JP2009301160A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】指紋センサ、センサ搭載基板、及び半田ボールの不良を防止することができる電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器100は、指紋読取部5として、上面20aに開口部21eを有した下部筐体20と、下部筐体20内に収容された指紋認証ユニット5Aと、下部筐体20内に設けられ、指紋認証ユニット5Aを支持したセンサ支持部材6とを備え、指紋認証ユニット5Aは、開口部21eから露出したセンサ面50aと、センサ面50aとは反対側に複数のパッド50dを有した電極面50eとを有した指紋認証センサ50と、半田ボール52を介してパッド50dと電気的に接続したセンサ搭載面51bを有したセンサ搭載基板51とを有し、センサ支持部材6は、センサ搭載基板51を覆って指紋認証ユニット5を弾性的に支持する。
【選択図】図4

Description

本発明は、電子機器に関する。
従来、半田ボールを用いて実装される指紋センサとセンサ搭載基板との間に緩衝材を設けて半田ボール接合部の不良を防ぐ電子機器が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電子機器は、指紋読取面を有する半導体チップが搭載された指紋センサと、指紋センサがマトリックス状に配置された半田ボールによって実装されるセンサ搭載基板と、センサ搭載基板の半田ボールがマトリックス状に配置される領域の周囲に設けられた緩衝材としての接着剤とを有し、指紋認証動作時に指等によって加えられた応力によりセンサ搭載基板が変形した場合に、接着剤が緩衝材として機能し、指紋センサとセンサ搭載基板との間隔を接着剤の高さ以下になることを防ぐため、半田ボールに大きな応力がかからず半田ボール接合部の不良を防ぐことができる。
特開2007−59811号公報
しかし、従来の電子機器によると、指等によって加えられた応力に対して接着剤が緩衝材として機能し、半田ボール接合部の不良を防ぐことはできるが、指紋センサ及びセンサ搭載基板に応力がかかり、指紋センサ又はセンサ搭載基板の不良を防ぐことはできず、必ずしも電子機器の信頼性が向上するとは言えない。
従って、本発明の目的は、指紋センサ、センサ搭載基板、及び半田ボールの不良を防止することができる電子機器を提供することにある。
(1)本発明は上記目的を達成するため、開口部を有した筐体と、前記筐体内に収容された指紋認証ユニットと、前記筐体内に設けられ、指紋認証ユニットを支持した支持部材とを備え、前記指紋認証ユニットは、前記開口部から露出したセンサ面と、前記センサ面とは反対側に複数の電極を有した電極面と、を有した指紋認証センサ部と、半田ボールを介して前記電極と電気的に接続したセンサ搭載面を有した基板とを有し、前記支持部材は、前記基板を覆って前記指紋認証ユニットを弾性的に支持することを特徴とする電子機器を提供する。
上記した構成によれば、支持部材が弾性変形することにより、利用者の指からセンサ面に加わる力の方向に指紋認証ユニットが沈み込んでセンサ面に加わる力を分散するため、指紋認証ユニットに対して過度の応力が加わえられることを防ぎ、半田ボール接合部等に不良が生じることを防止することができる。
本発明によれば、指紋センサ、センサ搭載基板、及び半田ボールの不良を防止することができる。
以下に、本発明の電子機器の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
〔第1の実施の形態〕
(電子機器の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。
この電子機器100は、上部筐体10と下部筐体20とから構成され、上部筐体10と下部筐体20とはヒンジ部により開閉自在に接続されている。下部筐体20は、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等の電子部品を実装するとともにHDD(Hard Disc Drive)等をコネクタを介して接続するシステム基板であって情報を処理する本体機能部2を内部に有し、文字やコマンドを入力するためのキーボード等の文字入力部3と、ポインティングデバイスとしてのトラックパッド4A及び決定スイッチ4Bと、利用者の認証等に用いる指紋読取部5とを上面20aに有する。
