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JP2009032588A - スイッチ装置 - Google Patents

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JP2009032588A
JP2009032588A JP2007196487A JP2007196487A JP2009032588A JP 2009032588 A JP2009032588 A JP 2009032588A JP 2007196487 A JP2007196487 A JP 2007196487A JP 2007196487 A JP2007196487 A JP 2007196487A JP 2009032588 A JP2009032588 A JP 2009032588A
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Takashi Edo
崇司 江戸
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Fujikura Ltd
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Abstract

【課題】クリック特性に優れ、薄型化を図る。
【解決手段】スイッチ装置1は、基板3上の接点部5Aをほぼ中央にして覆って配置され、前記接点部5Aに接離可能な可撓性の椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドーム7と、このスイッチ用ドーム7を基板3上の所定位置に配置して押さえる光反射型のドーム押えシート9と、前記スイッチ用ドーム7の頂点部に対向するドット部15を有する上部シート17と、この上部シート17の下方に前記スイッチ用ドーム7の周囲を囲んで配置された孔11Aを有するスペーサ11と、前記上部シート17と前記ドーム押えシート9との間に配置され、前記ドーム押えシート9を照射する発光体13と、で構成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、スイッチ装置に関し、特にLEDやELなどの発光機能を有する発光体を搭載したスイッチ装置であって、携帯電話などの小型電子機器に組み込まれる操作用のクリック特性に優れた薄型のスイッチ装置に関する。
一般に、携帯電話に代表されるモバイル用電子機器に使用される操作用のキースイッチ101は、例えば特許文献1に示されているものと基本的に同様であり、図4に示されているように、電子機器の筐体103に組み込まれている。なお、電子機器としては、上記の携帯電話の他に、例えばデジタルカメラ、PDA、MD(商標名)、CD(商標名)プレーヤ、あるいはその他の電子機器がある。
また、筐体103の内部には、PCB(Printed Circuit Board)もしくはFPC(Flexible Printed Circuit)などのプリント配線基板105の上に導電性材料からなる一方の接点部107Aが備えられ、この一方の接点部107Aの周りに他方の接点部107Bが環状に備えられている。
上記の各接点部107A、107B上には、椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドーム109(メタルドーム)が配置されている。すなわち、スイッチ用ドーム109は、前記一方の接点部107Aに接離可能な可撓性を有しており、その外周を他方の接点部107Bに接続して載置される。上記のスイッチ用ドーム109は、導電材料としての例えばステンレスもしくは銅系金属の板材を加工することによって形成されている。さらに、スイッチ用ドーム109は一方の接点部107Aをほぼ中央にして覆って、つまり椀型形状の凹面の中心方向側に前記他方の接点部107Aが位置するように配置されている。スイッチ用ドーム109は、椀型形状の凸面側が例えば樹脂シートからなるドーム押えシート111により貼着されて基板105上に押さえられ位置決めされている。
上記のドーム押えシート111は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)を基材とし、且つ光を反射するシート材111A(光拡散シート)と、このシート材111Aの一面に塗布した例えばアクリル系もしくはシリコン系粘着材からなる粘着剤層111Bとから構成されるものであり、スイッチ用ドーム109を保持する粘着剤層111Bはそのまま基板105の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。
さらに、キースイッチ101は、上記のドーム押えシート111の上方に、スイッチ用ドーム109を押し込むためのアクチュエータとしての例えばキーマット113がプリント配線基板105から離間した位置に配置されている。
キーマット113はシリコンラバーもしくはウレタンシートにポリカーボネイト等の硬質プラスチックを付帯させたものである。また、キーマット113は、スイッチ用ドーム109を押し込むための突状のドット部115を有している。
また、キーマット113は、筐体103の内部に設けられており、位置決め穴などを用いて、キーマット113のドット部115が直接もしくは間接的にスイッチ用ドーム109の直上に位置するように組み立てられる。
また、基板105の上にはLEDなどの発光体117が実装され。この発光体117の光は、ドーム押えシート111で反射されることで、前記発光体117がバックライトの役割を果たしている。
