JP2009200130A - 電気的接触構造、携帯通信端末およびフレキシブルプリント基板 - Google Patents

電気的接触構造、携帯通信端末およびフレキシブルプリント基板 Download PDF

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Abstract

【課題】 2つの電気素子の接触端子からの当接圧を相殺し、フレキシブルプリント基板周囲の構造を薄型化することを目的とする。
【解決手段】 本発明の電気的接触構造100は、少なくとも2カ所の接点パターン群114が同一面に離間して設けられ、2カ所の接点パターン群の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲されるフレキシブルプリント基板110と、屈曲されたフレキシブルプリント基板の対向した裏面間に固設される補強板130と、2カ所の接点パターン群にそれぞれの接触端子142を当接し屈曲されたフレキシブルプリント基板を厚み方向から狭持する2つの電気素子140と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板を屈曲して利用する電気的接触構造、携帯通信端末、およびフレキシブルプリント基板に関する。
近年、PHS(Personal Handy phone System)や携帯電話等の無線通信機能を有し単独で動作可能な携帯通信端末が普及し、通信速度および通信品質の向上と共に、ポータビリティを高めるための小型化、軽量化、薄型化が進んでいる。従って、携帯通信端末に実装される電気素子の小型化は勿論のこと、その電気素子の配置や電気素子間の配線のとり回しにも数々の工夫が凝らされている。
例えば、バイブレータ機能に利用される電動機(モータ)とプリント基板とは、製造コストやメンテナンスコスト削減の観点から、半田付けに頼らない電気的接触を実現している。これは、電動機の接触端子に押圧機構を設け、その押圧機構の当接圧によって接触端子とプリント基板の接点パターンとの電気的接触を維持するものである。従って、プリント基板は、電動機の接触端子からの当接圧に対抗して接触端子を抑止するため、ガラスエポキシ等剛性の高い材料で形成しなくてはならない。例えば、特許文献1では、このような電動機とプリント基板との具体的な接点構造として、筐体と電動機との相対的振動を少なくして接触構造の信頼性を高める技術が公開されている。
また、電動機等の電気素子をプリント基板の接点に接触させる場合、電気素子の位置が、平面的に固定されるプリント基板と平行な位置(重畳する位置)に限定され、自由度が少なく、筐体厚み方向の薄型化には限界があった。そこで、フィルム状に屈曲可能なフレキシブルプリント基板を利用して、電気的接触を維持しつつ厚み方向に様々に電気素子を配置する技術も公開されている。
接点パターンおよび配線パターンがフレキシブルプリント基板等剛性の弱い基板に印刷されている場合、フレキシブルプリント基板のみではその当接圧に対抗することができず、接点パターンが変形し、接触不良の原因にもなる。そこで、フレキシブルプリント基板の接点の裏面に樹脂や合金ダイキャスト等の剛体を補強板として貼付したり、剛体にフレキシブルプリント基板を巻き付けたりすることで安定した電気的接触が実現されていた。
国際公開第99/23801号パンフレット
このように、フレキシブルプリント基板を利用する場合、上述したようにその土台(補強板)として樹脂や合金ダイキャスト等の剛体を別途設けなくてはならないが、経年劣化も踏まえて当接圧に耐え得る実装を考慮した場合、その補強板の肉厚は1mmを超え、携帯通信端末の薄型化の障壁になっている。
ここで、携帯通信端末の薄型化のため単純に補強板を薄くすると、剛性不足から接点パターンまたは配線パターンが断線したり、クラックが生じたりすることとなる。
本発明は、このような課題に鑑み、2つの電気素子の接触端子からの当接圧を相殺し、フレキシブルプリント基板周囲の構造を薄型化することが可能な電気的接触構造、携帯通信端末およびフレキシブルプリント基板を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の電気的接触構造の代表的な構成は、少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、2カ所の接点パターン群の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲されるフレキシブルプリント基板と、屈曲されたフレキシブルプリント基板の対向した裏面間に固設される補強板と、2カ所の接点パターン群にそれぞれの接触端子を当接し屈曲されたフレキシブルプリント基板を厚み方向から狭持する2つの電気素子と、を備えることを特徴とする。
補強板は、フレキシブルプリント基板の屈曲状態を保持するように裏面間の距離を保つスペーサとして機能し、また、2カ所の接点パターン群を裏面から高い剛性で支持し2つの電気素子からの当接圧による変形を防ぐ機能を奏する。ここでは、2つの電気素子がフレキシブルプリント基板を相反する方向から押圧するので接触端子からの当接圧が相殺され、補強板は、自体の変移を抑制する必要がなくなり、フレキシブルプリント基板が変形しないように支持しさえすればよい。従って、補強板を薄型化でき、当該電気的接触構造における厚み方向の占有体積を削減することが可能となる。また、2つの電気素子に狭持される構成によりフレキシブルプリント基板が位置決めされ、電気素子方向の移動を抑制することができる。
