JP2010141693A

JP2010141693A - 携帯端末及び筐体一体アンテナ

Info

Publication number: JP2010141693A
Application number: JP2008317006A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Tsujimura; 彰宏辻村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: US20100149047A1; US8184054B2; JP5117367B2

Abstract

【課題】ピンホールの発生を抑制し、もって腐食を回避することを課題とする。
【解決手段】成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体１０と、この筐体１０の壁面でかつ前記プリント基板１６と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターン１４とを具備し、前記アンテナパターン１４は無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化していることを特徴とする携帯端末。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば回動式に開閉可能な、いわゆるクラムシェルタイプ、スライド、スィーベルの携帯電話機や、携帯型情報機器等の移動通信に使用される形態端末及び筐体一体アンテナに関する。

携帯端末においては、機能の多様化が図られる一方、利用者からは携帯に好適するように小型・薄型化の要請がある。このような要請を満足するための小型・薄型化技術としては、外部との通信を行う際、物理的な大きさで性能が決まるアンテナの小型化技術が重要となっている。

このアンテナの小型化技術としては、例えば無線回路の実装されたプリント基板が内装される筐体の一部に導体パターンを設け、この導体パターンと無線回路とを板金で形成した板バネやスプリングコネクタを用いて圧接させることにより、相互間を電気的に接続させ、アンテナとしての動作させる構成のものが提案されている（例えば、特許文献１）。

ところで、前記筐体は一般にプラスチックで形成されていることが多いが、こうした材料の筐体に導体パターンとなる金属を無電解めっき法を用いてめっきする方法が知られている（例えば、特許文献２）。この無電解めっき法は、３価の鉄イオンおよびこれとフェライト磁性体を形成できる２価の金属イオンを含む溶液で被メッキ材料を処理し、中和し、フェライトをその表面に析出させた後、無電解メッキ浴中で処理することを特徴とする。
特開２００５−２９５５７８号公報特開平５−４４０４７号公報

しかしながら、特許文献２による無電解めっき法により形成したアンテナでは、アンテナを高温硬質で長時間使用した場合、ピンホールより導体パターンに水等の不純物が入り込み、腐食が発生しやすいという問題があった。

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、アンテナパターンの一構成であるニッケル層を非晶質化することにより、ピンホールの発生を抑制し、もって腐食を回避しえる携帯端末及び筐体一定アンテナを提供することを目的とする。

本発明に係る携帯端末は、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化していることを特徴とする。

本発明に係る筐体一体アンテナは、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化していることを特徴とする。

本発明によれば、アンテナパターンの一構成であるニッケル層を非晶質化することにより、ピンホールの発生を抑制し、もって腐食を回避しえる携帯端末及び筐体一定アンテナを提供できる。

以下、本発明の携帯端末及び筐体一体アンテナについて更に詳しく説明する。但し、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
（第１の実施形態）
図１を参照する。図１はこの発明の第１の実施形態に係るクラムシェルタイプの形態電話機の構成を示す。第１の筐体１０には、第２の筐体１１がヒンジ機構１２を介して矢印方向に回動式に開閉可能に連結されている。即ち、第１の筐体１０は成形体であり、例えばサブプレィ１３が配置された外側カバー１０１と、メインディスプレィ（図示せず）に配置された内側カバー１０２で構成されている。外側カバー１０１及び内側カバー１０２は、ポリカーボネート（ＰＣ），ＡＢＳ，ＰＣ／ＡＢＳ等の非導体樹脂からなる。この非導体樹脂の溶解温度は６５度以上である。第２の筐体１１には、例えば制御部、電源部等を含む図示しない電話機本体が内装され、その内面側に図示しない操作ユニットが配置されている。

ここで、第１の筐体１０の外側カバー１０１及び内側カバー１０２と第２の筐体１１は、例えば誘電性材料や非金属材料等の非導電性材料の成形材料を、例えば周知の射出成形機を用いて射出成形されて所望の筐体形状に形成される（図２参照）。このうち第１の筐体１０の外側カバー１０１には、例えばこの発明の一実施の形態に係る筐体一体アンテナが構成される。

