JP2009130121A - 携帯型電子機器、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、十分な機械強度を保持した上でさらなる薄型化が可能な携帯型電子機器、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】携帯電話機１は、回路基板８に実装された電子部品７に接触して重ねたプリプレグ１０を有し、携帯電話機１の外殻を成す樹脂部材６によって回路基板８とプリプレグ１０が一体化されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、携帯電話やＰＤＡ（Personal Data Assistance）などの携帯型電子機器、およびその製造方法に関する。

従来、携帯型電子機器として、携帯電話やＰＤＡなどが知られている。この種の携帯型電子機器は、一般に、複数の電子部品を実装した回路基板を筐体内に収容し、筐体の前面に表示パネルや入力操作パネルを有し、バッテリーパックを筐体の背面に着脱可能に取り付けて構成されている。また、機器の外殻を成す筐体は、一般に、射出成形によって別々に形成したフロントケースとリアケースを組み合わせた構造を有する（例えば、特許文献１参照。）。

近年、この種の携帯型電子機器の分野においては、多機能化が進み、電子部品の実装密度も高くなり、その分、機器の重量も重くなりつつある。反面、この種の携帯型電子機器の分野では、機器の携帯性を高めるため、小型、軽量、薄型化の要求が高まりつつある。
特開２００５−３１８１６０号公報

特に、携帯型電子機器の薄型化を考えた場合、フロントケース、リアケース、回路基板、表示パネル、入力操作パネル、バッテリーパックの厚さを大幅に減らすことには限界があり、レイアウトを変えても機器の厚さを今より大幅に薄くすることは難しい。また、仮に、携帯型電子機器の機能を犠牲にして薄型化を実現したとしても、上述したような筐体構造では十分な機械強度を得ることは難しい。

この発明の目的は、十分な機械強度を保持した上でさらなる薄型化が可能な携帯型電子機器、およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の携帯型電子機器は、複数の電子部品を実装した回路基板と、上記電子部品に接触して上記回路基板に重ねられたシート状の補強部材と、この補強部材と上記回路基板を一体化するとともに携帯型電子機器の外殻を形成する樹脂部材と、を有する。

また、本発明の携帯型電子機器は、複数の電子部品を実装した回路基板と、上記電子部品に接触して上記回路基板に沿って延設された複数本の炭素繊維と、これら複数本の炭素繊維と上記回路基板を一体化するとともに携帯型電子機器の外殻を形成する樹脂部材と、を有する。

さらに、本発明の携帯型電子機器の製造方法は、複数の電子部品を実装した回路基板を用意する工程と、上記電子部品に接触するように上記回路基板にシート状の補強部材を重ねる工程と、この補強部材と上記回路基板を一体化するように樹脂材料を流し込んで携帯型電子機器の外殻を形成する成形工程と、を有する。

上記発明によると、回路基板にシート状の補強部材を重ねて樹脂材料で一体化することで樹脂部材による外殻を有する携帯型電子機器を製造するようにしたため、従来のようなフロントケースやリアケースが不要となり、その分、携帯型電子機器を薄くできる。また、ケースを無くした分、補強部材を一体化することで、十分な機械強度を保持できる。

この発明の携帯型電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、十分な機械強度を保持した上でさらなる薄型化が可能となる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る携帯型電子機器の一例として、厚さ約３［ｍｍ］のカード型の携帯電話機１の外観斜視図を示してある。また、図２には、この携帯電話機１を図１の線II-IIで切断した断面図を示してある。

図１に示すように、この携帯電話機１は、液晶表示モジュール２およびキー入力操作モジュール４をその表面１ａに露出して有し、それ以外の携帯電話機１の外殻は樹脂部材６によって成形されている。また、携帯電話機１の表面１ａには、通話のためのスピーカ３およびマイク５が設けられている。なお、本実施の形態の携帯電話機１は、必要最小限の機能を備えることで小型、軽量、薄型化を目的としたため、カメラなどの拡張機能は持たない。

図２に示すように、携帯電話機１の樹脂内部には、この他に、複数の電子部品７を実装した回路基板８およびバッテリーパック９が組み込まれている。本実施の形態の携帯電話機１は、バッテリの交換を考慮したものではないが、バッテリーパック９を樹脂部材６に対して脱着自在に交換可能とすることも可能である。なお、バッテリーパック９は、この携帯電話機１の構成要素のうち最も厚くなることが予想される構成要素であるが、例えば、１回の充電で使用可能な時間を短く設計すればバッテリーパック９を薄くすることも可能である。このため、本実施の形態では、厚さ３［ｍｍ］の携帯電話機１を実現できた。

