけるFFC4と回路導体3又はリード部5との接続は、電気的な接続が行われるものであれば何でも良いが、特に図1(a)に示したように、導体からなるピン状の接続子7を用いるのが好ましい。これにより、接続が点で行われることになり、一層FPC基板1の面積を小さくすることが可能となる。
ピン状の接続子7の具体的な形態は、図3のようにクリンプ片10を有し、クリンプ片10の先端はFPC基板1、素子2のリード部5、回路導体3、FFC4及びその導体4aを貫通しうるように鋭利なピン状となっている。
そして、FPC基板1上に形成された回路導体3に、FFC4の導体4a部分が重ねられ(図1(b)参照)、接続子7の各クリンプ片10がFPC基板1、回路導体3、導体4a部分及びFFC4を貫通して、突き抜けた各クリンプ片10の先端部が曲成して加締められて(図1(c)参照)、FFC4をFPC基板1に固定し、回路導体3とFFC4の導体4a部分とが接続子7で導通接続されている。
なお、クリンプ片10は回路導体3に突き抜けていなくても良いし、また、FFC4についてもクリンプ片10がFFC4の導体4aを突き抜けていなくても良い。このような場合は、曲成して加締められたクリンプ片10の先端部が回路導体3及び外部配線の導体4aに食い込んで回路導体3とFFC4の導体4a部分とが導通する。
次に、第二の形態の発明に係るFPC基板と外部配線との接続構造について図2を参照しながら説明する。
この接続構造は図2(a)のように、上記第一の形態の接続構造とは異なり回路導体3を介さず、FFC4を素子2のリード部5に直接接続したところに特徴がある。なお、図2(a)において、図1(a)と同一部分には同一符号を付したので、その説明は省略する。
この形態では、第一の形態の接続構造とは異なり、回路導体3が無いので、これをFPC基板1におけるFFC4との接続構造に採用した場合、一層FPC基板1の面積を小さくすることができる。
この接続形態は、素子2のリード部5とFFC4の導体4aが重ねられ(図2(b)参照)、接続子7の各クリンプ片10がFFC4を貫通して、突き抜けた各クリンプ片10の先端部が曲成して加締められて(図2(c)参照)、FFC4を素子2のリード部5に固定し、素子2のリード部5とFFC4の導体4a部分とが接続子7で導通接続されている。
なお、クリンプ片10は素子2のリード部5に突き抜けていても良い。また、FFC4についてもクリンプ片10がFFC4の導体4aを突き抜けていなくても良い。この場合は、曲成して加締められたクリンプ片10の先端部が素子2のリード部5及びFFC4の導体4aに食い込んで回路リード部5とFFC4の導体4a部分とが導通する。
次に、第三の形態の発明に係るFPC基板と外部配線との接続構造について図4及び図5を参照しながら説明する。
FPC基板1の配置の態様は図4のようにFPC基板1をFFC4上に配置する態様、及び、図5のようにFPC基板1をFFC4の打ち抜き部15に配置する態様がある。
まず、FPC基板1をFFC4上に配置する態様について、図4を参照しながら説明する。この接続構造の主要部は、FPC基板1とFPC基板1上に設置された素子2、この素子2に電気的に接続されているFPC基板1上にプリントされた回路導体3とその回路導体3に接続されるFFC4からなっている。
ここで、FFC4とFPC基板1上の回路導体3とは電気的に接続されるが、具体的な接続は例えば図4に示したように、FFC4の導体4a部分にFPC基板1上に形成された回路導体3を重ね、図3に示したようなピン状の接続子7の各クリンプ片10がFPC基板1、回路導体3、導体4a部分及びFFC4を貫通して、突き抜けた各クリンプ片10の先端部が曲成して加締められてFFC4をFPC基板1に固定し、回路導体3とFFC4の導体4a部分とが接続子7で導通接続されるようにする。
さらに接続においては、図1に示した第一の形態の接続構造のように、FFC4の接続を素子2の近傍に形成された回路導体3で行ってもよい。また、その他にも、接続において、図2に示した第二の形態の接続構造のように、FFC4は素子2のリード部5に直接接続をしてもよい。
以上のように、この態様はFPC基板1をFFC4上に配置してあるので、FPC基板1が他の領域を占有することはない。そのため、素子を備えたFPC基板1を機器等に組み込む場合には、FPC基板1が機器内を占有する領域を小さくすることができる。またこれにより、そのFPC基板1を組み込んだ機器の小型化も容易となる。
