JP4351201B2

JP4351201B2 - 指紋センサ付き携帯装置

Info

Publication number: JP4351201B2
Application number: JP2005270767A
Authority: JP
Inventors: 亘村田; 英克小林; 聖満渡辺; 浩明松田; 義史梶原; 達人荒木; 良明加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: US20070067640A1; US7757096B2; JP2007082139A; KR100668559B1

Description

この発明は、所有者または使用許可者を認証するための指紋センサを搭載した指紋センサ付き携帯装置に関し、特に、修理時の指紋センサの交換を容易に行うことができる携帯電話機等の指紋センサ付き携帯装置に関するものである。

近年、普及・進歩の目覚しい携帯電話機は、単なる電話機能に加えて、電子メール機能や個人情報記憶機能や電子決済機能等の各種の機能を備えている。このような多機能化に伴い、携帯電話機の不正使用や情報の不正流出を防止し得るセキュリティの確保が必要となっている。セキュリティを確保する一般的な対応策として、暗証番号を登録しておき、該暗証番号を入力しないと使用不可とする方式がある。

しかしながら、暗証番号方式の場合、入力操作が煩わしい、暗証番号が漏洩する、等の問題があることから、最近では、指紋センサを搭載し、指紋センサにより検知される指紋があらかじめ登録されている所有者または使用許可者の指紋と一致しない場合には使用不可とする携帯電話機が提案され、実際の製品も登場してきている。

ここで、従来の携帯電話機における指紋センサ取付け構造について、図６および図７を参照して説明する。図６は、従来の携帯電話機における指紋センサ取付け部分の構成例を示す縦断側面図であり、図７は、指紋センサ取付け部分の内部構成例を示す斜視図である。図６および図７に示すように、指紋センサ２００は、この指紋センサ２００の出力信号を処理するための回路部品を初めとする各種回路部品２０１が実装された回路基板２０２上の所定の位置に、たとえば半田付けによって実装されている。これらの図において、２０３は、ダイヤルキー、＊キー、＃キー、多機能キー等の操作キーであり、２０４は、操作キー２０３に対応する複数のキースイッチ２０５が配列されて回路基板２０２上に実装されたキーシートであり、２０６は、指紋センサ２００や操作キー２０３を露出させて回路基板２０２全体を覆うキー側筐体であり、２０７は、キー側筐体２０６と対をなして背面側全体を覆う背面側筐体である。また、指紋センサ２００を露出させるためのキー側筐体２０５の開口部２０８周りには防塵用ゴムパッキン２０９が介在されている。

特開２００４−１７２４６７号公報特開２００４−６８８９号公報

ところで、指紋センサは、その機能上、指を接触させて移動させることにより指紋を検知するため、携帯電話機の外観として見える箇所であって指を直接的に接触させることが可能な位置に配置される。そして、携帯電話機の修理が依頼された場合において、指紋センサに関して汚れ（黒ずみ）やきずが目立ってきた場合には、装置外観の美観の低下を防止したり、指紋センサの検知能力を保証したりするためには、指紋センサを新しいものと交換することが望ましい。

しかしながら、従来のものは、図６および図７に示したように、指紋センサ２００が回路基板２０２上に半田付け等により実装されているため、無理やり指紋センサ２００を回路基板２０２上から剥がしたり、回路基板２０２全体を交換したりして対応する必要があり、指紋センサ２００の交換作業が面倒である。

