JP2011035856A - 防水携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防水が安価な構造で実現でき、且つ、製造しやすい構造の携帯端末装置を提供する。
【解決手段】携帯端末装置は、第一筐体枠２を有する第一筐体１と、第二筐体枠４を有する第二筐体３と、前記第一筐体と前記第二筐体とが硬化型樹脂５を用いて固定されることで形成される内部空間に配置された電気部品と、前記第一筐体枠の縁よりも内側に形成された凸構造からなる第一の突起部７と、前記第一筐体と前記第二筐体が固定されたときに、前記第二筐体枠の内側と接する前記第一の突起部の外側の側面に溝と、前記第二筐体枠の内側側面には前記溝に勘合する爪と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話や無線端末装置などの防水方法に関するものである。

携帯電話などの携帯端末装置が日常生活の必需品になるにつれ、台所、風呂、雨天の屋外など、携帯端末が水に濡れる利用場面が多くなり、防水機能が益々求められている。

従来の電気機器の防水機能の多くは、上下筐体の継ぎ目（境目）にシリコーンなどのゴム製のパッキンなどを挟み、内部に水が浸入しない筐体構造により実現していた。

その他に、ゴム製パッキンの代わりに防水の接着剤や樹脂を用いて筐体カバーの隙間を埋めることにより防水筐体を実現する方法がある。

例えば、上下筐体の境目に凹凸の溝構造を形成し、その凹凸構造の外側に接着剤の溜め部を形成することによって、接着剤がはみ出ない防水筐体を実現する方法があった。（例えば特許文献１）
または、上下筐体の接合部に凹凸構造を形成することで接着剤のはみ出しを防止する方法があった。（例えば特許文献２）
または、上下筐体の内側に形成した接合部の凸構造に傾斜を形成することで接着剤のはみ出し方向を誘導する方法があった。（例えば特許文献３）

特開平０９−１９９８６４号公報 特開２００４−０１２９０４号公報 特開２００３−１０８９６８号公報

従来のゴム製パッキンを利用した筐体構造による防水方法は、ゴム製パッキンに均一な圧力を加えることで水の浸入を防止する必要があるため、筐体構造が複雑で高価であった。

また、２つの筐体枠同士を接着剤や樹脂を用いて封止する従来の防水筐体は、筐体の固定部の強度を確保するために、筐体枠の厚さをある程度大きくする必要があることから携帯端末のサイズが大きくなっていた。

また、２つの筐体枠の端部を接着剤や樹脂を用いて封止する従来の防水筐体は、筐体の固定部に接着剤や樹脂のたれ防止のために、凹凸構造や樹脂のたまり部などが必要であることから筐体枠の厚さを大きくする必要があり、携帯端末のサイズがさらに大きくなっていた。

また、筐体枠の端部の幅（厚さ）が小さいことから接着剤や樹脂の塗布位置や塗布量を制御する必要があった。

また、樹脂が硬化するまでの間は、２つの筐体同士が動かないように保持する必要があった。

また、硬化後の樹脂の厚さが一定になるように制御する必要があった。

次に、上記の課題を解決するための手段について述べる。

本発明の携帯端末装置は、第一筐体枠を有する第一筐体と、第二筐体枠を有する第二筐体と、電気部品を有し、前記第一筐体枠と前記第二筐体枠の縁同士が筐体の外側に段差や凹凸を形成することなく近接するとともに、硬化型樹脂を用いて固定されることで形成される内部空間に前記電気部品が収容されている薄型の携帯端末装置において、前記第一筐体枠の縁より内側に形成されたリング状の凸構造からなる第一の突起部を有し、前記第一筐体と前記第二筐体が固定されたときに、前記第二筐体枠の内側と接する前記第一の突起部の外側の側面に、前記第一筐体枠の縁とほぼ平行に形成された溝を有し、前記第二筐体枠の内側には前記溝に勘合する爪を一つ以上有する。

また、本発明の携帯端末装置は、前記第一の突起部の先端が前記第二筐体の内側隅の底面付近に到達し、前記第二筐体の前記内側隅の底面付近に塗布された硬化型樹脂により、前記第一の突起部の先端と前記第二筐体が固定される。