2つの電気素子のうち少なくとも一方の接触端子には、接点パターン群に対して当接圧を与える押圧機構が形成されてもよい。
かかる構成により、フレキシブルプリント基板をさらに強固に狭持することができる。また、接触端子の押圧機構を弾性部材で構成することで、フレキシブルプリント基板に常時加わる振動やストレスを吸収でき、フレキシブルプリント基板の変形や配線パターンの断線を防止することが可能となる。さらに、従来、接点パターン群に対応した数だけの押圧機構が必要であったが、2つの電気素子およびフレキシブルプリント基板のいずれか1カ所に押圧機構があれば足りるので、押圧機構の数を削減することが可能となる。
フレキシブルプリント基板の屈曲部分にはスリットが形成されてもよい。フレキシブルプリント基板の屈曲部分には屈曲によるストレスがかかるが、配線パターンを回避しつつスリットを形成する構成により屈曲によるストレスを軽減することができ、パターンの断線やクラックを防止することが可能となる。また、フレキシブルプリント基板における屈曲の反作用(元に戻る力)も低減されるのでU字形状を維持し易くなり、フレキシブルプリント基板と補強板の剥離を防止することが可能となる。
本発明の携帯通信端末の代表的な構成は、少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、2カ所の接点パターン群の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲されるフレキシブルプリント基板と、屈曲されたフレキシブルプリント基板の対向した裏面間に固設される補強板と、2カ所の接点パターン群の一方に接触端子を当接し当該携帯通信端末に振動を与える端末振動部と、2カ所の接点パターン群の他方に接触端子を当接し音声を入力または出力する音声素子と、を備えることを特徴とする。
かかる構成により、上述した電気的接触構造同様、端末振動部(電動機)および音声素子の電気素子がフレキシブルプリント基板を相反する方向から押圧するので接触端子からの当接圧が相殺され、補強板は、自体の変移を抑制する必要がなくなり、フレキシブルプリント基板が変形しないように支持しさえすればよいことになる。従って、補強板を薄型化でき、当該電気的接触構造の厚み方向の占有体積を削減することが可能となる。また、端末振動部および音声素子に狭持される構成によりフレキシブルプリント基板が位置決めされ、電気素子方向の移動を抑制することができる。
補強板は、複数あり、フレキシブルプリント基板における接点パターン群に対応した裏面にそれぞれ接着され、補強板同士の背面を貼付部材で貼付することでフレキシブルプリント基板の屈曲が形成されてもよい。
かかる補強板を複数設ける構成により、フレキシブルプリント基板と補強板との接着と、U字形状の屈曲とを時間および実行位置を異ならせて実行することが可能となり、例えば、接着をフレキシブルプリント基板製造時に、屈曲を携帯通信端末組み立て時にといったように工程を分けることができる。また、補強板の厚みおよび材質を携帯通信端末内の他の補強板と合わせることによって材料費の削減を図ることが可能となる。さらに、補強板同士を貼付部材で貼付することで、貼付する際に位置の微調整を行うこともでき、貼付後は平面方向のずれを防止できる。
貼付部材は厚み方向に弾性を有してもよい。かかる構成により、貼付部材の厚み方向の公差や厚み方向にかかるストレスを吸収することができる。
上述した電気的接触構造における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該携帯通信端末にも適用可能である。
本発明のフレキシブルプリント基板の代表的な構成は、少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、2カ所の接点パターン群に対応した裏面にそれぞれ補強板が接着され、2カ所の接点パターン群間には配線パターンを回避してスリットが形成されることを特徴とする。
上述した電気的接触構造および携帯通信端末における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該フレキシブルプリント基板にも適用可能である。
以上説明したように本発明によれば、2つの電気素子の接触端子からの当接圧を相殺する構成をとっているので、フレキシブルプリント基板周囲の構造を薄型化することができる。このような電気的接触構造を採用することで、携帯通信端末では、小型化、軽量化、薄型化を図ることが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
本実施形態では、電気的な接触構造を工夫することで、実装する電気素子を変えずともフレキシブルプリント基板周囲の構造を薄型化することが可能となる。ここでは、まず、本実施形態において特徴的な電気的接触構造を説明し、その後、当該電気的接触構造を適用した携帯通信端末について詳述する。
(電気的接触構造100)
図1は、本実施形態の電気的接触構造を説明するための概念図である。特に、図1(a)は電気的接触構造の側面を、図1(b)は電気的接触構造のフレキシブルプリント基板を展開した状態を示す。電気的接触構造100は、図1(a)に示すように、フレキシブルプリント基板110と、補強板130と、電気素子140とを含んで構成される。