一方、指紋センサを専用基板上に実装し、該専用基板をマザー基板等の回路基板上に実装させるようにした提案例もある（たとえば、特許文献１、２参照）。これによれば、指紋センサの交換時には専用基板単位で交換すればよいものとなる。ところが、指紋センサを実装した専用基板が回路基板上に実装されるため、回路基板において専用基板対応部分には他の回路部品を実装することはできず、実装領域を制限してしまい、装置全体の小型化等に支障を来たす。また、携帯電話機を不用意に落下させてしまった場合、落下衝撃により回路基板には歪みが発生し得るが、ＰＧＡ（pin grid array）部品である指紋センサは専用基板を介して回路基板上に実装されているだけであり、半田ボールが剥離する等の指紋センサ破損の問題も生じ得る。さらには、外観上見える指紋センサに関しては、たとえばデザイン上の観点から、指紋センサを極力外部に出っ張った位置に配置させたいとか、露出用開口の奥まった位置に配置させたいという要望があるが、指紋センサを専用基板を介して回路基板上に実装させる従来の構造の場合、携帯電話機の厚み方向における指紋センサの位置調整を行うことはできない。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、指紋センサの交換作業が容易な上に、回路基板上の回路部品の実装領域を拡大でき、また、落下時の指紋センサの破損を防止でき、厚み方向における指紋センサの位置調整設計を行うことができる指紋センサ付き携帯装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１の発明に係る指紋センサ付き携帯装置は、指紋センサを搭載した指紋センサ付き携帯装置であって、前記指紋センサの出力信号を処理するための回路部品を含む複数の回路部品が実装された回路基板と、当該指紋センサ付き携帯装置の操作キー用の複数のキースイッチが配列されて前記回路基板に固定されたキーケースと、前記回路基板とは別個に設けられて前記指紋センサを実装して、該指紋センサが前記操作キーに隣接する位置に配置されるように前記キーケース上に着脱自在に実装されたセンサ専用基板と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明に係る指紋センサ付き携帯装置は、請求項１の発明において、前記センサ専用基板と前記回路基板は、該回路基板上に設けられたコネクタにより、電気的に着脱可能に接続されることを特徴とする。

また、請求項３の発明に係る指紋センサ付き携帯装置は、請求項２の発明において、前記センサ専用基板は、コネクタ接続用のフレキシブルケーブルを一体に有するフレキシブル基板よりなることを特徴とする。

また、請求項４の発明に係る指紋センサ付き携帯装置は、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、前記指紋センサは、スイープ型指紋センサであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、指紋センサの出力信号を処理するための回路部品を含む複数の回路部品が実装された回路基板とは別個に設けられたセンサ専用基板上に指紋センサを実装しているので、修理等に際して指紋センサの交換を要する場合には、センサ専用基板を取り外すだけで交換作業を容易に行うことができ、また、センサ専用基板が回路基板上ではなくキーケース上に取付けられるため、回路基板の指紋センサ部分下の空間にも回路部品の実装が可能となり、実装領域を拡大させることができ、また、当該指紋センサ付き携帯装置に落下衝撃が加わり回路基板に歪みが発生するような場合でも、センサ専用基板はキーケース上に取付けられており、指紋センサには歪みが伝わりにくく、破損しにくいものとなり、さらには、外観上見える指紋センサに関してデザイン上の要望等に応じて、キーケースの取付け部の高さを適宜設計することにより、厚み方向での指紋センサの位置調整を行うことができるという効果を奏する。
請求項２の発明によれば、回路基板とセンサ専用基板との間を回路基板上に設けられたコネクタにより電気的に着脱可能に接続しているので、修理等に際して指紋センサの交換を要する場合には、コネクタ接続を外してセンサ専用基板を取り外すだけで交換作業を容易に行うことができるという効果を奏する。

請求項３の発明によれば、センサ専用基板としてフレキシブル基板を用いているので、携帯装置としての小型化、軽量化を損なうことなく、別基板方式を実現することができるという効果を奏する。

請求項４の発明によれば、指紋センサが、該指紋センサに沿って指を動かす必要のあるスイープ型指紋センサであり、汚れやきずが生じ得るが、指紋センサの交換が容易なため、修理により、装置外観の美観の低下を防止したり、指紋センサの検知能力を保証したりすることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る指紋センサ付き携帯装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明を携帯電話機に適用した例として説明する。

図１は、本発明に係る実施例の携帯電話機の構成を示す外観斜視図である。この携帯電話機１００は、液晶表示画面１１１、受話口１１２などが組み込まれた上部筐体１１０と、ダイヤルキー、＊キー、＃キー、多機能キー等の複数の操作キー１２１、送話口１２２などを備えた下部筐体１２０とが、ヒンジ１３０で開閉自在に連結された折り畳み式の携帯電話機である。下部筐体１２０は、操作キー１２１を露出させて操作パネル面を形成するキー側筐体１２３と、キー側筐体１２３と対をなして背面側全体を覆う背面側筐体１２４とからなる。

