JP2001506779A - 可撓性のある着用可能なコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンピュータ装置ユニット（８００）は、上部ケーシング（８０２）と、上部ケーシング（８０２）の内部側面（８０６）に電気的に取り付けられた少なくとも１つの集積チップモジュール（８０４）と、上部ケーシング（８０２）と選択的に係合可能な下部ケーシング（８０８）と、上部ケーシング（８０２）及び下部ケーシング（８０８）を通って延在し、下部ケーシング（８０８）及び上部ケーシング（８０２）内の少なくとも１つのチップモジュール（８０４）に電気的に接続された可撓性回路リボンとを備える。関連する装置及び方法が同様の利点を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 可撓性のある着用可能なコンピュータシステム 技術分野 本発明は、パーソナルコンピュータシステム、例えば使用者が身につけるよう に設計されたものに関し、より詳しくは使い心地、小型化、処理スピード、耐久 性、信頼性または製造のしやすさ、あるいはそれらを同時に最適化するようなシ ステムの特徴に関する。 従来技術 多くの異なるタイプの着用可能なコンピュータ装置が、多くの商業的、工業的 および消費者環境で使用されつつある。しかし多くのかかるコンピュータは多大 な重量をかさばって扱いにくい箱に詰め込んだものを紐を使って身体に取り付け なければならないブロック状のものである。 最良の着用可能なコンピュータは軽量かつ可撓性があり、優れた人間工学的特 徴を持って全ての通常の活動の間に使用できるものである。一例においては、可 撓性のある回路またはそれと等価の可撓性のある伝達装置が、物理的に独立した （複数の）コンピュータモジュールを結びつけ、体の周りにコンピュータを快適 に分散して身体の多様な変形に対応することができる。標準の相互接続入力／出 力装置により、使用者はグレードアップおよびモジュールの交換を容易に行える 。スペクトル拡散無線ローカルエリアネットワークにより、他の使用者またはホ ストコンピュータシステム、あるいはその両方との対話が行える。可撓性のある 着用可能なコンピュータ装置は、これまで市場において唯一の選択肢であったブ ロック状の機械に対する快適で使いやすく便利かつ強力な代替物である。 一般にJanikに譲渡された米国特許Ｎｏ．５，２８５，３９８、５，４９１， ６５１及び５，５８１，４９２と、一般にCarollに譲渡された米国特許Ｎｏ．５ ，５５５，４９０及び５，５７２，４０１は全て引例として本出願に組み込まれ ているが、これらは従来の箱形の着用可能なコンピュータに対して卓越すると予 想される多くの極めて有利な設計を開示している。 近年マルチチップモジュール、薄膜回路及びノウン・グッド・ダイ（良品と確 認されたベアチップ）技術により、パーソナルコンピュータにおける大幅な小型 化と標準化が可能となった。例えばGriswoldに対する米国特許Ｎｏ．５，４２２ ，５１４が引例として本出願に組み込まれているが、この特許は多くの有利な実 装構造及び技術を開示している。Griswoldは、アルミニウム又はその他の金属の 薄いウェファー上に作製された薄膜転写相互接続回路を有するマルチチップモジ ュール実装構造を開示している。マイクロモジュールシステムズ社は多くの異な るマルチチップモジュール及び関連する実装製品を開発し、製造した。更に、国 際特許出願Ｎｏ．ＷＯ９６／０７１４３、ＷＯ９６／０７９２１及びＷＯ９６／ ０７９２４も引例として本出願に組み込まれている。ノウン・グッド・ダイ及び ダイ・オン・ボード技術の組み合わせにより、信頼性と標準化に関して大きな利 点を持つ実装構造が得られた。 これらの技術の導入によって生じた多くの可能性を考えれば、これらの技術を 開発し特に着用可能なコンピュータ環境に適用することは非常に有利であろう。 更に、厳しい着用可能なコンピュータ環境に耐えられるコネクタ装置、実装配列 及びモジュール交換技術を開発することは、非常に有利であろう。 発明の概要 従来の装置に伴う問題を克服して様々な利点を実現するために、多くのコンピ ュータシステム及びモジュールが記述されている。 １つの実施形態では、本発明によるコンピュータ装置の実施形態は、上部ケー シング、上部ケーシングの内側に電気的に取り付けられた少なくとも１つの集積 チップモジュール、上部ケーシングと選択的に係合可能な下部ケーシング、及び 上部ケーシングと下部ケーシングを通って延在する可撓性の回路からなり、下部 及び上部ケーシング内で少なくとも１つのチップモジュールと電気的に接続され ている。 本発明の異なる実施形態によれは、チップモジュール及び関連する回路への確 実な物理的又は電気的、あるいはその両方の接続を行うために、ユニットのケー シングに専用アタッチメント又は接続機構あるいはその両方が備えられる。更に 、 ケーシングは熱放射の適切な処理を能動的に補助するために放熱板として働くこ とが出来る。 他の実施形態によれば、２枚の回路支持基板が背中合わせに備えられてコンピ ュータモジュールの内部を形成し、内部基板の周囲に外部ケースが配置される。 隔離部材又は保護カプセル材すなわちゲル、あるいはその両方を使用して、基板 をケース内に固定し、保護する。 本発明の各実施形態はＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）及びその他の実装技術 に好適であり、従来の着用可能なコンピュータよりも大幅に改善された高速、小 型、高耐久性及び費用効果比の高い設計構成を提供する。