外側カバー１０１は、図３に示すように、射出成形時の型抜き用の押出しピンの位置が、無電解めっきで形成されるアンテナパターン１４の配線領域を除く部位に射出成形されている。外側カバー１０１には、その内壁に所望のアンテナ特性を有した直線状や曲線状等のアンテナパターン１４が、射出成形時に残った押出しピン跡１５の存在する部位を除いた領域に無電解めっきにより形成されている。アンテナパターン１４は、接続部１７を介してプリント基板１６に設けられた無線回路（図示せず）に電気的に接続されている。

外側カバー１０１の押出しピンの当接位置は、例えば図４に示すようにその周囲に配置される立ち壁９上、補強用リブ８上、これらの側壁に近接した、いわゆるコーナー部となる範囲Ａ、及び図５に示すような合体用係止上７上やその側壁に近接した範囲や、アンテナパターン１４を除く領域で、均一的に押出し力を付与することが可能な部位に設定される。

前記アンテナパターン１４は、図７に示すように、非導体樹脂製の外側カバー１０１上に、接着層１を介して無電解めっきにより銅層２、アモルファス（非晶質）化したニッケル(Ｎｉ)層３及び金層４を順次積層して構成されている。非晶質化したＮｉ層３は、図８（Ａ）に示すように微結晶状態のＮｉ層３ａを形成した後、アモルファス化することにより形成する（図８(Ｂ）参照）。
アンテナパターン１４は、具体的には図９(Ａ）〜（Ｃ）に示すように、２箇所の開放端２１ａ，２１ｂとこれらの開放端間の中間部２１ｃからなり、アンテナパターン１４のうち最細部分Ｘの線幅は０．３ｍｍ以上であり、開放端２箇所と中間部２１ｃの平均めっき厚は銅層１０μｍ以上，ニッケル層６μｍ以上，金層０．０３μｍ以上である。なお、アンテナパターン１４は、図９（Ａ）では便宜上コーナー部において角形状に形成されているが、実際は曲線状になっている。また、アンテナパターン１４の細線部分Ｘは、例えば図９（Ｂ），（Ｃ）のような箇所を示す。

アンテナパターン１４のうち最細部分の線幅Ｗと、開放端２箇所と中間部２１ｃの平均銅層の厚みＴの積ＷＴは、３×１０^−９ｍ^２以上である。また、アンテナパターン１４の内部応力は±１０ＭＰａ以内、その伸び率は１〜５％である。

第１の実施形態によれば、以下の効果を有する。
１）めっき膜を非晶質化すると、単純にピンホール（小さい孔）の発生が抑制される。腐食は、このようなピンホールからの不純物の侵入で発生すると思われる。また、ピンホールは、結晶粒界が開始点となることが多い。本実施形態では、アンテナパターン１４の一構成として非晶質化したＮｉ層３を設けることで、結晶粒界の発生を防止できる。

２）アンテナパターン１４の表面のビッカース硬度を５００〜５５０Ｈｖとすることにより、腐食を防止することができる。下記表１は、無電解Ｎｉ（加熱あり）、無電解Ｎｉ（通常）、本発明のＮｉ及び電解Ｎｉの場合の硬度、抵抗、腐食の有無を比較したものである。表１より、本発明の場合、腐食がなく他の例と比べて優れていることが明らかである。なお、電解Ｎｉの場合、強度の点では問題ないが、腐食の点で劣ることが明らかであった。

３）アンテナパターン１４のうち最細部分の線幅を０．３ｍｍ以上とし、2箇所の開放端２１ａ，２１ｂと中間部２１ｃの平均めっき厚を銅層１０μｍ以上，ニッケル層６μｍ以上，金層０．０３μｍ以上とした。即ち、線幅を上記の数値範囲に設定することにより、アンテナ特性とめっき析出化に優れる。ここで、線幅が０．３ｍｍ未満ではめっきが析出しない。また、銅層の厚みを上記の数値範囲に設定することにより、アンテナ特性に優れる。なお、めっき厚は蛍光Ｘ線で測定することが可能である。更に、ニッケル層を上記の数値範囲に設定することにより耐食性に優れ、金層を上記数値範囲に設定することにより接触抵抗を良好にできる。前記アンテナパターン１４の抵抗値Ｒは、パターン１４の導電率をσ、パターン１４の線路長をＬ、前記線幅をＷ、上記平均めっき厚をＴとしたとき、下記式（１）により求めることができる。
Ｒ＝σ・Ｌ／Ｗ・Ｔ …（１）
４）アンテナパターン１４のうち最細部分の線幅Ｗと、２箇所の開放端２１ａ，２１ｂと中間部２１ｃの平均銅層の厚みＴの積ＷＴを、３×１０^−９ｍ^２以上とした。これにより、アンテナパターン１４を良好に動作させることができる。