また、本発明の携帯端末装置は、前記第二筐体の前記内側隅の底面の内側にリング状の凸構造からなる第二の突起部を有する。

また、本発明の携帯端末装置は、前記第一の突起部の先端面の一部が前記第一の突起部の外側側面に向って斜めに傾斜している。

また、本発明の携帯端末装置は、前記電気部品が前記第一筐体側に収容されている。

本発明によれば、高価なゴムパッキンを必要とせず、安価で小型な防水携帯端末装置が実現できる。

本発明の実施の形態１の携帯端末装置の防水筐体の断面構造図 本発明の実施の形態１の防水筐体の拡大断面図 本発明の実施の形態１の防水筐体の拡大斜視図 本発明の実施の形態１の携帯端末装置の防水筐体の製造方法を示す図 本発明の実施の形態１の防水筐体の断面図 本発明の実施の形態１の防水筐体の固定部の拡大断面図 本発明の実施の形態２の防水筐体の拡大断面図 本発明の実施の形態３の防水筐体の拡大図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の携帯端末装置の防水筐体構造の断面図である。

従来の携帯電話などの携帯端末装置の筐体は、ある程度厚さをもった薄型の上下筐体からなっている。また、携帯端末は手に持って操作するため筐体表面は滑らかで、図１のように上下筐体の境目には突起構造はできるだけ存在しないことが望ましい。

第一筐体枠２がついた第一筐体１と第二筐体枠４がついた第二筐体３が、各筐体の枠の端部で接するように固定され、固定後には凹凸部がなくなり筐体表面が滑らかになる構造となっている。

筐体の内部には回路基板６などの電気部品が収容されている。筐体内部のスペースを大きくすると、多くの電気部品を収容できるため携帯端末の機能を増やすことができるとともに小型／薄型化が可能となる。

なお、以下に示す図には簡単のため回路基板６のみを図示するが、空いているスペースには、撮像素子、表示素子、バッテリ、サブ基板などの電気部品が収容されている。

次に、第一筐体１と第二筐体３を硬化型樹脂５により固定する方法について述べる。

図１のように第一筐体枠２の端部（縁）の内側には第一の突起部７がリング状に形成されている。第一の突起部７の側面が第二筐体枠の内側に近接するとともに、突起の先端は第二筐体の内側の底部に達するように高さを有している。第二筐体の内側の底の隅には、枠に沿い全周にわたって硬化型樹脂７が塗布されていて、第一の突起部７の先端により第一筐体１と第二筐体３が固定されるとともに内部に密閉空間が形成され、筐体の防水構造が実現できる。

ここで硬化型樹脂５は、例えばシリコーン樹脂などのように高い防水性と絶縁性をもつ硬化型樹脂である。なお、防水性と絶縁性を有していれば、ウレタン系樹脂やエポキシ系樹脂などでも構わない。

図２（１）に硬化型樹脂５による固定部分の拡大断面図を示す。

硬化型樹脂５で第一の突起部７の先端と第二筐体の底を固定する。硬化前の硬化型樹脂は粘度が比較的低いので第二筐体内部の中央へ流れやすい。そこで流れにくくするため、図のように第二の突起部１０を設ける。

第一筐体枠と第二筐体枠の縁同士を合わせると第一の突起部の底面と内側側面と外側側面の三面が硬化型樹脂に浸される。第一の突起部の底面の幅が例えば１ｍｍ以下の小さい場合であっても、内側側面と外側側面も樹脂に接していることから十分な機械的強度と防水性が確保できる。すなわち、第一の突起部の厚さ（幅）を小さくすることで、強度を確保しながら筐体内部のスペースを大きくすることが可能となる。

第一の突起部の外側側面と第二筐体枠の内側はわずかなギャップを介して接している。第一筐体枠と第二筐体枠の縁同士を合わせたときに硬化型樹脂がこのギャップを通って筐体外にあふれ出てくる可能性がある。そこで樹脂が筐体外側へはみ出ないようにするため、図２（１）のように、第一の突起部の外側側面に溝８を設ける。図３には、第一の突起部の近傍の構造の斜視図を示す。溝８は第一の突起部側面の全周に渡って形成されていることが望ましいが、一部であっても構わない。

次に、第二筐体枠の内側の前記溝８に対向する位置に爪９を設ける。図３に図示されるように爪９は溝８の全周に渡って存在する必要はなく、必要に応じて数箇所に形成されている。

