JP4526536B2

JP4526536B2 - 手首に装着する電子機器の電子モジュール用の電気接続

Info

Publication number: JP4526536B2
Application number: JP2006516150A
Authority: JP
Inventors: ゼルウィガー，エミル; エティエンヌ，ジャン−ダニエル; フェルリ，イワン
Original assignee: アスラブエス．エー．
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: EP1489471A1; US20060227058A1; EP1642176B1; TW200523698A; KR100982390B1; CN100570514C; EP1642176A1; JP2007526985A; CN1806210A; DE602004003703T2; KR20060028413A; DE602004003703D1; WO2004114029A1; US7417596B2; ATE348350T1

Description

本発明は、携帯用機器の電子モジュールの電気接続に関する。

さらに、本発明は、ケースを有し、少なくともその一部は導電性であり、プリント回路基板と電子モジュールに電力を与える電源をその中に収納する電気機器に関する。本発明はまた、接地面を具備したアンテナを有する電子機器に関する。

腕時計の形態を採り手首に装着する電子機器は公知である。前記の定義を満たすこのような電子機器の一例もまた公知である。

ヨーロッパ特許公開第１２７４１５０Ａ１号明細書ヨーロッパ特許公開第１１３４８３７Ａ１号明細書 "GPS Watch - Une montre a quartz analogique equipee d'un recepteur GPS a tres faible consommation" (European Chronometry Congress, CEC 2000, Session 7, Communication 19, Geneva, 28 and 29 September 2000) in the name of P.-A. Farine and consorts, Asulab S.A. "GPS Watch - An analogue watch including a very low power GPS receiver" (ION GPS 2000 Conference, Salt Lake City, UT, USA, September 19-22, 2000) in the name of P.-A. Farine and consorts, Asulab S.A.

特許文献１は、例えば腕時計の形態を採る携帯用電子機器を示し、そのケースの一部は導電金属材料から形成されている。このような電子機器は、ＧＰＳ信号を受信するアンテナも有する。この引例の解決法によれば、電子モジュールはケースの導電部分に直接配置されておらず、プラスチック材料製の組立体の内側に配置されている。この電子モジュールに、従来方法により導電性の接触ストリップまたはフランジを介して電源から電力を供給している。アンテナ（マイクロ・ストリップ、パッチ・アンテナ、誘電体材料製の接地面から分離された放射要素を含む）は、ケースに取り付けられたベゼルを形成する誘電材料製要素の上に配置されている。

非特許文献１、２は、ケースを有する腕時計の形態を採る電子機器を開示している。この腕時計のケース内には、電源と、特にマイクロ・ストリップ・アンテナを装着する電子モジュールと、ＧＰＳ信号受信器と、アナログ／デジタルの表示装置とを含む。ケースの一部、この実施例においてはバックカバー中間部品は、導電金属材料製であるが、非金属材料製ベゼルが、アンテナ上方の機器の上部部分に取り付けられている。特許文献１に開示した解決方法と同様に、電子モジュールには、電源から導電性の接触ストリップまたはフランジを介して電力が供給されている。この解決方法によれば、マイクロ・ストリップ・アンテナは、接地面が形成される電子モジュールのプリント回路基板上に直接配置される。

特許文献２は、その特殊な形状の、いわゆる反転したＬ字型アンテナあるいは反転したＦ字型アンテナを有する携帯用電子機器を開示している。このアンテナの接地面は、電子モジュールのプリント回路基板の上部表面に形成されている。ケースの側面部分と上部部分がこの文献に開示されたように一体で形成されている場合、電子機器の構成は、電子モジュールが収納されるケースを形成するために誘電体材料を必ず使用している。この電子モジュールに、導電性の接触ストリップまたはフランジを介して電源から電力が加えられる。この電子機器は金属材料製バックカバーを有し、このバックカバーは、所定の電位、この場合電源の正電位に、接続される。この電気接続は、アンテナの接地面の表面が広げる利点があり、特に、この電子機器を装着した人体を介して広げ、これによりアンテナの感度を向上させている。

上記の実施例においては、電子モジュールは、従来と同様に、電源から一組の導電性の接触ストリップまたはフランジを介して電力が供給されている。この導電性の接触ストリップまたはフランジは、電源の２つの電極を電子モジュールのプリント回路基板上に通常形成される一組の電力供給パスに電気的に接続している。

