JP2013070271A

JP2013070271A - 電子機器

Info

Publication number: JP2013070271A
Application number: JP2011207966A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tada; 和弘多田; Hiroo Sakashita; 浩朗坂下; Tatsuto Araki; 達人荒木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN103025107A; US20130077215A1; EP2573710A1

Abstract

【課題】筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の小型化を実現し、また、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の防水性・防塵性を実現する。
【解決手段】携帯電話機は、リアカバー４００の開口に設けられたセンサユニット２５０を備える。また、携帯電話機は、周囲にＯリング２７２を備え、リアケース３００にＯリング２７２を介して設けられたセンサホルダ２７１を備える。また、携帯電話機は、センサユニット２５０とセンサホルダ２７１との間に設けられ、センサホルダ２７１に形成された連通口２７６を囲んで設けられた防水・防塵両面テープ２６０を備える。また、携帯電話機は、センサユニット２５０から連通口２７６を貫通してコネクタ２８２に接続され、指紋センサ素子２５２とコネクタ２８２との間で電気信号を送信又は受信するフレキケーブルを備える。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、電子機器に関する。

近年、携帯電話機などの電子機器は、例えば指紋センサなどのように、電子機器の筐体の開口部に設けられ、外部に露出する電子デバイスを搭載している。このような電子デバイスを搭載する電子機器では、筐体と電子デバイスとの間の隙間から進入する液体又は埃などに対する防水性・防塵性が重要になる。

この点、従来の一般的な防水・防塵構造は、例えば、ゴムなどの弾性部材をリング状に形成したＯリング、又は板状の弾性部材の両面に接着剤を塗布した防水・防塵両面テープなどを介して部品と部品とを密着させることにより、部品間の隙間の防水・防塵を行うことが知られている。

特開２００８−５２６０６号公報

しかしながら、従来技術は、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の防水・防塵性と小型化・薄型化とを実現することは考慮されていない。

例えば、筐体の開口部分に電子デバイスを設け、筐体の内部に電子デバイスを支持するデバイスホルダを設ける場合を考える。この場合、Ｏリングを介してデバイスホルダを筐体内部に固定することにより、筐体内の空間を開口側空間と反開口側空間に仕切ることが考えられる。これにより、開口側空間は外部から水が進入する空間となり反開口側空間は外部から水が進入しない空間となる。

ここで、電子デバイスから出力される電気信号を反開口側空間まで伝達するためには、例えばフレキシブルケーブルなどの導電部材を電子デバイスから反開口側空間まで延伸することが考えられる。ただし、電子デバイスが設けられた開口側空間と反開口側空間とは仕切られているため、開口側空間と反開口側空間を連通する連通口をデバイスホルダに形成して、この連通口を介して導電部材を電子デバイスから反開口側空間へ延伸させることになる。

この場合には、デバイスホルダの連通口における防水・防塵性が求められる。この点、例えば、導電部材の延伸部の周囲を覆うグロメットを導電部材に一体に取り付け、グロメットの外周面とデバイスホルダの連通口の内面とをＯリングで密着させることが考えられる。

しかしながら、このような防水・防塵構造は、グロメット成型によるグロメットの小型化の限界があり、かつ、Ｏリングを配置するスペースを確保することが求められるため、電子機器の小型化・薄型化の制約になるおそれがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の小型化を実現することを第一の目的とする。また、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の防水性・防塵性を実現することを第二の目的とする。

本願の開示する電子機器は、一つの態様において、開口が形成された筐体と、前記筐体の開口に設けられ、電子デバイスを有する電子デバイスユニットとを備える。また、電子機器は、周囲に第一の封止部材を備え、前記筐体又は前記筐体に固定された固定部に前記第一の封止部材を介して設けられたデバイスホルダを備える。また、電子機器は、前記電子デバイスユニットと前記デバイスホルダとの間に設けられ、前記デバイスホルダに形成された連通口を囲んで設けられた第二の封止部材を備える。また、電子機器は、前記電子デバイスユニットから前記連通口を貫通して他の部品に接続され、前記電子デバイスと前記他の部品との間で電気信号を送信又は受信する導電部材を備える。

本願の開示する電子機器の一つの態様によれば、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の小型化を実現することができる。本願の開示する電子機器の別の態様によれば、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の防水性・防塵性を実現することができる。

