JP2011176604A - 携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】基板や板金をフレーム樹脂と一体成形することにより、強度を保持しつつ薄型化を実現するとともに、部品点数や取り付け工数を削減して取り付け位置のばらつきが抑制された携帯端末を提供する。
【解決手段】電子回路が搭載される樹脂フレーム２１が内蔵された携帯端末であって、樹脂フレーム２１は、基板２２及び板金２３と一体成形された。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内蔵されるアンテナや基板や板金を樹脂で一体成形した携帯端末に関する。

現在、携帯電話機等の携帯端末において、ユーザはデザイン性のよい薄型端末、機能を絞ったシンプルで安価な端末を嗜好する傾向にある。そのため、携帯端末のメーカでは小型薄型部品や低背技術が要求されている。特に、アンテナは所望性能を達成するために絶対的な空間を占有する必要があるが、アンテナ単体として必要体積を確保すると端末厚型化の方向に進んでしまうという問題があった。

一方で、携帯端末を安価で製造するために複数の携帯端末において多数の共通部品を使用するなど、プロセスの低減も要求されている。この場合のアンテナ実装例としては、例えば強度保持部材（キー下板金など）にアンテナを形成した部品を筐体（樹脂）と一体成形することで、アンテナ部品の削減、アンテナ取付け工数の削減などが考えられる。

アンテナ特性の劣化を抑制するとともに小型化が実現された電子機器が提案されている（特許文献１参照）。この電子機器は、第１面及び第２面を有する回路基板と、回路基板における第１面の側に配置されチップアンテナが載置されるアンテナ基板と、第２面に形成されチップアンテナに給電するための第１給電グランドパターンと、第２面に形成され第１給電グランドパターンに電気的に接続される整合回路と、第１面とアンテナ基板との間に配置され、整合回路に電気的に接続されるとともにチップアンテナに給電する給電バネと、を備え、第１給電グランドパターンは、回路基板における垂直方向において、アンテナ基板と重なるように形成されたものである。

特開２００９−２０６７９５号公報

近年、携帯端末の機能をシンプルにすることにより工数が削減されて安価に製造できる点、またユーザによりデザイン性のよい薄型端末が嗜好される点などにより、携帯端末の薄型化が進んでいる。しかしながら、携帯端末のデザイン性を向上させるために携帯端末を軽薄短小化すると、携帯端末の強度を確保することが困難になってしまうという問題があった。そこで、アンテナをその他構成部品（コネクタなど）と一体化することで強度を保持しつつ端末厚型化を抑えることが考えられるが、これまで別部材のアンテナを一体成形する際の部品の押え方などの具体的な方法までは言及されていなかった。さらに部品実装したものを一体成形するという範囲までは提案されておらず、その場合でも一体成形する際の熱で部品が落ちてしまうなどの課題が想定される。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、基板や板金をフレーム樹脂と一体成形することにより、強度を保持しつつ薄型化を実現するとともに、部品点数や取り付け工数を削減して取り付け位置のばらつきが抑制された携帯端末を提供することを目的とする。

本発明に係る携帯端末は、電子回路が搭載される樹脂フレームが内蔵された携帯端末であって、前記樹脂フレームは、基板及び板金と一体成形されたものである。

本発明に係る携帯端末によれば、基板や板金をフレーム樹脂と一体成形することにより、強度を保持しつつ薄型化を実現するとともに、部品点数や取り付け工数を削減して取り付け位置のばらつきを抑制することが可能となる。