上記の種類の少なくとも電子機器を設計する際、少なくともその一部が導電材料製、例えば金属製のケースに適合させようとする時には、この導電部分の電位を一定にするほうがそれを浮かせておくよりは好ましい。この導電部分の電位は、電源の一方の電極に、例えば接地電位あるいは他の供給電力電位に電気的に接続することにより、固定することがしばしば行われている。この電気接続は、電源の対応する極に関連部分を直接接続することにより、あるいは導電性の接触ストリップまたはフランジを介して接続することにより、行われている。一例として特許文献２は、金属製バックカバーを電源の正電極に接続することは接触ストリップを介して行うことを開示している。

電子モジュールおよび／または電源のケースの一部の電気的接続を確保するために、導電性の接触ストリップまたはフランジを使用することには限界があり、特に携帯用電子機器を組み立てる際には制約となる。本発明の目的は、この種の電気的接続の製造と電子機器の組み立て作業をある程度単純化するような解決方法を提案することである。

接地面に適合したアンテナを組み込んだ電子機器の実施例において、電気接続を単純化することにより、接地面を拡大することにより、およびアンテナの接地面を含む面に配置された拡大手段により、アンテナの感度を向上させる解決方法が求められている。この後者の特徴により、アンテナの感度を向上は、従来技術よりも本発明により改善される。

本発明は、請求項１に記載した特徴を有する携帯用電子機器に関する。

本発明によれば、プリント回路基板は、その周辺でケースの導電部分との機械的接触領域を有し、この機械的接触領域上で、プリント回路基板の周辺に延びる導電パスを有し、これにより、ケースの導電部分との電気的接続が確立される。

本発明の好ましい実施例によれば、プリント回路基板の周辺に延びる導電パスは、アンテナの接地面をケースの導電部分に接続する。この接続により、アンテナの接地面の拡大とアンテナの受信感度の向上が確保できる。

本発明の好ましい変形例によれば、圧縮材料（好ましくは導電性エラストマー）製の導電性ストリップが、機械的接触領域上で、ケースの導電部分と導電パスとの間に挿入される。この導電性ストリップは、導電パスとケースの導電部分上に形成された肩部との間に圧縮される。さらに、この電子機器は、プリント回路基板の周囲の複数の場所に圧力をかけるための支持要素を有し、そこで導電性ストリップが圧縮される。これにより、良好な組み立ての機械的安定性およびケースの導電パスと電子モジュール間の良好な電気的接触を確保できる。他の変形例は従属クレームに記載している。

図１は、本発明の第１実施例による電子機器１の平面図である。この実施例においては、電子機器１は、腕時計の形態を採り、アンテナ２０（図１の点線で示す）と適合する。このアンテナ２０は、電子機器１の内部に収納された電子モジュール６（図２、３）に電気的に接続されている。この実施例においては、アンテナ２０は、１個あるいは複数個の遠方の送信源から送信された無線周波数信号を受信する。より具体的には、このアンテナ２０は人工衛星の位置特定航法（ＧＰＳ）信号を受信するよう意図されている。この信号は例えば、アメリカの人工衛星位置特定システムＮＡＶＳＴＡＲ、あるいはロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、あるいは将来のヨーロッパ衛星位置確認航法システムＧＡＬＩＬＥＯから発信される地球規模の位置特定（ＧＰＳ）信号である。

電子機器１は、従来の腕時計に類似した外観を有し、アンテナ２０に加え、ケース２と、ケース２に取り付けられた腕時計バンド（図示せず）と、表示装置５がその下に配列されたケース２内に取り付けられたガラス３と、制御部材（図示せず）とを有する。表示装置５は、文字盤５３に対向して移動する２本の指針５１、５２（従来の時間表示針）を有するアナログ表示と、例えば液晶表示装置のデジタル表示５５とを有する。表示とユーザインターフェースの観点から、この電子機器は非特許文献１，２に開示されたものと同等である。いずれにしても図面に示した構造は単なる例示あり、限定的に解釈すべきものではない。

図２は、電子機器の６時−１２時の軸に平行なラインＡ−Ａに沿った図１の電子機器の部分断面図である。同図は、ケース２と、ガラス３と、文字盤５３と、この文字盤５３に面して回転する指針５１、５２と、文字盤５３の下に配列されたアンテナ２０とを示す。電子機器は、さらに、同図に示すように、プリント回路基板６０（好ましくは多層構造ボード）を有する電子モジュール６と電源１０とを有する。このプリント回路基板６０の上に電子機器のさまざまな電子／電気コンポーネントが搭載される。コンポーネントは、指針５１、５２を駆動する軸を有するモータ５０を含む。電源１０は、特に電子モジュール６と表示装置５に電力を供給する。電源１０は、充電可能な蓄積器、あるいは他の適宜の電源から構成することもできる。