図１Ａは、携帯電話機の表面側の外観斜視図である。図１Ｂは、携帯電話機の裏面側の外観斜視図である。図２は、携帯電話機の分解斜視図である。図３は、指紋センサモジュールの分解斜視図である。図４Ａは、携帯電話機の背面図である。図４Ｂは、図４Ａの携帯電話機のＡ−Ａ線における断面図である。図５Ａは、比較対象の携帯電話機の背面図である。図５Ｂは、図５Ａの携帯電話機のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下に、本願の開示する電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、電子機器の一例として携帯電話機を挙げて説明するが、これに限らず、スマートフォン、ＰＣ（Personal Computer）又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）など、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器であれば以下の実施形態を適用することができる。また、以下の実施形態では、携帯電話機の電子デバイスとして、指紋センサを例に挙げて説明するが、これに限らず、筐体の開口部に電子デバイスが設けられた電子機器の防水・防塵構造に本実施形態を適用することができる。

図１Ａは、携帯電話機の表面側の外観斜視図である。図１Ｂは、携帯電話機の裏面側の外観斜視図である。図２は、携帯電話機の分解斜視図である。

図１Ａ，１Ｂ，図２に示すように、携帯電話機１００は、各種部品が搭載されるフロントモジュール２００、フロントモジュール２００に層状に重ねられたリアケース３００、及びリアケース３００に層状に重ねられたリアカバー４００を備える。

フロントモジュール２００は、フロントケース２０２、フロントケースに形成された開口部に設けられた液晶パネルなどの表示部２０４、及びフロントケース２０２の下端部に設けられた各種操作キー２０６を備える。また、フロントモジュール２００は、リアケース３００の側面に露出する電源キー２０８、及びリアケース３００の側面に露出するアップダウンキー２１０を備える。電源キー２０８は、携帯電話機１００の電源のＯＮ／ＯＦＦを操作する際に用いるキーである。また、アップダウンキー２１０は、例えば携帯電話機１００の受話音量を上げる／下げる操作を行う際に用いるキーである。また、フロントモジュール２００は、リアカバー４００に形成された開口部４０２に設けられ、ユーザが触れることができるように外部に露出する指紋センサモジュール２４０、及びリアカバー４００に形成された開口部４０８に設けられ外部に露出するカメラモジュール２２０を備える。

指紋センサモジュール２４０は、リアカバー４００の開口部４０２側から順に、センサユニット２５０、防水・防塵両面テープ２６０、及びセンサホルダ部２７０が層状に折り重なって形成される。指紋センサモジュール２４０の詳細は後述する。また、フロントモジュール２００は、フロントケース２０２に搭載された電池２３４を備える。また、フロントモジュール２００は、指紋センサモジュール２４０に隣接して設けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）２３０、及び指紋センサモジュール２４０のＬＥＤ２３０が設けられた方向とは反対側に隣接して設けられた赤外線送受信素子２３２を備える。

リアケース３００は、フロントモジュール２００に搭載されたＬＥＤ２３０を覆って設けられ、リアカバー４００に形成された開口部４０４から露出するフラッシュレンズ３０２を備える。また、リアケース３００は、フロントモジュール２００に搭載された赤外線送受信素子２３２を覆って設けられ、リアカバー４００に形成された開口部４０６から露出するＩｒＤＡパネル３０４を備える。また、リアケース３００は、フロントモジュール２００に搭載されたカメラモジュール２２０を覆って設けられ、リアカバー４００に形成された開口部４０８から露出するカメラカバー３０６を備える。

フラッシュレンズ３０２は、フロントモジュール２００に搭載されたＬＥＤ２３０を保護するとともに、ＬＥＤ２３０から発光された光を外部に伝達するために透明又は半透明に形成されたカバーである。また、ＩｒＤＡパネル３０４は、フロントモジュール２００に搭載された赤外線送受信素子２３２を保護するとともに、赤外線送受信素子２３２と外部に設けられた装置の赤外線送受信素子との間で赤外線通信を行うために設けられたカバーである。また、カメラカバー３０６は、フロントモジュール２００に搭載されたカメラモジュール２２０を保護するカバーである。

次に、指紋センサモジュール２４０の詳細を説明する。図３は、指紋センサモジュールの分解斜視図である。図３に示すように、指紋センサモジュール２４０は、センサユニット２５０、防水・防塵両面テープ２６０、及びセンサホルダ部２７０が層状に折り重なって形成される。