本発明の他の特徴は以 下に説明される。 図面の簡単な説明 添付図面を参照して本発明の実施形態を以下説明するが、類似の要素は同じ参 照符号で表す。 図１は、本発明の実施形態に係るコンピュータモジュールを組み込んだ可撓性 のある着用可能なコンピュータシステムの模式図である。 図２，３は、本発明の実施形態に係るコネクタ要素付きのコンピュータモジュ ールのケース部分の側面図である。 図４は、本発明の実施形態に係るコネクタ部分の斜視図である。 図５，６は、本発明の実施形態に係るコンピュータモジュールの部分横断面図 である。 図７，８は、本発明の実施形態に係るバッテリー又はコンピュータモジュール システムあるいはその両方の、それぞれ模式図と斜視図である。 図９は、本発明の実施形態に係る蝶番結合されたコンピュータモジュールの側 面図である。 図１０は、可撓性の回路への確実な接続を行うための、本発明の他の実施形態 を示す分解斜視図である。 図１０Ａは、本発明の１実施形態によるモジュールとフレームの配置の平面図 である。 図１１は、図１０の実施形態の横断面図である。 図１２は、図１１の実施形態の拡大図である。 図１３は、図１０、１１の実施形態の代わりの実施形態を示す。 図１４は、図１３の実施形態を示す分解斜視図である。 図１５は、図１３と類似の横断面図である。 図１６は、図１５の一部の拡大図である。 図１７は、本発明に係るスロット付きモジュールの実施形態の斜視図である。 図１８は、本発明の１実施形態による表面にくぼみを付けた形状の平面図であ る。 好適な実施形態の詳細な説明 本発明の実施形態は、多くの異なるコンピュータ技術及び環境に広い応用範囲 を有する。上で述べたように、可撓性のある着用可能なコンピュータは軍事、保 守、治安、医療及びその他の環境を含む様々なコンピュータ環境における市場で 急速に受容されつつある。更に、着用可能なコンピュータに良く適した環境だけ でなく、事実上全てのコンピュータ環境において小型化と製造のしやすさが重要 である。従って、着用可能なコンピュータ及び特に可撓性のある着用可能なコン ピュータに関連して本発明の特定の実施形態について述べるが、本発明はこれら の実施形態に限定されるものではない。 図１は可撓性のある着用可能なコンピュータシステム１０で、各コンピュータ モジュール１２（例えばボディーＬＡＮ、音響及びビデオ、フラッシュメモリー 等）を統合したセット１４を含むものを示す。モジュール１２は配線又は無線あ るいはその両方の接続を通じて、入力及び出力装置１６（例えばキーボード、バ ーコードリーダー、マウス、マイクロホン等）、表示装置１８（例えばＶＧＡモ ニター、液晶ディスプレー）及びバッテリー２０と関連して機能する。 図２，３は、モジュール１２の例と、モジュールを他のモジュール又は外部の 周辺装置に接続する方法の一例を示す。コンピュータモジュールケース３００は 、ある内部的特徴を示すための破断部分を含む。モジュール部分３００には、可 搬型又は他のコンピュータ装置と共に使用可能なコネクタ３３０（例えばリボン ケ ーブルコネクタ、ＰＣカードコネクタ、又は他のタイプのコネクタ）を受けるた めの、例えば対応する切り込み３２０を境界とするタブ３１０を持つ接続ポート （単数又は複数）３０５が含まれる。図示のコネクタ３３０（図２）は周辺装置 又は他のコンピュータ装置（図示せず）のケーブル３０６から延在する。 切り込み３２０を持つ後退した接続ポート３０５（図２）によりコンピュータ モジュール３００は、ケーブル３０６又はコネクタ３３０あるいはその両方がモ ジュール３００に対して横方向に又は鋭角に引っ張られる傾向を補償する。あら ゆる着用可能なコンピュータ装置又は他の可搬型電子装置の耐久性にとって非常 に不利な要因はコネクタのひずみであるから、後退して切り込みを入れたポート ３０５は重要である。本発明の実施形態は、例えばケーブルコネクタ３３０がモ ジュール３００に対して鋭角をなすのを防止する後退した接続ポート、コネクタ ３００の移動に伴う接続ポート３０５のたわみを許す切り込み３２０と可撓性の タブ３１０を含むことにより、堅固な接続を強化する。 タブ３１０は、例えばアルミニウム又は他の基材の金属をエッチングで除去し て薄い可撓性のものを残すことにより、モジュールケース３００の残りの部分に 対してたわむように作られる。線又はその他の信号伝達素子３３５あるいはその 両方、それにＳ字形に湾曲した部分３３７を含んでも良いが、これらは１つの実 施形態によればケース部分３００のタブ３１０の上に緩く取り付けられるがそれ に接着はされない。線３３５は回路要素３４０に接続するが、回路要素にはケー ス部分３００の中央部でエッチングされ且つ埋められた適切な回路の線の上にか ぶさって支持されたダイオンボード装置、マルチチップモジュール、個別回路要 素等を含むことが出来る。 線３３５をタブ３１０上で固定せずにゆるい状態にしておくことにより、例え ばコネクタ３３０がタブに不当な又は過大な力で取り付けられたときに、線を破 断させたり許容できない応力を与えたりせずに、タブ３１０はわずかに曲がるこ とが出来る。この曲げ運動をもっと良く吸収するために、Ｓ字形の湾曲３３７又 はその他のたるみを線３３５に持たせることが出来る。コネクタを所定位置に不 適切に突っ込むと甚だしい線の損傷をもたらすことがある従来の装置と比べて、 これは大きな利点である。 