したがって、上記のキーマット113が人の指で押し込まれると、ドーム押えシート111の上からスイッチ用ドーム109の頂点部付近が押し下げられる。スイッチ用ドーム109はその頭頂部付近が反転して凹むように押し込まれて一方の接点部107Aに接触して導通状態になり、キースイッチ101がON状態となって、発光体117から発光された光がドーム押えシート111で反射する。また、上記のように、スイッチ用ドーム109が反転して凹む際に、クリック感が得られるようになっている。なお、キースイッチ101には、良好な操作感触性と高い導電性が要求される。
特開2006−127799号公報
ところで、近年、電子機器の小型化及び薄型化が進んでいるが、従来のキースイッチ101の構造であると、その総厚が厚くなってしまい、薄型化された筐体103内には収納できないという問題があった。
例えば、上述したキーマット113などは1mm以上の厚さがあり、薄型化を困難とする構成になってしまう。また、特許文献1の場合では、スイッチ部が厚い構造であるため、薄型化には不利であり、例えば、総厚が1mm以下のキースイッチ101を製造することは現実的に困難である。
また、従来の構成では、構成物であるキーマット113と基板105、スイッチ用ドーム109、ドーム押えシート111等を個別に筐体103内に組み込む必要があり、製造コストを上昇させる要因となっていた。
本発明は、クリック特性に優れ、薄型化を図ることが可能なスイッチ装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、この発明のスイッチ装置は、基板上の接点部をほぼ中央にして覆って配置され、前記接点部に接離可能な可撓性の椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、
このスイッチ用ドームを基板上の所定位置に配置して押さえる光反射型のドーム押えシートと、
前記スイッチ用ドームの頂点部に対向するドット部を有する上部シートと、
この上部シートの下方に前記スイッチ用ドームの周囲を囲んで配置された孔を有するスペーサと、
前記上部シートと前記ドーム押えシートとの間に配置され、前記スイッチ用ドームを照射する発光体と、
で構成されていることを特徴とするものである。
また、この発明のスイッチ装置は、前記スイッチ装置において、前記基板から上部シートまでの総厚が、1mm以下であることが好ましい。
また、この発明のスイッチ装置は、前記スイッチ装置において、前記スイッチ用ドームの頂点部を通過する基板から上部シートの表面までのスイッチ部の厚さと、前記スペーサに位置する基板から上部シートの表面までのスペーサ部の厚さとの差が、0mm以上で、且つ0.5mm以下であることが好ましい。
また、この発明のスイッチ装置は、前記スイッチ装置において、前記スペーサの孔の内径が、前記スイッチ用ドームの直径より0.5mm以上大きいことが好ましい。
また、この発明のスイッチ装置は、前記スイッチ装置において、前記発光体が、前記スイッチ用ドームの外周縁から0.5mm以上、5mm未満の位置に配置されていることが好ましい。
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、LEDなどの発光体を搭載したスイッチ装置は、スイッチ用ドームの頂点部に対向するドット部を有する上部シートと、上部シートの下方に前記スイッチ用ドームの周囲を囲んで配置された孔を有するスペーサを用いた構造とすることによって、薄型化された電子機器内に容易に収納することができる。しかも、総厚1mm以下の厚さとなり、薄いにもかかわらず、発光体の光をスイッチ用ドーム上のドーム押えシートに照射して反射させることができ、クリック特性などの特性や耐久性にも優れたスイッチ装置とすることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1及び図2を参照するに、この実施の形態に係るスイッチ装置1は、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、MD(商標名)、CD(商標名)プレーヤ、あるいはその他の電子機器に用いられるものである。
また、スイッチ装置1には、PCB(Printed Circuit Board)もしくはFPC(Flexible Printed Circuit)などのプリント配線基板3の上に導電性材料からなる一方の接点部5Aが備えられ、この一方の接点部5Aの周りに他方の接点部5Bが環状に備えられている。
上記の各接点部5A、5Bには、前記一方の接点部5Aと他方の接点部5Bとの導通をON・OFFせしめる導電性材料からなるスイッチ用ドーム7が設けられている。このスイッチ用ドーム7としての例えばメタルドームは、前記一方の接点部5Aに接離可能な可撓性の椀型形状をなしており、その外周を他方の接点部5Bに接続して載置されるものである。なお、スイッチ用ドーム7は、直径Aが例えば3.0〜5.0mmで、高さBは例えば0.2〜0.3mmである。また、上記のスイッチ用ドーム7は、導電材料としての例えばステンレスもしくは銅系金属の板材を加工することによって構成されている。さらに、上記の一方の接点部5Aをほぼ中央にして覆って、つまり椀型形状の凹面の中心方向側に前記一方の接点部5Aが位置するように配置されている。したがって、スイッチ用ドーム7の頂点部が下方へ押圧されると、頂点部付近が反転して凹むように押し込まれて一方の接点部5Aに接触し、導通するように位置している。上記のスイッチ用ドーム7は、椀型形状の凸面側が例えば樹脂シートからなるドーム押えシート9により基板3上に押さえられ位置決めされている。