なお、回路基板８には、上述した液晶表示モジュール２、キー入力操作モジュール４、およびバッテリーパック９を接続するための図示しないコネクタが設けられている。また、図２では、回路基板８に実装された複数の電子部品７の実装高さを略同じ高さに図示したが、実際には、種々の実装高さがある。

さらに、携帯電話機１の樹脂内部には、複数本の炭素繊維やガラス繊維を同じ方向に並設して樹脂を含浸させてシート状にしたプリプレグ１０（補強部材）が組み込まれている。言い換えると、プリプレグ１０は、回路基板８に実装された電子部品７に接触するように回路基板８の液晶表示モジュール２から離間した側に重ねて配置され、携帯電話機１の外殻を形成する樹脂材料によって回路基板８と一体化されている。このように、補強部材として機能するプリプレグ１０を回路基板８と一体化させることにより、携帯電話機１の機械強度を確保でき、従来必要であったフロントカバーやリアカバーが不要となる。

ところで、樹脂材料によって回路基板８とプリプレグ１０を一体化する際、図２に部分的な拡大図を示すように、回路基板８に実装された電子部品７の周辺には、樹脂材料の存在しない空間２０が形成される。この空間２０は、樹脂材料を用いた成形工程を後述するように工夫することで形成される。

なお、この空間２０は、例えば、携帯電話機１の外部から不所望な曲げ応力や衝撃が加えられたときに、この外力が電子部品７に伝達されることを防止するため、必要最小限の内部空間として機能する。また、この空間２０は、例えば、後述する成形工程で溶融した樹脂を流し込んだ後、冷却されるときの熱変化によって、熱膨張率の違いに基づく部材同士の相対的な移動を許容するための空間としても機能する。

以下、図３に示すフローチャートを参照して、上記構造の携帯電話機１の製造方法について説明する。
まず、携帯電話機１の組立に先立って、複数の電子部品７を実装した回路基板８を用意する。また、携帯電話機１の補強部材として機能するプリプレグ１０、およびバッテリーパック９を用意する。本実施の形態では、多数本の炭素繊維１１を図４に示すように携帯電話機１の長手方向に対して略４５°の角度で並設したプリプレグ１０を用意した。なお、このプリプレグ１０は、回路基板８の電子部品７の実装領域を覆う大きさを有する。

そして、用意した回路基板８の電子部品７にプリプレグ１０を接触させて回路基板８と略平行にプリプレグ１０を重ね、この状態のまま図示しない金型にセットする（ステップ１）。このとき、バッテリーパック９は、回路基板８の図示しないコネクタに接続しておく。金型の内面形状は、携帯電話機１の外殻の形状に一致する形状を有するとともに、液晶表示モジュール２、およびキー入力操作モジュール４を組み込むための凹所に一致する凸部（図示せず）を有する。

この後、金型内に溶融した樹脂を流し込み、上述した樹脂部材６を射出成形により形成する（ステップ２）。このとき、プリプレグ１０の回路基板８から離間した裏面側から樹脂を比較的低い圧力で流し込み、回路基板８とプリプレグ１０が対向した領域に樹脂が流れ込まないようにする。これにより、回路基板８とプリプレグ１０（特に、周縁部）が樹脂によって一体化されると同時に、バッテリーパック９が樹脂によって封止されて、携帯電話機１の外殻が形成され、さらに、電子部品７の間に上述した空間２０が形成される。

或いは、このとき、回路基板８とプリプレグ１０が対向する領域に多少の樹脂が流れ込んでも良い。つまり、製造した携帯電話機１に外部応力が加わったとき、或いは熱応力が加わったときに、その応力を吸収可能な程度の内部空間２０が電子部品７の周辺に形成されれば良い。また、このような応力を吸収するためには、ステップ１で回路基板８にプリプレグ１０を重ねるときに、電子部品７とプリプレグ１０を接触させるだけで接着しないことが重要である。

回路基板８とプリプレグ１０が対向した領域に樹脂を流し込む場合には、プリプレグ１０の代りに図５に示すように多数本の炭素繊維３１を交差させて網目状にした繊維シート３０を用いても良い。この場合、回路基板８とプリプレグ１０が対向した領域に適当な量の樹脂が流れ込むように、繊維シート３０の網目の細かさを設定すれば良い。

いずれにしても、ステップ２で金型に樹脂を流し込んで樹脂部材６を形成した後、樹脂部材６の表面側に形成されている図示しない凹部に液晶表示モジュール２、およびキー入力操作モジュール４を取り付けて（ステップ３）、携帯電話機１が完成する。このとき、回路基板８の図示しないコネクタに液晶表示モジュール２、およびキー入力操作モジュール４を接続する。