この携帯電話機１００のキー側筐体１２３は、複数の操作キー１２１中の下部側キーの直ぐ下に隣接する位置に形成されたＶ字型溝１２５と、このＶ字型溝１２５の中央底部付近に形成された露出用開口１２６部分から外部に露出するように配置された指紋センサ１２７とを備える。この指紋センサ１２７は、接触型指紋センサ、より具体的には操作者が指紋センサに沿って指を上側から下側に動かす必要のあるスイープ型指紋センサが用いられている。また、この指紋センサ１２７は、多くのピン数を必要とし、ＩＣ構成の底面に多数のピンを格子状に配置させてなるＰＧＡ（pin grid array）構造のものが用いられている。なお、Ｖ字型溝１２５は、指紋センサ１２７による指紋検出動作時に指の動きを案内し操作キー１２１等を誤操作しないために、露出用開口１２６を間にして、操作キー１２１側から見て下り斜面１２５ａと上り斜面１２５ｂとを連続させて備える形状として形成されている。また、キー側筐体１２３は、その下端側表面に、ゴム等の柔らかい材料を突出させて形成された一対のケースパッド１２８を備え、上部筐体１１０と下部筐体１２０とが折り畳まれた場合に両者が直接接触するのを避けるためのクッション材とされている。

次に、本実施例に係る指紋センサ１２７の下側筐体１２０内部における取付け構造について説明する。図２は、下側筐体１２０における指紋センサ付近を拡大して示す正面投影図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、内部構造を抽出して示す指紋センサ取付け前の斜視図であり、図５は、内部構造を抽出して示す指紋センサ取付け後の斜視図である。

下側筐体１２０は、キー側筐体１２３と背面側筐体１２４との間のほぼ全域に亘って配置されて、携帯電話機１００として必要な機能を実現するための各種回路部品１４１の多くが上下面に適宜実装された回路基板としてのメイン基板１４２を備えている。このメイン基板１４２に実装された各種回路部品１４１の一部には、指紋センサ１２７の出力信号に基づき指紋認識、指紋照合等の処理を行うための回路部品も含まれている。図２等において、１４３は、充電池であり、１４４は、充電用コネクタである。

また、本実施例では、キー側筐体１２３は、下端側一部を除きメイン基板１４２をほぼ全面的に覆うように密閉する形状に形成されてメイン基板１４２が固定されたシャーシ構造の頑丈なキーケース１４５を備えている。このキーケース１４５は、操作キー１２１用の複数のキースイッチ１４６が配列されて表面に実装されたキーシート１４７を備えている（図２参照）。

ここで、本実施例の携帯電話機１００は、メイン基板１４２とは別個に設けられて指紋センサ１２７を実装したセンサ専用基板１４８を備えている。このセンサ専用基板１４８は、指紋センサ１２７のみを半田付け等により実装してなる小型のものである。特に、本実施例のセンサ専用基板１４８は、フレキシブル基板１４８ａからなる薄型のものである。キーケース１４５は、露出用開口１２６部分に対応するその下端部中央付近にセンサ専用基板１４８を取付けるためにセンサ専用基板１４８に対応する形状で少し凹状に凹ませて形成された取付け部１４９を備えている。そして、フレキシブル基板１４８ａは、両面テープ（図示せず）によってキーケース１４５の取付け部１４９上に貼付けることにより固定される。なお、キー側筐体１２３の露出用開口１２６部分には、指紋センサ１２７周りを閉塞する防塵用ゴムパッキン１５０を備え、キー側筐体１２３とフレキシブル基板１４８ａとの間で挟み込む構造とされている。

さらに、メイン基板１４２は、センサ専用基板１４８上に実装された指紋センサ１２７とメイン基板１４２上の必要な回路部品とを電気的に接続するためのコネクタ１５１をキーケース１４５外となる下端側端部に備えている。このコネクタ１５１の高さは、キーケース１４５の高さと同等とされている。また、センサ専用基板１４８側では、指紋センサ１２７が実装されたフレキシブル基板１４８ａとコネクタ１５１とを電気的に接続するためのフレキシブルケーブル１４８ｂをフレキシブル基板１４８ａと一体に有し、フレキシブルケーブル１４８ｂのコネクタ部分をコネクタ１５１上に密着させることにより着脱自在に電気的に接続可能とされている。

このような構成において、指紋センサ１２７は所有者または使用許可者を認証するために用いられる。ここで、指紋センサ１２７はスイープ型指紋センサであり、認証者が指紋センサ１２７上に触れるように指先を動かしながら指紋検出を行うため、携帯電話機１００の外観上、見える箇所であって指先が触れ得る位置に配置される。このため、経時的に指紋センサ１２７部分が黒ずむような汚れを生じたり、指紋センサ１２７にきずがついてしまうことがある。このような場合、装置外観の美観の低下を防止し、あるいは、指紋センサ１２７の検知能力を保証するため、メーカ側としては、修理が依頼された場合には、指紋センサ１２７を新しいものと交換することが望ましい。

