JP6234032B2

JP6234032B2 - 筐体および無線通信装置

Info

Publication number: JP6234032B2
Application number: JP2013023715A
Authority: JP
Inventors: 望引野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: WO2014122838A1; US9848505B2; JP2014155064A; US20150289401A1

Description

本発明は、回路基板を格納する筐体および無線通信装置に関する。

貫通孔を有する筐体上に、当該貫通孔を通る導電パターンを形成する技術が開発されている。例えば、非特許文献１には、光（レーザ）照射を利用するＬＤＳ（ＬａｓｅｒＤｉｒｅｃｔＳｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法を用いて、テーパ状に形成された貫通孔に導電パターンを設けることが記載されている。

近年、このように形成した導電パターンをアンテナとして用いる携帯無線端末が開発されている。当該携帯無線端末において、導電パターンが通過する貫通孔の形状は、テーパ状であるとともに、外部から見たときに目立たないよう、筐体の内側に向けて開いていくように形成されている。

ＬＰＫＦ、"Designing three-dimensional circuitry bodies(MIDs)"、http://www.lpkfusa.com/mid/lasersystems.htmより２０１２年６月７日に取得

しかしながら、上述のような従来技術では、導電パターンを通過させるための貫通孔が存在するため、防水および防塵機能が得られない。本発明者らは、防水および防塵機能を得るために、従来技術における貫通孔を注入材によって埋めた構成を検討したが、単に貫通孔を注入材によって埋めるだけでは、問題が生じることを見出した。

すなわち、図４（ａ）およびその拡大図である図４（ｂ）に示すように、外部から見たときに目立たないよう、筐体１０３の内側（図中Ｂ側）に向けて開いていくように形成された、テーパ状の貫通孔１０１を有する筐体１０３において、貫通孔１０１を注入材１０２で埋めた場合、筐体１０３の外側（図中Ａ側）から圧力がかかったときに注入材１０２を支持することができず、注入材１０２が筐体１０３の内側（図中Ｂ側）に外れてしまうという問題がある。このことは、図４（ｃ）に示すように、筐体１０３が、円筒状の貫通孔１１１を有する場合も、同様である。そして、注入材１０２が筐体１０３の内側（図中Ｂ側）に外れてしまうと、防水および防塵性能が劣化する他、注入材１０２が筐体１０３内で動き回り、回路基板１０４等の部品を損傷または破損するおそれがある。そのため、筐体１０３が有する貫通孔を好適に塞ぐための技術が求められている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、導電パターンを通過させるための貫通孔を有する筐体において、当該貫通孔を好適に塞ぐための技術を提供することを主たる目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る筐体は、その内部に回路基板を格納するための筐体であって、該筐体の外側および内側に開口する貫通孔と、該筐体の外側の表面から該貫通孔の内壁を通って該筐体の内側の表面に引き廻され、該回路基板に導通される導電パターンと、該貫通孔を塞ぐ栓部材と、を備えており、該貫通孔における該筐体の外側の開口部の方が、該貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きいことを特徴としている。

本発明の一態様によれば、貫通孔における筐体の外側の開口部の方が、貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きいため、貫通孔が、栓部材を筐体の内側から支持する形状となっている。これにより、筐体の外側から圧力が掛ったときに栓部材が外れることを防止することができ、貫通孔を好適に塞ぐことができる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る携帯端末を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の貫通孔の周囲を拡大した図である。本発明の実施形態２における貫通孔の周囲を拡大した図である。本発明の実施形態３における貫通孔の周囲を拡大した図である。（ａ）は、参考例に係る携帯端末を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の貫通孔の周囲を拡大した図であり、（ｃ）は、別の参考例における貫通孔の周囲を拡大した図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（携帯端末２０の構成）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る携帯端末（無線通信装置）２０を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の貫通孔１を拡大した図である。

携帯端末２０は、筐体３の内部に無線通信のための回路基板４を格納し、回路基板４に実装されるハードウェアおよびソフトウェアにより、携帯端末として機能する。筐体３は、貫通孔１、注入材（栓部材）２および導電パターン５を備えている。導電パターン５は、コネクタ６を介して回路基板４に接続されており、携帯端末２０は、導電パターン５をアンテナとして、無線通信する機能を有している。