本発明に係る携帯端末（携帯電話機）の斜視図。 （Ａ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の分解された状態を示す分解斜視図、（Ｂ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の一体成形された状態を示す組立斜視図。 （Ａ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ基板の拡大斜視図、（Ｂ）は、樹脂フレームにアンテナ基板及び板金が一体成形された状態を示す斜視図、（Ｃ）は、アンテナ一体フレーム部材、すなわちアンテナ基板にケーブルが接続された状態を示す斜視図。 （Ａ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の別例の分解された状態を示す分解斜視図、（Ｂ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の別例の一体成形された状態を示す組立斜視図。 （Ａ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の別例の分解された状態を示す分解斜視図、（Ｂ）は、本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材の別例の一体成形された状態を示す組立斜視図。 本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材において、アンテナ基板の同軸コネクタを、例えば板バネを用いて板金と接触させる例を示す分解斜視図。 本発明に係る携帯端末（携帯電話機）のアンテナ一体フレーム部材において、アンテナ基板の同軸コネクタを、例えば板バネを用いて板金と接触させる別例を示す分解斜視図。 本発明に係る携帯端末（携帯電話機）において、アンテナ基板をフレキシブルプリント基板により形成したアンテナ一体フレーム部材を示す概略図。

本発明に係る携帯端末の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本発明に係る携帯端末として携帯電話機１を例にあげて説明する。

図１は、携帯電話機１の斜視図である。携帯電話機１は、図１に示すように、矩形の板状の筐体１０を備えていて、筐体１０の内部にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの様々な電子回路が搭載された基板や、アンテナが実装された基板、ディスプレイやキーボード（後述する操作キー１３）の基板、電池パックなどが搭載されたアンテナ一体フレーム部材２０などが収納されている。

筐体１０の一方の面には、データを表示するディスプレイ１１、音声を出力するスピーカ１２、ユーザ操作によりデータを入力する操作キー１３、音声を入力するマイクロフォン１４が設けられている。操作キー１３は、例えばカーソルや表示画面を上下左右に移動させるための十字キーや、項目を選択するための選択キーや、数字を入力するための数字キー、発信処理を行うための発信キーなどである。

図２（Ａ）は、筐体１０の内部に収納されるアンテナ一体フレーム部材２０の分解された状態を示す分解斜視図であり、図２（Ｂ）は、アンテナ一体フレーム部材２０の一体成形された状態を示す組立斜視図である。図２（Ａ）に示すように、アンテナ一体フレーム部材２０は、携帯電話機１に内蔵される各々の部品を保持するための樹脂フレーム２１、アンテナがパターニング化された基板であるアンテナ基板２２、導電体の強度保持部材である板金２３を備えている。

樹脂フレーム２１は、アンテナ基板２２、板金２３、ディスプレイやキーボードなどの様々な基板、電池パックなどの各々の部品をそれぞれ所定位置に固定しつつ保持するためのフレームである。樹脂フレーム２１は、図２（Ｂ）に示すように、アンテナ基板２２、板金２３を所定位置に固定するようにして、これらのアンテナ基板２２、板金２３と一体成形される。その際の成形方法は、例えば、金型の内部において板金２２及びアンテナ基板２３を所定位置に固定した状態で、その金型に樹脂を流し込むことで一体成形する方法である。

樹脂フレーム２１は様々な電子部品を収納する役割を担っているため、全体として例えば矩形の外枠を形成する必要があるが、外力に対する強度を維持するために更に内部に支持棒を備えていることが好ましい。そのため樹脂フレーム２１は例えば正面視「日」の字の形状に形成されている。樹脂フレーム２１をこの形状に形成することで、フレームの開口部に多数の部品を容易に格納することができるとともに、強度を保持しつつ軽量化を図ることができる。なお、樹脂フレーム２１の形状はこれに限定されず、「田」の字の形状や「目」の字の形状など、開口部を有しつつ強度を保持できる形状であれば任意の形状で良い。

アンテナ基板２２は、携帯電話機１のメインアンテナが実装されていて、例えば樹脂フレーム２１の一部に固定されるように樹脂フレーム２１の一部と同形状の正面視「コ」の字状に形成されている。そして、図２（Ｂ）に示すように、アンテナ基材２２は樹脂フレーム２１の一部に沿うような状態で樹脂フレーム２１と一体形成される。これにより、アンテナ基板２２が樹脂フレーム２１の所定位置に確実に固定されて、携帯電話機１のメインアンテナの位置のバラツキを防ぐことができる。