フレキシブルプリント基板110は、図1(b)に示すように、フィルム状の薄膜絶縁体上に、電気素子140との電気的接続を担う導体箔を露出した接点パターン112が形成された基板である。本実施形態では、電気素子単位の複数の接点パターン112で接点パターン群114を形成する。フレキシブルプリント基板110には、このような接点パターン群114が少なくとも2カ所、同一面に離間して設けられる。また、フレキシブルプリント基板110は、組み立ての際、図1(a)に示すように、この2カ所の接点パターン群114の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲される。
このようにフレキシブルプリント基板110を屈曲すると、その屈曲部分116には屈曲によるストレスがかかる。そこで、フレキシブルプリント基板110の屈曲部分116に、配線パターン118を回避しつつスリット(中抜け穴)120を形成する。こうして屈曲によるストレスを軽減することができ、配線パターン118の断線やクラックを防止することが可能となる。また、フレキシブルプリント基板110における屈曲の反作用(元に戻る力)も低減されるのでU字形状を維持し易くなり、フレキシブルプリント基板110と補強板130の剥離を防止することが可能となる。
補強板130は、このように屈曲されたフレキシブルプリント基板110の対向した裏面間、即ちU字形状の間に固設される。このような補強板130は、フレキシブルプリント基板110の屈曲状態を保持するように裏面間の距離を保つスペーサとして機能し、また、2カ所の接点パターン群114を裏面から高い剛性で支持し2つの電気素子140からの当接圧による変形を防ぐ機能を奏する。
電気素子140は、図1(a)のように少なくとも2つ別体に構成され、フレキシブルプリント基板110における2カ所の接点パターン群114にそれぞれの接触端子142を当接し、そのフレキシブルプリント基板110を図中矢印で示したように厚み方向から狭持する。
ここで、2つの電気素子140のうち少なくとも一方の接触端子142には、接点パターン群114に対して当接圧を与える、例えばばねのような弾性部材を用いた押圧機構が形成されている。かかる構成により、フレキシブルプリント基板110を強固に狭持することができる。また、接触端子142の押圧機構を弾性部材で構成することで、フレキシブルプリント基板110に常時加わる振動やストレスを吸収でき、フレキシブルプリント基板110の変形や配線パターン118の断線を防止することが可能となる。さらに、従来、接点パターン群114に対応した数だけの押圧機構が必要であったが、2つの電気素子140およびフレキシブルプリント基板110のいずれか1カ所に押圧機構があれば足りるので、押圧機構の数を削減することが可能となる。
ここでは、2つの電気素子140の押圧機構がフレキシブルプリント基板110を相反する方向から押圧するので接触端子142からの当接圧が相殺される。補強板130は、自体の変移を抑制する必要がなくなり、換言すれば、補強板130自体を筐体に強固に固定する必要がなくなり、フレキシブルプリント基板110が変形しないように支持しさえすればよい。従って、補強板130を薄型化でき、当該電気的接触構造100における厚み方向の占有体積を削減することが可能となる。また、2つの電気素子140に狭持される構成によりフレキシブルプリント基板が位置決めされ、電気素子方向の移動を抑制することができる。
(無線通信システム200)
上述した電気的接触構造100は、無線通信システム200内で無線通信を実行する携帯通信端末210に適用することができる。ここでは、理解を容易にするため、無線通信システム200全体の構成を簡単に説明し、その後、携帯通信端末210について詳述する。
図2は、無線通信システム200の概略的な構成を示した説明図である。当該無線通信システム200は、携帯通信端末210(210A、210B)と、基地局220(220A、220B)と、ISDN(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網230と、中継サーバ240とを含んで構成される。本実施形態においては、携帯通信端末210としてPHS端末を挙げて説明しているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、DVDプレイヤー、リモートコントローラ等、無線通信可能かつ電池等により単体動作可能な様々な電子機器を携帯通信端末210として用いることもできる。
上記無線通信システム200において、ユーザが自身の携帯通信端末210Aから他の携帯通信端末210Bへの通信回線の接続を行う場合、携帯通信端末210Aは、通信可能範囲内にある基地局220Aに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局220Aは、通信網230を介して中継サーバ240に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ240は、他の携帯通信端末210Bの無線通信範囲内にある例えば基地局220Bを選択して基地局220Aと基地局220Bとの通信経路を確保し、携帯通信端末210Aと携帯通信端末210Bの通信を確立する。