また、下部筐体20の形成面としての左側面20e、右側面20f、前面20g、及び背面20hに図示しないUSB(Universal Serial Bus)ポートやLAN(Local Area Network)ポート等のコネクタ端子を備える。また、下部筐体20は、主に上面20aを含むカバー20A(第1の筐体部材)と、主に底面20bを含むベース20B(第2の筐体部材)とを備え、カバー20Aとベース20Bとは左側面20e、右側面20f、前面20g、及び背面20hにおいて嵌合して連設され、下部筐体20の内部空間を形成する。上部筐体10は、文字や画像等を表示する液晶表示パネル等からなる画像表示部1を前面20iに有する。
本体機能部2は、例えば、電子機器100を起動する際、利用者が電子機器100の利用を許可された人物か否かを確認する認証操作を要求する。この認証操作によって指紋読取部5が使用され、本体機能部2が利用を許可された人物の指紋を読み取ったと判断した場合にのみ電子機器100を起動する。
(指紋読取部の構成)
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋認証ユニットの構成を示す概略図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A部における断面図である。
この指紋認証ユニット5Aは、半導体を用いて形成される指紋センサ50と、ガラスエポキシ板等の板材を用いて形成されるセンサ搭載基板51と、指紋センサ50とセンサ搭載基板51とを電気的に接続する半田ボール52とを有し、下部筐体20内に収容されて指紋読取部5に配置される。
指紋センサ50は、センサ面50aにおいて指紋の凹凸を静電容量の差で検出し、図2(a)の図面縦方向に指を移動させることで2次元的にスキャンするラインセンサ50bと、指紋センサ50のセンサ面50aの裏面である電極面50eに設けられるパッド50dとを有し、ラインセンサ50bとパッド50d以外は樹脂にて封止している。また、パッド50dは、センサ搭載基板51のセンサ搭載面51bに設けられるパッド51aと半田ボール52で接続される。また、指紋検出の際に指を滑らせるセンサ面50aは、ラインセンサ50bと、ラインセンサ50bの両端に位置し同一面にある樹脂面50cとを含む。
センサ搭載基板51は、本体機能部2と図示しないコネクタケーブル等で電気的に接続されており、指紋センサ50によって検出された指紋に関する情報は本体機能部2によって処理される。また、指紋認証ユニット5Aは、センサ搭載基板51の被支持面51cを支持されることで配置される。
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す斜視図である。
指紋認証ユニット5Aは、下部筐体20のカバー20Aの上面20aに設けられた窪部21の開口部21eからセンサ面50aが露出するように支持される。窪部21は、傾斜することで指を上面20aから連続的にセンサ面50aに導く斜面21a及び斜面21bと、指を滑らせる方向をラインセンサ50bに対して直交するように導く側面21c及び側面21dと、露出するセンサ面50aと略同一形状を有する開口部21eとを有する。
(センサ支持部材の構成)
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図であり、図4(a)は上面の裏側からの斜視図、図4(b)は上面側からの一部断面斜視図である。
指紋認証ユニット5Aは、カバー20Aの裏面である上裏面20cに取り付けられたセンサ支持部材6によって、センサ搭載基板51の被支持面51cを覆うとともに、一定の支持力で窪部裏面21Aに対して押しつけて、センサ面50aが開口部21eから外部に露出するようにに支持される。センサ支持部材6は、例えば、SUS等の金属を用いて形成されており、センサ搭載基板51の裏面と両面テープ等により固定される支持部60と、支持部60を弾性的に支持するバネ部61と、上裏面20cに設けられたネジ固定部64に対して固定ネジ63によって孔62aを介して取り付けられる固定部62とを有する。なお、本実施の形態においてバネ部61及び固定部62を4つ設けた構成としたが、単数であっても複数であってもよい。
(動作)
以下に、本発明の第1の実施の形態における電子機器の動作を各図を参照しつつ説明する。
画像表示部1の正面に向かった状態において、利用者が奥から手前側に向かい指紋読取部5上を下部筐体20の窪部21に沿って指を接触させ、なぞるように滑らせることで、ラインセンサ50bは2次元の指紋像を読み取る。実際には、ラインセンサ50bは、指紋の凹凸によって生じる静電容量の変化を読み取り、電気的信号に変換し出力する。出力信号は本体機能部2において処理され、指紋認証が行われる。指紋認証は、予め利用者の任意の指の指紋を読み取らせて記憶されてあるものと照合することにより実行される。
指紋読取部5上で指を滑らせる場合、指は下部筐体20に設けられた窪部21によりセンサ面50aの中央を通過するよう導かれる。また、指紋読取動作を確実にするためにある程度の力で指を押し当てながら指を通過させる必要がある。このため、センサ面50aの中央部を押し下げるような力が働く。