次に、FPC基板1をFFC4の打ち抜き部に配置する態様について、図5を参照しながら説明する。この接続構造の主要部も図4のFPC基板1をFFC4上に配置する態様と同じである。なお、以下で説明するように、図5(b)中の15は打ち抜き部、16は載置基板である。
ここで、FFC4とFPC基板1上の回路導体3とは電気的に接続されるが、具体的な接続は例えば図5に示したように、FPC基板1上に形成された回路導体3に、FFC4の導体4a部分を重ね、図3に示したようなピン状の接続子7の各クリンプ片10がFPC基板1、回路導体3、導体4a部分及びFFC4を貫通して、突き抜けた各クリンプ片10の先端部が曲成して加締められて、回路導体3とFFC4の導体4a部分とが接続子7で導通接続されるようにする。
この態様では、FPC基板1をFFC4の打ち抜き部15に配置する。FPC基板1は、図5(b)のように載置基板16を介してFFC4の打ち抜き部15に配置してもよい。載置基板16は、プラスチック等の絶縁体の板、アルミニウム板などの金属製の板を用いることができ、FPC基板1と接着剤等を用いて接着する。このようにすることで、軟らかいFPC基板1に剛性を持たすことができるようになる。特に、載置基板16に金属板を用いることにより、FPC基板1から発生する熱を逃がすことができる。
接続においては、図1に示した第一の形態の接続構造のように、FFC4の接続を素子2の近傍に形成された回路導体3で行ってもよい。その他にも接続において、図2に示した第二の形態の接続構造のように、FFCは素子のリード部に直接接続をしてもよい。
以上のようにこのFPC基板1をFFC4の打ち抜き部に配置する態様は、FPC基板1がFFC4の打ち抜き部15に配置されているので、FPC基板1が他の領域を占有することはない。そのため、素子を備えたFPC基板1を機器等に組み込む場合には、FPC基板1が機器内を占有する領域を小さくすることができる。またこれにより、そのFPC基板1を組み込んだ機器の小型化も容易となる。
以上説明した接続構造を備えたFPC基板を筐体に格納してなるハウジング構造にした本発明の第四の形態について説明する。これを図6(a)、(b)、(c)に示した。
図6において、素子2aとFFC4とを電気的に接続するためには図1で説明した接続構造が用いられており、素子2bとFFC4とを直接接続するためには図2で説明した接続構造が用いられている。
接続構造はそれぞれの素子2a、2bのごく近傍であるため、FPC基板1上にプリントされた回路導体3の面積を小さくすることができる。そのため、図6のようにFPC基板1の面積を小さくすることができる。なお、図6(a)の点線14で囲まれた部分は図14の従来技術に係るFPC基板1の面積を示している。
また、素子2a、2bが配置されたFPC基板1は筐体11に格納されてハウジング構造を構成している。なお、点線11´で示した部分は図14の従来技術に係るFPC基板1を格納する筐体を示している。この図6における本発明の第四の形態の筐体11と従来技術に係るFPC基板1を格納する筐体11´との大きさを比較すると明らかに小さくなっていることが分かる。これは、本発明に係る接続構造を採用しているためFPC基板1の面積を小さくすることができるためである。
なお、回路導体3と筐体11部のコネクタ9との接続は、図14で示した従来技術に係るハウジング構造と同様に、図6に示すように回路導体3をFPC基板1の端部の近くまで引き出し、引き出した末端部において、回路導体3とコネクタ9の接続端子13とを半田8を用いて接続している。
ここで、回路導体3と筐体11部のコネクタ9との接続は、FFC4を介して行ってもよい。すなわち、図7に示すように、コネクタ9が接続されたFFC4を、図1及び図2で示した本発明の第一及び第二の形態に係るFPC基板と外部配線との接続構造でもってFPC基板1と接続する。このようにすることで、FPC基板1の面積を更に小さくすることができ、これを格納する筐体11も一層小型化する。
図6に示したハウジング構造は、第一及び第二の形態の発明に係る接続構造を筐体11に格納したものであるが、図4及び図5に示した第三の形態の発明に係る接続構造を筐体11に格納することももちろん可能である(図8(a)、(b)参照)。かかるハウジング構造も、占有する領域を小さい接続構造を筐体11に格納したものなので、小型化が可能である。