上記のドーム押えシート9は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)を基材し、且つ光を反射するシート材9A(光拡散シート)と、このシート材9Aの一面に塗布した例えばアクリル系もしくはシリコン系粘着材からなる粘着剤層9Bとから構成されるものであり、スイッチ用ドーム7を保持する粘着剤層9Bはそのまま基板3の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。
図2を併せて参照するに、スイッチ用ドーム7の周囲を囲んだ孔11Aを有するスペーサ11がドーム押えシート9の上に配置されている。なお、スペーサ11の外形形状はほぼ円形状となるドーナツ状であっても、板状のスペーサ11にスイッチ用ドーム7を配置する位置に前記孔11Aを設けたものであっても、あるいは他の外形形状であっても良い。
また、基板3の上にはLEDなどの発光体13が実装されており、この実施の形態では発光体13の照射光が上記のスペーサ11の孔11Aの内径側に臨むように設けた切欠き部11Bに設けられている。しかも、スイッチ用ドーム7の上の光反射型のドーム押えシート9に向けて発光されるように横向きに設けられている。したがって、前記発光体13から発光された光がドーム押えシート9で反射されることで、前記発光体13がバックライトの役割を果たしている。なお、発光体13としては、上記のLEDに限定されず、例えばEL(エレクトロ・ルミネッサンス)であっても、あるいは他の形態の発光体13であっても良い。
また、上記のドーム押えシート9の上方には、前記スイッチ用ドーム7の頂点部を下方へ押圧するためのドット部15が所定位置に配設され上部シート17が、上記の発光体13及びスペーサ11を挟み込むように配置されている。なお、前記ドット部15は、前記接点部5Aと接点部5Bとの導通をON・OFFせしめるために、スイッチ用ドーム7の頂点部を押し込むためのアクチュエータとして作用するものである。
上記構成により、スイッチ用ドーム7上の上部シート17が人の指で押し込まれると、ドット部15により、ドーム押えシート9の上からスイッチ用ドーム7の頂点部付近が押し下げられる。スイッチ用ドーム7はその頂点部付近が反転して凹むように押し込まれて接点部5Aに接触して導通状態になり、スイッチ装置1がON状態となる。このスイッチONで発光体13から発光された光がドーム押えシート9で反射する。また、上記のように、スイッチ用ドーム7が反転して凹む際に、クリック感が得られるようになっている。
次に、上記の実施の形態のスイッチ装置1の構成に基づいた実施例1〜実施例9を作成し、さらに、この実施の形態のスイッチ装置1と比較するために比較例1〜比較例5を作成した。なお、各実施例及び各比較例において同様の部材には同じ符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる点について詳しく説明する。
〔実施例1〕
実施例1のスイッチ装置1の構成材料としては、基板3は公知のプリント配線基板であり、基板3の材質はポリイミドである。また、スイッチ用ドーム7の直径A(ここでは、「メタルドーム径」という)は4.0mmであり、高さBは0.23mmである。
また、スペーサ11の材質は日東電工社製「No.507」を使用しており、このスペーサ11の厚さCは0.3mmであり、スペーサ11の孔11Bの内径D(ここでは、「スペーサ径」という)が8mmである。また、発光体13は側面発光型LEDを使用しており、スイッチ用ドーム7の部分で上方に反射させて発光させる方式である。
なお、この実施例1では「スペーサ径」−「メタルドーム径」(D−A)が4.0mmである。
また、上部シート17は、PET(ポリエチレンテレフタレート)で、帝人デュポンフィルム(株)の社製「型番;HSL」を使用している。上部シート17の厚さEが0.1mmである。ドット部15の高さFは0.2mmであり、ドット部15の材質はUV硬化樹脂である。
また、実施例1のスイッチ装置1の製造方法としては、上部シート17の裏面側(図2における下側)に意匠のための印刷が行われ、さらに、UV硬化樹脂を印刷して0.2mmの高さFのドット部15が作成される。
また、スイッチ用ドーム7が、公知の方法で作製したプリント配線基板としての例えば基板3の所定位置に配置される。ドーム押えシート9が前記スイッチ用ドーム7及び基板3の上から貼り付けられる。このとき、発光体13は基板3に接続されている。さらに、スペーサ11としての例えば両面粘着シートがドーム押えシート9の上に貼り付けられる。なお、スペーサ11には各ドーム押えシート9の位置に合わせて孔11Aが設けられている。
次いで、前述したようにドット部15を配設した上部シート17が前記基板3上のドーム押えシート9及びスペーサ11の上から貼り合わされることで、実施例1のスイッチ装置1の試験サンプルが作成される。このときの仕上がり厚H、つまり基板3から上部シート17までの総厚Gは0.8mmである。
また、この実施の形態では、「スイッチ部の厚さ」とは、スイッチ用ドーム9の頂点部を通過する位置の厚さをいい、総厚Gに該当する。また、「スペーサ部の厚さ」とはスペーサ部における厚さHをいう。なお、実施例1では、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0.2mmである。