筐体３は、誘電体からなる構造物であり、例えば、樹脂等によって形成することができる。

また、本明細書において、導電パターンとは、任意の形状に形成された膜状または板状の導電体を意味する。導電パターン５は、筐体３の表面に設けられており、貫通孔１の内壁を通って、筐体３の内側（図中Ｂ側）の表面から筐体３の外側（図中Ａ側）の表面に引き廻されている。すなわち、貫通孔１の内壁上に設けられた導電パターン５は、貫通孔１が開口する二面（筐体３の図中Ａ側およびＢ側の表面）間を導電接続している。

一つの局面において、導電パターン５は、ＬＤＳ（ＬａｓｅｒＤｉｒｅｃｔＳｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法を用いて形成することができる。すなわち、筐体３を構成する樹脂に有機金属を混合しておき、筐体３上の導電パターン５を形成する領域にレーザ照射することによって、レーザ照射部にメッキを析出させたり、レーザ照射部が微細に荒れることによって、メッキがそのレーザ照射部に結合し、導電パターン５を形成することができる。導電パターン５を構成する物質は特に限定されず、導電性を有する物質（例えば、銅メッキ、ニッケルメッキなどの金属）を用いればよい。なお、ＬＤＳ法により貫通孔１の内壁に導電パターン５を形成する場合、貫通孔１が傾斜を有するテーパ形状であることが、貫通孔１の内壁にレーザを照射する上で好ましい。

貫通孔１は、筐体３を貫通するように設けられた孔であり、筐体３の外側（図中Ａ側）および内側（図中Ｂ側）にそれぞれ付された導電パターン５同士を接続するために、筐体３の外側（図中Ａ側）および内側（図中Ｂ側）にそれぞれ開口するように形成されている。図１に示すように、貫通孔１は、貫通孔１における筐体３の外側（図中Ａ側）の開口部の方が、貫通孔１における内側（図中Ｂ側）の開口部よりも大きくなるように形成されている。より詳細には、筐体３の外側（図中Ａ側）から内側（図中Ｂ側）に向けて先細になる（径が狭まる）テーパ状の形状を有していている。これにより、上述したＬＤＳ法等により貫通孔１の内壁に導電パターンをより容易に形成することができる。なお、貫通孔１の各開口部の形状は限定されず、円形の他、例えば、楕円形、多角形（三角形および四角形を含む）、円または楕円と多角形とが複合した形状等が挙げられる。

注入材２は、携帯端末２０の筐体３の内側に対する防水および防塵機能を実現するために、貫通孔１を塞ぐように設けられる。注入材２は、注入時には粘性のある液体状またはジェル状であり、貫通孔１内に注入された後、固化（乾燥）するものであり得る。このような注入材２としては、特に限定されないが、例えば、液体糊、樹脂系の粘着剤、接着剤、補強材等が挙げられる。なお、注入材２は、絶縁体であってもよし、導電性を有していてもよい。

なお、貫通孔１が傾斜を有するテーパ形状であることが、貫通孔１内に注入材２を注入する上で好ましい。

（本実施形態の利点）
上述したように、貫通孔１は、貫通孔１における筐体３の外側（図中Ａ側）の開口部の方が、貫通孔１における内側（図中Ｂ側）の開口部よりも大きくなるように形成されている。このような構造により、貫通孔１は、注入材２を筐体３の内側（図中Ｂ側）から支持することができるため、筐体３の外側（図中Ａ側）から圧力がかかっても、注入材２が外れて筐体３の内部に入ることはない。

これにより、注入材２が外れ、筐体３の防水および防塵機能が劣化することを防止することができる。また、注入材２が筐体３の内部に入り、回路基板４等の内部の部品を損傷または破損することを防止することができる。また、注入材２として、導電性を有する物質を用いた場合であっても、注入材２が筐体３の内部に入り、回路基板４をショートさせることを防止することができる。

また、図４に示したような構成では、注入材２が外れることを防止し得るように、注入材２と筐体３との間の接着強度を考慮する必要があり、注入材２の材質等について設計制約があるが、本実施形態では、貫通孔１が物理的に注入材２を支持するため、注入材２の材質等についての設計制約が小さくなり、注入材２として、低損失体等の所望の機能を有するもの、コストを低減し得るもの等、用途および仕様に合わせて、様々な物質を使用することができる。

