FI116029B - Sähköisen laitteen teleskooppikuoren rakenne - Google Patents

Description

11(:029 Sähköisen laitteen teleskooppikuoren rakenne - Konstruktion för teleskophöl-jet av en elektrisk apparat 5 Keksintö koskee yleisesti sähköisten laitteiden kuorirakenteita, joissa kaksi osaa on tarkoitettu liikkuviksi toistensa suhteen. Erityisesti keksintö koskee tällaista rakennetta, jossa lisäksi on järjestettävä sähköinen kontakti kuorirakenteen eri osien välille.

10 Pienikokoisilla elektronisilla laitteilla, jotka on tarkoitettu helposti mukana kuljetettaviksi, on monesti kuljetusasento ja käyttöasento. Tarkastellaan esimerkkinä kuvan 1 mukaista teleskooppikuorella varustettua matkapuhelinta 100. Kuljetusta varten kuoren alaosa 101 on asennossa, joka on esitetty kuvassa yhtenäisellä viivalla. Käyttöä varten se voidaan liu’uttaa nuolen suunnassa katkoviivan osoittamaan asentoon 15 10Γ, jolloin mikrofonin 102 ja kaiuttimen 103 välinen etäisyys vastaa paremmin tyypillisen käyttäjän suun ja korvan välistä etäisyyttä.

Kuvan 1 matkapuhelimessa mikrofoni 102 sijaitsee kuoren liikkuvassa alaosassa. Tunnetaan myös matkapuhelimia, joissa kaiutin sijaitsee osassa, jota voidaan liikut-20 taa muun matkapuhelimen suhteen. Tällaisille rakenteille on ominaista, että toistensa suhteen liikutettavien osien välillä täytyy olla sähköä johtava yhteys. Yhteyden sähköisille ominaisuuksille asetetaan usein hyvin tiukkoja vaatimuksia. Esimerkiksi • ’ · 11 kuvan 1 mukaisessa rakenteessa mikrofonin 102 on toimittava yhtä hyvin riippumat- ta kuoren osien keskinäisestä asennosta ja toiminnan on kestettävä muuttumattoma- ; 25 na suuri määrä kuoren avaamisia ja sulkemisia.

« * · * · • i · • I ·

Kuva 2 esittää tunnettua kuorirakennetta, jota voidaan käyttää sähköä johtavan yh- • · · ’·' teyden toteuttamiseksi mikrofonia varten kuvan 1 mukaisessa rakenteessa. Rakenne koostuu kuoriosasta 201 ja mikrofonin pitimestä 202. Mikrofoni 203 asennetaan : 30 kuoriosan ja pitimen väliin siten, että sen äänelle herkkä kohta osuu kohdakkain « · « kuoressa olevan reiän 204 kanssa. Ennen asennustaan mikrofoni on juotettu kiinni taipuisan piirilevykalvon (engl. flexible printed circuit foil) eli ns. fleksin (engl. ’···, flex) 205 pinnalla oleviin johdinalueisiin. Fleksi käsittää lisäksi pitkänomaisen osuuden ja sen pinnalla rinnakkaiset pitkäomaiset johdinalueet 206 ja 207, joista on •.,. * 35 yhteys mikrofoniin. Fleksin pitkänomainen osuus liimataan kiinni kuoriosan sisäpin- taan niin, että johdinalueet 206 ja 207 jäävät näkyviin. Mikrofonin pidin 202 kiinnitetään mikrofonin päälle esimerkiksi ultraäänihitsaamalla sen reunat kiinni kuoriosan sisäpintaan. Mikrofonin eristämiseksi kuoren mekaanisista värinöistä käyte 116C29 2 tään eristerenkaita 208 ja 209. Valmiiksi koottu kuori liitetään matkapuhelimeen liukukiskoilla 210. Matkapuhelimessa on oltava kaksi rinnakkaista kontaktijousta, jotka painuvat pitkänomaisia johdinalueita 206 ja 207 vasten ja muodostavat sähköisen yhteyden mikrofonista matkapuhelimen muihin sähköisiin osiin.