板金２３は、アンテナ一体フレーム部材２０の外力に対する強度を維持するための金属板であり、外形が樹脂フレーム２１と同形状になるように形成されている。そして板金２３は、樹脂フレーム２１と一体成形される際に、樹脂フレーム２１の内部の全面を覆うようにして一体形成される。

図３（Ａ）は、アンテナ基板２２の拡大斜視図であり、図３（Ｂ）は、樹脂フレーム２１にアンテナ基板２２及び板金２３が一体成形された状態を示す斜視図であり、図３（Ｃ）は、アンテナ一体フレーム部材２０のアンテナ基板２２にケーブルが接続された状態を示す斜視図である。

図３（Ａ）に示すように、アンテナ基板２２の一部には同軸コネクタ２４が実装されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、アンテナ基板２２及び板金２３が樹脂フレームに一体成形される際に、アンテナ基板２２が樹脂フレーム２１と一体成形された状態においてアンテナ基板２２の同軸コネクタ２４が外部に露出するように一体成形される。アンテナ一体フレーム部材２０において同軸コネクタ２４が外部に露出していることにより、図３（Ｃ）に示すように、露出されている同軸コネクタ２４に外部から同軸ケーブル２５を接続することで、アンテナ基板２２に対して簡単に給電することができる。なお、接続方法は任意であり、例えば板バネを用いた方法などである。

このように、導電性の強度保持部材を有する携帯端末（携帯電話機１）において、アンテナ基板２２とを樹脂で一体成形して、アンテナ基板２２を樹脂フレーム２１の所定位置に固定させるすることで、部品点数および取付け工数を削減し、取付け位置のばらつきを低減することができる。また、板金２３などの強度保持部材を樹脂で一体成形して、板金２３を樹脂フレーム２１の外枠内部に固定させるすることで、アンテナ一体フレーム部材２０の薄型化を実現しつつ強度を向上させることができる。

さらに、この携帯電話機１において、例えばアンテナ一体フレーム部材２０に同軸コネクタ２４を実装することで、アンテナへの給電を簡単に行うことができるなど、樹脂フレーム２１と一体成形する基板に、様々な部品を実装させることで、部品点数および取付け工数を削減しつつ携帯電話機１に実装される機能を増加させることができる。

図４（Ａ）は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０Ａの分解された状態を示す分解斜視図であり、図４（Ｂ）は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０Ａの一体成形された状態を示す組立斜視図である。

図４（Ａ）に示すように、アンテナ一体フレーム部材２０Ａのアンテナ基板２２Ａは、フレーム基板２１と同形状の「日」の字の形状に形成され、所定の位置（例えば第１の位置）にメインアンテナ２６が「コ」の字の形状にパターニング化されており、また、他の位置（例えば第２の位置）には第２の通信規格により通信するアンテナ２７が「口」の字の形状にパターニング化されている。

そして、図４（Ｂ）に示すように、アンテナ基板２２Ａが樹脂フレーム２１の形状に沿うようにして樹脂フレーム２１と一体成形されることにより、フレーム樹脂２１にメインアンテナ２６と第２の通信規格により通信するアンテナ２７とがそれぞれ所定位置に固定される。これらのアンテナは、図３（Ｂ）に示すように、樹脂フレーム２１と一体成形された状態において、同軸コネクタが外部に露出するように一体成形される。

このように、アンテナ基板２２、２２Ａの形状は、樹脂フレーム２１と一体化できる形状であれば任意であり、また、アンテナ基板２２、２２Ａに複数のアンテナがパターニング化されていても良い。なお、アンテナ一体フレーム部材２０に２つのアンテナがパターニング化されている例について説明したが、これに限定されない。すなわち、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、アンテナ基板２２には３つ以上のアンテナがパターニング化されていても良い。

図５（Ａ）は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０Ｂの分解された状態を示す分解斜視図であり、図５（Ｂ）は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０Ｂの一体成形された状態を示す組立斜視図である。