また、図１（ｂ）に示すように、貫通孔１における筐体３の外側（図中Ａ側）の開口部の方が、貫通孔１における内側（図中Ｂ側）の開口部よりも大きいため、貫通孔１における内側（図中Ｂ側）の開口部の方が大きい場合に比べて、導電パターン５およびコネクタ６の接点３２と、貫通孔中心３１との間の距離３３を短くすることができる。なぜなら、貫通孔１における筐体３の内側（図中Ｂ側）の開口部が大きくなると、貫通孔中心３１近くに接点３２を設けることができないためである。これにより、筐体３の内側（図中Ｂ側）に必要となる導電パターン５の長さを短くすることができる。例えば、接点３２から、貫通孔１の反対斜面まで引き廻される導電パターン５の長さを短くすることができる。これにより、導電パターン５（アンテナエレメント）の全長を、所望の使用周波数帯域に対応した長さにする場合に、筐体３の内側（図中Ｂ側）に必要となる導電パターン５の長さを短くして、筐体３の外側（図中Ａ側）に配置された導電パターン５（アンテナエレメント）の長さを長くすることができる。これにより、筐体３の外側にアンテナエレメントを配置して、回路基板４等の金属から距離を取ることが出来るため、アンテナ性能を改善することができる。

（変形例）
なお、導電パターン５は、アンテナエレメントとしての用途以外にも様々な用途に用いることができる。例えば、一つの局面において、導電パターン５は、筐体３の内側（図中Ｂ側）と外側（図中Ａ側）とを導電接続するために使用することができる。例えば、筐体３の外側（図中Ａ側）に、板金等のグランドを配置し、導電パターン５と導通することにより、板金等のグランドと回路基板４とを導電パターン５を介して電気的に接続することができる。

また、導電パターン５の形成方法はＬＤＳ法に限定されるものではない。例えば、導電ペースト、導電インク等を筐体３上に印刷してもよいし、ＭＩＤ（ＭｏｌｄｅｄＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＤｅｖｉｃｅｓ）法を用いてもよいし、導電性の薄膜を筐体３に貼付けてもよい。

また、貫通孔１を塞ぐ部材は、貫通孔１に注入される注入材２に限定されず、貫通孔１を塞ぐ栓となる栓部材であればよい。当該栓部材は、例えば、貫通孔１に挿入される弾性体等であり得る。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、実施形態１における変形例は、同様に適用することができる。

図２は、本発明の実施形態２における貫通孔１１の周囲を拡大した図である。図２に示すように、貫通孔１１は、筐体３の外側（図中Ａ側）から内側（図中Ｂ側）に向かって径が狭まるような段差を有し、貫通孔１１における筐体３の外側（図中Ａ側）の開口部の方が、貫通孔１１における内側（図中Ｂ側）の開口部よりも大きくなっている。実施形態２においても、実施形態１と同様、貫通孔１１が注入材２を筐体３の内側（図中Ｂ側）から支持するため、筐体３の外側（図中Ａ側）から圧力が掛ったときに注入材２が外れて筐体３の内部に入ることを防止することができる。また、貫通孔がテーパ形状を有する場合とは異なり、筐体３の厚さが増しても、貫通孔１１における筐体３の外側（図中Ａ側）の開口部の大きさが変わらないという利点がある。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、実施形態１における変形例は、同様に適用することができる。

図３は、本発明の実施形態３における貫通孔１の周囲を拡大した図である。図３に示すように、貫通孔１の形状は、実施形態１と同様、筐体３の外側（図中Ａ側）に向かって径が大きくなるすり鉢状である。このように、筐体３の外側（図中Ａ側）に向けて貫通孔１が開いているため、筐体３の外側（図中Ａ側）から注入材２を引っ掛ける力が働くと、注入材２が外れてしまうおそれがある。これに対し、実施形態３では、筐体３の外側（図中Ａ側）の表面の少なくとも一部を覆う塗膜７を備えており、塗膜７は、注入材２を覆うように形成されている。塗膜７が固着することによって、注入材２と筐体３とが接着する力に加えて、塗膜７の固着力も加わるので、注入材２をより強固に筐体３に固定することができる。また、塗膜７が注入材２と筐体３との段差を埋めるため、筐体３と注入材２との間の境界を滑らかにし、引っかかりを低減することにより、注入材２が外れることをさらに好適に防止することができる。

また、本実施形態では、塗膜７によって注入材２が外れることをさらに好適に防止することができるため、注入材２の材質等についての設計制約がさらに小さくなり、様々な物質を使用することができる。また、塗膜７により注入材２の腐食から保護することができるため、導電性を有する注入材２等を首尾よく使用することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る筐体は、その内部に回路基板（４）を格納するための筐体（３）であって、該筐体の外側および内側に開口する貫通孔（１）と、該筐体の外側の表面から該貫通孔の内壁を通って該筐体の内側の表面に引き廻され、該回路基板に導通される導電パターン（５）と、該貫通孔を塞ぐ栓部材（注入材２）と、を備えており、該貫通孔における該筐体の外側の開口部の方が、該貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きいことを特徴としている。

