JP4953558B2 - 携帯端末装置 - Google Patents

Description

本発明は携帯端末装置に係り、特にアンテナを内蔵する携帯端末装置に関する。

近年、移動体通信の技術が急速に発展しており、よって携帯電話器に代表される携帯端末装置も急速に普及してきている。特に、インターネット等への接続が可能となったことにより、液晶画面の大型化がユーザから強く要望されている。このため、テンキー等の操作キーが配設された本体部と、この本体部に対してヒンジ部を介して接続されると共に液晶表示装置等が配設された蓋体部とよりなる、折り畳み式の携帯端末装置が広く用いられるようになってきている。

また、携帯端末装置は、インターネット等において無線通信を行うためのアンテナを装備する必要がある。従来では、このアンテナとしては、使用時には伸張し、待機時には収縮させることが可能なホイップアンテナが広く用いられていた。しかしながら、ホイップアンテナは収納状態でも携帯無線機から突出した構造となり、携帯性に問題がある。また、ホイップアンテナは携帯端末装置を構成する他の構成部品に比べて形状が大きく、携帯端末装置の小型化の妨げにもなってしまう。そこで、アンテナを携帯端末装置の内部に内蔵する内蔵型のアンテナが用いられるようになってきている（特許文献１参照）。

図１及び図２に、従来の一例であるアンテナ内蔵式の携帯端末装置１を示す。各図に示す携帯端末装置１は、折り畳み式の携帯電話を例に挙げている。図１は携帯端末装置１を底面視した斜視図であり、図２は図１におけるＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。尚、図示の便宜上、各図において蓋体部の図示は省略し、本体部２のみを図示している。

各図に示すように、本体部２はケースとなる筐体４内にアンテナ５,プリント配線基板６，及び電子部品７等を有した構成とされている。図示しない蓋体部は、ヒンジ部３により本体部２に回動自在に取付けられる。また、筐体４の底面にはスピーカ８、充電用電極９、及び電池取替え用のリッド１４等も設けられている。

図３は、携帯端末装置１に内蔵されるアンテナ５を拡大して示している。従来、携帯端末装置１に内蔵されるアンテナ５は多層のフレキシブル基板を利用しており、アンテナとして機能するアンテナ配線１１はスパライル状にパターン形成されることによりヘリカルアンテナを構成している。そして、アンテナ配線１１の各端部は、コネクタ部１２に引き出され、このコネクタ部１２がプリント配線基板６に接続される構成とされていた。尚、図中ベース材１０の中央位置には開口部１０ａが形成されている。

上記のように一枚のベース材１０上にスパライル状のアンテナ配線１１を形成し、かつアンテナ配線１１の各端部を共にコネクタ部１２に引き出す構成であると、必然的にアンテナ配線１１が交差してしまう部位が発生する。図３に符号１３で示す部位は、アンテナ配線１１が交差した状態となっている（以下、このようにアンテナ配線１１が交差する位置を交差部１３というものとする）。

当然のことながら、この交差部１３において、交差する各アンテナ配線１１は絶縁して短絡が発生しないよう構成する必要がある。このため、従来ではアンテナ５として多層のフレキシブル基板を利用し、交差するアンテナ配線１１を異なる層に形成することにより短絡の発生を防止する構成としていた。

上記構成とされたアンテナ５は、図２に示されるように、筐体４の底面４ａに貼着される構成とされていた。この貼着の際、アンテナ５の面方向と底面４ａの面方向とが一致するよう、換言すれずアンテナ５と底面４ａとが平行状態で貼着されていた。また、アンテナ５の配設位置は、電子部品７の配設密度が少ない部位に携帯端末装置の機種毎に個別に選定されていた。図１に示す例では、スピーカ８の側部位置にアンテナ５の配設位置が選定されている。
特開２００３−１９８２３２号公報

しかしながら、上記した従来の携帯端末装置１では、一枚のベース材１０上にスパライル状のアンテナ配線１１を形成していたため、必然的にアンテナ５に交差部１３を設けなければならず、よってアンテナ５として多層のフレキシブル基板を用いていた。しかしながら、多層のフレキシブル基板は高価であるため、これによりアンテナ５のコストが上昇し、これに伴い携帯端末装置１のコストも上昇してしまうという問題点があった。