(携帯通信端末210)
図3は、携帯通信端末210のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図4は、携帯通信端末210の外観を示した斜視図である。携帯通信端末210は、端末制御部310と、端末メモリ312と、表示部314と、操作部316と、音声入力部318と、音声出力部320と、端末振動部322と、端末無線通信部324とを含んで構成される。
端末制御部310は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路により携帯通信端末210全体を管理および制御する。また、端末制御部310は、端末メモリ312のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、Web閲覧機能、TV視聴機能も遂行する。
端末メモリ312は、ROM、RAM、EEPROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成され、端末制御部310で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。
表示部314は、液晶ディスプレイ、EL(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ312に記憶された、または通信網230を介してアプリケーションサーバ(図示せず)から提供される、WebブラウザやアプリケーションのGUI(Graphical User Interface)を表示することができる。
操作部316は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。
音声入力部318は、マイク等の音声素子で構成され、通話時に入力されたユーザの音声を携帯通信端末210内で処理可能な電気信号に変換する。
音声出力部320は、スピーカ等の音声素子で構成され、携帯通信端末210で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部316の操作音、アラーム音等も出力できる。
端末振動部322は、電動機と、その電動機の回転軸に設けられ重心が回転軸からずれている(偏心している)金属等の剛体とから構成され、剛体を回転させることで当該携帯通信端末210にバイブレーション(振動)を与えることができる。かかるバイブレーションは例えば病院、電車、会議といった音声出力ができないところで着信を認識するのに利用される。
端末無線通信部324は、通信網230における基地局220との無線通信を行う。このような無線通信としては、基地局220内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ携帯通信端末210のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式(TDM:Time Division Multiplex)等が採用されている。
音声素子で構成可能な音声入力部318と音声出力部320とは、ユーザの口と耳の位置に応じてある程度距離を設けるのが望ましい。従って、携帯通信端末210の小型化の観点から、通常、携帯通信端末210長手方向の両端部にそれぞれ設置されることが多い。本実施形態では、音声入力部318または音声出力部320と、端末振動部322とをフレキシブルプリント基板110に共通的に接続できる。ここでは、音声入力部318と端末振動部322とを同一のフレキシブルプリント基板410に接続する場合を説明する。
図5は、携帯通信端末210に実装されるフレキシブルプリント基板410の例を示した斜視図である。フレキシブルプリント基板410には、音声入力部318と端末振動部322に対応する少なくとも2カ所の接点パターン群414が同一面に離間して設けられ、2カ所の接点パターン群414に対応した裏面にそれぞれ補強板430が接着されている。そして、2カ所の接点パターン群414の間には配線パターン(図示せず)を回避してスリット420が形成される。
ここでは、中心と他の任意の点に接触端子が設けられた音声入力部318が回転自在に設置されているので、その接触端子の回転位置に拘わらず電気的接触を維持できるように、音声入力部318側の接点パターン412は、円形状に形成されている。
図6は、携帯通信端末210における電気的接触構造の一例を示した斜視図である。ここでは、上述したフレキシブルプリント基板410が、屈曲した状態で、音声入力部318および端末振動部322に狭持されている。また端末振動部322の接触端子442はフレキシブルプリント基板410の接点パターン412を押圧する押圧機構を有している。
上述したように補強板430は、フレキシブルプリント基板410における接点パターン群414に対応した裏面にそれぞれ接着される。そして、組み立て時には補強板430同士の背面を、例えば両面テープ等の貼付部材450で貼付してフレキシブルプリント基板410の屈曲を形成する。
貼付部材450は厚み方向に弾性を有してもよい。かかる構成により、貼付部材450の厚み方向の公差や厚み方向にかかるストレスを吸収することができる。