この点、本実施例では、上述したように指紋センサ１２７はメイン基板１４２上に直接実装されておらず、メイン基板１４２とは別のセンサ専用基板１４８上に実装され、このセンサ専用基板１４８が両面テープによって取付け部１４９に貼付け固定され、かつ、センサ専用基板１４８とメイン基板１４２との間がコネクタ１５１を介して電気的に接続されて着脱自在とされているので、修理等に際して指紋センサ１２７の交換を要する場合には、コネクタ接続を外してセンサ専用基板１４８を取付け部１４９から剥がして取り外せばよく、交換作業を容易に行うことができる。また、メイン基板１４２全体を交換するような無駄も生じない。

また、センサ専用基板１４８としてフレキシブル基板１４８ａを用いているので、携帯電話機１００としての小型化、軽量化を損なうことなく、別基板方式を実現することができる。

さらに、本実施例では、指紋センサ１２７が実装されたセンサ専用基板１４８がメイン基板１４２上ではなくキーケース１４５上に取付けられて２階建て構造となっているため、メイン基板１４２の指紋センサ１２７部分裏の空間にも図２に示すように回路部品１４１の実装が可能となり、メイン基板１４２の実装領域を拡大させることができる。また、携帯電話機１００を不用意に落下させてしまうことも多々あり、このような場合、携帯電話機１００に落下衝撃が加わりメイン基板１４２には歪みが発生し得る。この場合、ＰＧＡ部品である指紋センサ１２７がメイン基板１４２に直接実装されていると半田ボールが剥離する等の指紋センサ破損の問題が生じ得るが、本実施例では、センサ専用基板１４８が小さい上にこのセンサ専用基板１４８が頑丈なキーケース１４５上に取付けられており、指紋センサ１２７には歪みが伝わりにくく、破損しにくいものとなる。

さらに、図６等に示したように指紋センサをメイン基板上に直接実装させる構造の場合、指紋センサ周りが防塵用ゴムパッキンで閉塞されていても隙間等を通して細かい異物がメイン基板上に侵入してしまう可能性が大きいが、本実施例では、メイン基板１４２がキーケース１４５上に固定され、かつ、メイン基板１４２を密閉する構造とされて外部に露出した指紋センサ１２７周りが防塵用ゴムパッキン１５０で閉塞されているので、隙間等を経てもメイン基板１４２側への異物の侵入を極力防止することができる。

また、外観上見える指紋センサ１２７に関して、たとえばデザイン上の観点から、指紋センサ１２７を極力外部に出っ張った位置に配置させたいとか、露出用開口１２６の奥まった位置に配置させたいという要望がある。しかしながら、指紋センサをメイン基板上に直接実装させる従来の構造の場合、携帯電話機の厚み方向における指紋センサの位置調整を行うことはできない。この点、本実施例では、キーケース１４５の取付け部１４９の高さ（凹みの深さ）を要望に応じて適宜変更設計することにより、厚み方向での指紋センサ１２７の位置調整が可能となる。

なお、本実施例では、折り畳み方式の携帯電話機１００への適用例として説明したが、ここでいう携帯電話機は、通信方式を問うものではなく、たとえばＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であってもよい。また、構造的にも、ヒンジ１３０による折り畳み方式に限らない他、折り畳みできない１ピース型のものであってもよい。

また、本実施例では、指紋センサ１２７を操作キー１２１に隣接する位置に配置させる構造例とし、センサ専用基板１４８をキーケース１４５上に搭載してメイン基板１４２側と電気的に接続するように構成したが、指紋センサ１２７の配設箇所は、目的・デザイン等に応じて適宜箇所に設定すればよい。場合によっては、上側筐体１１０側にセンサ専用基板を用いて配設し、上側筐体１１０内に設けられている表示制御用の回路基板側とコネクタ接続するような構成であってもよい。

さらに、指紋センサ付き携帯装置としては、携帯電話機１００に限らず、ＰＤＡ（Personal Data Asistant）、ノート型パソコン等の携帯装置であっても、指紋センサを搭載したものであれば同様に適用することができる。