図５（Ａ）に示すように、アンテナ一体フレーム部材２０Ｂのアンテナ基板２２Ｂは、フレーム基板２１と同形状の「日」の字の形状に形成され、所定の位置（例えば第１の位置）にメインアンテナ２６が「コ」の字の形状にパターニング化されており、また、他の位置（例えば第２の位置）には第２の通信規格により通信するアンテナ２７が「口」の字の形状にパターニング化されており、さらに、他の位置（例えば第３の位置）には第３の通信規格により通信するアンテナ２８が線状にパターニング化されている。

そして、図５（Ｂ）に示すように、アンテナ基板２２Ｂが樹脂フレーム２１の形状に沿うようにして樹脂フレーム２１に一体成形されることにより、フレーム樹脂２１の一部にメインアンテナ２６と第２の通信規格により通信するアンテナ２７と第３の通信規格により通信するアンテナ２８とが固定される。これらのアンテナは、図３（Ｂ）に示すように、樹脂フレーム２１と一体成形された状態において、同軸コネクタが外部に露出するように一体成形される。

なお、各々のアンテナの通信規格（第２の通信規格、第３の通信規格など）は任意であり、例えばＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などである。

また、携帯電話機１において、アンテナ基板２２、２２Ａ、２２Ｂにおいて複数のアンテナがパターニング化されていて、そのアンテナ基板２２、２２Ａ、２２Ｂが樹脂フレーム２１と一体成形されることにより形成されたアンテナ一体フレーム部材２０、２０Ａ、２０Ｂは、複数のシステムに対応することができるとともに、取付けのばらつきを押さえ、アンテナをデザインに影響しない範囲で板金２３から離れた位置に設置できるためアンテナ性能を向上させることができる。

また、樹脂フレーム２１が全体として「日」の字の形状に形成されていて、アンテナ基板２２全体が樹脂フレームに覆われるような状態で一体成形され、板金２３が樹脂フレーム２１の内部を支持することにより、アンテナ一体フレーム部材２０全体の剛性を高めることができるとともに、多数の部品を実装することで携帯電話機１を大型化せずとも多くの機能を持たせることができる。

図６は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０において、アンテナ基板２２の同軸コネクタ２４を、例えば板バネ２９を用いて板金と接触させる例を示す分解斜視図である。図６に示すように、アンテナ基板２２の同軸コネクタ２４は、板バネ２９及び実装部品を介して板金２３や別の基板と接続される。これにより、携帯電話機１におけるアンテナの給電や接地を容易にしている。

図７は、携帯電話機１のアンテナ一体フレーム部材２０において、アンテナ基板２２の同軸コネクタ２４を、例えば板バネ２９を用いて板金と接触させる別例を示す分解斜視図である。図７に示すように、樹脂フレーム２１とは一体成形されないサブ基板３０を用意し、そのサブ基板３０上に板バネ３１や同軸コネクタ２４Ａを実装し、給電する方法もある。

図８は、携帯電話機１において、アンテナ基板２２Ｃをフレキシブルプリント基板３２により形成したアンテナ一体フレーム部材２０Ｃを示す概略図である。図６に示すように、フレキシブルプリント基板３２、磁性体３３を一体成形することにより形成されたアンテナ基板２２Ｃが樹脂フレーム２１に一体成形される。磁性体としては、例えば酸化鉄を主成分とするフェライトなどを用いると良い。ゴム系の磁性体は６０℃〜７０℃で特性が劣化してしまうのに対し、フェライトは数百℃まで特性が劣化しないからである。また、フレキシブルプリント基板を用いると、はがれやすいという弱点があるが、触媒などで貼り付けることによりこの弱点を克服することができる。

このように、アンテナ基板２２Ｃがフレキシブル性を有する場合であっても同様の効果を実現することができる。また、携帯電話機１において、強度保持部材（板金２３など）と基板とさらに磁性体を樹脂で一体成形することにより、ＲＦＩＤや磁性体を装荷したアンテナに対しても上述した技術を適用することができる。