センサユニット２５０は、センサユニット２５０と他の部品との間で送受信される電気信号を伝達する配線パターンが形成されたセンサ用プリント配線基板２５８を供える。また、センサユニット２５０は、センサ用プリント配線基板２５８上に載置され、ユーザの指の凹凸形状に応じた電気信号を出力する指紋センサ素子２５２、指紋センサ素子２５２の外周を覆うことで当該指紋センサ素子２５２をセンサ用プリント配線基板２５８に固定するモールド部２５４を備える。また、センサユニット２５０は、一方の端部が指紋センサ素子２５２に接続され、他方の端部がモールド部２５４の端部から露出してセンサ用プリント配線基板２５８上に形成された電極に接続された端子２５６を備える。

指紋センサ素子２５２でユーザの指紋を検出するのに用いられる電気信号は、センサ用プリント配線基板２５８から端子２５６を介して指紋センサ素子２５２へ伝達される。また、センサ用プリント配線基板２５８の指紋センサ素子２５２が載置されている部分には、センサ用プリント配線基板２５８の表面と裏面とを電気的に接続するスルーホールが形成されている。指紋センサ素子２５２で検出されたユーザの指の凹凸形状に応じた電気信号は、センサ用プリント配線基板２５８のスルーホールを介して裏面側へ伝達される。

防水・防塵両面テープ２６０は、防水・防塵性を有する膜状の弾性部材を枠状に形成し、膜の表面及び裏面に接着性を有する部材である。言い換えれば、防水・防塵両面テープ２６０は、防水・防塵性を有する膜状の弾性部材に、開口２６２が形成され、膜の表面及び裏面に接着性を有する部材である。

センサホルダ部２７０は、携帯電話機１００のフロントケース２０２、リアケース３００、及びリアカバー４００により形成される筐体内部で、センサユニット２５０及び防水・防塵両面テープ２６０を支持する部材である。センサホルダ部２７０は、防水・防塵両面テープ２６０の裏面と接触する接触面を有するセンサホルダ２７１、センサホルダ２７１の外周を覆い、弾性部材をリング状に形成したＯリング２７２を備える。センサホルダ２７１は、Ｏリング２７２の弾性を利用して携帯電話機１００の筐体内の空間を、センサユニット２５０を外部に露出させる開口側空間と反開口側空間に仕切る。センサホルダ２７１には、開口側空間と反開口側空間とを連通する連通口２７６が形成される。また、センサホルダ部２７０は、連通口２７６を介して開口側空間から反開口側空間へ延伸するフレキケーブル２７４を備える。

防水・防塵両面テープ２６０は、連通口２７６の周りを囲うように、センサホルダ２７１の接触面に接着される。また、防水・防塵両面テープ２６０は、センサ用プリント配線基板２５８の指紋センサ素子２５２の載置面の裏面に接着される。

次に、携帯電話機１００の防水・防塵構造について説明する。図４Ａは、携帯電話機の背面図である。図４Ｂは、図４Ａの携帯電話機のＡ−Ａ線における断面図である。図４Ａに示すように、図４Ｂの断面図は、携帯電話機１００の指紋センサモジュール２４０の部分の断面図である。

図４Ｂに示すように、携帯電話機１００の筐体内には、例えば、指紋センサ素子２５２との間で送受信される電気信号を伝達する配線パターンが形成されたフレキ基板２８０がホルダ２８４，２８６に支持されて設けられる。フレキ基板２８０上には、フレキケーブル２７４との接続用にコネクタ２８２が設けられる。また、携帯電話機１００の筐体内には、携帯電話機１００の各種機能を実現するために部品間で送受信される電気信号を伝達する配線パターンが形成されたメイン基板２９０が設けられる。メイン基板２９０上には、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、抵抗、コンデンサなどの各種部品２９２，２９４が搭載される。

また、リアカバー４００の開口部には、フラッシュレンズ３０２、及びＩｒＤＡパネル３０４が外部に露出して設けられる。フラッシュレンズ３０２は、リアカバー４００とフラッシュレンズ３０２との間の隙間から液体又は埃等の進入を防ぐために両面テープ３０１を介してリアケース３００に接着される。また、ＩｒＤＡパネル３０４は、リアカバー４００とＩｒＤＡパネル３０４との間の隙間から液体又は埃等の進入を防ぐために両面テープ３０３を介してリアケース３００に接着される。

一方、図４Ｂに示すように、指紋センサ素子２５２を有するセンサユニット２５０は、リアカバー４００の開口部分に設けられ、外部に露出している。また、携帯電話機１００の筐体内には、リアケース３００にＯリング２７２を介してセンサホルダ２７１が固定される。Ｏリング２７２の弾性を利用してセンサホルダ２７１とリアケース３００とを密着固定することにより、リアカバー４００とリアケース３００とに囲まれた筐体内空間は、リアカバー４００の開口側に位置する開口側空間３５０と反開口側空間４５０とに仕切られる。