（付記１）指紋センサを搭載した指紋センサ付き携帯装置であって、
前記指紋センサの出力信号を処理するための回路部品を含む複数の回路部品が実装された回路基板と、
当該指紋センサ付き携帯装置の操作キー用の複数のキースイッチが配列されて前記回路基板に固定されたキーケースと、
前記回路基板とは別個に設けられて前記指紋センサを実装して、該指紋センサが前記操作キーに隣接する位置に配置されるように前記キーケース上に着脱自在に実装されたセンサ専用基板と、
を備えたことを特徴とする指紋センサ付き携帯装置。
（付記２）前記センサ専用基板と前記回路基板は、該回路基板上に設けられたコネクタにより、電気的に着脱可能に接続されることを特徴とする付記１に記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記３）前記センサ専用基板は、コネクタ接続用のフレキシブルケーブルを一体に有するフレキシブル基板よりなることを特徴とする付記２に記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記４）前記指紋センサは、接触型指紋センサであることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記５）前記指紋センサは、スイープ型指紋センサであることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記６）前記センサ専用基板は、貼付けにより前記キーケース上に着脱自在に取付けられていることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記７）前記センサ専用基板は、両面テープによる貼付けにより前記キーケース上に取付けられていることを特徴とする付記６に記載の指紋センサ付き携帯装置。

（付記８）指紋センサを搭載する指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造であって、
前記指紋センサは、該指紋センサの出力信号を処理するための回路部品を含む複数の回路部品が実装された回路基板とは別個に設けられたセンサ専用基板上に実装され、
該センサ専用基板は、当該指紋センサ付き携帯装置の操作キー用の複数のキースイッチが配列されて前記回路基板に固定されて、前記指紋センサを前記操作キーに隣接する位置に配置させるキーケース上に着脱自在に実装されている
ことを特徴とする指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。
（付記９）前記センサ専用基板と前記回路基板との間が、該回路基板上に設けられたコネクタにより、電気的に着脱可能に接続されていることを特徴とする付記８に記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

（付記１０）前記センサ専用基板は、コネクタ接続用のフレキシブルケーブルを一体に有するフレキシブル基板よりなることを特徴とする付記９に記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

（付記１１）前記指紋センサは、接触型指紋センサであることを特徴とする付記８〜１０のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

（付記１２）前記指紋センサは、スイープ型指紋センサであることを特徴とする付記８〜１１のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

（付記１３）前記センサ専用基板は、貼付けにより前記キーケース上に着脱自在に取付けられていることを特徴とする付記８〜１２のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

（付記１４）前記センサ専用基板は、両面テープによる貼付けにより前記キーケース上に取付けられていることを特徴とする付記１３に記載の指紋センサ付き携帯装置の指紋センサ取付け構造。

以上のように、本発明に係る指紋センサ付き携帯装置は、汚れやきずの発生に伴い指紋センサの交換を要する携帯装置に有用であり、特に、使用頻度の高い携帯電話機などに適している。

本実施例に係る携帯電話機の構成を示す外観斜視図である。下側筐体における指紋センサ付近を拡大して示す正面投影図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。内部構造を抽出して示す指紋センサ取付け前の斜視図である。内部構造を抽出して示す指紋センサ取付け後の斜視図である。従来の携帯電話機における指紋センサ取付け部分の構成例を示す縦断側面図である。従来の指紋センサ取付け部分の内部構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１００携帯電話機
１２１操作キー
１２７指紋センサ
１４１回路部品
１４２メイン基板
１４５キーケース
１４６キースイッチ
１４８センサ専用基板
１４８ａフレキシブル基板
１４８ｂフレキシブルケーブル
１５１コネクタ

Claims

指紋センサを搭載した指紋センサ付き携帯装置であって、
前記指紋センサの出力信号を処理するための回路部品を含む複数の回路部品が実装された回路基板と、
当該指紋センサ付き携帯装置の操作キー用の複数のキースイッチが配列されて前記回路基板に固定されたキーケースと、
前記回路基板とは別個に設けられて前記指紋センサを実装して、該指紋センサが前記操作キーに隣接する位置に配置されるように前記キーケース上に着脱自在に実装されたセンサ専用基板と、
を備えたことを特徴とする指紋センサ付き携帯装置。
前記センサ専用基板と前記回路基板は、該回路基板上に設けられたコネクタにより、電気的に着脱可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の指紋センサ付き携帯装置。
前記センサ専用基板は、コネクタ接続用のフレキシブルケーブルを一体に有するフレキシブル基板よりなることを特徴とする請求項２に記載の指紋センサ付き携帯装置。
前記指紋センサは、スイープ型指紋センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の指紋センサ付き携帯装置。