JP2014216826A - シール性を有する接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を有し、第１の導電性部材と基板とが電気的に安定して接続され、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続するための製造コストを抑制したシール性を有する接続構造を提供する。
【解決手段】本発明のシール性を有する接続構造は、基板５と、第１の導電性部材（アンテナ１）と、基板５に固定されて弾性変形可能な第２の導電性部材（接点ばね６）と、外装体（外装ケース２）と、を含む。さらにシール性を有する接続構造は、外装体の内部に挿入される第１の領域３ａと第１の領域３ａより外径が大きい第２の領域３ｂとを有する固定部材（ねじ３）と、外装体と固定部材との間に設けられた防水部材（防水パッキン４）と、を含む。第１の導電性部材は外装体と固定部材の第２の領域３ｂとの間で固定部材に接触して固定され、第２の導電性部材は固定部材の第１の領域３ａに押圧されて弾性変形させられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器に搭載されるシール性を有する接続構造に関する。

近年、様々な通信機能を有する電子機器が小型化かつ薄型化されてきていることで、その携帯性が向上し、様々な環境にて通信機能を有する電子機器が使用される機会が多くなってきている。一例としては、通信機能を有する電子機器が屋外に持ち出される場合が挙げられ、このとき、通信機能を有する電子機器は気候の影響を受ける。そのため、雨等によって通信機能を有する電子機器が水に晒された場合に、通信機能を有する電子機器を守るための防水機能が要望されている。

第１の導電性部材（アンテナ線）に接続された端子と回路等が形成された基板（ＰＣ板）と外装体（上ケース、下ケース）とが固定部材（固定ねじ）で固定された電子機器（携帯通信機）が、特許文献１に開示されている。この電子機器の固定部材と外装体との間には、防水部材（防水パッキン）が設けられている。端子と基板とは、基板に設けられた穴の内壁と固定部材の外表面とが接触することで電気的に接続するように、端子と基板と外装体とが固定部材にて固定されている。この電子機器は、防水部材が設けられていることによって、外装体の外部から内部に水が入り込みにくく、外装体内に備えられた基板が水に接触しにくい構成を有している。

また、防水カバーの第１の導電性部材（板状アンテナ）の接点部（アンテナ接点部）と回路等が形成された基板とが、複数の第２の導電性部材（接点ばね）と固定部材（ボルト）とを介して電気的に接続しているアンテナ実装構造が、特許文献２に開示されている。このアンテナ実装構造には、外装体と固定部材との間に防水部材（Ｏリング）が設けられ、防水カバーと外装体との間に防水部材が設けられているため、外装体の外部から内部へ水が浸入しにくい。

さらには、第１の導電性部材（アンテナ）と接続するコネクタ（アンテナコネクタ）と回路等が形成された基板との間に第２の導電性部材（接片）が設けられた携帯無線装置が、特許文献３に開示されている。この携帯無線装置のコネクタと外装体（フロントケース）との間には、防水部材（防水パッキン）が設けられている。コネクタと基板とが、固定されずに、第２の導電性部材を介して電気的に接続されているため、コネクタから伝わる強い衝撃によって基板が損傷するおそれがなくなる。また、コネクタと外装体との間に防水部材が設けられていることで、外装体の外部から内部に水が浸入しにくい。

実開平１−１７２７０７号公報 特開２０１３−２１６２５号公報 特開２００４−８８２２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、基板に設けられた穴の寸法によっては穴の内壁と固定部材の外表面との接触が不安定になってしまい、第１の導電性部材と基板との電気的な接続が解消されてしまうおそれがあった。

また、特許文献２に開示された発明では、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続するために、初めに、第２の導電性部材を介して基板と電気的に接続するようにねじを外装体に締め付ける。次に、固定部材と第１の導電性部材とを第２の導電性部材を介して接続するという複数の作業工程が必要であった。このように、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続する作業工程が多くなることで、製造コストが増加してしまうおそれがあった。

一方で、特許文献３に開示された発明では、コネクタが第１の導電性部材を受け入れる構成であるため、コネクタに第１の導電性部材が接続する雌ねじ穴を形成する必要があり、コネクタ自体が小型化しにくい。そのため、コネクタを有する携帯無線装置が小型化しにくく、携帯性が損なわれるおそれがあった。また、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続するために、コネクタに第１の導電性部材を接続する手順が必要であるため、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続する作業工程が多くなることで、製造コストが増加してしまうおそれがあった。