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、図5(a)は通常時の状態、図5(b)は指紋認証動作時の状態を示す。この断面図は、図3のB−B部における断面である。
指紋センサ50のセンサ面50aは、図5(a)に示すように、開口部21eから高さaだけ露出して支持される。利用者が指を窪部21に沿ってセンサ面50aに押しつけるように滑らせると、バネ部61は、上裏面20cから離れる方向に変形し、図5(b)に示すように、最大でセンサ面50aが開口部21eと一致するまで弾性変形する。センサ面50aが開口部21eと一致すると、斜面21a又は21bに指の力が加わり、センサ支持部材6の支持力以上に利用者の指からセンサ面50aに対して力が加わらない。
(第1の実施の形態の効果)
上記した第1の実施の形態によると、バネ部61が弾性変形することにより、利用者の指からセンサ面50aに加わる力の方向に指紋認証ユニット5Aが沈み込んで指紋センサ50、センサ搭載基板51、及び半田ボール52に加わる力を分散するため、指紋センサ50、センサ搭載基板51、半田ボール52、及びそれぞれの接触部に対して過度の応力が加わえられることを防ぎ、指紋センサ50、センサ搭載基板51、半田ボール52、及びそれぞれの接触部に不良が生じることを防止することができる。
また、バネ部61の弾性力により指紋センサ50を開口部21eに対して一定の支持力で押し当てるため、センサ面50aを確実に露出させることができ、センサ面50aの露出する高さに関して取り付け精度を容易に達成することができる。
また、支持部60は、センサ搭載基板51に密着して固定されるため、センサ搭載基板51の応力に対する耐久性を向上させる補強板としての機能を兼ねることができる。
また、指紋読取部5は、上面20aに限らず、底面20b、左側面20e、右側面20f、前面20g、背面20h、又は前面20iに設ける構成としてもよい。
〔第2の実施の形態〕
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。
指紋認証ユニット5Aは、カバー20Aの上裏面20cに取り付けられたセンサ支持部材6Aによって、センサ搭載基板51の被支持面51cを一定の支持力で窪部裏面21Aに対して押し付けて、センサ面50aが開口部21eから外部に露出するように支持される。センサ支持部材6Aは、例えば、SUS等の金属を用いて形成されており、センサ搭載基板51の裏面と両面テープ等により固定される支持部60Aと、支持部60Aを弾性的に支持するバネ部61Aとを有し、上裏面20cに設けられたネジ固定部64Aに対して固定ネジ63Aによって孔62Aを介して取り付けられる。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、図7(a)は通常時の状態、図7(b)は指紋認証動作時の状態を示す。この断面図は、図6のC−C部における断面である。
固定ネジ63Aは、フランジ状に設けられるバネ受部630を有し、上裏面20cに設けられるネジ固定部64Aのネジ固定部64aにネジ固定される。この固定ネジ63Aは、バネ受部630によってバネ部61Aを支持することで、指紋センサ50のセンサ面50aは、図7(a)に示すように、開口部21eから高さaだけ露出して支持される。
(動作)
利用者が指を窪部21に沿ってセンサ面50aに押しつけるように滑らせると、バネ部61Aは、収縮して変形し、図7(b)に示すように、最大でセンサ面50aが開口部21eと一致するまで弾性変形し、センサ支持部材6Aとバネ受部630との間でバネ部61Aが収縮しきることで変形を停止する。センサ面50aが開口部21eと一致すると、センサ支持部材6Aの支持力以上に利用者の指からセンサ面50aに対して力が加わらない。
(第2の実施の形態の効果)
上記した第2の実施の形態によると、第1の実施の形態の効果に加え、センサ支持部材6Aをより小型に構成することができるため、より小型の電子機器に本構成を適用することができる。
〔第3の実施の形態〕
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。
指紋認証ユニット5Aは、カバー20Aの上裏面20cに取り付けられたセンサ支持部材6Bによって、センサ搭載基板51の被支持面51cを一定の支持力で窪部裏面21Aに対して押しつけて、センサ面50aが開口部21eから外部に露出するように支持される。センサ支持部材6Bは、例えば、SUS等の金属を用いて形成されており、センサ搭載基板51の裏面と両面テープ等により固定される支持部60Bと、支持部60Bを弾性的に支持するバネ部61Bとを有し、上裏面20cに設けられたネジ固定部64Bに対して固定ネジ63Bによって孔62Bを介して取り付けられる。