図２に示すように、アンテナ２０は、ガラス３と表示装置５の側の上のプリント回路基板６０の上部表面の上で、且つ文字盤５３の下に直接配置される。ケース２は、２つの部分から構成される。すなわち、第１部分は外部本体４すなわちバックカバー中央部分を形成し、第２部分はガラス３を具備するベゼル７を形成し、これが外部本体４に取り付けられている。この実施例においては、アンテナ２０はケース２の内側に配列されているために、ベゼル７と文字盤５３と指針５１、５２は、アンテナ２０を部分的にカバーしているが、アンテナの機能を損なうことのない材料（例えばプラスチック材料）から形成されている（指針５１、５２はアンテナに重ならない別の角度にも移動する）。外部本体４は、例えば導電材料、好ましくは金属（例えばスチールまたはアルミ）、あるいは外部の導電層でコーティングされたベース材料製である。

図２において、プリント回路基板６０は、その周囲に、ケース２の導電部分（すなわちこの実施例においては外部本体４）との機械的接触領域を有する。より具体的には、外部本体４は、肩部４０を有し、その上にプリント回路基板６０の周囲が配置される。

図に示した実施例においては、アンテナ２０は、ほぼ平行なパイプ形状のマイクロ・ストリップ・アンテナ（あるいはパッチ・アンテナ）であり、接地面２２とは誘電体２５により切り離された（電磁）放射要素２１を有する。誘電体２５は、例えばセラミック材料製である。アンテナ２０の体積は、約１３×１３×４ｍｍ^３のオーダーである。電磁放射要素２１は、誘電体２５の上部表面に配置されたほぼ矩形の導電要素から形成される。この電磁放射要素２１は、従来通り、プリント回路基板６０上の対応するパスに接続される電子回路に、誘電体２５内を通る導体（図示せず）を介して、接続される。アンテナの接地面２２は、プリント回路基板６０の上部表面に取り付けられた導電性表面（例えば金属化領域）から形成される。アンテナの接地面２２の表面領域は、電磁放射要素２１のそれよりも通常大きい。

接地面２２の表面積を最大にすることが通常望まれている。しかし、接地面２２の表面は、電子モジュール６上のアンテナ２０に隣接して配置された電子／電気コンポーネントがあることにより、制限される。この実施例においては、指針５１、５２を駆動するモータ５０がアンテナ２０に近接して配置される。実際に、接地面を電子機器１の寸法を妥協することなく、望み通りに大きくすることは不可能である。このような制約下では、多層構造のプリント回路基板６０の中間層は、他の層におよびアンテナ２０の接地面２２に接続される付属の接地層を、例えば金属化ホールを介して、その中に配列するために使用することが好ましい。

図３は、プリント回路基板６０の周囲とケース２との間の機械的接触領域における図２の拡大断面図である。同図において、アンテナ２０の接地面２２の一部は、プリント回路基板６０の上部表面と、プリント回路基板６０のさまざまな層（ここでは６層）を通過する金属化ホール８０上に示されている。複数の金属化ホール８０が、プリント回路基板６０に形成される。この金属化ホール８０は、プリント回路基板６０の中間層内に配列される。この目的は、接地を確実にするだけでなく、電子／電気コンポーネントと電子モジュール６のさまざまなパスとの間の電気接続を確保するためである。金属化ホール８０のサイズとプリント回路基板６０の中間層の厚さあるいは導電層は、同図にはスケール通りには描かれていない。

図２と図３に示すように、導電パス６５は、プリント回路基板６０の底部表面に配置され、アンテナ２０の接地面２２に、金属化ホール８０（あるいは電子モジュール６の上に分散配置された他の装置）を介して、電気的に接続される。この導電パス６５は、プリント回路基板６０の周囲に配置され、特にプリント回路基板６０とケースの外部本体４の上に配置された肩部４０との間の機械的接触領域内に配置される。この導電パス６５は、プリント回路基板６０の周囲全体上に延びるが、周囲の一点あるいは複数の点で導電パス６５を中断させてもよい。導電パス６５をプリント回路基板６０の周囲全体の上に実際に配列することは、ケース２の導電部分との電気的接触の品質を向上させる利点がある。さらにまた、本発明の方法はまた、配置されたコンポーネント、この実施例においては電子モジュール６の底部表面に配置されたコンポーネントのシールドを改善するのに役立つ（単純化するために、これらのコンポーネントは同図には示していない）。