また、スイッチ用ドーム7の外周縁(ここでは、「メタルドームエッジ」という)から発光体13までの距離Jが1.0mmである。
〔実施例2〕
実施例2のスイッチ装置1の構成材料としては、ドット部15の高さFが0.1mmであり、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0.0mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.6mmである。
〔実施例3〕
実施例3のスイッチ装置1の構成材料としては、ドット部15の高さFが0.5mmであり、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0.5mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は1.0mmである。
〔実施例4〕
実施例4のスイッチ装置1の構成材料としては、ドット部15の材質がシリコンゴムであり、これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔実施例5〕
実施例5のスイッチ装置1の構成材料としては、ドット部15の材質が熱硬化樹脂のエポキシ樹脂であり、これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔実施例6〕
実施例6のスイッチ装置1の構成材料としては、スペーサ径Dが5mmであり、「スペーサ径」−「メタルドーム径」(D−A)が1mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔実施例7〕
実施例7のスイッチ装置1の構成材料としては、スペーサ径Dが20mmであり、「スペーサ径」−「メタルドーム径」(D−A)が16mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔実施例8〕
実施例8のスイッチ装置1の構成材料としては、スイッチ用ドーム7の外周縁から発光体13までの距離Jが0.5mmであり、これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔実施例9〕
実施例9のスイッチ装置1の構成材料としては、スイッチ用ドーム7の外周縁から発光体13までの距離Jが4.5mmであり、これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔比較例1〕
比較例1のスイッチ装置の構成材料としては、上部シート17にドット部15を印刷しない。「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が−0.05mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.55mmである。
〔比較例2〕
比較例2のスイッチ装置の構成材料としては、ドット部15の高さFが0.8mmであり、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0.8mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は1.4mmである。
〔比較例3〕
比較例3のスイッチ装置の構成材料としては、スペーサ径が4.5mmであり、「スペーサ径」−「メタルドーム径」(D−A)が0.5mmである。これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
〔比較例4〕
比較例4のスイッチ装置は図4に示されている従来構造である。キーマット113の厚さが2.0mmである。仕上がり厚H(総厚)は2.5mmである。
〔比較例5〕
比較例5のスイッチ装置の構成材料としては、スイッチ用ドーム7の外周縁から発光体13までの距離Jが5.0mmであり、これ以外は実施例1と同じである。したがって、仕上がり厚H(総厚)は0.8mmである。
次に、上述した実施例1〜実施例9,比較例1〜比較例5のスイッチ装置1の試料を作成し、各試料に対してクリック率、耐久性、輝度の試験を行ったところ、「表1」、「表2」の試験結果が得られた。
なお、クリック率の試験方法としては、図3に示されているように、スイッチ用ドーム7を押した際の荷重−変位曲線が図示されている。操作感触性は極大値の荷重(P1)、極小値の荷重(P2)、ストローク(S2)によって評価される。具体的には、押し込む力は極大値P1、座屈感触はクリック率〔=(P1−P2)/P1〕にて評価され、押し込み深さはS2にて評価される。一般的に、クリック率が高い値ほど、良好な感触(=良好なクリック特性)となることが知られている。
そこで、実施例1〜実施例9,比較例1〜比較例5の試料に対して、市販の荷重変位測定器を用いてクリック率を評価した。なお、各試料数はN=100とし、その平均値を使用した。
また、耐久性の試験方法としては、実施例1〜実施例9,比較例1〜比較例5の試料に対して、打鍵試験機を用いて50万回の打鍵試験を実施した。試料数は各N=50とし、試験後の試料の状態、具体的には外観上の剥がれ、擦れ、位置ずれ、導通状態を見て判断し、その評価を良好は○、不良は×とした。
また、輝度の試験方法としては、実施例1〜9,比較例1〜5の試料に対して、コニカミノルタ製「CS−100」を用いて輝度を評価した。輝度に関しては、3.0cd/m以上を合格とした。
Figure 2009032588
Figure 2009032588