そこで本発明の目的は、前記した問題を解決して、防水性を有し、第１の導電性部材と基板とが電気的に安定して接続され、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続するための製造コストを抑制したシール性を有する接続構造を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明のシール性を有する接続構造は、基板と、第１の導電性部材と、基板に固定されて基板に電気的に接続されていると共に弾性変形可能な第２の導電性部材と、基板を内部に保持する外装体と、外装体に第１の導電性部材を固定するために外装体の内部に挿入される第１の領域と第１の領域より外径が大きく外装体の外部に保持される第２の領域とを有する固定部材と、外装体と固定部材の第１の領域との間に設けられた防水部材と、を含み、第１の導電性部材は、外装体と固定部材の第２の領域との間で固定部材に接触して電気的に接続するように固定され、第２の導電性部材は、固定部材の第１の領域に押圧されて弾性変形させられつつ固定部材と電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材の接続方法は、基板を外装体の内部に収容し、固定部材の第１の領域を外装体の内部に挿入すると共に第１の領域よりも外径が大きい第２の領域を外装体の外部に保持し、外装体と第２の領域との間に第１の導電性部材を配置して固定部材と第１の導電性部材とを電気的に接続すると共に、基板に固定されて基板に電気的に接続されている第２の導電性部材を固定部材の第１の領域によって押圧して弾性変形させて固定部材と第２の導電性部材とを電気的に接続し、外装体と固定部材の第１の領域との間に設けられた防水部材によって水分の浸入を抑えることを特徴とする。

本発明によれば、第１の導電性部材と基板とが、電気的に安定して接続されやすくなる。また、第１の導電性部材と基板とを電気的に接続するための製造コストが抑制される。さらには、外装体内部に水が浸入しにくくなる。

本発明の実施形態であるアンテナと外装ケースとのシール性を有する接続構造を有する電子機器を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の変形例を示す図１のＡ−Ａ’断面図である。 関連する技術を用いたアンテナと外装ケースとのシール性を有する接続構造を有する電子機器を示す斜視図である。 図４のＢ−Ｂ’断面図である。 関連する技術を用いたシール性を有する接続構造において、ねじを外装ケースに嵌め込んでいる状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態であるシール性を有する接続構造を有する携帯型電子機器１０（電子機器）を示す斜視図である。

携帯型電子機器１０は、電気信号を送受信するためのアンテナ１（第１の導電性部材）と、内部に電子部品及び回路等が設けられた基板５を備えた外装ケース２（外装体）と、アンテナ１を外装ケース２に接続するねじ３（固定部材）と、を含む。アンテナ１は、以下に説明するような接続構造と、外装ケース２に水が浸入しないような防止性を有するシール構造と、を用いて外装ケース２に取り付けられている。

アンテナ１は、外装ケース２から突出しないように外装ケース２の形状に沿う形状を有しており、外装ケース２にねじ３にて固定されている。本実施形態では、一例として外装ケース２の端部近傍にアンテナ１がねじ３にて固定されている状態を示す。アンテナ１は、電気信号を外装ケース２の内部の基板５に伝達するために、金属等の導電性の材料からなる。外装ケース２は、プラスチック等の材料からなり、内部に電子部品及び基板５を収容するスペースを有している。

図２は、外装ケース２にアンテナ１が固定されている部分を示す図１のＡ−Ａ’断面図である。

ねじ３は、ねじ山が形成され、外装ケース２の内部に先端が露出するように外装ケース２の内部に挿入される第１の領域３ａと、第１の領域３ａより外径が大きく、外装ケース２の外部に保持される第２の領域３ｂと、を有している。ねじ３の第１の領域３ａが挿入される外装ケース２に設けられた穴２ａの内壁とねじ３の第１の領域３ａの外表面との間には、弾性変形可能なゴム等からなるＯリング等の防水パッキン４（防水部材）が設けられている。この防水パッキン４は、ねじ３の第１の領域３ａが外装ケース２の穴２ａに挿入されると弾性変形し、外装ケース２の穴２ａの内壁とねじ３の第１の領域３ａの外表面との隙間を埋める。これにより、防水パッキン４を境として、外装ケース２の外側が非防水エリアとなり、外装ケース２の内側が防水エリアとなる。このようにして、外装ケース２の外部から内部に水が浸入しにくくなる防水構造が実現され、外装ケース２内に保持された電子部品及び基板５が水に晒され難くなる。