以上のように、本実施の形態によると、回路基板８に実装した電子部品７にプリプレグ１０を接触させて樹脂を用いて一体化した単純な構造を採用したため、従来のようにフロントケースやリアケースが不要となり、携帯電話機１の十分な機械強度を確保した上で構成を簡略化できる。つまり、本実施の形態によると、フロントケースとリアケースを組み合わせた筐体が無くなるため、従来不要であった携帯電話機１の内部空間を必要最小限に圧縮でき、その分、携帯電話機１の厚さを薄くできる。

そして、薄型化に伴う機械強度の低下を補うため、炭素繊維やガラス繊維を含むプリプレグ１０を回路基板８に一体化した。なお、炭素繊維を含むプリプレグ１０は、比較的高い熱伝導率を有するため、電子部品７の放熱機能を果す。つまり、電子部品７に接触して一体化したプリプレグ１０を伝って電子部品７の熱が拡散し、例えば、ヒートスポットが形成される不具合などを防止できる。

また、図５を用いて説明した繊維シート３０を回路基板８の電子部品７に接触させて一体化した場合、炭素繊維の硬さを適当に選定することで、繊維シート３０を緩衝部材として機能させることもできる。つまり、携帯電話機１に対し、落下による比較的大きな衝撃が加えられた場合、この繊維シート３０が撓んで緩衝機能を果し、電子部品７を衝撃による破壊から守ることができる。

また、本実施の形態によると、回路基板８に実装した電子部品７の周辺部に相対的な異動を許容するための空間２０が形成されているため、機械的な曲げ（捩れも含む）や衝撃による応力を吸収できるとともに、熱変化にともなう部材間の熱膨張率の違いに起因した熱応力をも吸収でき、電子部品７が回路基板８から剥れる不具合を防止でき、信頼性の高い携帯電話機１を提供できる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、図４に示すように１方向に延びた複数本の炭素繊維１１を含むプリプレグ１０を用いた場合について説明したが、これに限らず、図５で説明した炭素繊維３１のように、複数本の炭素繊維を互いに略直交するよう交差させて配置して樹脂を含浸させたプリプレグを用いても良い。このように２方向に延びた炭素繊維を組み合わせたプリプレグを用いることで、機械強度をより高めることができる。

また、上述した実施の形態では、回路基板８に実装される電子部品７の実装高さが略均一であるものとして説明したが、複数の電子部品７の実装高さが異なる場合には、プリプレグ１０に接触する電子部品７と接触しない電子部品７が存在することになる。このように複数の電子部品７のうちプリプレグ１０に接触しない電子部品７があっても良いが、全ての電子部品７をプリプレグ１０に接触させる必要がある場合には、プリプレグ１０の形状を電子部品７の凸凹形状に合せて予め凸凹に形成しておけば良い。

また、電子部品７の凸凹形状に合せてプリプレグ１０の形状を設計することで、プリプレグ１０の複数個所で電子部品７のエッジを接触させることができ、プリプレグ１０の電子部品７に対する保持性を高めることができ、機械強度をより高めることができる。

この発明の実施の形態に係る携帯電話機を示す外観斜視図。 図１の携帯電話機を線II-IIで切断した断面図。 図１の携帯電話機を製造する方法を説明するためのフローチャート。 プリプレグの炭素繊維について説明するための背面側透視図。 繊維シートについて説明するための背面側透視図。

符号の説明

１…携帯電話機、２…液晶表示モジュール、３…スピーカ、４…キー入力操作モジュール、５…マイク、６…樹脂部材、７…電子部品、８…回路基板、９…バッテリーパック、１０…プリプレグ、１１…炭素繊維、２０…空間、３０…繊維シート。

Claims (5)

1. 複数の電子部品を実装した回路基板と、
   上記電子部品に接触して上記回路基板に重ねられたシート状の補強部材と、
   この補強部材と上記回路基板を一体化するとともに携帯型電子機器の外殻を形成する樹脂部材と、
   を有することを特徴とする携帯型電子機器。
2. 上記樹脂部材と上記電子部品との間には、相対的な移動を許容するための空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯型電子機器。
3. 複数の電子部品を実装した回路基板と、
   上記電子部品に接触して上記回路基板に沿って延設された複数本の炭素繊維と、
   これら複数本の炭素繊維と上記回路基板を一体化するとともに携帯型電子機器の外殻を形成する樹脂部材と、
   を有することを特徴とする携帯型電子機器。
4. 複数の電子部品を実装した回路基板を用意する工程と、
   上記電子部品に接触するように上記回路基板にシート状の補強部材を重ねる工程と、
   この補強部材と上記回路基板を一体化するように樹脂材料を流し込んで携帯型電子機器の外殻を形成する成形工程と、
   を有することを特徴とする携帯型電子機器の製造方法。
5. 上記補強部材はプリプレグであり、
   上記成形工程では、上記複数の電子部品と樹脂材料との間に空間が形成されるように樹脂材料を流し込むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。

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