表1から分かるように、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0μmより小さい場合は、例えば比較例1に示されているようにクリック率が低下するので不適である。逆に、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)が0.5mmより大きくなると、比較例2に示されているように打鍵耐久性が低下する。その理由は、打鍵によってドット部15とスイッチ用ドーム7の位置ずれが発生しやすくなるためである。従って、「スイッチ部の厚さ」と「スペーサ部の厚さ」との差(G−H)は、0mm以上、0.5mm以下であることが好ましい。
上部シート17に取り付けられるドット部15は、今回使用したUV硬化樹脂、熱硬化樹脂、シリコンゴムのいずれの場合でも使用可能であり、特にドット部15の材質が制限されるものではない。また、ドット部15の製法についても、塗布方法、硬化方法、接着方法等でも良く、特に制限されるものではない。
スペーサ11の環状部11Bの内径D(スペーサ径)は、スイッチ用ドーム7の直径A(メタルドーム径)より0.5mm以上であることが好ましい。比較例3に示されているように、0.5mmより小さい場合にはクリック率が低下する。
スペーサ11の設置箇所には特に制限はないが、キーの誤作動を防ぐために上部シート17とドーム押えシート9の間に設置するほうが好ましい。
基板は、フレキシブルプリント基板(Flexible Printed Circuit、FPC)を使用したほうが、スイッチ装置1の総厚を薄くすることに有利であるが、リジッドプリント基板(Rigid Printed Circuit、RPC)を使用することも可能であり、特に制限を設けるものではない。
比較例4は、実施例1〜実施例9に比べて総厚が厚すぎであり、薄型化には不適である。
また、スイッチ用ドーム7の外周縁から発光体13までの距離Jは0.5mm以上、5mm未満であることが望ましい。比較例5に示されているように、前記距離Jが5.0mmの場合には輝度が低下する。なお、実施例1〜実施例9のスイッチ装置1の発光は、3.0cd/m以上であり、従来のものと特に遜色なく、同等の発光が可能であることが分かった。
以上のことから、この実施の形態のスイッチ装置1は、従来のようにキーマット113を用いておらず、スイッチ用ドーム7の頂点部に対向するドット部15を有する上部シート17と、上部シート17の下方に前記スイッチ用ドーム7の周囲を囲んで配置された孔11Aを有したスペーサ11を用いた構造とすることによって、総厚で1mm以下の薄型化を達成することができ、薄型化された電子機器内に容易に収納することができる。しかも、クリック率などの特性や耐久性にも優れたものである。加えて、上記のように薄型化を図れたにもかかわらず、発光体の光をスイッチ用ドーム7上のドーム押えシート9に照射して反射させることができる。
この発明の実施の形態のスイッチ装置の部分的な断面図である。 図1の上部シートを取り除いたときの平面図である。 スイッチ用ドームを押した際の荷重変位曲線図である。 従来のスイッチ装置の部分的な断面図である。
符号の説明
1 スイッチ装置
3 基板(プリント配線基板)
5A、5B 接点部
7 スイッチ用ドーム
9 ドーム押えシート
9A シート材(光拡散シート)
9B 粘着剤層
11 スペーサ
11A 孔
11B 切欠き部
13 発光体
15 ドット部
17 上部シート

Claims (5)

  1. 基板上の接点部をほぼ中央にして覆って配置され、前記接点部に接離可能な可撓性の椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、
    このスイッチ用ドームを基板上の所定位置に配置して押さえる光反射型のドーム押えシートと、
    前記スイッチ用ドームの頂点部に対向するドット部を有する上部シートと、
    この上部シートの下方に前記スイッチ用ドームの周囲を囲んで配置された孔を有するスペーサと、
    前記上部シートと前記ドーム押えシートとの間に配置され、前記ドーム押えシートを照射する発光体と、
    で構成されていることを特徴とするスイッチ装置。
  2. 前記基板から上部シートまでの総厚が、1mm以下であることを特徴とする請求項1記載のスイッチ装置。
  3. 前記スイッチ用ドームの頂点部を通過する基板から上部シートの表面までのスイッチ部の厚さと、前記スペーサに位置する基板から上部シートの表面までのスペーサ部の厚さとの差が、0mm以上で、且つ0.5mm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のスイッチ装置。
  4. 前記スペーサの孔の内径が、前記スイッチ用ドームの直径より0.5mm以上大きいことを特徴とする請求項1、2又は3記載のスイッチ装置。
  5. 前記発光体が、前記スイッチ用ドームの外周縁から0.5mm以上、5mm未満の位置に配置されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載のスイッチ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012104282A (ja) * 2010-11-08 2012-05-31 Fujitsu Ltd 電子機器およびプリント基板モジュール

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