あるいはまた、タブ３１０を硬くて曲がらないように作り、ケース部分３００ の残りの部分及びそれに関連する線又は他の信号伝達要素あるいはその両方をタ ブ３１０に直接接着しても良い。回路を直接接着することにより、例えばエッチ ング及び付着作業中にしばしば必要となるほぼ完全な平面性が保証される。 図３に示すように、タブ３１０にはＰＣカード又は他のコネクタ（単数又は複 数）３５０、例えばデスクトップコンピュータとのドッキングのためのドッキン グコネクタ（単数又は複数）３６０、バッテリー及び電源コネクタ（単数又は複 数）３７０等を関連させることが出来る。ドッキングステーション／コネクタ３ ６０はＣＲＴ、ＬＣＤ、音声、キーボード、マウス等の入力／出力を供給し、又 は後に述べるように別のコンピュータとの接続を行えるようにすることが出来る 。更に、ドッキングコネクタ３６０も他のコネクタと共に保護のために基板３０ ０の他の部分の中に後退させることが出来る。様々な種類のコネクタが使用でき 、個々のコネクタを例えばＰＣカードとバッテリーの両方のような複数の接続装 置を受けられるように設計できることは言うまでもない。 特に、図３のモジュール３００は、図２のタブの形状と同様に曲がることが出 来るように、２つの接続ポート３７３Ａと３７３Ｂとの間に単一のスロット３７ ２を含む。しかし図３では、モジュール３００の制約されない縁３７４は各接続 ポート３７３Ａ、３７３Ｂの曲がりを許す別のスロットとして効果的に作用する 。更にタブ３６０はタブ３１０（図２）よりももっと奥に後退し、またその両側 に切り込みを含むことが望ましい。コネクタ３７０は望みの可撓性を実現するた めに、切り込み３２０の代わりにもっと深い凹部とスリット３７６を持つだけで 、電源の接続のための同様の保護構成を提供する。別の構成では、図３の実施形 態にはまた非導電性材料３４５で覆われたタブ３１０も含まれる。 使用者が作業環境に着いたときに自分の着用可能なコンピュータをドッキング する独立のデスクトップコンピュータを使用する代わりに、使用者の作業環境に １群の周辺機器だけを含めることが出来る。作業環境に着くと、使用者は例えば ディスプレー、キーボード、マウス及び／又は電源コネクタのような、そこにあ る様々な周辺コネクタに着用可能なコンピュータを容易に接続することができる 。デスクトップコンピュータを無くしてその代わりに着用可能なコンピュー タを使用することは極めて有利であり、例えばハードウェアのコストを削減し、 デスクスペースを広く使うことが出来る。 １つの実施形態によれば、着用可能なコンピュータそのものを作業環境の装置 の１つ、例えばディスプレー装置にマジックテープで直接取り付けることが出来 る。 別の実施形態によれば、コネクタはケース部分３００内に後退させ、ケース３ ００が形成されているアルミニウム又は他の材料をコネクタ上に配置してコネク タを保護する。アルミニウムの強度により、比較的弱いコネクタ部分又はそれに 結びついた露出した要素、例えば引き出される線を支持する。もしもケースに十 分に厚い板材を使用すれば、コネクタを完全に覆ってより強く保護することが出 来る。覆いは、その上に装置を作り上げる金属材料そのものをプレスするだけで 形成することが出来る。 図４にコネクタの別の設計を示すが、これはケース部分３００がリボンケーブ ルコネクタ３４５で少なくとも１本のリボンケーブル３４６に接続されている。 ケーブル３４６はＰＣカードコネクタ３４７又は他のタイプのコネクタ、例えば 隣接するコンピュータモジュールのコネクタに接続される。 図５，６は、本発明の実施形態に係る内部コンピュータモジュールの特徴を示 す部分的横断面図である。モジュール４００は例えばアルミニウムで形成された ２つの外部基板４３０からなる。各基板４３０はその上に作られたか又は接着さ れた関連回路４３３を有する。複数の隔離部材４４０が各基板４３０を分離して 、回路４３３及びその他あらゆる囲まれた部品をモジュール４００にかかる互い に押しつける圧力から保護する。隔離部材４４０は好適には金属、ゴム、テフロ ン又はその他の材料で形成され、望みのパターンに配列することが出来る。１つ の実施形態によれば、隔離部材４４０はまた例えば導電性の金属で形成するか又 は内部の線を持つことにより、上部及び下部基板４３０の回路４３３間のコネク タ（例えばエラストマー性コネクタ）としても機能する。 図５の実施形態は、回路４３３を更に保護するために、基板４３０上に直接配 置された弾性抵抗又はその他の保護皮膜４５０も含むことも出来る。皮膜４５０ はここに開示する他の実施形態のモジュールにも備えることが出来るのは言う までもない。 更に図５で、基板４３０はコンピュータモジュール（例えばモジュール１２の 様なモジュール）のケーシングを形成し、その上に電気的に接続された回路４３ ３を有して基板ケーシングの壁４３０が印刷回路基板として効果的に機能するよ うにすることが出来る。ケーシングがチップ基板を形成するこの構成は、例えば 回路が究極的にはコンピュータそのものの全体からなるような場合に、小型化を 進めて特に有利である。従って回路４３３は、基板ケーシング４３０内に収納さ れるコンピュータの一部又は全体を形成するいくつかのマルチチップ又はその他 の実装モジュールからなることができる。 図６の実施形態によれば、モジュール５００は例えばアルミニウムで形成され て回路５３３を支持する２つの内部基板５３０を含む。基板５３０は外部ケース ５１５内に背中合わせに配置され、回路５３３は基板に関して外向きとなる。