外装ケース２の内部の基板５には、金属等の導電性部材からなり、弾性変形可能な接点ばね６（第２の導電性部材）が電気的に接続されるように基板５に固定されている。この接点ばね６は、外装ケース２の穴２ａにねじ３の第１の領域３ａが挿入された状態で、ねじ３の第１の領域３ａと接触するように外装ケース２の内部に設けられている。また、外装ケース２の穴２ａにねじ３の第１の領域３ａが挿入されると、接点ばね６がねじ３の第１の領域３ａに押圧されて弾性変形させられつつ、ねじ３と接点ばね６とが電気的に接続するように、接点ばね６は構成されている。このとき、ねじ３の第１の領域３ａの接点ばね６と接触している部分には、Ｎｉめっき膜等の高い導電性を有する材料が塗布されており、接点ばね６とねじ３との間の導電性が高められている。

さらに、外装ケース２の穴２ａにねじ３の第１の領域３ａが挿入された状態では、アンテナ１の一部が、ねじ３の第２の領域３ｂと外装ケース２の外表面との間に挟みこまれ、アンテナ１とねじ３の第２の領域３ｂとが接触して電気的に接続している。このとき、ねじ３の第２の領域３ｂのアンテナ１と接触している部分には、Ｎｉめっき膜等の高い導電性を有する材料が塗布されており、アンテナ１とねじ３との間の導電性が高められている。

このように、アンテナ１とねじ３とが電気的に接続し、ねじ３と接点ばね６とが電気的に接続していることによって、ねじ３及び接点ばね６を介して、アンテナ１から外装ケース２の内部の基板５へ電気信号が伝達される。

本実施形態のシール性を有する接続構造を用いてアンテナ１を外装ケース２に接続する方法は、以下の手順で行われる。初めに、基板５を外装ケース２の内部に収容する。次に、ねじ３の第１の領域３ａを外装ケース２の穴２ａへ挿入すると共に、第２の領域３ｂを外装ケース２の外部に保持し、外装ケース２とねじ３の第２の領域３ｂとの間にアンテナ１の一部を配置してねじ３とアンテナ１とを電気的に接続する。同時に、基板５に固定されて基板５に電気的に接続されている接点ばね６をねじ３の第１の領域３ａによって押圧して弾性変形させてねじ３と接点ばね６とを電気的に接続する。そして、外装ケース２の穴２ａにねじ３の第１の領域３ａを挿入して、外装ケース２とねじ３の第１の領域３ａとの間に設けられた防水パッキン４を、外装ケース２の穴２ａの内壁とねじ３の第１の領域３ａの外表面との間を埋めるように弾性変形させる。このように、アンテナ１を外装ケース２に接続することで、外装ケース２の内部に水分の浸入が抑えられる。

以上のようなシール性を有する接続構造が携帯型電子機器１０に設けられていることによって、アンテナ１が送受信する電気信号が、外装ケース２の内部に設けられた基板５に伝達される。特に、アンテナ１が外装ケース２とねじ３との間に挟み込まれていることでアンテナ１と基板５との間の電気的接続が保たれやすくなる。加えて、ねじ３の第１の領域３ａが、外装ケース２の穴２ａに挿入され、接点バネ６を押圧して弾性変形させることにより、接点ばね６が弾性力にて第１の領域３ａの先端に当接することによって、アンテナ１と基板５との間の電気的接続が保たれやすくなる。

また、アンテナ１と基板５とを電気的に接続させつつ、外装ケース２にアンテナ１を接続する工程が、ねじ３の第１の領域３ａを外装ケース２の穴２ａに挿入して固定するだけであるため、作業工程が短縮でき、携帯型電子機器１０全体の製造コストが抑制される。

さらには、ねじ３の第１の領域３ａが外装ケース２の穴２ａに挿入されると、外装ケース２の穴２ａの内壁とねじ３の第１の領域３ａの外表面との間に設けられた防水パッキン４が弾性変形する。そして、弾性変形した防水パッキン４が、外装ケース２の穴２ａの内壁とねじ３の第１の領域３ａの外表面との間の隙間を埋める。そのため、外装ケース２の外部から内部へ水が浸入しにくくなり、外装ケース２の内部の電子機器及び基板５が水に晒されにくくなる。基板５が水に晒されることによるショート等の不具合が発生しにくくなるため、携帯型電子機器１０の信頼性が向上する。

尚、本発明のシール性を有する接続構造を有する携帯型電子機器１０については、例えば、携帯電話やスマートフォン、或いは携帯型ゲーム機やタブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やノートＰＣや携帯情報端末等が適用される。