5

Kuvassa 2 esitetyn rakenteen haittapuolia ovat mm. ultraäänihitsauksen tai muun suhteellisen monimutkaisesti toteutettavan kiinnitysvaiheen tarve sekä suuri ase-mointitarkkuus, jota edellytetään fleksin kiinnittämiseksi täsmälleen oikeaan kohtaan. Lisäksi fleksin pitkänomaiset johdinalueet täytyy pinnoittaa jollakin sellaisella 10 menetelmällä, joka takaa suuren mekaanisen kulutuskestävyyden ja erinomaisen sähköisen kontaktin riippumatta siitä, missä asennossa matkapuhelimen teleskoop-pikuori on. Pinnoituksen hinta on tunnetuissa ratkaisuissa jopa 80 prosenttia koko fleksin valmistuskustannuksista.

15 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää sähköisen laitteen teleskooppikuoren rakenne, joka on kokoonpanon kannalta edullinen. Lisäksi keksinnön tavoitteena on esittää rakenne, jossa sähköinen yhteys kahden toistensa suhteen liikkuvan kuoriosan välillä voidaan toteuttaa edullisesti ja luotettavasti.

20 Keksinnön tavoitteet saavutetaan käyttämällä kuoren liikkuvassa osassa kaksikerroksista kuorirakennetta, jonka osat liitetään toisiinsa muotosulkeisilla liitoksilla ja jonka osat toimivat samalla pitiminä niiden väliin asennettaville sähköisille kom-ponenteille. Kuorirakenteen sisempi kerros toimii pitimenä liukujohtimille, joilla :·. muodostetaan sähköinen kontakti toistensa suhteen liikkuvien osien välille.

" 25 » · · • I · ; Keksinnön mukaiselle kuorirakenteelle, jossa ensimmäinen osa on liikutettavissa • ♦ * '; ’;' toisen osan suhteen, on tunnusomaista, että ensimmäisessä osassa on oleellisesti sa-

t * I

*· ’ ’ mankokoiset ulompi kuoriosa ja sisempi kuoriosa, jolloin sähköinen komponentti si jaitsee ulomman kuoriosan ja sisemmän kuoriosan välissä, ja liukujohteet sijaitsevat •, · 30 sisemmän kuoriosan sellaisella pinnalla, joka ei ole ulompaa kuoriosaa vasten.

Keksinnön mukaisesti sähköisen laitteen kuoren liikkuva osa koostuu ulommasta ’!!! kuoriosasta ja sisemmästä kuoriosasta, jotka liitetään toisiinsa edullisimmin muo- » · ’;' tosulkeisella liitoksella. Kuoriosat voidaan muotoilla niin, että niiden väliin jää tar- :,,, · 35 kalleen halutun kokoisia ja muotoisia tiloja sähköisiä komponentteja tai muita erik- : /.: seen asennettavia osia varten, jolloin erillisiä pitimiä näille osille ei tarvita.

3 116129 Sähköisen kontaktin muodostamiseksi kuoren liikkuvan osan ja jonkin muun osan välille käytetään liukujohtimia, jotka kiinnitetään sisempään kuoriosaan. Ne voidaan muodostaa taipuisasta piirilevykalvosta tai erillisistä metallinauhoista. Liukujohti-met voidaan myös valmistaa sisempään kuoriosaan ns. insertteinä, jos sisemmän 5 kuoriosan valmistamisessa käytetään ruiskupuristusta tai vastaavaa menetelmää. Jos liukujohtimet sijaitsevat erillään sellaisista sähköisistä komponenteista, joihin niistä täytyy olla sähköä johtava yhteys, kuoriosien väliin voidaan sijoittaa taipuisasta piirilevykalvosta tai muusta sopivasta materiaalista valmistettu johdinosa, joka muodostaa tarvittavat sähköiset kytkennät.