ケ ース５１５は硬い保護材料、上で述べた可撓性のあるリチウムイオン、又はその 他の適切な材料又は装置で構成できる。 整列させられた開口５３５が背中合わせの基板５３０を通って延在して、隔離 部材５４０を受ける。隔離部材５４０は金属、ゴム、テフロン又はその他の材料 からなり、外部ケース５１５に堅固に取り付けて基板５３０をモジュール５００ 内の中心又はその他の位置に保持する。あるいは、隔離部材５４０をケース５１ ５に対して浮かして、基板５３０の相対的な位置だけを固定することもできる。 いずれの場合も、隔離部材５４０は回路５３３及び他のあらゆる囲われた部品を モジュール５００上の互いに押しつける圧力から保護し、前の実施形態に対して 述べたように形成あるいは配列できる。また前の実施形態のように、隔離部材５ ４０はまた上部及び下部基板５３０の回路５３３の間の、又は回路５３３とケー ス５１５との間のコネクタ（例えばエラストマー性コネクタ）として機能するこ ともできる。 回路５３３とケース５１５との間の空間には、保護材料５４５を配置すること もできる。材料５４５には回路５３３を外力から更に保護するために、エラスト マー材料、発泡材料、カプセル材、又は他の緩衝材又は制振材を含めることが出 来る。 かくして図５及び／又は６に示すように、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）が実 装される表面、例えば表面５１５は処理装置のケースとなる。これがＢＧＡの基 板の場合のようにＡＳＩＣの組み合わせ実装領域になるのであり、それはＡＳＩ Ｃが実装されるのがアルミニウムかその他の表面であるかに無関係である。また これは処理装置そのもののケースとなる。複数のＡＳＩＣを有するマルチチップ モジュールは、本発明の実施形態によれば、単一チップ装置として実装される１ 枚のバックプレートに実装できる。これらが例えば１枚基板のバックプレーンに 配列され、マルチチップモジュールが全コンピュータとなるほど大きくなり、ま た任意の装置実装手段の裏側がアルミニウムに対するＡＳＩＣと同様にコンピュ ータのケースとなれるように各モジュールが向かい合うと、小型化が大幅に向上 する。しかし同時に、隔離／エラストマー手段によって各表面は互いに押しつぶ されることが防止されるが、隔離／エラストマー手段はまた２つの表面の間の導 電体も形成する。 図７，８は、重なり合う層状に配列されて本発明による着用可能なコンピュー タと共に使用できる複数のバッテリー区画又はコンピュータモジュールを有する 可撓性のある着用可能なコンピュータ及び／又はバッテリーシステム６００の平 面図及び斜視図である。 中央のコネクタ６２０は、複数のバッテリー及び／又はコンピュータモジュー ル層６１０の間を電気的に接続する。この構成はバッテリーの設計又は処理の設 計として利用でき、バッテリーとモジュールの両方の組み合わせを層状の配列に 含むことが出来る。言い換えれば、単独のモジュール層にバッテリーかコンピュ ータモジュールの１つだけを含むか、あるいは単独のモジュール層の一方の側に バッテリーを含み同じ層の他の側にコンピュータモジュールを含むことが出来る 。この柔軟性のある多層設計により、中央のコネクタ６２０を着用する人の背中 の真ん中に便宜良く配置し、例えば通常のベルト、線状の可撓性のある着用可能 な、あるいはその他のコンピュータモジュール配置では得られない非拘束的な仕 方で、複数の層が着用者の身体の周囲に延びて緩やかにカーブすることができる 。 すなわち、システム６００は中央部材６２０に接続された複数の可撓性のある バッテリー又はコンピュータ部６１０を含む。この層状の設計は、身体の変形に 良く対応して最高の肉体的な快適さを実現すべき着用可能なコンピュータ環境に おいて特に有利である。好適には個々のバッテリーセル又は個々のコンピュータ モジュールからなる各部６１０は全体のシステム６００が曲がる必要のあるとき にそれに加わる圧迫、伸張又はその他の応力を最小限にしながらそれぞれ独立に 動くことができる。 バッテリーの実施形態においては、コネクタ６２０は例えば線６２５によって 電源６３０に接続されている。電源６３０は電源変圧器と論理回路を含み、有害 な放出／雑音が最少の状態でコンピュータ装置の残りの部分との直接的でクリー ンな接続を提供する。電源は好適には統合されたバッテリーシステムのユニット を形成するために部材６２０とセル６１０と共に販売される。 バッテリーシステム６００は特定のコンピュータ用途のために望ましい電圧レ ベル、例えば１２Ｖ、５Ｖ、３Ｖか、あるいは単にバックライトの電圧を供給す るように選択できる。バッテリーシステム６００は任意の望みの手段によって着 用可能なコンピュータシステムのコンピュータモジュール（単数又は複数）に接 続される。上で述べたように、同じ構成を使用して層状のバッテリーシステムを 有するか又は有しないコンピュータモジュールの層状のシステムを実現すること が出来ることは言うまでもない。 図９のコンピュータモジュールの実施形態７００は、それぞれＰＣカード又は その他の例えばモジュール式の接続装置７３０を受けるためのＰＣカード又はそ の他のコネクタ７２０を含む２つのほぼ同一の半分７１０を含む。個々の半分７ １０は蝶番部７４０によってつながれているが、蝶番部は望ましくは例えば基材 （例えばアルミニウム）を最少の厚みまでエッチングで薄くするか、あるいは別 の方法で形成される。ＰＣカード又は他の接続装置はモジュール７００内を個々 に通されるが、各半分７１０の間の接続は蝶番７４０による接続の内部を通る。 