なお、アンテナが搭載されたアンテナ基板２２と板金２３とが樹脂フレーム２１に一体成形される例について説明したが、これに限定されず、ＩＣやＬＳＩなどのアクティブ素子などの複数の部品が搭載された基板を樹脂フレーム２１と一体成形されるようにしても良い。

また、アンテナ一体フレーム部材２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、一方の面にディスプレイやキーボードの基板が固定され、他方の面にはＣＰＵの基板や電池パックが固定された状態で、携帯電話機１に内蔵される。

また、実施形態として、アンテナ一体フレーム部材２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが筐体１０に内蔵される例について説明したが、これに限定されず、アンテナ一体フレーム部材２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの一方の面にディスプレイやキーボードの基板などが例えば両面テープなどで固定され、他方の面にＣＰＵの基板や電池パックなどが例えば両面テープなどで固定されるとともに、表面を装飾シートなどで装飾することにより、筐体１０を用いずに携帯電話機１として使用しても良い。

一般に筐体の厚さは０．６ｍｍ程度であるため、正面・背面の双方が筐体で覆われることを考えると、筐体だけで１．２ｍｍの厚さを占有することになる。よって、アンテナ一体フレーム部材２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを用いることにより筐体の使用を省略することにより、携帯電話機１は、外力に対する強度や機能性を維持しつつ薄型化を実現することができる。

本発明に係る携帯端末（携帯電話機１）によると、基板や板金をフレーム樹脂と一体成形することにより、部品点数や取り付け工数を削減して取り付け位置のばらつきを抑制することが可能となる。

本発明の説明として、携帯電話機１について説明したが、これに限らず、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ネットブック、携帯ゲーム機、携帯テレビ等、任意の電子機器であって良い。

１…携帯電話機，１０…筐体，１１…ディスプレイ，１２…スピーカ，１３…操作キー，１４…マイクロフォン，２０、２０Ａ〜２０Ｃ…アンテナ一体フレーム部材，２１…樹脂フレーム，２２、２２Ａ〜２２Ｃ…アンテナ基板，２３…板金，２４、２４Ａ…同軸コネクタ，２５…同軸ケーブル，２６…メインアンテナ，２７…第２の通信規約のアンテナ，２８…第３の通信規約のアンテナ，２９、３１…板バネ，３０…サブ基板，３２…フレキシブルプリント基板，３３…磁性体。

Claims (11)

1. 電子回路が搭載される樹脂フレームが内蔵された携帯端末であって、
   前記樹脂フレームは、基板及び板金と一体成形されたことを特徴とする携帯端末。
2. 前記樹脂フレームに、アンテナが基板にパターニング化されたアンテナ基板及び板金が一体成形されたことを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
3. 前記アンテナ基板はアンテナに給電を行うための同軸コネクタを有していて、この同軸コネクタが露出するように前記樹脂フレームに一体成形されたことを特徴とする請求項２記載の携帯端末。
4. 前記アンテナ基板はアンテナに給電を行うための同軸コネクタを有していて、この同軸コネクタが板バネを介して他の基板または板金に接続されるように前記樹脂フレームに一体成形されたことを特徴とする請求項２記載の携帯端末。
5. 前記アンテナ基板は、前記樹脂フレームの一部の形状と一致する形状に形成され、前記樹脂フレームの一部に沿うような状態で一体成形されたことを特徴とする請求項２記載の携帯端末。
6. 前記板金は、外形が前記樹脂フレームの形状と一致するように形成され、前記樹脂フレームの内部の全面を覆うように前記樹脂フレームと一体成形されることを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
7. 前記樹脂フレームに、アクティブ素子が実装された基板及び板金が一体成形されたことを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
8. 前記樹脂フレームは、「日」の字の形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
9. 前記アンテナ基板に、複数のアンテナがパターニング化されたことを特徴とする請求項２記載の携帯端末。
10. 前記アンテナ基板は、基板、磁性体、板金を一体成形することにより形成されたことを特徴とする請求項２記載の携帯端末。
11. 前記樹脂フレームに一体成形される基板は、フレキシブル性を有することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。

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