爪９は第一の突起部と第二筐体枠の高さ方向の位置関係を決定する。爪が溝に固定されることによって、第一の突起部先端面と第二筐体の底面の距離、すなわち硬化型樹脂の厚さを一定にすることができる。樹脂の厚さにより一定の機械的強度と防水性が確保できる。

また、この爪があることによって硬化型樹脂が硬化するまで治具なしで筐体を保持することが可能になる。特に、硬化時間が長い樹脂を用いた場合でも生産性が低下せず製造することができる。

なお、上記爪と溝により横方向のずれに対して保持する機能はないが、第一筐体と第二筐体は第一の突起部と第二筐体枠で接しているため、第二筐体枠が完全な円形でない限り、横方向にずれたり回転することはない。

また、この爪により第一筐体と第二筐体の相対位置を保持することから、筐体に外力が加わったときに第一の突起部の先端の樹脂のみに応力がかかりにくくなり機械的強度が増す。爪の数を多くすればするほど機械的強度は増す。

次に、第一筐体と第二筐体の固定工程の詳細について説明する。

まず、図４（１）のように、第二筐体３の内側の隅に硬化型樹脂５をリング状に塗布する。リング状の樹脂が途中で途切れると、第一筐体と第二筐体の間に隙間ができるので防水機能が実現できない。従って、第二筐体３の隅にとぎれることなく一様に塗布することが必要である。

防水樹脂の塗布には、例えば、細いノズルから空気圧で樹脂を押し出す構造を有したディスペンサを用いれば線状に防水樹脂を塗布することが容易となる。

なお、手間がかかるが、防水樹脂を塗布したくない領域をマスクしたのち、スプレーやはけ塗りやディッピングなどの方法を用いて所定の場所に防水樹脂を塗布することも可能である。

次に図４（２）のように、回路基板が収容された第一筐体を外側が上になるようにして、樹脂が塗布された第二筐体の上に被せる。このとき、回路基板が下に落下しないように両面テープ（図示せず）などで第一筐体に固定されている。

なお、図５（１）のように回路基板が下に落下しないように、第一筐体の枠に押さえ爪１３を付けてもよい。

なお、図５（２）に示すように、樹脂が塗布された第二筐体を外側が上になる状態で組立てることもできる。このとき、硬化前の防水樹脂の粘度は、約１０Ｐａ・ｓ以上の比較的高いものを選択することによって、第二筐体を逆さにしても樹脂がこぼれにくくなる。このときは、回路基板が落下することはないので固定する必要はない。

また、図４（２）において第一筐体と第二筐体が樹脂に接触したときに内部が完全な密閉空間になるため、外から筐体に圧力を加えたとき、または樹脂が硬化収縮したときに内部空間の空気圧が高くなり、第一筐体と第二筐体の隙間の樹脂から外に出ようとして樹脂に穴が空いてしまう可能性がある。そこで第二筐体に予め空気穴１１を設けて、空気が外に逃げるようにする。

なお、空気穴は図４では第二筐体にあるが第一筐体にあっても構わない。また、携帯端末装置のバッテリの取り出し用カバーや、開閉可能な外部接続端子のカバーがある場合は、このカバーが上記空気穴として代用できる。

次に、図４（３）に示すように第一筐体と第二筐体を貼りあわせた樹脂を硬化させる。爪９と溝８により第一筐体と第二筐体の位置関係が定まるので、樹脂の硬化方法は問わない。例えば大気中で放置することで硬化する方法や加熱や冷却で硬化する方法がある。

最後に、図４（４）に示すように、第一筐体の空気穴１１を防水テープ１２で塞ぐことによって、筐体内部の防水構造が完成する。

なお、防水テープの代わりに、樹脂や接着剤を用いて穴をふさぐこともできる。また、バッテリ取り出し用の防水カバーや外部接続端子用の防水カバーで代用してもよい。

次に、図６を用いて樹脂の塗布条件の詳細について説明する。

上述のように樹脂は第二筐体の内側隅に沿ってリング状に一様に塗布する。第一の突起部７が第二筐体底と接合する部分を接合領域１４とし、爪９で規定される第一の突起部７先端と第二筐体底面との距離をギャップ１５とする。

図６に示す接合領域１４を含む塗布領域１９に塗布された硬化型樹脂の硬化前の樹脂の高さ（ほぼ図６の樹脂厚１６）が前記ギャップ１５よりも高ければ第一の突起部７を樹脂に浸すことができ、確実に防水構造が実現できる。