図９は、身体の周囲で曲がるか又はその他の仕方で身体に適応するのに十分な 可撓性を有するほど十分に薄い単一のコンピュータシートを示す。２つの部分は １つの縁でつながり、折り畳まれて１つの折り畳まれたユニットとして機能する 。 このモジュールの単一性により、２つの部分が１つの縁に沿ってつながっている ために１つのユニットとして動作することが出来るので、身体の周囲で湾曲しな がらしかもモジュールの着用者に対して拘束しないようにできる。電気的な接続 は各部７１０の間で折り目７４０の全体に沿って形成でき、回路が畳まれたとき は基本的に４つの側の上に置くことが出来る。図７，８に示すバタフライ形状も 考えられる。このようにして接続線のための十分なスペースを持つ狭いベルト形 状を作ることが出来る。モジュール７００は、折り目７４０に別の接続を持たな い単独の回路又はマザーボードとして形成できる。従ってマザーボード全体を１ 枚のシートとして作り、それを半分に折り畳んで身体の上に快適な状態でかつ／ 又は比較的コンパクトなスペース内に配置することができる。 図９の実施形態の代わりのものとして、切り込み又はコネクタをＰＣカードの 反対側又はその他のコネクタスロットに接続して、一方の端を他方に折り込める ように畳むことのできる可撓性の接続部を形成することが出来る。ケースとして のバッテリーの実施形態では、接続部によりバッテリー／ケースが基板上の回路 に接続される。 本発明の実施形態に係る可撓性のある着用可能なコンピュータシステムは容易 にモジュール化でき、図１に示すような様々な構成が可能となる。例えば様々な コネクタが十分に小型化されると仮定すれば、着用可能なコンピュータシステム は放射状に構成できる。放射状に配置された複数の、例えば８個のコネクタを使 用でき、様々な入力／出力装置がこれらのコネクタの任意の１つに交換可能に取 り付けられる。コンピュータ装置の主要部分を次にショルダーホルスターの左腋 の下部分の付近に付けて、１個以上のＰＣカードコネクタとＰＣカードを着用者 の脇に沿って下に延設する。バッテリーは最も適切な位置から、バッテリーを支 持する右側の腋の下の付近まで放射状に配置される。この双ショルダーホルスタ ー構成により、十分な電源が供給され、システムの重量が着用者の身体のまわり に有利に配分され、かつ支持される。 本発明の実施形態によれば、様々な熱処理方法が可能である。例えば熱分布材 料を１つ以上の開示されたコンピュータモジュール内に様々な形状又はパターン で配置して、熱を最も効果的に伝達することが出来る。例えばＸ形のパターン に取り付ければ、熱分布材料は中央の熱的に活発な部分から外向きに温度の低い 末端部分へ熱を分散させる。熱分布材料はまたケースの外側に様々なパターン、 例えばバタフライ又はＸ形パターンに、外側の可撓性のあるシェル内に配置する ことが出来る。使用者が支持面例えば椅子の背に寄り掛かると、熱分布材料はシ ェル内で再配分してより効果的に混合し、それによりモジュールから熱を伝達す る。この様に熱エネルギーの伝達が増強されかつ容易にされる。 好適な実施形態によれば、上記の技術を使用する着用可能なコンピュータモジ ュールの寸法が大幅に減少する。本発明によるモジュールは２．５×２×３／８ インチ以下の寸法にでき、例えば１／８インチのＰＣカード又はその他のコネク タの幅を容易に受け入れる。 図１０は上部ケーシング８０２、上部ケーシング８０２の内部側面８０６に電 気的に取り付けられた少なくとも１つの集積チップモジュール８０４、上部ケー シング８０２と選択的に係合する下部ケーシング８０８、及び上部ケーシング８ ０２と下部ケーシング８０８を通って延在する可撓性の回路リボン８１０からな るコンピュータ装置ユニット８００を示す。可撓性の回路リボン８１０は上部及 び下部ケーシング８０２と８０８によって定義されるシールされたフレーム８１ ２内でチップ８０４に電気的に接続されている。 図１１はコンピュータモジュール８００の組み立てられた状態を示す。図示の ように、上部ケーシング８０２と下部ケーシング８０８の間での圧縮（更に後で 説明する）により、チップモジュール（単数又は複数）はいかなる中間のコネク タも無しに可撓性のある回路リボン８１０と電気的に接続されて、可撓性のある 着用可能なコンピュータシステムに理想的な薄い堅固なコンピュータモジュール を提供する。 集積チップモジュール８０４は、ＭＭＳタイプのプロセッサーモジュール、又 はＭＣＭ、ＭＣＰ、ＢＧＡ及びマイクロＢＧＡを含むその他のタイプとすること ができる。図１０のコンピュータモジュールの構成は、例えば図１に示すモジュ ール１２（例えばボディーＬＡＮ、音響、ビデオ、フラッシュメモリー、全地球 測位、ＣＭＯＳディジタルカメラ、ボディーセンサー、レーダーセンサー）のい ずれとしても実現できる。 モジュール８００は更にフレーム８１２のシールを行うために電磁干渉機能と 構成を含む保護フレーム８２０を含む。１つ又はいくつかの部分８２０にシーリ ングキャップが配置され、電気回路を保護して、上部及び下部ケーシング８０２ と８０８と共に電機部品の位置決めをする。保護フレームはまた同時にエラスト マーコネクタとして、及び／又はモジュール８００に対する電気接点として機能 することができる。 フレーム８１２にはリベット８３０、盲リベット、又は必要に応じて保護フレ ーム要素８２０と協同する他の適切なコネクタ８３０を備えることにより十分な 剛性を与えられる。