図３は、本発明の変形例の外装ケース２にアンテナ１が固定されている部分を示す図１のＡ−Ａ’断面図である。

アンテナ１は、内部に基板５を収容した外装ケース２にねじ３にて固定されている。基板５には弾性変形可能な接点ばね６が固定されている。外装ケース２の穴２ａに挿入されるねじ３の第１の領域３ａの外表面と外装ケース２の穴２ａの内壁との間に、防水パッキン４が設けられている。この防水パッキン４を境として、外装ケース２の外側が非防水エリアとなり、外装ケース２の内側が防水エリアとなる。

ねじ３は、第１の領域３ａと第２の領域３ｂとの間に、防水パッキン４を押圧して弾性変形させる第３の領域３ｃを有している。外装ケース２の穴２ａにねじ３の第１の領域３ａが挿入された状態で、ねじ３の第１の領域３ａの外表面と外装ケース２の穴２ａの内壁との間に設けられた防水パッキン４は、ねじ３の第３の領域３ｃによって弾性変形させられている。

以上に説明した変形例を用いても、実施形態と同様の効果が得られる。

次に、本発明と対比させるために、図４〜６を参照して、アンテナ１と外装ケース２の内部の基板５とを電気的に接続させる関連する技術を用いた構成について説明する。

図４は、関連する技術を用いた実施形態であるシール性を有する接続構造を有する関連する技術を用いた携帯型電子機器１１を示す斜視図である。

関連する技術を用いた携帯型電子機器１１は、アンテナ１と、内部に基板５（図５参照）を備えた外装ケース２と、アンテナ１と基板５とを電気的に接続する接続端子７と、アンテナ１と接続端子７とを外装ケース２に接続するねじ３と、を含む。アンテナ１は、外装ケース２の端部近傍にねじ３にて接続端子７を介して固定されている。

図５は、外装ケース２にアンテナ１が接続端子７を介して固定されている部分を示す断面図である。

接続端子７は、ねじ３を収容する穴７ａと、外装ケース２の穴２ａに挿入される突起７ｂと、を有している。外装ケース２の穴２ａの内壁と接続端子７の突起７ｂの外表面との間には、弾性変形可能なゴム等からなるＯリング等の防水パッキン４が設けられている。この防水パッキン４を境として、外装ケース２の外側が非防水エリアとなり、外装ケース２の内側が防水エリアとなる。外装ケース２の穴２ａに接続端子７の突起７ｂが挿入されると、接点ばね６が接続端子７の突起７ｂに押圧されて弾性変形させられつつ、接続端子７と接点ばね６とが電気的に接続する。さらに、アンテナ１及び接続端子７がねじ３によって外装ケース２に固定された状態では、アンテナ１の一部が、ねじ３の第２の領域３ｂと外装ケース２の外表面との間に、接続端子７と共に挟みこまれている。このとき、アンテナ１と接続端子７の穴７ａの周辺部とが接触しているため、アンテナ１と接続端子７とが電気的に接続している。

以上のような関連する技術を用いた構成のシール性を有する接続構造において、アンテナ１を外装ケース２に固定するため、ねじ３がドライバーにて締め付けられる状況について、図６を参照して説明する。

アンテナ１を外装ケース２に固定するために、アンテナ１を、外装ケース２と接続端子７との間に配置し、ねじ３の第１の領域３ａが接続端子７の穴７ａを通過して外装ケース２の穴２ｂに挿入される。そして、アンテナ１と接続端子７とを、ねじ３と外装ケース２の外表面との間に挟みこむために、ねじ３と接続端子７とが接触した状態で、ねじ３はドライバーにて回転させられて外装ケース２に固定される。このとき、ドライバーからねじ３に伝えられるトルクが、ねじ３に接触している接続端子７へ伝達し、トルクによって接続端子７が微小に変形または移動してしまうことがある。接続端子７が微小に変形または移動してしまうことによって、外装ケース２の穴２ａの内壁と接続端子７の突起７ｂの外表面との間に設けられている防水パッキン４が、接続端子７の突起７ｂが変形または移動した方向に隙間内で片寄ってしまう。防水パッキン４が片寄ると、外装ケース２の穴２ａの内壁と接続端子７の突起７ｂの外表面との間の隙間が埋められず、水が隙間から外装ケース２の内部へ浸入してしまうおそれがあった。即ち、関連する技術を用いたシール性を有する接続構造の防水性が損なわれてしまうおそれがあった。