10

Keksinnön ansiosta sähköisen laitteen kuoren liikkuva osa voidaan koota jopa täysin ilman juotoksia, ultraäänihitsauksia tai muita hankalasti automatisoitavia työvaiheita, mikä on kokoonpanon kannalta erityisen edullista. Jos liukujohteet valmistetaan erillisistä metallinauhoista, kulutuskestävyyden ja hyvän sähköisen kontaktin ta-15 kaamiseksi voidaan käyttää sellaisia edullisia pinnoitusmenetelmiä, jotka eivät sovellu taipuisalle piirilevykalvolle. Tällöin päästään merkittäviin säästöihin verrattuna tekniikan tason mukaiseen taipuisan piirilevykalvon pinnoittamiseen.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitet-20 tyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää tunnettua teleskooppirakenteista matkapuhelinta, . v. kuva 2 esittää tunnettua kuorirakennetta, kuva 3 esittää erästä keksinnön mukaista kuorirakennetta, j. 25 kuva 4 esittää eräitä yksityiskohtia kuvan 3 mukaisesta rakenteesta, ’. . kuva 5 esittää erästä toista keksinnön mukaista kuorirakennetta ja ‘: kuva 6 esittää eräitä yksityiskohtia kuvan 5 mukaisesta rakenteesta.

:: ' Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuviin 1 ja 2, joten seuraa- 30 vassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä : _: #: kuviin 3-6. Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.

1 · · . . Kuva 3 on räjäytyskuva, joka esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mu- ’ kaiseen kuorirakenteeseen kuuluvia osia. Kuoren pääosat ovat ulompi kuoriosa 301 35 ja sisempi kuoriosa 302. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti ulompi kuoriosa 301 on valmistettu metallista pakottamalla ja sisempi kuoriosa 302 ;·.· on valmistettu muovista ruiskupuristamalla. Keksintö ei kuitenkaan varsinaisesti rajoita kuoriosien valmistusmateriaalin valintaa, kunhan materiaalit ovat riittävän 116C29 4 jäykkiä muotosulkeisen liitoksen muodostamiseksi sisemmän kuoriosan ja ulomman kuoriosan välille. Muotosulkeisella liitoksella tarkoitetaan yleisen käytännön mukaisesti sellaista liitosta, jossa kaksi tai useampia osia liittyy toisiinsa pelkästään mekaanisten, toisiaan vastaavien kiinnitysmuotoilujen lukkiutuessa toisiinsa. Muoto-5 sulkeista liitosta kuoriosien 301 ja 302 välillä selostetaan tarkemmin jäljempänä.

Kuvassa 3 on oletettu, että sähköisen laitteen kuoren liikkuva osa käsittää mikrofonin 303, joka on muodoltaan lieriömäinen ja tarkoitettu asennettavaksi niin, että lieriön toinen päätypinta tulee ulommassa kuoriosassa 301 olevan ääniaukon 304 koh-10 dalle. Sisempi kuoriosa käsittää muotoillun kohdan 305, joka on muotoiltu siten, että kun kuoriosat 301 ja 302 kiinnitetään toisiinsa, niiden väliin jää oleellisesti mikrofonin kokoinen ja muotoinen tila, jota rajoittavat pinnat toimivat mikrofonin piti-minä. Mikrofonin tukemiseksi paikalleen ja eristämiseksi ulkoisista mekaanisista värinöistä sen ympärille asetetaan joustavasta materiaalista valmistettu kapseli 306. 15 Mikrofonin siinä päätypinnassa, joka ei tule ääniaukkoa vasten, on sähköiset liitännät, jotka juotetaan kiinni taipuisassa piirilevykalvossa 307 oleviin kytkentätäpliin. Taipuisa piirilevykalvo 307 käsittää myös pitkänomaiset johdinalueet 308 ja 309, joista on yhteys kytkentätäpliin joko suoraan tai joidenkin kytkentäkomponenttien välityksellä. Kytkentäkomponentteja voivat olla esimerkiksi taipuisan piirilevykal-20 von pinnalle liuskatekniikalla muodostetut tai tiettyihin kytkentätäpliin liitetyt re-sistiiviset, kapasitiiviset ja/tai induktiiviset komponentit.