以上説明した接続構造を筐体に格納してなるハウジング構造以外に、樹脂で封止してなる封止構造も可能である。例として第三の形態の発明に係る接続構造のうち、図5に示したFPC基板1をFFC4の打ち抜き部15に配置する態様のものを樹脂で封止してなる封止構造について図9を参照して説明する。 図9のように、図5で説明した接続構造を樹脂17で封止している。このように、面積が小さいFPC基板1を樹脂17で封止しているので、封止構造を小型化することができる。
図9の例では、第三の形態の発明に係る図5で示した接続構造を樹脂で封止した封止構造であるが、第一及び第二の形態の発明に係る接続構造を樹脂で封止したものであっても、面積が小さいFPC基板1を樹脂で封止することになるので、封止構造を小型化することができる。
なお、大面積のFPC基板1を実際に使用する機器に組み込む場合、FPC基板1が機器内を占有する領域を小さくするため、FPC基板1を折り曲げることも可能である。この形態を図10(a)、(b)、(c)を参照して具体的に説明する。まず、図10(a)のように折り曲げ部1aを有するFPC基板1に複数の素子2を配列する。ここで配列の方法は例えば、折り曲げ部1aを境とする右側のFPC基板1に素子2cを配列した場合、この素子2と折り曲げ部1aを中心とする線対称の左側のFPC1基板上には素子2を配列しないようにする。
このようにすることで、図10(b)のように、FPC基板1を折り曲げ線1aで折り曲げた場合に、実線の斜線部で表される底面を有する上面の素子2cと点線の斜線部で表される底面を有する下面の素子2dとが互い違いになり、厚さを薄くすることができるので好ましい。なお、FPC基板1と外部配線(FFC4)との接続は上記本発明の第一の形態の接続構造または第二の形態の接続構造を用いて行なっている(回路導体3は図示なし。)。
ここで、図10(b)における符号9は端子であり、FPC基板1または素子2に接続され、外部に引き出されたFFC4の端部に接続される。この接続においては、クリンプ片と一体になった端子9のクリンプ片をFFC4に加締めることにより行なわれている。
図10(a)、(b)、(c)で示したFPC基板1を折り曲げる形態以外に、図11(a)のような折り曲げたFPC基板1と外部配線との接続構造、図11(b)のような折り曲げたFPC基板1と外部配線との接続構造を筐体11に格納したハウジング構造も可能である。
図11(a)のFPC基板1と外部配線との接続構造では、FPC基板1とFPC基板1上に設置された素子2、この素子2に電気的に接続されているFPC基板1上にプリントされた回路導体3とその回路導体3に接続されるFFC4からなっている。また、素子2が設置されたFPC基板1の裏面に接するFPC基板1(1b)上にプリントされた回路導体3´と素子2が接続子7で電気的に接続されている。符号18は、以下で説明する障害物である。
図11(a)のFPC基板1と外部配線との接続構造を構成するためには、まず、図12(a)に示したように、素子2が設置され、この素子2に電気的に接続されている回路導体3がプリントされたFPC基板1aと、回路導体3´がプリントされたFPC基板1bが折れ線19で区分けされたFPC基板1を使用する。
ここで、FPC基板1aにプリントされた回路導体3の矢印xで示された点とFPC基板1bにプリントされた回路導体3´の矢印wで示された点、及び、FPC基板1aにプリントされた回路導体3の矢印zで示された点とFPC基板1bにプリントされた回路導体3´の矢印yで示された点を考える。FPC基板1を折れ線19部分で折り曲げ、FPC基板1aの裏面にFPC基板1bに接触させてFPC基板を多層化したときに図12(b)に示したように、wとx、yとzが一致するように回路導体3´をFPC基板1bにプリントする。
次に、図12(b)に示した折り曲げたFPC基板1のFPC基板1aにプリントされた回路導体3の矢印xで示された点、FPC基板1aにプリントされた回路導体3の矢印zで示された点において、図11(a)に示したように、接続子7でもって貫通させる(ここではさらに、FFC4も一緒に貫通している回路基板3もある。)。このようにすると、図13で示したように、回路導体3´と回路導体3は、接続子7を介して電気的に接続される。これにより、回路導体3´と素子2が接続子7で電気的に接続されることになる。
接続は、図3に示したようなピン状の接続子7の各クリンプ片10がFPC基板1a,1b、回路導体3,3´(及びFFC4)を貫通して、突き抜けた各クリンプ片10の先端部が曲成して加締めることにより行なう。これにより、回路導体3´と回路導体3(及びFFC4)が接続子7を介して電気的に接続されるようにする。