第一の突起７の側面にも樹脂が多く浸されたほうが、より強度や防水性が高まることから、側面の樹脂厚１７が例えば２〜３ｍｍ以上になるように、塗布すべき樹脂厚１６を厚めにするとなおよい。

なお、爪の高さ１８よりも厚くなると樹脂が溝８で吸収しきれず筐体の外に溢れる可能性があるので、塗布した直後の樹脂厚１６は爪の高さより低いことが望ましい。

さらに、図６の太い点線で示すように、第一の突起部の先端面が筐体の外側側面に向って斜めに傾斜している。これにより、第一筐体と第二筐体を固定するときに硬化型樹脂が第一の突起部と第二筐体枠の隙間に入り込みやすくなり、樹脂塗布面積が大きくなるため機械的強度を向上させることができる。このとき硬化型樹脂は溝８に溜まるため筐体外側にもれ出ることを防ぐことができる。

具体的な塗布量としては、例えば、接合領域１４を含む約３〜５ｍｍの塗布領域１９の幅で高さ（厚さ）５ｍｍ程度に樹脂を塗布すればよい。

従って、従来のように約１〜２ｍｍ程度の狭い幅の筐体枠に精度よく樹脂を塗布する必要はなく、製造が容易になる。

なお、硬化型樹脂の塗布部分は部品が実装されている部分を含んでいても構わない。防水樹脂は絶縁性をもっているため、部品や回路パターンに接触しても問題ない。万一、樹脂が第二の突起部１０から内側に溢れ出たとしても問題ない。しかし、電気部品に樹脂が付着するとリペア時に樹脂を除去する工程が必要になるため、できれば電気部品には付着しないようにすることが望ましい。

図１に示すように回路基板６は、第一筐体側に固定されていることが望ましい。なぜなら、第二筐体側に固定したとすると、回路基板６の端が第二の突起部よりも内側に配置する必要があるため、基板サイズが小さくなるからである。従って、回路基板６を第一筐体側に固定することによって筐体内部空間をできるだけ大きく有効活用することができる。

以上により、樹脂の塗布量の精密な制御を必要とせず、筐体内部の空間を確保しながら防水性を維持することができるので、安価で小型の防水筐体を有する携帯端末装置が実現できる。
（実施の形態２）
図７に本実施の形態２の防水筐体の拡大断面図を示す。実施の形態１の防水筐体とは、溝と爪の配置場所が異なっている。その他の構成及び製造方法に関しては実施の形態１と同様のため説明は省略する。

実施の形態１の溝は、第一の突起部にあるのに対して実施の形態２では第二筐体枠の内側に存在する。一方、爪は第一の突起部の外側側面に存在する。

実施の形態２は第二筐体枠側に溝があり枠の強度が低下するため、外力に対する筐体強度を向上するためには、実施の形態１の方が優れているが、その他の特性上の大きな差はなくどちらでも構わない。
（実施の形態３）
図８（１）と（２）に、本発明の実施の形態３の防水筐体の４つの端の近傍の第一筐体と第二筐体の拡大斜視図をそれぞれ示す。筐体四隅以外の構成及び製造方法に関しては実施の形態１と同様のため説明は省略する。

図８（１）のように第一筐体の第一の突起部の一部（Ｘ）２３が筐体内部に存在している。第二筐体の底の第一の突起部（Ｘ）の外側には図８（２）のように第三の突起部を有する。

第三の突起部の内側と第一の突起部（Ｘ）の外側は図８（３）のように接するように配置され、硬化型樹脂５で固定される。第三の突起部は樹脂が外側に流れることを防止するとともに、第一の突起部（Ｘ）と第三の突起部の樹脂に接する接触面積を大きくして機械強度と防水性を向上させる役割を果たしている。

第一の突起部の一部（Ｘ）を筐体内部に移動することによって、筐体内の防水性を有する領域を自由に設計することができる。

さらに、図８に示すように、第一の突起部（Ｘ）の外側の第一筐体と第三の突起部の外側の第二筐体をネジで固定することで、第一筐体と第二筐体の機械的強度を向上することができる。

さらに、実施の形態１と同様に、第一の突起部の外側に溝、第三の突起部の内側の一部に爪を設けて、第一の突起部の先端の樹脂厚を一定にするとともに機械強度を向上させることができる。