:' ·': Taipuisan piirilevykalvon se osa, jossa pitkänomaiset johdinalueet 308 ja 309 sijait- : . _ sevat, pujotetaan mikrofonitilasta sisemmässä kuoriosassa olevan raon läpi sisem- 25 män kuoriosan toiselle puolelle kuvassa 3 esitetyn katkoviivanuolen mukaisesti, ’ *, ; jolloin kuvassa esitetty asento huomioonottaen mikrofoni eristekapseleineen jää si- » * * ’ semmän kuoriosan alapuolelle ja pitkänomaiset johdinalueet 308 ja 309 tulevat si- semmän kuoriosan yläpuolelle. Taipuisan piirilevykalvon se osa, jossa pitkänomai- • ‘ ’ set johdinalueet 308 ja 309 sijaitsevat, voidaan kiinnittää sisemmän kuoriosan pin- 30 taan esimerkiksi liimalla tai tarrakalvolla.

• * * v : Kuva 4 on kuvan 3 mukaisen rakenteen halkileikkaus tasossa, joka on kuoren liik- . ·. : kumissuuntaa vastaan kohtisuorassa ja kulkee mikrofonin ääniaukon kautta. Ulompi ’ kuoriosa 301, sisempi kuoriosa 302, mikrofoni 303, ääniaukko 304, joustava eriste- 35 kapseli 306, taipuisa piirilevykalvo 307 sekä pitkänomaiset johdinalueet 308 ja 309 ;.' ·: vastaavat kuvassa 3 esitettyjä osia. Ulomman ja sisemmän kuoriosan liittyminen :, ‘ ·· toisiinsa muotosulkeisella liitoksella on esitetty siten, että tietyissä ulomman kuori- osan reunan kohdissa on kielekkeitä 401, jotka taivutetaan sisäänpäin niin, että ne 11(:029 5 puristuvat sisemmän kuoriosan reunassa oleviin vastaaviin koloihin 402. Graafisen selvyyden vuoksi näitä kielekkeitä ja koloja ei ole esitetty edellä kuvassa 3. Kuvassa 4 on esitetty myös sisemmän kuoriosan reunojen taittuminen sisäänpäin liukukis-koiksi 403, joiden avulla rakenne kiinnitetään liukuvasti matkapuhelimeen.

5

Tekniikan tasoon verrattuna kuvien 3 ja 4 mukaisella rakenteella on monia etuja. Kuoriosat liittyvät toisiinsa ilman ultraäänihitsausta tai muuta vaikeasti automatisoitavaa työvaihetta. Kummankaan kuoriosan ei tarvitse olla sellaista materiaalia, jota voitaisiin sellaisenaan käyttää matkapuhelimen kuoren osana. Kun kuori kootaan 10 kahdesta sisäkkäin tulevasta kuoriosasta, ulompi kuoriosa voi olla esimerkiksi jotain esteettisesti miellyttävää, mutta kustannuksiltaan, työstettävyydeltään ja/tai jäyk-kyysominaisuuksiltaan epäedullista materiaalia ja sisempi kuoriosa voi olla rakenteellisilta ominaisuuksiltaan edullisempaa mutta esteettisesti epäedullisempaa materiaalia. Esimerkiksi muovista ruiskupuristamalla voidaan valmistaa sellaisia yksi-15 tyiskohtia, joita olisi vaikea tai mahdoton tuottaa metallilevystä pakottamalla; toisaalta metallista pakottamalla saadaan helposti esteettisesti miellyttävä tulos. Tämän takia on edullista valmistaa ulompi kuoriosa metallista pakottamalla ja sisempi kuoriosa muovista ruiskupuristamalla. Kuoriosat voivat toki olla myös samaa materiaalia.

20

Kuva 5 esittää erästä toista keksinnön mukaista kuorirakennetta. Tässä tapauksessa kyseessä on matkapuhelimen kuoren sellainen osa, joka sisältää kaiuttanen. Kuvan 5 : ‘ : esittämä kuorirakenne koostuu ulommasta kuoriosasta 501 ja sisemmästä kuoriosas- :\t# ta 502 saman periaatteen mukaisesti kuin edellä on esitetty kuvan 3 yhteydessä.