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、図9(a)は通常時の状態、図9(b)及び(c)は指紋認証動作時の状態を示す。この断面図は、図8のD−D部における断面である。
固定ネジ63Bは、フランジ状に設けられるバネ受部630を有し、上裏面20cに設けられるネジ固定部64Bのネジ固定部64bにネジ固定される。この固定ネジ63Bは、バネ受部630によってバネ部61Bを支持することで、指紋センサ50のセンサ面50aは、図9(a)に示すように、開口部21eから高さaだけ露出して支持される。
(動作)
利用者が指を窪部21に沿って押しつけるように滑らせて、センサ面50aの図面右側を押さえ始めると、バネ部61Bは、図9(b)に示すように、収縮して変形し、指がセンサ面50aの図面左側を押さえ始めると、センサ支持部材6Bが左下がりの状態になり、センサ支持部材6Bがバネ受部630及びネジ固定部64Bにその表面及び裏面で接することで変形を停止する。指が押さえる箇所(力点)がセンサ面50aの図面左側になるほど、支点としてのバネ部61Bからの距離が大きくなるためバネ部61Bを容易に変形させる。
(第3の実施の形態の効果)
上記した第3の実施の形態によると、第2の実施の形態の効果に加え、センサ支持部材6Bのカバー20Aに対する支持点を少なく構成することができるため、より小型の電子機器に本構成を適用することができる。また、指の動きに従ってセンサ支持部材6Bの位置や姿勢が徐々に変化していくため、指紋認証ユニット5Aに急激に力が加わることがない。
〔第4の実施の形態〕
図10は、本発明の第4の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。
指紋認証ユニット5Aは、ベース20Bの裏面である底裏面20dに取り付けられたセンサ支持部材6Cによって、センサ搭載基板51の被支持面51cを一定の支持力でカバー20Aの窪部裏面21Aに対して押しつけて、センサ面50aが開口部21eから外部に露出するように支持される。センサ支持部材6Cは、例えば、SUS等の金属を用いて形成されており、センサ搭載基板51の裏面と両面テープ等により固定される支持部60Cと、底裏面20dに設けられたバネ支持部63Cに取り付けられて支持部60Cを弾性的に支持するバネ部61Cと、底裏面20dに設けられてセンサ支持部材6Cの底裏面に近づく方向の動きを制限する動作制限部65とを有する。なお、本実施の形態においてバネ部61Cを2つ設けた構成としたが、単数であっても複数であってもよい。また、動作制限部65とバネ支持部63Cとを一体として構成してもよい。
図11は、本発明の第4の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、図11(a)は通常時の状態、図11(b)は指紋認証動作時の状態を示す。この断面図は、図10のE方向からの視点における断面である。
指紋センサ50のセンサ面50aは、図11(a)に示すように、開口部21eから高さaだけ露出して支持される。
(動作)
利用者が指を窪部21に沿ってセンサ面50aに押しつけるように滑らせると、バネ部61は、図面下方向に変形し、図11(b)に示すように、最大でセンサ面50aが開口部21eと一致するまで弾性変形する。センサ面50aが開口部21eと一致すると、支持部60Cと動作制限部65とが接し、それより下に移動しない。また、センサ面50aが開口部21eと一致すると、センサ支持部材6Cの支持力以上に利用者の指からセンサ面50aに対して力が加わらない。
(第4の実施の形態の効果)
上記した第4の実施の形態によると、第2の実施の形態の効果に加え、センサ支持部材6Cをカバー20Aに固定できない場合にも本発明を適用することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋認証ユニットの構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は、(a)のA−A部における断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図であり、(a)は上面の裏側からの斜視図、(b)は上面側からの一部断面斜視図である。 、本発明の第1の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、(a)は通常時の状態、(b)は指紋認証動作時の状態を示す。 本発明の第2の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、(a)は通常時の状態、(b)は指紋認証動作時の状態を示す。 本発明の第3の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、(a)は通常時の状態、(b)及び(c)は指紋認証動作時の状態を示す。 本発明の第4の実施の形態に係る電子機器のセンサ支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子機器の指紋読取部の構成を示す断面図であり、(a)は通常時の状態、(b)は指紋認証動作時の状態を示す。