このように補強板430を複数設けることで、フレキシブルプリント基板410と補強板430との接着と、U字形状の屈曲とを時間および実行位置を異ならせて実行することが可能となる。例えば、接着を図5に示したようなフレキシブルプリント基板410の製造時に、屈曲を携帯通信端末210の組み立て時に工程を分けることができる。従って、フレキシブルプリント基板410と補強板430との接着といった特殊な工程を製造者に委ねることができ、組み立て時には簡単な貼付作業のみを行えばよいことになる。
また、補強板430の厚みおよび材質を携帯通信端末210内の他の補強板と合わせることによって材料費の削減を図ることが可能となる。さらに、補強板430同士を貼付部材450で貼付することで、貼付する際に位置の微調整を行うこともでき、貼付後は平面方向のずれを防止できる。
補強板430同士が貼付されたフレキシブルプリント基板410の屈曲部分416にはスリット420も形成され、そのスリット420によって分割された2条のフレキシブルプリント基板410の幅もそれぞれ2.0mmと短くなるため、曲率半径Rを0.5mmまで小さくすることができる。本実施形態では、フレキシブルプリント基板410をこのような曲率半径をもって屈曲したとしても、スリット420による反作用の低減を通じて、補強板430の貼付部材450の剥離を防止することが可能となる。
上述した携帯通信端末210においても、上述した電気的接触構造100同様、補強板430を薄型化でき、電気的接触構造の厚み方向の占有体積を削減することが可能となる。また、端末振動部322および音声入力部318に狭持される構成によりフレキシブルプリント基板410が位置決めされ、電気素子方向の移動を抑制することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、フレキシブルプリント基板を屈曲して利用する電気的接触構造、携帯通信端末、およびフレキシブルプリント基板に利用することができる。
本実施形態の電気的接触構造を説明するための概念図である。 無線通信システムの概略的な構成を示した説明図である。 携帯通信端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 携帯通信端末の外観を示した斜視図である。 携帯通信端末に実装されるフレキシブルプリント基板の例を示した斜視図である。 携帯通信端末における電気的接触構造の一例を示した斜視図である。
符号の説明
100 …電気的接触構造
110、410 …フレキシブルプリント基板
112 …接点パターン
114、414 …接点パターン群
116、416 …屈曲部分
118 …配線パターン
120、420 …スリット
130、430 …補強板
140 …電気素子
142 …接触端子
210 …携帯通信端末
318 …音声入力部
320 …音声出力部
322 …端末振動部
450 …貼付部材

Claims (7)

  1. 少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、該2カ所の接点パターン群の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲されるフレキシブルプリント基板と、
    屈曲された前記フレキシブルプリント基板の対向した裏面間に固設される補強板と、
    前記2カ所の接点パターン群にそれぞれの接触端子を当接し前記屈曲されたフレキシブルプリント基板を厚み方向から狭持する2つの電気素子と、
    を備えることを特徴とする電気的接触構造。
  2. 前記2つの電気素子のうち少なくとも一方の接触端子には、前記接点パターン群に対して当接圧を与える押圧機構が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電気的接触構造。
  3. 前記フレキシブルプリント基板の屈曲部分にはスリットが形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の電気的接触構造。
  4. 少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、該2カ所の接点パターン群の裏面同士が対向するようU字形状に屈曲されるフレキシブルプリント基板と、
    屈曲された前記フレキシブルプリント基板の対向した裏面間に固設される補強板と、
    前記2カ所の接点パターン群の一方に接触端子を当接し当該携帯通信端末に振動を与える端末振動部と、
    前記2カ所の接点パターン群の他方に接触端子を当接し音声を入力または出力する音声素子と、
    を備えることを特徴とする携帯通信端末。
  5. 前記補強板は、複数あり、前記フレキシブルプリント基板における前記接点パターン群に対応した裏面にそれぞれ接着され、該補強板同士の背面を貼付部材で貼付することで前記フレキシブルプリント基板の屈曲が形成されることを特徴とする請求項4に記載の携帯通信端末。
  6. 前記貼付部材は厚み方向に弾性を有することを特徴とする請求項5に記載の携帯通信端末。
  7. 少なくとも2カ所の接点パターン群が同一面に離間して設けられ、該2カ所の接点パターン群に対応した裏面にそれぞれ補強板が接着され、該2カ所の接点パターン群間には配線パターンを回避してスリットが形成されることを特徴とするフレキシブルプリント基板。
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