JP4901394B2 - 電子機器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器及びその製造方法に関する。

携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）を含む電子機器に対しては、小型化の要求が強い。一方、アンテナから放射される電磁波が回路部品に与える影響や、回路部品からのノイズがアンテナに与える影響を低減するには小型化に際して、アンテナの配置に工夫が必要である。

この場合、信号処理回路や高周波回路が配置される回路基板からアンテナを離して、筐体側に配置する構造を考えることができる。アンテナを筐体の表側に配置すると、外観的、意匠的に好ましくなく、人体に近接する際にアンテナ特性が変化する可能性もある。従って、筐体側の内側にアンテナを配置する方がより好ましい。

ところが筐体の内側は剛性を確保するためリブ構造を設ける場合が多く、部品配置や筐体の組立などのためのボスを設ける場合も多い。このような筐体の内部にアンテナエレメントを配置する場合、リブやボスの隙間の空間に配置する必要があり自由度が余りない。

携帯無線機の液晶表示窓の周囲にループ状に線状アンテナを配置し、アンテナ取付けの省スペース化を行う技術開示例がある（特許文献１）。
特開平１１−１８７０９６号公報

本発明は、アンテナがスペース効率よく配置された電子機器及びその製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、筐体と、開口が設けられ、前記筐体の内部の底面に配設されたシート状のフィルムと、前記フィルムの面上において前記開口が設けられない領域に設けられたアンテナエレメントと、前記筐体とは別体として形成され、前記開口を貫通し、一方の端部が前記筐体の前記底面に接着されたリブと、前記リブの他方の端部の上に接着されて固定され、前記アンテナエレメントと電気的に接続された回路基板と、を備えたことを特徴とする電子機器が提供される。

また本発明の他の一態様によれば、開口が設けられ、前記開口が設けられていない領域にアンテナエレメントを有するシート状のフィルムを形成する工程と、筐体の内部の底面上に、前記フィルムを固定する工程と、前記開口を貫通したリブの一方の端部を前記底面に接着する工程と、前記リブの他方の端部の上に回路基板を接着して固定する工程と、前記アンテナエレメントと前記回路基板とを電気的に接続する工程と、を備えたことを特徴とする電子機器の製造方法が提供される。

本発明により、アンテナがスペース効率よく配置された電子機器及びその製造方法が提供される。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる携帯電話機を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図である。
樹脂などからなる筐体２０の内部には、信号処理回路、高周波回路、制御回路などが載置される回路基板３０、二次電池３２などが収納される。また、回路基板３０はキーボタン、電源スイッチ、表示部などと電気的に接続される。アンテナエレメント２２が形成されたフィルム２６は、筐体２０の底面２１に固定されている。フィルム２６はシート形状とされ、アンテナエレメント２２は筐体２０の底面２１側またはその反対側のいずれに設けられていてもよい。図１では、アンテナエレメント２２は底面２１に接着されている。

また、フィルム２２には矩形、円形、より複雑な形状を有する開口２４が設けられており、リブ２８が矩形状の２４開口を貫通して、ボス３４が円形の開口２４を貫通して底面２１と接着される。軽量化のために筐体２０の肉厚は薄くされるので、このリブ２８を効果的に配置して筐体２０の剛性を上げる。

本実施の形態において、アンテナエレメント２２を回路基板３０から離間して設けることにより、アンテナエレメント２２からの電波放射による回路部品へのノイズの影響を低減し、逆に回路部品からアンテナエレメント２２へのノイズの影響も低減できる。
比較例として、樹脂成型により最初からリブ２８が一体となっている筐体の場合、アンテナエレメント２２をリブ２８の隙間に配置することは困難であり回路基板３０またはその上方に配置することになる。このようなリブ一体筐体構造においては、回路部品とアンテナエレメント２２との間のノイズを低減するために電磁シールドを設けるなど部品配置に工夫が必要でありスペース効率もよくない。
なお、回路基板３０は、筐体２０またはリブ２８に固定することができる。

また、本実施の形態によれば、アンテナエレメント２２は、筐体２０の表面ではなく、筐体２０の内側に配置されるので外観のデザインに影響を与えず、人体からの影響を低減することもできる。すなわち、携帯電話機の限られたスペースにおいてアンテナ設計の自由度を上げることができ、スペース効率化が図れる。筐体２０の強度はリブ２８の位置、形状などにより改善できる。