符号の説明
1…画像表示部、2…本体機能部、3…文字入力部、4A…トラックパッド、4B…決定スイッチ、5…指紋読取部、5A…指紋認証ユニット、6…センサ支持部材、6A…センサ支持部材、6B…センサ支持部材、6C…センサ支持部材、10…上部筐体、20…下部筐体、20A…カバー、20B…ベース、20a…上面、20b…底面、20c…上裏面、20d…底裏面、20e…左側面、20f…右側面、20g…前面、20h…背面、20i…前面、21…窪部、21A…窪部裏面、21a…斜面、21b…斜面、21c…側面、21d…側面、21e…開口部、50…指紋センサ、50a…センサ面、50b…ラインセンサ、50c…樹脂面、50d…パッド、50e…電極面、51…センサ搭載基板、51a…パッド、51b…センサ搭載面、51c…被支持面、52…半田ボール、60…支持部、60A…支持部、60B…支持部、60C…支持部、61…バネ部、61A…バネ部、61B…バネ部、61C…バネ部、62…固定部、62a…孔、62A…孔、62B…孔、63C…バネ支持部、63…固定ネジ、63A…固定ネジ、63B…固定ネジ、64…ネジ固定部、64A…ネジ固定部、64B…ネジ固定部、64a…ネジ穴、64b…ネジ穴、65…動作制限部、100…電子機器、630…バネ受部

Claims (8)

  1. 開口部を有した筐体と、
    前記筐体内に収容された指紋認証ユニットと、
    前記筐体内に設けられ、指紋認証ユニットを支持した支持部材と
    を備え、
    前記指紋認証ユニットは、
    前記開口部から露出したセンサ面と、前記センサ面とは反対側に複数の電極を有した電極面と、を有した指紋認証センサ部と、
    半田ボールを介して前記電極と電気的に接続したセンサ搭載面を有した基板とを有し、
    前記支持部材は、前記基板を覆って前記指紋認証ユニットを弾性的に支持することを特徴とする電子機器。
  2. 前記筐体は、前記開口部を有する第1の筐体部材と、この第1の筐体部材と連設した第2の筐体部材とを備え、
    前記支持部材は、前記第1の筐体部材に取り付けられて前記指紋認証ユニットを支持することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記支持部材は、前記第1の筐体部材に取り付けられる固定部と、前記指紋認証ユニットを搭載する支持部と、前記固定部と前記支持部とを連結する板バネ部とを有することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記支持部材は、前記第1の筐体部材に取り付けられる固定部と、前記指紋認証ユニットを搭載する支持部と、一端を前記固定部に固定されて他端で前記支持部を支持するバネ部とを有することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
  5. 前記筐体は、前記開口部を有する第1の筐体部材と、第2の筐体部材とを備え、
    前記支持部材は、前記第2の筐体部材に取り付けられて前記指紋認証ユニットを支持することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  6. 前記支持部材は、前記第2の筐体部材に取り付けられる固定部と、前記指紋認証ユニットを搭載する支持部と、前記固定部と前記支持部との間で両者を弾性的に支持するバネ部とを有することを特徴とする請求項5に記載の電子機器。
  7. 前記筐体は、前記第1の筐体部材の表面から筐体内部方向へ落ち込んで形成された窪部を有し、前記開口部は前記窪部に形成されることを特徴とする請求項3、4、又は6のいずれか1項に記載の電子機器。
  8. 前記筐体は、前記筐体内に固定された主基板を更に備え、
    前記指紋認証ユニットと前記主基板とはケーブルで電気的に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
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