: *. 25 Kuoriosat voivat myös sisältää aukkoja näyttöä, näppäimiä ja/tai matkapuhelimen .·, ; muita osia varten. Kaiutin 503 asennetaan kuoriosien väliin jäävään tilaan, jonka «· I .' muodon määrää ulomman kuoriosan oleellisesti tasomainen muoto sekä sisemmässä kuoriosassa oleva, erityisesti kaiutinta varten muotoiltu kohta 504. Kaiuttimen tu-•' ’ kemiseksi paikalleen ja eristämiseksi mekaanisesti kuoriosista käytetään joustavaa 30 kapselia 505.

v · Sähköiset liitännät liikutettavan kuoriosan ja muun matkapuhelimen välillä toteute- : taan kuvan 5 mukaisessa suoritusmuodossa liukujohtimilla 506 ja 507, jotka liite- ‘ j tään erikseen sisempään kuoriosaan 502. Sähköä johtava yhteys kaiuttimen ja liuku- 35 johdinten välillä toteutetaan taipuisalla piirilevykalvolla 508, jonka pinnalle ήπιον ·: dostetaan tarvittavat johdinalueet (ei erikseen esitetty kuvassa), sekä kontaktijousilla :, ‘ · I 509 ja 510, jotka asetetaan toisessa kuoriosassa oleviin reikiin siten, että ne kosket tavat sekä taipuisan piirilevykalvon 508 pinnalla oleviin johdinalueisiin että liuku- 1161)29 6 johtimiin. Kuvassa 5 on lisäksi esitetty näyttöä suojaavan linssin 511 ja näppäinra-kenteeseen liittyvien näppäinkumien 512 sijoittuminen kuoriosien väliin. Erillisten näppäinkumien asemesta voidaan käyttää yhtenäistä näppäinmattoa tai muita sinänsä tunnettuja näppäinratkaisuja. Keksintö ei edellytä, että mitään näppäimistöön tai 5 näyttöihin liittyviä osia sijoitettaisiin ulomman ja sisemmän kuoriosan väliin.

Kuva 6 on kuvaa 4 vastaava halkileikkaus kuvan 5 mukaisesta rakenteesta ja siinä on esitetty tarkemmin kuoriosien liittyminen toisiinsa samalla taivutettaviin kielekkeisiin ja niitä vastaaviin koloihin perustuvalla tavalla kuin edellä sekä kontaktijou-10 sien 509 ja 510 sijoittuminen taipuisan piirilevykalvon 508 ja liukujohdinten 506 ja 507 väliin. Jos kontaktijousten kokoonpuristumisesta aiheutuva jousivoima riittää luotettavan sähköisen kontaktin muodostamiseksi, taipuisaa piirilevykalvoa ja liuku-johtimia ei tarvitse liittää toisiinsa esimerkiksi juottamalla. On myös mahdollista toteuttaa sähköinen kytkentä taipuisan piirilevykalvon ja kaiuttanen välillä jousiliit-15 timillä 601 ja 602, jolloin rakenteen kokoonpano ei edellytä yhtäkään juotostyövai-hetta. Kuvassa 6 on selvyyden vuoksi esitetty, että liukujohtimet 506 ja 507 ulkonevat hiukan sisemmän kuoriosan 502 sisäpinnasta. On mahdollista laatia rakenne sellaiseksi, että liukujohdinten pinta on sisemmän kuoriosan pinnan tasalla, jolloin ne pysyvät helposti puhtaina.

20

Kuvassa 5 on oletettu, että liukujohtimet liitetään rakenteen kokoonpanovaiheessa mekaanisesti sisempään kuoriosaan käyttäen jotain sinänsä tunnettua mekaanista liittämismenetelmää. Jos sisempi kuoriosa valmistetaan ruiskupuristamalla, on myös mahdollista asettaa liukujohtimet ruiskupuristusmuottiin ennen muovimateriaalin :·. 25 ruiskuttamista, jolloin ne liittyvät ruiskupuristuksen yhteydessä sisempään kuori- , : osaan ns. insertteinä. Tämä yksinkertaistaa edelleen rakenteen kokoonpanoa.