上記の構成によれば、貫通孔における筐体の外側の開口部の方が、貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きいため、貫通孔が、栓部材を筐体の内側から支持する形状となっている。これにより、筐体の外側から圧力が掛ったときに栓部材が外れることを防止することができ、貫通孔を好適に塞ぐことができる。

本発明の態様２に係る筐体では、上記態様１において、上記筐体が格納する回路基板は、無線通信のための回路基板であり、上記導電パターンは、アンテナエレメントであってもよい。

上記の構成によれば、筐体の外側の表面に設けられた導電パターンをアンテナエレメントとして使用することにより、効率良く無線通信を行うことができる。特に、上記の構成によれば、貫通孔における筐体の外側の開口部の方が、貫通孔における筐体の内側の開口部よりも大きいため、筐体の内側の開口部の方が大きい場合に比べて、導電パターンと回路基板との接点を貫通孔の近くに配置することができる。これにより、筐体の外側にアンテナエレメントを配置して、回路基板等の金属から距離を取ることが出来るため、アンテナ性能を改善することができる。

本発明の態様３に係る筐体は、上記態様１または２において、上記貫通孔が、上記筐体の外側から上記筐体の内側に向けて先細になるテーパ状の形状を有していてもよい。

上記の構成によれば、貫通孔内に栓部材をより好適に注入することができる。また、例えば、ＬＤＳ（ＬａｓｅｒＤｉｒｅｃｔＳｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法等を用いて、貫通孔の内壁に導電パターンをより容易に形成することができる。

本発明の態様４に係る筐体は、上記態様１〜３において、上記筐体の外側の表面の少なくとも一部を覆う塗膜を備えており、該塗膜が、上記栓部材を覆っていてもよい。

上記の構成によれば、塗膜が固着することによって、栓部材をより強固に筐体に固定することができるとともに、塗膜によって、筐体と栓部材との間の境界を滑らかにし、引っかかりを低減することにより、栓部材が外れることをさらに好適に防止することができる。

本発明の態様５に係る無線通信装置（携帯端末２０）は、上記態様１〜４における筐体と、上記回路基板とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記態様１〜４と同等の効果を奏する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、回路基板を格納する筐体を備えた電子機器に幅広く利用することができ、特に、スマートフォン、タブレット端末等の無線通信装置において、好適に利用することができる。

１、１１貫通孔
２注入材（栓部材）
３筐体
４回路基板
５導電パターン
６コネクタ
７塗膜
２０携帯端末（無線通信装置）

Claims

その内部に回路基板を格納するための筐体であって、
該筐体の外側および内側に開口する貫通孔と、
該筐体の外側の表面から該貫通孔の内壁を通って該筐体の内側の表面に引き廻され、該回路基板に導通される導電パターンと、
該貫通孔を塞ぐ栓部材と、を備えており、
該貫通孔における該筐体の外側の開口部の方が、該貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きく、
該貫通孔は、該外側の開口部側から該内側の開口部側に向けて先細になるテーパ状の形状を有し、
該栓部材は、該外側の開口部側から該内側の開口部側に向けて先細になるテーパ状の形状を有するものであって、絶縁性の注入材が固化したものであることを特徴とする筐体。
上記筐体が格納する回路基板は、無線通信のための回路基板であり、
上記導電パターンは、アンテナエレメントであることを特徴とする請求項１に記載の筐体。
上記筐体の外側の表面の少なくとも一部を覆う塗膜を備えており、
該塗膜が、上記栓部材を覆っていることを特徴とする請求項１または２に記載の筐体。
その内部に回路基板を格納するための筐体であって、
該筐体の外側および内側に開口する貫通孔と、
該筐体の外側の表面から該貫通孔の内壁を通って該筐体の内側の表面に引き廻され、該回路基板に導通されるアンテナエレメントと、
該貫通孔を塞ぐ栓部材と、を備えており、
該貫通孔における該筐体の外側の開口部の方が、該貫通孔における該筐体の内側の開口部よりも大きく、
該アンテナエレメントは、該筐体の内側に該回路基板への接点を有し、該アンテナエレメントにおける、該接点に対して該貫通孔を通過する部分を挟んだ反対側の部分が、該筐体の外側に配置されていることを特徴とする筐体。
請求項１〜４の何れか一項に記載の筐体と、
上記回路基板とを備えていることを特徴とする無線通信装置。