次に、筐体２０、フィルム２６、リブ２８、ボス３４を構成する材料について説明する。これらの材料としては、まず樹脂を挙げることができる。
筐体２０、リブ２８、ボス３４の樹脂材料としては、ＰＣ（Polycarbonatｅ）、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）、ＰＰＯ（Polyphenylene Oxide）、ＰＩ（PolyImide）、ＰＯＭ（Polyoxymethylene）、ＰＥＳ（Polyethersulfone）、ＲＥＮＹ、ＰＰ（Polypropylene）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＡＳ（Acrylonitrile Styrene）、ＰＰＥ（Polyphenylether）、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ、ＣＯＣ、ＣＯＰなどがある。
また、フィルムの樹脂材料としては、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＣ／ＡＢＳ、ＬＣＰ、ＰＥＳ、ＣＣ、ＣＯＰ、ＰＭＭＡ、ＰＢＴ（Polybutylene telephthalate）などがある。

このうち、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂は共重合化合物であり、剛性、硬度、加工性、耐衝撃性、曲げ疲労性にすぐれたプラスチックである。変性ＰＰＥ（Poly Phenylene Ether）は、耐熱性、難燃性などにすぐれた成形材料である。ＰＣ（PolyCarbonate）は軽量性、耐衝撃性、耐熱性、難燃性などにすぐれた材料である。ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）は、軽量性、強度、電波透過性などにすぐれた材料である。

これらの樹脂を含む筐体２０、フィルム２６、リブ２８、ボス３４は、熱成形、溶着、接着、アントサート成形などにより互いに固定することができる。この場合、同一材料間のみならず異種材料間での選択も可能であるが、同一のほうが一般的に接着性にすぐれる。

次に、第１の実施の形態の製造方法について説明する。
図２及び図３は、第１の実施の形態の携帯電話機の製造方法を表す模式斜視図である。
また、図４は、そのフロー図である。
まず図２に例示されるようにアンテナエレメント２２は樹脂などからなるシート状フィルム２６の一方または両方の表面に印刷、メッキ、エッチング、板金貼り付けなどにより形成される（Ｓ１００）。このフィルム２６には、リブ２８やボス３４などを筐体２０の底面２１に接着するために矩形、円形、より複雑な形状を有する開口２４が設けられ、筐体２０に収納可能な形状に切断される（Ｓ１０２）。

続いて、アンテナエレメント２２が形成されたフィルム２６が、熱成形、接着などにより底面２１に接着される（Ｓ１０４）。この場合、アンテナエレメント２２を底面２１に接着するようにフィルム２６は上下を逆にして接着される。さらに図３に例示されるように、リブ２８及びボス３４が開口２４を貫通するように挿入され、底面２１と熱成型、溶着、アントサート成形などにより接着される（Ｓ１０６）。アンテナエレメント２２が配置されていない位置にボス３４を配置することも容易である。

続いて回路基板３０をリブ２８または筐体２０に接着し（Ｓ１０８）、図１のような構造となる。この場合、回路基板３０に制御回路、信号処理回路、高周波回路などを実装した後にリブ２８に接着しても、その逆でもよい。さらに回路基板３０は、キーボタン、電源ボタン、二次電池、表示部などと電気的に接続される（Ｓ１１０）。

次に、リブが給電機能を有する実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる携帯電話機を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図、同図（ｃ）は回路基板３０を接着する前のＡ部における部分拡大模式斜視図である。
例えば、アンテナエレメント２２を給電するために回路基板３０上の給電点（図示せず）と接続する場合、リブ２８に給電機能を持たせると都合が良い。第１の実施の形態と同様にアンテナエレメント２２が筐体２０の底面２１側に接着される場合、アンテナエレメント２２とは反対側のフィルム２６の表面に導電部２７を設ける。アンテナエレメント２２と導電部２７とはスルーホール（図示せず）などで接続できる。

フィルム２６の導電部２７とリブ２８に設けられた導電部２９と接続する。リブ２８の導電部２９は、回路基板３０の導電部３１と容易に接続することができる。リブ２８を金属材料とすればそのまま導電部２９とでき、樹脂材料とすればその側面に金属パターンを形成するなどにより導電部２９が形成できる。フィルム２６上に形成された導電部２７及びアンテナエレメント２２により給電部との接続が容易となる。

図６は、第２の実施の形態の変形例を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は回路基板３０を接着する前の部分拡大模式斜視図である。
本変型例においては、アンテナエレメント２２はフィルム２６の裏面、すなわち筐体２０の底面２１側において、図６のＢ部に表されるようにリブ２８の導電部２９とより簡単な構造で接続される。

以上の実施の形態においては、アンテナエレメントが筐体２０の底面２１側に設けられているが、本発明はこれには限定されるものではない。フィルム２６の回路基板３０側にアンテナエレメント２２を設けてもよい。
図７は、第３の実施の形態を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図、同図（ｃ）は回路基板３０を接着する前のＣ部の部分拡大斜視図である。
本実施の形態においては、アンテナエレメント２２はリブ２８の側面に設けられた導電部２９と接続され、回路基板３０の導電部３１と容易に接続することができる。なお、図５乃至図７において、アンテナエレメント２２は、フィルム２６の主面のどちらか一方に形成されているが、フィルム２６の両面に形成されていても良い。