また、アンテナ１を外装ケース２に取り付ける際に、アンテナ１と基板５とを電気的に接続するための接続端子７を用いることで部品点数が増えると共に、ねじ３を嵌め込む前に接続端子７を外装ケース２に取り付ける作業工程が増えてしまう。そのため、シール性を有する接続構造の製造コストが増加してしまう。さらには、外装ケース２に、接続端子７の突起７ｂを挿入するための穴２ａとねじ３の第１の領域３ａを挿入するための穴２ｂとを形成するする必要があり、シール性を有する接続構造を形成するために多くのスペースが必要であった。

これに対して、本実施形態のシール性を有する接続構造では、接続端子７を用いずにアンテナ１を外装ケース２に取り付けているため、防水パッキン４の片寄りが抑制される。そのため、シール性を有する接続構造の防水性が損なわれない。

さらには、接続端子７を用いないことで部品点数が削減され、接続端子７を外装ケース２に取り付ける作業工程が削減されることで、シール性を有する接続構造の製造コストが抑えられる。加えて、接続端子７を用いず、ねじ３のみでアンテナ１を外装ケース２に取り付けることによって、外装ケース２に穴を二つ形成する必要がないため、シール性を有する接続構造が少量のスペースで実現できる。これにより、本実施形態のシール性を有する接続構造を有する携帯型電子機器１０の携帯性が向上する。

以上のように、本実施形態のシール性を有する接続構造は、アンテナ１が外装ケース２にねじ３にて接続されることによって、少ない部品点数と作業工程により製造コストが抑制され、防水性を有してアンテナ１と基板５とが電気的に接続される。

１ アンテナ
２ 外装ケース
３ ねじ
４ 防水パッキン
５ 基板
６ 接点ばね
７ 接続端子
１０ 携帯型電子機器
１１ 関連する技術を用いた携帯型電子機器

Claims (9)

1. 基板と、第１の導電性部材と、前記基板に固定されて前記基板に電気的に接続されていると共に弾性変形可能な第２の導電性部材と、前記基板を内部に保持する外装体と、前記外装体に前記第１の導電性部材を固定するために前記外装体の内部に挿入される第１の領域と前記第１の領域より外径が大きく前記外装体の外部に保持される第２の領域とを含む固定部材と、前記外装体と前記固定部材の前記第１の領域との間に設けられた防水部材と、を含み、
   前記第１の導電性部材は、前記外装体と前記固定部材の前記第２の領域との間で前記固定部材に接触して電気的に接続するように固定され、前記第２の導電性部材は、前記固定部材の前記第１の領域に押圧されて弾性変形させられつつ前記固定部材と電気的に接続されていることを特徴とするシール性を有する接続構造。
2. 前記防水部材は、前記外装体に設けられた穴に前記固定部材の前記第１の領域が挿入された状態で、弾性変形して前記外装体の前記穴の内壁と前記固定部材の前記第１の領域の外表面との間の隙間を埋めていることを特徴とする請求項１に記載のシール性を有する接続構造。
3. 前記固定部材は、前記防水部材を押圧して弾性変形させる第３の領域を含むことを特徴とする請求項２に記載のシール性を有する接続構造。
4. 前記固定部材はねじであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシール性を有する接続構造。
5. 前記第１の導電性部材はアンテナであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシール性を有する接続構造。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のシール性を有する接続構造を有する電子機器。
7. 基板を外装体の内部に収容し、
   固定部材の第１の領域を前記外装体の内部に挿入すると共に前記第１の領域よりも外径が大きい第２の領域を前記外装体の外部に保持し、前記外装体と前記第２の領域との間に第１の導電性部材の一部を配置して前記固定部材と前記第１の導電性部材とを電気的に接続すると共に、前記基板に固定されて前記基板に電気的に接続されている第２の導電性部材を前記固定部材の前記第１の領域によって押圧して弾性変形させて前記固定部材と前記第２の導電性部材とを電気的に接続し、
   前記外装体と前記固定部材の前記第１の領域との間に設けられた防水部材によって水分の浸入を抑える、導電性部材の接続方法。
8. 前記外装体に設けられた穴に前記固定部材の前記第１の領域を挿入して、前記外装体の前記穴の内壁と前記穴に挿入された前記固定部材の前記第１の領域の外表面との間の隙間を埋めるように前記防水部材を弾性変形させる請求項７に記載の導電性部材の接続方法。
9. 前記固定部材の第３の領域にて前記防水部材を弾性変形させる請求項８に記載の導電性部材の接続方法。

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