そして、必要に応じ、図11(b)に示したように、FPC基板1と外部配線との接続構造を前述した要領で筐体11に格納したハウジング構造を構成する。また、その接続構造を樹脂で封止した封止構造であってもよい。
図11(a)に示したFPC基板1と外部配線との接続構造によれば、素子2が設置され、この素子2に電気的に接続されている回路導体3がプリントされたFPC基板1a上に障害物18が存在しても、これを回避してFPC基板1の裏面に接する折り曲げたFPC基板1(1b)上にプリントされた回路導体3´でもって、FPC基板1上で素子2同士の配線を行なうことができる。
なお、図12(b)、図13で示したFPC基板1は、図5に示したFPC基板1をFFC4の打ち抜き部に配置する態様に適用してもよいし、図6に示したFPC基板1をFFC4の打ち抜き部に配置する態様に適用してもよい。
以上、上記説明した実施の形態では、外部配線として帯状配線体をなすFFC4を用いていたが、これに限られることはなく、芯線となる導体部を絶縁体で覆ったものであれば何であっても本発明の目的を達成できる。
本発明に係る第一の形態の接続構造を示すもので、(a)は断面図、(b)は斜視図、(c)は(b)のA−Aにおける断面図である。 本発明に係る第二の形態の接続構造を示すもので、(a)断面図、(b)は斜視図、(c)は(b)のA−Aにおける断面図である。 クリンプ片を有する接続子の斜視図である。 本発明に係る第三の形態の接続構造で、FFC上にFPC基板を配置するもので、(a)は平面図、(b)は(a)のA−Aにおける断面図である。 本発明に係る第三の形態の接続構造で、FFCの打ち抜き部にFPC基板を配置するもので、(a)は平面図、(b)は(a)のB−Bにおける断面図である。 本発明に係る接続構造を実際のFPC基板に適用したものであり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−Aにおける断面図、(c)は斜視図である。 本発明に係る接続構造を実際のFPC基板に適用した別の例のものであり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−Aにおける断面図、(c)は斜視図である。 (a)は、FFC上にFPC基板を配置する接続構造を筐体に格納したハウジング構造の断面図で、(b)は、FFCの打ち抜き部にFPC基板を配置する接続構造を筐体に格納したハウジング構造の断面図である。 本発明に係る接続構造を樹脂で封止してなる封止構造の断面図である。 (a)は、曲げ込む前の状態の素子が配列されたFPC基板の平面図、(b)は、FPC基板を曲げ込んだ状態のFPC基板と素子の位置関係を示す斜視図である。 (a)は本発明に係る接続構造を実際のFPC基板に適用したさらに別の例を示す平面図であり、(b)はその接続構造を筐体に格納したハウジング構造の平面図である。 (a)は素子が設置され、回路導体3がプリントされたFPC基板の平面図であり、(b)はそのFPC基板を折り曲げた平面図である。 図11(a)のA−Aにおける断面図である。 従来技術に係る、FPC基板と外部配線との接続構造を示したものであり、(a)は平面図、(b)はA−Aにおける断面図、(c)は斜視図である。
符号の説明
1 FPC基板
1a FPC基板の折り曲げ線
2 素子
3 回路導体
4 FFC(外部配線)
4a FFCの導体
5 リード部
7 接続子
8 半田
9 端子
10 クリンプ片
11 筐体
11´ 筐体
12 接続ピン
13 接続端子
14 従来技術に係るFPC基板
15 打ち抜き部
16 載置基板
17 樹脂
18 障害物
19 折れ線

Claims (4)

  1. 素子を備えたFPC基板と外部配線との接続構造において、該外部配線は帯状配線体であり、前記FPC基板は該帯状配線体の打ち抜き部に配置され、該帯状配線体は前記FPC基板上の回路導体と接続されていることを特徴とするFPC基板と外部配線との接続構造。
  2. 前記FPC基板は、前記FPC基板を折曲げて、前記FPC基板の裏面同士を接触させることによって多層化されていることを特徴とする請求項記載のFPC基板と外部配線との接続構造。
  3. 請求項1〜記載の接続構造を筐体に格納してなるハウジング構造。
  4. 請求項1〜記載の接続構造を樹脂で封止してなる封止構造。
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