適切に配置された穴を持つ１つ又は複数の対応するフレーム が第一のフレームと整列し、２つ（又はそれ以上）が同時にか又は順次に互いに 押しつけられて、望ましくは一度互いに押しつけて係合するアセンブリを形成す る。 図１２に示すように、エラストマーコネクタ８４０（図１３及び１４の例も参 照）を可撓性のある回路８１０とチップモジュール８０４の間に配置して適切に 圧迫することにより、フレーム／モジュール内で安定しかつ十分な電気的接触を 保証することが出来る。位置合わせと電気的接続を容易にするためには、エラス トマーコネクタ８４０は様々な形状とすることが出来る。例えばエラストマーコ ネクタは矩形や引き延ばされた形、及び／又はモジュールの周囲の境界を形成す る（例えばテープで自動化されたボールグリッドアレイの場合）ことができる。 更にエラストマーコネクタは保護フレーム８２０の１部分を形成してモジュール ８００を作るための材料の総量を減らすことが出来る。この実施形態と前記の実 施形態ではエラストマー又は他のコネクタを使用でき、またそれはコネクタの中 に／貫通して押し込まれて端で切断された多くの線を有することが出来る。する と、コネクタ中の十分な数の線との十分な接触が行われる限り、端部では例えば ＢＧＡのボール（単数又は複数）との正確な位置合わせは余り問題とならない。 かくして、ＢＧＡ又は他のモジュールと、可撓性の回路又は他の信号伝達部品と の半田を使用しない接続を実現できる。 保護フレーム８２０は連続していても（後述の図１４参照）また各部に分割さ れていても（図１０）良く、可撓性回路の周囲に延びるか又はその一部を貫通す ることができる。更に、保護フレーム８２０はピン８３０の代用として動作する ことが出来、かつ／又は圧縮、位置合わせ及び回路保護のために互いにかみ合っ てシールと電磁干渉保護を行うブロックの組み合わせで形成できる。更に、保護 フレーム８２０が各部に分割される場合は、チップモジュール８０４の一部とし て形成されて保護フレーム８２０をバランスさせる部分（複数）をそれに含める ことが出来る。図１０Ａに示すように、保護フレーム８２０はボールグリッドア レイ（ＢＧＡ）チップパッケージとして取り付け、成形し又はその他の方法で形 成されて、ＢＧＡパッケージモジュール８０４の周囲の境界を形成することが出 来る。この考え方をケーシングのフレーム８１２全体を通じて適用して、独立し た保護フレームの必要を無くすることができる。 下部ケーシング８０２は上部ケーシング８０８と共に働いて可撓性の回路８１ ０とＢＧＡパッケージ８０４の間の確実な接続を保証し、例えばボールの滑りを 防止してユニットのアセンブリ８１２全体の位置を合わせて可撓性回路８１０の 適切な部分における電気的な接触を保証する。 図１３は、下部ケーシング８０８と上部ケーシング８０２との間に懸架された 印刷回路基板８５０と基板８５０のそれぞれの側にチップモジュール８０４を有 する積層構成のモジュール８００を示す。保護フレーム８２０はフレーム８１２ をシールし、それぞれのケーシングを分離する。更にエラストマーコネクタ８４ ０はチップモジュール８０４と可撓性回路リボン８１０の接続を容易にする。こ の構成の実施形態を図１４の分解図と図１５及び１６に示す。 図１７に示す実施形態では、チップモジュール８０４、例えばＢＧＡモジュー ル、ＭＣＭ又は他のモジュール、例えば上記のものも、所定の位置に取り外し可 能に挿入でき、上部ケーシング８０２及び／又は保護フレーム８２０及び／又は エラストマーコネクタ８４０に対する電気的接続を行う。例えば上部ケーシング ８０２を取り外すことが出来、チップモジュール８０４を取り外し、他のチップ をその場所に取り付ける。この交換はまた、ケーシングに挿入されるチップモジ ュールを受けるように適合させられて形成されたスロット８７０を通ってユニッ トの側面から行うこともできる。次にモジュール８０４が、ケーシング周囲の外 部クリップ８７５による機械的な圧迫、くさび作用又はその他の接触を行う手 段により、ケーシングと可撓性回路への電気的コネクタ（例えばエラストマーコ ネクタ）に対して電気的に固定される。本発明によれば、カチリとはまる嵌合、 ネジ止め、レバー方式又は他の圧迫を行う機械的手段が考えられる。 このメカニズムでは、ケーシング及び／又は保護フレームは、モジュール８０ ４をケーシングユニットの縁８７２に沿って滑らせて挿入するときにモジュール ８０４を案内する位置合わせガイド８７８を含む。モジュール８０４が保護フレ ーム内に案内されれば、これは往復電気接続パッド内に落ちる。電気的接触を確 実にするために、挿入可能なくさび又はケーシングに外から圧力を加えるための 他のメカニズムが使用される（例えばクリップ）。モジュールを上部ケーシング ８０２に載置して接続するのを容易にするために、上部ケーシングの内部側面８ ０６にへこみを付けた領域８８０（図１８）を含み、ＢＧＡモジュール上のボー ル配列又は他の所望のモジュールの接続要素を収容／交替することができる。 この構成では、モジュールを交換するには、技術者が上部ケーシングを開けて 、望ましくは何らかの機械的補助によりモジュールを飛び出させる。これにより モジュールをケーシングユニットから取り出すことが出来る。次に技術者は交換 モジュールをエッジスロット８７０からケーシング内に滑り込ませるが、ここで はケーシング内の位置合わせガイド８７８がモジュールを下向きに交替接続パッ ドへ滑らせる。技術者は上部ケーシングを選択的に下部ケーシングに固定してユ ニットを閉じてそれにより、上部及び下部ケーシングのその間にはさまれた電機 部品への圧迫によってモジュールを上部ケーシングと可撓性回路の間に確実に電 気的に接続する。 