« · * ·

Kuvan 5 mukaiset erilliset liukujohtimet voidaan valmistaa katkaisemalla sopivan ·’ pituiset palat pitkästä metallirainasta. Tällainen metallirahia voidaan pinnoittaa erit- 30 täin edullisesti verrattuna tekniikan tason mukaisten erillisten fleksikappaleiden pin-.v noittamiseen. Metallirainan pinnoittamisessa voidaan myös käyttää kestävämpiä pinnoitteita. Kuvien 5 ja 6 mukaisella rakenteella on lisäksi samat edut joita on ku-•. : vattu edellä viitaten kuvien 3 ja 4 mukaiseen rakenteeseen.

. 35 Keksintö ei rajoita sitä, mihin kuorirakenteen kohtaan liukujohtimet asennetaan.

» ·

Claims (9)

1. Kuorirakenne sellaisen elektronisen laitteen kuorta varten, jossa ensimmäinen osa on toisen osan suhteen liikutettavissa oleva liukukansi, jossa ensimmäinen osa 5 sisältää tietyn sähköisen komponentin (303, 503) sekä liukujohteita (308, 309, 506, 507), joiden suunnassa ensimmäinen osa on liikutettavissa toisen osan suhteen, ja jossa on välineet (307, 308, 309, 506, 507, 508, 509, 510) sähköä johtavan yhteyden muodostamiseksi ensimmäisen ja toisen osan välille, tunnettu siitä, että - ensimmäisessä osassa on oleellisesti samankokoiset ulompi kuoriosa (301, 501) ja 10 sisempi kuoriosa (302, 502), jolloin mainittu sähköinen komponentti sijaitsee ulomman kuoriosan ja sisemmän kuoriosan välissä ja mainitut liukujohteet (308, 309, 506, 507) sijaitsevat sisemmän kuoriosan sellaisella pinnalla, joka ei ole ulompaa kuoriosaa vasten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että ulompi kuoriosa (301, 501) on sähköisen komponentin kohdalla oleellisesti tasainen ja si-semmässä kuoriosassa (302, 502) on sähköisen komponentin kohdalla kiinnitysmuo-toilu (304, 504) sähköisen komponentin kokoisen ja muotoisen tilan luomiseksi ulomman kuoriosan ja sisemmän kuoriosan väliin. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että ulompi kuoriosa ja sisempi kuoriosa liittyvät toisiinsa muotosulkeisella liitoksella (401, 402). . 25

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että se sisältää taipuisan piirilevykalvon (307, 508) sähköisen yhteyden muodostamiseksi mainitun ; sähköisen komponentin ja liukujohteiden välille.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että liukujohteet : 30 (308, 309) ovat taipuisan piirilevykalvon (307) pinnalla, jolloin taipuisa piirilevy- kalvo ulottuu sisemmän kuoriosan siltä puolelta, joka on ulompaa kuoriosaa vasten, sille puolelle, joka ei ole ulompaa kuoriosaa vasten.

': ‘ 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että taipuisa pii- :...: 35 rilevykalvo (508) on kokonaisuudessaan ulomman kuoriosan ja sisemmän kuoriosan : · I välissä ja rakenteessa on välineet (509, 510) sähköä johtavan yhteyden muodostami seksi sisemmän kuoriosan läpi taipuisan piirilevykalvon (508) ja liukujohteiden (506, 507) välille. 8 116029

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että liukujohteet (506, 507) ovat pinnoitettua metallirainaa, joka liittyy sisempään kuoriosaan mekaanisella liitoksella. 5

7 116C29

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että liukujohteet (506, 507) ovat pinnoitettua metallirainaa, joka on muodostettu osaksi sisempää kuoriosaa sen valmistuksen yhteydessä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuorirakenne, tunnettu siitä, että ulompi kuoriosa (301, 501) on pakotettua metallia ja sisempi kuoriosa (302, 502) on ruisku-puristettua muovia.