開口側空間３５０は、例えばリアカバー４００の開口とセンサユニット２５０との間の隙間から液体又は埃などが進入する空間であり、反開口側空間４５０は、Ｏリング２７２のパッキン性により液体又は埃などが進入しない空間である。

センサホルダ２７１には、開口側空間３５０と反開口側空間４５０とを連通する連通口２７６が形成されており、フレキケーブル２７４は開口側空間３５０から連通口２７６を介して反開口側空間４５０へ延伸される。

例えば、フレキケーブル２７４は、センサ用プリント配線基板２５８の裏面のスルーホールが形成された部分に接続される第１の端子部２７４ａと、第１の端子部２７４ａから連通口２７６を介して反開口側空間４５０へ延伸する延伸部２７４ｂを有する。また、フレキケーブル２７４は、延伸部２７４ｂの反開口側空間４５０においてコネクタ２８２に接続される第２の端子部２７４ｃを有する。指紋センサ素子２５２によって検出されたユーザの指の凹凸に応じた電気信号は、センサ用プリント配線基板２５８のスルーホール、及びフレキケーブル２７４を介してコネクタ２８２へ出力され、コネクタ２８２からフレキ基板２８０へ伝達される。

ここで、開口側空間３５０から連通口２７６を介して液体又は埃などが反開口側空間４５０へ進入するのを防止する防水・防塵構造が求められる。この点、本実施形態では、防水・防塵両面テープ２６０は、防水・防塵性を有する膜状の弾性部材を枠状に形成し、膜の表面及び裏面に接着性を有している。そして、防水・防塵両面テープ２６０は、連通口２７６の周りを囲んで、センサホルダ２７１の接触面に接着される。また、防水・防塵両面テープ２６０は、センサ用プリント配線基板２５８の指紋センサ素子２５２の載置面の裏面に接着される。

このように連通口２７６を囲む膜状の防水・防塵両面テープ２６０を介してセンサユニット２５０（センサ用プリント配線基板２５８）と、センサホルダ２７１とが密着される。したがって、開口側空間３５０から連通口２７６を介して反開口側空間４５０へ液体又は埃などが進入することを防止することができる。また、本実施形態の防水・防塵両面テープ２６０による防水・防塵構造によって、携帯電話機１００の防水・防塵性を保ちつつ、携帯電話機１００の小型化・薄型化を実現することができる。

この点について、比較対象の携帯電話機を用いて説明を行う。図５Ａは、比較対象の携帯電話機の背面図である。図５Ｂは、図５Ａの携帯電話機のＢ−Ｂ線における断面図である。

図５Ａに示すように、比較対象の携帯電話機５００は、リアケース５０２に形成された開口部に指紋センサモジュール５４０が設けられ、外部に露出している。また、携帯電話機５００は、リアケース５０２に形成された開口部にカメラモジュール５２０が設けられ、外部に露出している。図５Ａに示すように、図５Ｂの断面図は、携帯電話機５００の指紋センサモジュール５４０の部分の断面図である。なお、携帯電話機５００については、本実施形態の携帯電話機１００の防水・防塵構造との比較を行うためのものであるため、指紋センサモジュール５４０の部分の断面以外の説明を省略する。

図５Ｂに示すように、指紋センサモジュール５４０は、センサユニット５５２、防水・防塵両面テープ５６０、センサホルダ５７１、及びＯリング５７２を有する。また、指紋センサモジュール５４０は、フレキケーブル５７４、グロメット５６２、及びＯリング５６４を有する。

センサユニット５５２は、リアケース５０２の開口部分に設けられ、外部に露出している。センサユニット５５２は、ユーザの指の凹凸に応じた電気信号を出力する指紋センサ素子を有する。防水・防塵両面テープ５６０は、防水・防塵性を有する膜状の弾性部材であり、膜状部の両面に接着性を有する。センサユニット５５２とセンサホルダ５７１は、防水・防塵両面テープ５６０を介して密着されている。

また、図５Ｂに示すように、携帯電話機５００の筐体内には、例えば、センサユニット５５２との間で送受信される電気信号を伝達する配線パターンが形成されたフレキ基板５８０がホルダ５８６に支持されて設けられる。フレキ基板５８０上には、フレキケーブル５７４との接続用にコネクタ５８２が設けられる。また、携帯電話機１００の筐体内には、携帯電話機５００の各種機能を実現するために部品間で送受信される電気信号を伝達する配線パターンが形成されたメイン基板５９０が設けられる。メイン基板５９０上には、ＬＳＩ、抵抗、コンデンサなどの各種部品５９２，５９４が搭載される。