上で述べたように、この接続は自動位置合わせと機械的な圧迫のために半田無 しで行うことが出来、またモジュールと可撓性回路又は他の電気的接続の中間表 面の間での電気的な接続点に置かれた可撓性のエラストマーコネクタの使用によ り更に容易にできることは言うまでもない。 図１７の実施形態は、ユニットケーシングの一対の側面スロット８７０Ｂを含 むことが出来、単一のモジュール８０４を選択的にケーシングフレーム８１２の 第一のスロット８７０内にかつそれを通って排出することが出来る。上部及び下 部ケーシング８０２と８０８への圧迫が部分的に解除されて、交換モジュール８ ０４が挿入されると、既存のモジュールがユニットケーシングの位置から押し出 されて第二のスロット８７０Ｂを通ってケーシングから排出される。交換モジュ ールは所定の位置へ案内され、ユニットの上部及び下部ケーシング８０２と８０ ８との間に圧迫（クランプ、スナップフィット等を介して）が再度加えられて、 交換モジュールを可撓性回路８１０に関して所定の位置で確実に電気的に接続す る。 この構成により、例えばＢＧＡチップの取り扱いを避けるか又は少なくとも最 少にしながらＢＧＡチップモジュール８０２の選択的な交換が可能になる。過剰 な取り扱いは電気的接点を汚染して短絡その他の損傷／問題を引き起こす可能性 がある。本発明の実施形態によれば、当該分野の使用者は必要に応じて異なる機 能を持つ異なるモジュールを代用することが出来る。 ＭＭＳプロセッサーであるチップ８０４は、上で述べたようにアルミニウムブ ランク又は同等のものであることが有利であり、好適には熱を外部に伝達するも のである。 例えば図１４の保護フレーム（単数又は複数）８２０は互いに押しつけられた 部品の間に置かれ、基板上のモジュール中に懸架される電気部品に沿うスペース を占める。フレーム（単数又は複数）は好適には耐久性がありエラストマーコネ クタの圧迫を許容して、電子部品を外界からシールする。これらはまた好適には ＥＭＩ連続性を与える。備えられる基板層の数によって、図示された２つの保護 フレームよりも多いか又は少なくて良い。 また図１４のように、エラストマーコネクタ（単数又は複数）８４０は好適に は可撓性の回路、可撓性のバックプレーンから第一の基板に延びる。追加のコネ クタ（単数又は複数）が必要に応じて追加の基板の間に延びる。図示のようにＭ ＭＳタイプのプロセッサーモジュール８０４が使用される場合は、コネクタ８４ ０は好適には基板８５０に接着された回路８１０に到達する。バックプレートの 下部ケーシング８０８は好適にはファスナーが取り付けられるバックプレートに 対して保護的かつ制約的であり、可撓性回路８１０を保護してエラストマーコネ クタ（単数又は複数）の圧迫に対する支持及び接着を行う。 位置決め手段、好適にはその中に組立手段８３０（例えばリベット、閉鎖ピン 、 圧迫ピン、内側に歯を形成した軸の中に挿入されたポストの上に互いに近接して 配置され、かつ／又は正確な間隔に配置された歯を持つラチェット動作の内部− 外部プラスティック又はナイロンタイプのコネクタ、等）が精密に置かれた穴が 備えられる。１つの実施形態によれば、これらは一方の側に接着されて他方の側 に押しつけられることが出来る。それらの主要な機能の１つは図示された部品を 互いに関して適切に位置決めし、様々の層の電子部品が積層を通して互いに対応 するようにすることである。望ましくは等間隔に配置された一連の位置決めピン 又は他のファスナーが、湾曲の影響を防ぐためにエラストマーコネクタ（単数又 は複数）の両側に配置される。 本発明を具体的な実施形態について説明してきたが、この説明は例示的なもの であり、本発明の範囲を制限するものではない。例えば、開示された様々な実施 形態の特徴を混合して、特定の用途に適するようにでき、例えば開示されたバッ テリーシステムは開示されたモジュールの実施形態の任意のものと共に使用でき る。更に、図示されまた説明された特徴は着用可能なものだけでなく他のタイプ のコンピュータ装置と共に使用できる。無線または結線されたもの、赤外線、光 学的及びその他の通信方法が考えられる。可撓性の回路、リボン状のもの、又は その他のものの代わりに、追加の信号中継部品を本発明の全ての実施形態に使用 できる。「信号」という言葉は電力信号、データ信号及び他の電気的、光学的、 赤外線、高周波、又は伝達及び／又は通信を行う他の信号を意味する。当業者は 、本発明の精神と範囲から逸脱することなく他の様々な修正及び変更が考えられ るであろう。 関連する請求への参照 本出願の内容は、１９９６年１１月１日に出願され一般に譲渡された米国特許 出願Ｎｏ．６０／０３０，１７７の内容に関連し、同特許出願はここに引例とし て組み込まれ、それへの優先は、Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）章３５条に基づいて 請求されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上部ケーシングと、 上部ケーシングの内部側面に電気的に取り付けられた少なくとも１つの集積チ ップモジュールと、 上部ケーシングと選択的に係合可能な下部ケーシングと、 上部ケーシングと下部ケーシングとを通って延在し、下部及び上部ケーシング内 の少なくとも１つのチップモジュールに電気的に接続された可撓性回路リボンと からなることを特徴とするコンピュータ装置ユニット。 ２．上部ケーシングと下部ケーシングとの間で少なくとも上部ケーシングと下 部ケーシングの外縁の一部の付近に配置された保護フレームを更に有し、該保護 フレームは上部ケーシングの内部と下部ケーシングの内部との間に空間を維持す るように寸法構成されていることを特徴とする請求項１記載のコンピュータ装置 。 ３．保護フレームは、上部ケーシング及び下部ケーシングを選択的に嵌合させ るように構成及び配置されることを特徴とする請求項２記載のコンピュータ装置 。 ４．上部ケーシングを下部ケーシングに対して解放可能に押しつけて上部ケー シングを下部ケーシングに確実に接続し、かつチップモジュールを可撓性回路に 確実に電気的に接続するためのケーシングコネクタを更に有することを特徴とす る請求項１記載のコンピュータ装置。 ５．前記ケーシングコネクタが、上部及び下部ケーシングの周囲に解放可能に 固定できるクランプを有することを特徴とする請求項４記載のコンピュータ装置 。 ６．前記ケーシングコネクタは、上部ケーシング上に形成された複数の凹部と 、上部ケーシングの凹部と対応してスナップフィット接続と摩擦係合接続の少な くとも１つを定義する下部ケーシング上の複数のくぼみの組み合わせを有するこ とを特徴とする請求項４記載のコンピュータ装置。 ７．チップがエリアグリッドアレイチップであることを特徴とする請求項１記 載のコンピュータ装置。 ８．チップがボールグリッドアレイチップであることを特徴とする請求項７記 載のコンピュータ装置。 ９．電気的コネクタが上部及び下部ケーシング内でボールグリッドアレイチッ プと可撓性回路との間に挟まれてそれらを電気的に接続することを特徴とする請 求項８記載のコンピュータ装置。 １０．コネクタは、その中を通って延在する複数の電気的リードを持つエラス トマーコネクタであり、ボールグリッドアレイチップと可撓性の回路への電気的 接続を行うことを特徴とする請求項９記載のコンピュータ装置。 １１．上部ケーシングと、 その上に電気的に取り付けられた少なくとも１つの集積チップモジュールを含 む印刷回路基板と、 上部ケーシングと取り外し可能で選択的に係合可能な下部ケーシングと、 上部ケーシングと印刷回路基板との間に挟まれてその周辺に延びる第一の保護 フレーム及び下部ケーシングと印刷回路基板との間に挟まれてその周辺に延びる 第二の保護フレームと、 第二の保護フレームと下部ケーシングとの間でユニットを通って延在する可撓 性回路リボンの部分と、 可撓性回路の部分と印刷回路基板のチップとの間に挟まれてそれらを電気的に 接続する少なくとも１つの電気的コネクタとからなり、 上部ケーシングの下部ケーシングへの選択的な係合により印刷回路基板と、第 一及び第二の保護フレームと、電気的コネクタと、可撓性回路の部分とが上部及 び下部ケーシング内に固定され、また可撓性の回路と少なくとも１つのチップと の間の電気的接続が確保されることを特徴とするコンピュータ装置ユニット。 １２．互いに接続されてコンピュータシステムを形成するコンピュータ装置ユ ニットのシステムにおいて、該システムが複数のモジュールを備え、 各モジュールが更に、 上部ケーシングと、 上部ケーシングの内部に電気的に取り付けられた少なくとも１つの集積チッ プモジュールと、 上部ケーシングと選択的に係合可能な下部ケーシングと、 上部ケーシングと下部ケーシングとを通って延び、少なくとも１つのエリアグ リッドアレイに電気的に接続された可撓性回路リボンとを備えることを特徴とす るシステム。 １３．複数のコンピュータ要素モジュールと、 各モジュールが電気的コネクタから放射状に延びるように各モジュールを結合 して電気的に接続する中央の電気的コネクタとからなることを特徴とするコンピ ュータ装置モジュールアセンブリ。 １４．コンピュータ要素モジュールがバッテリーモジュールからなることを特 徴とする請求項１３記載のコンピュータ装置モジュールアセンブリ。 １５．コンピュータ要素モジュールが少なくとも１つのコンピュータチップを 有するモジュールからなることを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ装置 モジュールアセンブリ。 １６．可撓性回路の単一の可撓性シート上に配置された単一のコンピュータ回 路を含み、かつシートの第二の部分の上に折り畳まれる第一の部分を含む可撓性 のコンピュータモジュールからなり、前記回路が第一の部分と第二の部分との間 にコネクタ無しに連続的に延びることを特徴とする可撓性コンピュータ装置。 １７．コネクタポートが少なくとも１つの凹部によって縁取られた十分に可撓 性のあるタブ部分からなり、十分に可撓性のあるタブ部分は接続要素への操作可 能な接続を行い接続要素によるコネクタポートのひずみを減らすためのものであ ることを特徴とする、コンピュータ装置用のコネクタポート。 １８．タブ部分が少なくとも１つの回路線からなることを特徴とする請求項１ ７記載のコネクタポート。 １９．少なくとも１つの回路線タブ部分の運動を許容するために湾曲した形状 を含むことを特徴とする請求項１８記載のコネクタポート。 ２０．選択的に取り外し可能なモジュールからなるコンピュータ要素。 ２１．取り外し可能モジュールの挿入及び／又は取り外しのために少なくとも １つのスロットを更に有することを特徴とする請求項２０記載のコンピュータ 要素。 ２２．上記請求項で述べられた特徴のいずれかを利用する計算方法。 ２３．本明細書に図示されかつ／又は説明されたコンピュータ装置。