接着剤や樹脂を用いた筐体枠の固定を行う本発明の携帯端末装置は安価で小型の防水携帯端末装置として有用であり、携帯電話、携帯ゲーム、携帯ＴＶ、ＰＤＡ、等々の様々な電子機器に利用可能である。

１ 第一筐体
２ 第一筐体枠
３ 第二筐体
４ 第二筐体枠
５ 硬化型樹脂
６ 回路基板
７ 第一の突起部
８ 溝
９ 爪
１０ 第二の突起部
１１ 空気穴
１２ 防水テープ
１３ 押さえ爪
１４ 接合領域
１５ ギャップ
１６ 先端部の樹脂厚
１７ 側面の樹脂厚
１８ 爪の高さ
１９ 塗布領域
２０ ネジ穴
２１ ネジ
２２ 第三の突起部
２３ 第一の突起部の一部（Ｘ）

Claims (11)

1. 第一筐体枠を有する第一筐体と、
   第二筐体枠を有する第二筐体と、
   前記第一筐体と前記第二筐体とが硬化型樹脂を用いて固定されることで形成される内部空間に配置された電気部品と、
   前記第一筐体枠の縁よりも内側に形成された凸構造からなる第一の突起部と、
   前記第一筐体と前記第二筐体が固定されたときに、前記第二筐体枠の内側と接する前記第一の突起部の外側の側面に溝と、前記第二筐体枠の内側側面には前記溝に勘合する爪と、を備えた携帯端末装置。
2. 第一筐体枠を有する第一筐体と、第二筐体枠を有する第二筐体と、電気部品を有し、前記第一筐体枠と前記第二筐体枠の縁同士が筐体の外側に段差や凹凸を形成することなく近接するとともに、硬化型樹脂を用いて固定されることで形成される内部空間に前記電気部品が収容されている薄型の携帯端末装置において、
   前記第一筐体枠の縁より内側に形成されたリング状の凸構造からなる第一の突起部を有し、前記第一筐体と前記第二筐体が固定されたときに、前記第一の突起部の外側と接する前記第二筐体枠の内側の側面に、前記第二筐体枠の縁とほぼ平行に形成された溝を有し、前記第一の突起部の内側側面には前記溝に勘合する爪を一つ以上有することを特徴とする、携帯端末装置。
3. 前記第一の突起部の先端は前記第二筐体の内側隅の底面付近に到達し、前記第二筐体の前記内側隅の底面付近に塗布された硬化型樹脂により、前記第一の突起部の先端と前記第二筐体が固定されることで密閉空間が形成されることを特徴とする、請求項１または２記載の携帯端末装置。
4. 前記第二筐体の前記内側隅の底面上の内側にリング状の凸構造からなる第二の突起部を有することを特徴とする、請求項３記載の携帯端末装置。
5. 前記第一の突起部の先端面の一部が、前記第二筐体の底面に対して、前記第一の突起部の外側側面に向って斜めに傾斜していることを特徴とする、請求項１または２記載の携帯端末装置。
6. 前記電気部品が前記第一筐体側に収容されていることを特徴とする、請求項１または２記載の携帯端末装置。
7. 前記第一筐体の内側を下にしても前記収容された前記電気部品が落下しないように固定されていることを特徴とする、請求項６記載の携帯端末装置。
8. 前記硬化型樹脂の硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓ以上の高粘度であることを特徴とする、請求項６記載の携帯端末装置。
9. 前記第一筐体または前記第二筐体に開閉可能な空気穴が存在することを特徴とする、請求項１または２記載の携帯端末装置。
10. 前記第一の突起部の一部が前記第一筐体枠から離れた内側に存在し、前記第一の突起部の一部の近傍の前記第二筐体の内側の底に第三の突起部を有し、
    前記第一の突起部の外側側面は前記第三の突起部の内側に接していて、前記第三の突起部の内側隅に塗布された硬化型樹脂により、前記第一の突起部の一部と前記第二筐体が固定されることを特徴とする、請求項１または２記載の携帯端末装置。
11. 前記第一の突起部の一部の外側の前記第一筐体と、前記第三の突起部の外側の前記第二筐体をネジで固定することを特徴とする、請求項１０記載の携帯端末装置。

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