一方、センサホルダ５７１は、携帯電話機５００の筐体内に、Ｏリング５７２を介してリアケース５０２に固定されている。また、センサホルダ５７１の一部は、メイン基板５９０に支持されたホルダ５８４によって支持される。Ｏリング５７２の弾性を利用してセンサホルダ５７１とリアケース５０２とを密着固定することにより、携帯電話機５００の筐体内空間は、リアケース５０２の開口側に位置する開口側空間５５０と反開口側空間６５０とに仕切られる。

センサホルダ５７１には、開口側空間５５０と反開口側空間６５０とを連通する連通口５７６が形成される。フレキケーブル５７４は、一方の端部がセンサユニット５５２の外部への露出面、つまりリアケース５０２の開口側の面に接続され、連通口５７６を介して反開口側空間６５０へ延伸し、他方の端部がコネクタ５８２に接続される。

ここで、開口側空間５５０から連通口５７６を介して液体又は埃などが反開口側空間６５０へ進入するのを防止する防水・防塵構造が求められる。この点、比較対象の携帯電話機５００では、グロメット５６２が、フレキケーブル５７４の延伸部の連通口５７６を通過する位置に、延伸部の周囲を密着して覆うように設けられる。また、Ｏリング５６４が、グロメット５６２の周囲を覆うように設けられる。そして、連通口５７６の部分において、Ｏリング５６４を介してグロメット５６２を連通口５７６の内面に密着固定することにより、連通口５７６における液体又は埃などの進入を防止する。

このような防水・防塵構造は、グロメット５６２の成型によるグロメット５６２の小型化の限界があり、かつ、Ｏリング５７２とは別に、Ｏリング５６４を配置するスペースを確保することが求められるため、携帯電話機５００の小型化・薄型化を実現することが難しい。

これに対して、本実施形態は、防水・防塵性を有する膜状の弾性部材を枠状に形成した防水・防塵両面テープ２６０を、連通口２７６の周りを囲むように設け、センサホルダ２７１とセンサユニット２５０とを密接させる防水・防塵構造である。したがって、グロメット５６２及びＯリング５６４を設けずに、防水・防塵性を実現することができる。ここで、防水・防塵両面テープ２６０はグロメット５６２の厚みに比べて十分に薄型化ができるので、携帯電話機１００の防水・防塵性を保ちつつ、携帯電話機１００の薄型化を実現することができる。これに加えて、グロメット５６２及びＯリング５６４を設けない分、携帯電話機１００の小型化を実現することができる。

１００携帯電話機
２００フロントモジュール
２０２フロントケース
２４０指紋センサモジュール
２５０センサユニット
２５２指紋センサ素子
２５８センサ用プリント配線基板
２６０防水・防塵両面テープ
２７０センサホルダ部
２７１センサホルダ
２７２Ｏリング
２７４フレキケーブル
２７４ａ第１の端子部
２７４ｂ延伸部
２７４ｃ第２の端子部
２７６連通口
２８２コネクタ
３００リアケース
３５０開口側空間
４００リアカバー
４５０反開口側空間

Claims

開口が形成された筐体と、
前記筐体の開口に設けられ、電子デバイスを有する電子デバイスユニットと、
周囲に第一の封止部材を備え、前記筐体又は前記筐体に固定された固定部に前記第一の封止部材を介して設けられたデバイスホルダと、
前記電子デバイスユニットと前記デバイスホルダとの間に設けられ、前記デバイスホルダに形成された連通口を囲んで設けられた第二の封止部材と、
前記電子デバイスユニットから前記連通口を貫通して他の部品に接続され、前記電子デバイスと前記他の部品との間で電気信号を送信又は受信する導電部材と、
を備える電子機器。
前記電子デバイスユニットは、前記電子デバイスが載置されるプリント配線基板を含み、
前記第二の封止部材は両面テープであり、前記デバイスホルダの前記電子デバイス側の面と、前記プリント配線基板の前記電子デバイスが載置された面の裏面との間に貼り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記プリント配線基板は、前記電子デバイスと前記他の部品との間で送信又は受信される電気信号を前記電子デバイスが載置された面と前記電子デバイスが載置された面の裏面との間で導電するスルーホールを有し、
前記導電部材は、前記プリント配線基板の前記電子デバイスが載置された面の裏面の前記スルーホールが形成された部分に接続される第１の端子部と、前記他の部品に接続される第２の端子部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。