別の構成として、ケース２の構造に関して、外部本体４は、その全体は導電材料で形成されてはいない。実際にプラスチック材料をモールドし、その後少なくとも接触領域を導電性ペイントでコーティングし、外部本体４とプリント回路基板６０が具備する導電パス６５との電気的接続を確立することも可能である。他の適宜の構造も本発明の範囲から離れることなく電気的接続機能を確保するために用いることができる。例えば外部本体４が２つの部分からなる実施例も可能である。すなわち、第１部分はプラスチック材料製のバックカバーに対応し、第２部分は導電材料製の中間部分に対応する。

一般的に、プリント回路基板６０の領域内の少なくとも導電パス６５を、アンテナの接地面の直接延びた部分に配置し、アンテナの感受性を向上させるのがよい。

好ましくは、圧縮材料製の導電ストリップ４５をケース２の導電部分と導電パス６５の間の機械的接触領域の上に挿入する。この導電ストリップ４５を取り除くこともできる。しかし、導電ストリップ４５は、導電パス６５と外部本体４との間の電気接点が高品質且つ適正に維持されるよう確保するために使用するものである。導電ストリップ４５は導電性エラストマー製が好ましく、肩部４０とプリント回路基板６０のジョイント部に挿入される、あるいは電子モジュール６が組み立てられる前に肩部４０の上に直接配置されるのが好ましい。

電子モジュール６とケース２の導電部分との間の機械的接触および電気的接触の品質および強度をさらに改善するために、導電ストリップ４５が圧縮される場所でプリント回路基板６０の周囲のいくつかのポイントに圧力を加える支持要素を具備するのが好ましい。図４から明らかなように、この実施例は、ベゼル７の下のプリント回路基板６０の上部表面上に配置される支持部材７０を有する。この支持部材７０はベース７５を有し、このベース７５がプリント回路基板６０の周囲に当接し、そこで導電ストリップ４５が圧縮される。このベース７５により、プリント回路基板６０の周囲は、比較的薄くある程度の柔軟性を有しているが、剛性を有するようになる。

支持部材７０は、電子モジュール６とベゼル７との間に単に挿入することもでき、かくして電子モジュール６に、あるいはバックカバー中間部分に、例えばネジにより直接固定することができる。別の構成として、ベゼル７は、プリント回路基板６０の周囲に直接取り付けるよう変更することもできる。

図５は、図１と類似する図面で、同図では電子機器の上部部分（ベゼル７とガラス３）および表示装置５の一部（指針５１、５２と文字盤５３）は示されていない。支持部材７０とデジタル表示５５は、図の左側に一部示されている。同図の右側には指針を駆動するモータ５０と回路９０が一部に示されている。回路９０（例えば時計動作をするマイクロコントローラ）が、電子モジュール６のプリント回路基板６０の上部部分に搭載されている。アンテナ２０と接地面２２が示されており、そのより大きな表面領域はハッチングで示されている。凹部がアンテナ２０を収納するよう支持部材７０内に形成される。

前記の実施例の範囲内において、アンテナ２０の接地面２２は、導電パス６５を介してケース２の導電部分（すなわちバックカバー中間部分４）に直接電気的に接続されている。この構成により、アンテナの接地面の拡大、特にアンテナの接地面の延長方向への拡大と、アンテナの検出感度の向上が達成できる。実験結果により感受性の大幅な利得が、ケースの導電部分へのこの接続により達成された。

前述の実施例では、アンテナがプリント回路基板上に直接配置される解決方法が示されている。しかし、必ずしもこれに限定されない。アンテナを他の構造に従って配列することも可能である。例えば、アンテナとその接地面をベゼル７の上に配列（これは特許文献１で提案されている）し、アンテナを保護要素によりカバーすることも可能である。この構成においては、アンテナの接地面は、打ち抜きの金属プレートから形成されたレグで形成し、接地導体を形成し、接地面を電子モジュールに接続している。アンテナの受信感度の向上は、アンテナの接地面を、ケースの導電部分へ電子モジュール６の周囲に配置された導電パスを介して電気的接続する場合、この構成により達成できる。このような接続方法／構成は特許文献１には開示されていない。

当然のことながら、この場合得られた感受性の向上は、図示した実施例により得られた感受性の向上よりも低いものである。その理由は、アンテナの接地面と導電パス６５との間により大きなシフトが存在するからである。

前述したように、所定の電位（接地電位あるいは他の電位）が、手首に装着する電子機器のようなケースの導電部分に加えられる。本発明により、所定の電位をケースの導電部分に、プリント回路基板の周囲に配置された所望の電位の導電パスを介して、加えることが可能となる。このような場合、ケースの導電部分の電位が電子モジュール介して得られ確立される。

本発明の他の実施例によれば、ケースの導電部分を直接用いて、所定の電位を電子モジュールに加えることも可能である。特に電源の一方の極を、ケースの導電部分に直接接続するかあるいはヒューズを介して接続し、電子モジュールを、その電位にプリント回路基板の周囲に配置された導電パスを介して維持する。