５）アンテナパターン１４の内部応力を±１０ＭＰａ以内とした。これにより、アンテナパターン１４の腐食を抑制することができる。図１０は、アンテナパターンのＮｉ層のリンの濃度とアンテナパターンの内部応力との関係を示す特性図である。また、下記表２は、Ｎｉ（加熱）、Ｎｉ（通常）及び本発明の非晶質化したＮｉの内部応力及び腐食の有無を示す。図１０及び表２より、内部応力が±１０ＭＰａ以内のとき，即ちＮｉ層中のリン濃度が１０〜１１％のとき、腐食を抑制できることが明らかである。なお、図１０において、内部応力が０より上の領域に行くに従って収縮しやすく、０より下の領域に行くに従って膨張し易い。また、図１０中の（ａ）は本発明のリン濃度の領域であり、（ｂ）は従来のアンテナパターンに膨れが生じる領域である。

６）アンテナパターンの伸び率は１〜５％である。これにより、アンテナパターン１４の腐食を抑制することができる。図１１は、アンテナパターンのＮｉ層のリンの濃度と伸び率との関係を示す特性図である。また、下記表３は、Ｎｉ（加熱）、Ｎｉ（通常）及び本発明の非晶質化したＮｉの内部応力及び腐食の有無を示す。図１１及び表３より、伸び率が１〜５％のとき，即ちＮｉ層中のリン濃度が１０〜１２％のとき、腐食を抑制することが明らかである。なお、図１１中の（ａ）は本発明の伸び率の領域であり、（ｂ）は従来のＮｉ（通常）の伸び率の領域である。

７）外側カバー１０１は、溶解温度は６５度以上のポリカーボネート（ＰＣ），ＡＢＳ，ＰＣ／ＡＢＳ等の非導体樹脂からなる。これにより、微結晶状態のＮｉ層を非晶質化するとき熱が発生するが、外側カバー１０１が溶解するのを抑制できる。

（第２の実施形態）
図６を参照する。図６はこの発明の第２の実施形態に係るクラムシェルタイプの形態電話機の構成を示す。なお、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。上述した第１の実施形態では、第１の筐体１０の外側カバー１０１を一つの成形体として形成し、この外側カバー１０１にアンテナパターン１４を無電解めっきにより形成して筐体一体アンテナとして構成した場合について説明した。
第２の実施形態は、例えば外側カバー１０１を、図６に示すように第１の成形体１０１ａと第２の成形体１０１ｂを合体して所望の形状のカバー構造として、その一方の例えば第１の成形体１０１ａの内壁面に上記アンテナパターン１４を電解めっきにより形成して筐体一体アンテナとして構成したものである。

なお、上記実施形態では、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Ｗと、２箇所の開放端と中間部の平均銅層の厚みＴの積ＷＴを、３×１０^−９ｍ^２以上としたが、これに限らず、アンテナパターンの導電率をσ、線路長をＬ、抵抗値をＲとしたとき、Ｌ／（Ｒ・Ｗ・Ｔ）≦１としてもよい。

更に、耐塩水９６Ｈで炭酸塩、あるいは硫酸塩がＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型２次イオン質量検出法）でイオンスペクトルが試験前よりも３倍以下であるようにしてもよい。図１２は、塩水（ＪＩＳＺ２３７１）を用いて、塩水濃度５％，槽内環境（温度３５℃、湿度９８％Ｒｈ），噴霧時間９６時間の条件下で腐食を確認した結果を示す特性図である。なお、図１２の下側の特性図は試験前のスペクトル強度を示し、図１２の上側の特性図は試験後のスペクトル強度を示す。図１２より、目視以外の手段でアンテナパターンの腐食を数値化して定義することができる。従って、図１２の場合、Ｎａ_２ＯＨを例にとれば、試験後のＮａ_２ＯＨの強度（約１．５）が試験前のＮａ_２ＯＨの強度（約０．５）の３倍以下であるので、腐食を抑制しえると判断できる。
以上詳述したように、本発明によれば、非晶質化したＮｉ層の存在によりピンホールの発生を抑制し、アンテナパターンの腐食を回避することができる。