次に、シート状のフィルム２６を用いることなくアンテナエレメント２２を底面２１に形成する方法について説明する。まず、アンテナエレメント２２を板金加工により形成し底面に接着する方法がある。この場合、粘着性のあるシートなどを用いて接着してもよいが、最終的にはアンテナエレメント２２のみが残される。

また、ＭＩＤ（Molded Interface Device）を用いる方法がある。この場合、まず樹脂製のベースに全面銅メッキを施し、金型を用いてパターンとする領域に樹脂を形成し、樹脂をマスクとし銅のエッチングを行い、マスクとした樹脂を剥離する。逆に剥離する領域に樹脂を形成してもよい。このアンテナエレメント２２を底面２１に接着する。

また、インサート成形による方法もある。この場合、アンテナパターンまたはアンテナパターンを印刷したシートを金型にセットし、樹脂をインサート成形する。この方法によれば、筐体２０の内部に埋め込まれたアンテナエレメント２２が形成できる。

また、印刷による方法もある。この場合、導電性ペーストを印刷し導電部を形成、その上に銅メッキを行い、さらにＮｉ、Ａｕメッキなどによりトップコートする。銅メッキを省略することもできる。

以上のアンテナエレメント２２の形成方法のいずれを選択しても、アンテナエレメント２２は、筐体２０の底面２１と回路基板３０との間に収納できる。この結果、アンテナエレメント２２と回路部品間のノイズの影響を低減でき、スペース効率が改善でき、アンテナ設計自由度が増す。

さらに、アンテナエレメント２２が存在しない底面領域にリブ２８を設けて筐体２０の剛性を高めることができる。またボス３４を設けて、筐体２０内の部品配置をより容易にできる。

以上の実施の形態は携帯電話機としたが、本発明はこれに限定されずＰＤＡ（Personal Data Assistant）、パソコンを含む電子機器に広く応用できる。また、本発明はこれら実施の形態に限定されない。例えば、電子機器およびその製造方法を構成する筐体、リブ、アンテナエレメント、フィルムなどの材質、サイズ、形状などに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。

本発明の第１の実施の形態にかかる携帯電話機を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図である。 第１の実施の形態の製造方法を説明する模式斜視図である。 第１の実施の形態の製造方法を説明する模式斜視図である。 第１の実施の形態の製造方法のフロー図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる携帯電話機を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図、同図（ｃ）は部分拡大模式斜視図である。 第２の実施の形態の変形例を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は部分拡大模式斜視図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる携帯電話機を表し、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図、同図（ｃ）は部分拡大模式斜視図である。

符号の説明

２０ 筐体、２１ 底面、２２ アンテナエレメント、２４ 開口、２６ フィルム、２８ リブ、２９ 導通部、３０ 回路基板

Claims (5)

1. 筐体と、
   開口が設けられ、前記筐体の内部の底面に配設されたシート状のフィルムと、
   前記フィルムの面上において前記開口が設けられない領域に設けられたアンテナエレメントと、
   前記筐体とは別体として形成され、前記開口を貫通し、一方の端部が前記筐体の前記底面に接着されたリブと、
   前記リブの他方の端部の上に接着されて固定され、前記アンテナエレメントと電気的に接続された回路基板と、
   を備えたことを特徴とする電子機器。
2. 前記フィルムの第１の面には、前記アンテナエレメントが設けられ、
   前記第１の面の反対の側となる前記フィルムの第２の面には、導電部が設けられ、
   前記アンテナエレメントと前記導電部とは、前記フィルムに設けられたスルーホールにより電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記リブの側面には側面導電部が設けられ、
   前記アンテナエレメントは、前記側面導電部を介して前記回路基板と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 開口が設けられ、前記開口が設けられていない領域にアンテナエレメントを有するシート状のフィルムを形成する工程と、
   筐体の内部の底面上に、前記フィルムを固定する工程と、
   前記開口を貫通したリブの一方の端部を前記底面に接着する工程と、
   前記リブの他方の端部の上に回路基板を接着して固定する工程と、
   前記アンテナエレメントと前記回路基板とを電気的に接続する工程と、
   を備えたことを特徴とする電子機器の製造方法。
5. 前記フィルムを形成する工程は、印刷、メッキ、エッチング、板金貼り付け、のいずれかを用いてアンテナエレメントを形成したのち、開口を設ける工程を含むことを特徴とする請求項４記載の電子機器の製造方法。

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