本発明のアンテナの変形例に関しては、接地面を具備したあらゆる種類のアンテナ例えば、平面型の反転Ｆ字またはＬ字のアンテナ（ＰＩＦＡ）にも適用可能である。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

本発明の一実施例を構成し、腕時計の形態を採る手首に装着される電子機器の正面図。電子機器の６時−１２時の軸に平行なラインＡ−Ａに沿った図１の電子機器の部分断面図。プリント回路基板の周囲とケースとの間の機械的接触領域における図２の拡大断面図。電子機器の９時−３時の軸に平行なラインＢ−Ｂに沿った図１の電子機器の部分断面図。電子機器の正面図で、電子機器の上部部分と表示装置の一部は示していない。

符号の説明

１電子機器
２ケース
３ガラス
４外部本体
５表示装置
６電子モジュール
７ベゼル
１０電源
２０アンテナ
２１電磁放射要素
２２接地面
２５誘電体
４０肩部
４５導電ストリップ
５０モータ
５１，５２指針
５３文字盤
５５デジタル表示
６０プリント回路基板
６５導電パス
７０支持部材
７５ベース
８０金属化ホール
９０回路

Claims

少なくも一部が導電性のケース（２）を有する腕時計において、
前記ケース（２）は、その中にプリント回路基板（６０）を有する電子モジュール（６）と、前記電子モジュール（６）に電力を供給する電源（１０）とを収納し、
前記腕時計は、さらに、接地面（２２）を具備したアンテナ（２０）を有し、
前記プリント回路基板（６０）は、その周囲に前記ケース（２）の導電性部分（４）との機械的接触領域（６５）を有し、
前記アンテナ（２０）と前記接地面（２２）とは、前記プリント回路基板（６０）の上部表面に配置され、
前記上部表面は、前記腕時計の表示装置（５）の側に配置され、
前記プリント回路基板（６０）は、前記機械的接触領域（６５）で、前記プリント回路基板（６０）の周囲に延びる導電パス（６５）を有し、
前記導電パス（６５）は、一方で前記ケース（２）の導電性部分（４）との電気的接触を確立し、他方で前記接地面（２２）との電気的接触を確立し、これにより、前記アンテナ（２０）の接地面が、前記接地面（２２）の延びる方向に拡大し、
前記拡大は、前記アンテナ（２２）の接地面（２２）を含む面で行われる
ことを特徴とする腕時計。
前記アンテナ（２０）は、前記接地面（２２）に平行に配列された電磁放射要素（２１）を有するマイクロ・ストリップ・アンテナである
ことを特徴とする請求項１記載の腕時計。
圧縮材料製の導電ストリップ（４５）をさらに有し、
前記導電ストリップ（４５）は、前記ケース（２）の導電性部分（４）と前記導電パス（６５）との間の機械的接触領域に挿入される
ことを特徴とする請求項１または２記載の腕時計。
前記導電ストリップ（４５）は、前記導電パス（６５）と、前記ケース（２）の導電性部分（４）の上に配置された肩部（４０）と間で圧縮される
ことを特徴とする請求項３記載の腕時計。
前記プリント回路基板（６０）の周囲の複数の点に圧力を加える支持要素（７０，７５）をさらに有し、
前記複数の点で、前記導電ストリップ（４５）が圧縮される
ことを特徴とする請求項４記載の腕時計。
前記導電ストリップ（４５）は、導電性エラストマーである
ことを特徴とする請求項３記載の腕時計。
前記導電パス（６５）は、前記プリント回路基板（６０）の第１表面上に配置され、前記電子モジュール（６）の他の導電パスに金属化ホール（８０）を介して、電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の腕時計。
前記ケース（２）の導電性部分（４）は、前記電源（１０）の所定電位の一方の極電気的に接続され、
前記ケース（２）の導電性部分（４）は、所定の電位に、前記電子モジュール（６）を、前記導電パス（６５）を介して、設定する
ことを特徴とする請求項１記載の腕時計。
前記ケース（２）の導電性部分（４）は、所定の電位に、前記導電パス（６５）を介して、設定される
ことを特徴とする請求項１記載の腕時計。
前記導電パス（６５）は、前記プリント回路基板（６０）の全周にわたって延びることを特徴とする請求項１記載の腕時計。
前記導電パス（６５）は、前記プリント回路基板（６０）周囲の、前記接地面（２２）の近傍に配置された一部に少なくとも延びる
ことを特徴とする請求項１記載の腕時計。