本発明の第１の実施形態に係る形態端末及び筐体一体アンテナを説明する為の斜視図。図１のＡ−Ａに沿う断面図。図２のアンテナパターンの例と押出しピン跡の配置関係を説明する為の平面図。図２の外側カバーの立ち壁と補強用リブの配置例を示す斜視図。図２の外側カバーの合体用係止爪の配置例を示した斜視図。本発明の第２の実施形態に係る形態端末及び筐体一体アンテナを説明する為の斜視図。図１のアンテナパターンの部分断面図。図１のアンテナパターンのＮｉ層の非晶質化の説明図。図１のアンテナパターンの平面図。図１のアンテナパターンの一構成であるＮｉ層のリンの濃度と内部応力との関係を示す特性図。図１のアンテナパターンの一構成であるＮｉ層のリンの濃度と伸び率との関係を示す特性図。本発明のアンテナパターンを耐塩水処理する場合の試験前、試験後のスペクトル特性図。

符号の説明

２…銅層、３…Ｎｉ層、１０…第１の筐体、１１…第２の筐体、１２…ヒンジ機構、１６…プリント基板、１７…接続部、２１ａ，２１ｂ…開放端、２１ｃ…中間部、１０１…外側カバー、１０２…内側カバー、４…金層、１４…アンテナパターン、１５…押出しピン跡、１６…プリント基板。

Claims

成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、
この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化していることを特徴とする携帯端末。
前記アンテナパターン表面のビッカース硬度は、５００ＨＶ〜５５０ＨＶであることを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は０．３ｍｍ以上であり、開放端２箇所と中間部の平均めっき厚は銅層１０μｍ以上，ニッケル層６μｍ以上，金層０．０３μｍ以上であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の携帯端末。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Ｗと、開放端２箇所と中間部の平均銅層の厚みＴの積ＷＴは、３×１０^−９ｍ^２以上であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の携帯端末。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をＷ、開放端２箇所と中間部の平均銅層の厚みをＴ、平均銅層の抵抗値をＲ、アンテナパターンの線路長をＬ、銅層の導電率をσとしたとき、σ＝Ｌ／Ｒ・Ｗ・Ｔであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の携帯端末。
前記アンテナパターンの内部応力は±１０以内であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一記載の携帯端末。
前記アンテナパターンの伸び率は１〜５％であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一記載の携帯端末。
耐塩水９６Ｈで炭酸塩、あるいは硫酸塩が飛行時間型２次イオン質量検出法でイオンスペクトルが試験前よりも３倍以下であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一記載の携帯端末。
前記非導体の樹脂の溶解温度は６５度以上であることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一記載の携帯端末。
成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、
この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化していることを特徴とする筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンのニッケル層のビッカース硬度は、５００ＨＶ〜５５０ＨＶであることを特徴とする請求項１０記載の筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は０．３ｍｍ以上であり、開放端２箇所と中間部の平均めっき厚は銅層１０μｍ以上，ニッケル層６μｍ以上，金層０．０３μｍ以上であることを特徴とする請求項１０若しくは１１載の筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Ｗと、開放端２箇所と中間部の平均銅層の厚みＴの積ＷＴは、３×１０^−９ｍ^２以上であることを特徴とする請求項１０乃至１２いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンは２箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をＷ、開放端２箇所と中間部の平均銅層の厚みをＴ、平均銅層の抵抗値をＲ、アンテナパターンの線路長をＬ、銅層の導電率をσとしたとき、σ＝Ｌ／Ｒ・Ｗ・Ｔであることを特徴とする請求項１０乃至１２いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンの内部応力は±１０以内であることを特徴とする請求項１０乃至１４いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
前記アンテナパターンの伸び率は１〜５％であることを特徴とする請求項１０乃至１５いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
耐塩水９６Ｈで炭酸塩、あるいは硫酸塩が飛行時間型２次イオン質量検出法でイオンスペクトルが試験前よりも３倍以下であることを特徴とする請求項１０乃至１６いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
前記非導体の樹脂の溶解温度は６５度以上であることを特徴とする請求項１０乃至１７いずれか一記載の筐体一体アンテナ。