また、一枚のベース材１０上にスパライル状のアンテナ配線１１を形成する構成では、必然的にアンテナ５の面積が広くなり、携帯端末装置１内におけるアンテナ５の配設位置に制限が生じる。また、アンテナ５の面積が広いと、一枚の原料基板４４から製造できる個数が少なくなり、製造効率が低下してしまう。よって、これによってもアンテナ５のコストが上昇してしまうという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コスト低減及び小型化を図り得る携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
ヘリカルアンテナであるアンテナと、該アンテナが接続されるプリント配線基板とを筐体内に有する携帯端末装置において、
前記アンテナを、可撓性を有するベースの片面に複数の独立した平行なアンテナ配線が形成されてなる構成とし、
前記プリント配線基板を多層プリント配線基板とし、該多層プリント配線基板の表面に前記アンテナに接続される配線パターンを形成すると共に、前記多層プリント配線基板の内部に前記配線パターンと接続される内層配線とを形成し、前記複数の独立したアンテナ配線をループ状に接続するため、前記配線パターンと前記内層配線とが交差する交差部を前記多層プリント配線基板に設け、
前記多層プリント配線基板に前記配線パターン及び前記内層配線によりアンテナパターンを形成し、該アンテナパターンと前記アンテナとを接続した構成とし、
前記アンテナをフラットケーブルとし、該フラットケーブルを前記多層プリント配線基板の面方向に対して略垂直方向に立てた状態で配置し、かつ、前記フラットケーブルに前記多層プリント配線基板との接続位置近傍において前記多層プリント配線基板と平行となるよう折曲部を設けたことを特徴とする携帯端末装置により解決することができる。

本発明によれば、アンテナ内に交差部が存在せず、アンテナの配線を交差するよう接続する交差部はプリント配線基板に設けられるため、アンテナを簡単かつ安価に製造することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図４乃至図６は、本発明の一実施例である携帯端末装置２０を示している。本実施例では、携帯端末装置２０として折り畳み式の携帯電話を例に挙げて説明する。図４は携帯端末装置２０を底面視した斜視図であり、筐体２４の底板を取り外して内部構造を示した図である。また、図５は携帯端末装置２０を構成する本体部２２の断面図であり、図６におけるＡ２−Ａ２線に沿った断面図である。尚、携帯端末装置２０は本体部２２と蓋体部（通常、液晶表示装置等が配設される）とにより構成されるが、本発明の特徴は本体部２２にあるため、各図において蓋体部の図示は省略し、本体部２２のみを図示して説明するものとする。

各図に示すように、本体部２２はケースとなる筐体２４内に電池２１，アンテナ２５，多層プリント配線基板２６，及び電子部品２７等を有した構成とされている。図示しない蓋体部は、ヒンジ部２３により本体部２２に回動自在に取付けられる。また、筐体２４の底面２４ａにはスピーカ２８及び充電用電極２９等も設けられている。電池２１（充電池）は、図４に示されるように、筐体２４内に配設される構成部品において最も大きな形状を有している。

多層プリント配線基板２６は、この電池２１の配設位置を避けて形成されている。このため、多層プリント配線基板２６に配設される電子部品２７は、高密度に配設されている。このため、従来ではアンテナ５の配設位置に制限が発生していた。尚、多層プリント配線基板２６は、内層配線および層間接続を行うためのビア等が形成された多層構造を有している。

本実施例では、図４に示されるように、電池２１を囲繞するようアンテナアンテナ２５を配置したことを特徴としている。また、アンテナ５としては可撓性を有するフラットケーブルを用いており、本実施例では片面にのみに配線パターンが形成されたフレキシブルプリント基板を用いている。

図９は、本実施例で用いてるアンテナ２５を拡大して示している。同図に示すように、本実施例に係るアンテナ２５は樹脂よりなるベース材３０の片面にアンテナ配線３１が形成された構成とされている。アンテナ２５の両端部は、アンテナ配線３１が露出されて接続可能な構成とされているが、他の部分においけるアンテナ配線３１は保護膜により保護された構成とされている。

ここで、アンテナ配線３１のパターンの形状に注目する。図９に示すように、本実施例に係るアンテナ２５は、複数のアンテナ配線３１がそれぞれ独立しており（互いに電気的に接続してないことをいう）、互いに平行なパターンとなっている。即ち、アンテナ２５上では、複数のアンテナ配線３１は交差しない構成とされている。

このため、本実施例に係るアンテナ２５は、ベース材３０の片面にのみアンテナ配線３１が形成された構成のフレキシブルプリント基板（以下、このフレキシブルプリント基板を単層フレキシブルプリント基板という）を用いることが可能となる。この単層フレキシブルプリント基板は、従来用いていた多層フレキシブルプリント基板に比べて大幅にコスト低減を図ることができ、これに伴い携帯端末装置２０のコスト低減も図ることができる。

更に、電池２１を囲繞するようアンテナ２５を配設する際、図４及び図７に示すように、フラットケーブル構造を有するアンテナ２５を、多層プリント配線基板２６の面方向に対して略垂直方向に立てた状態（これは、筐体２４の底面２４aに対して略垂直方向に立てた状態と等価）で配置した構成としている。

この構成とすることにより、電池２１の外周にアンテナ２５を配設するに際し、アンテナ２５を配置するために電池２１の外周に特別なスペースを設ける必要はない。よって、アンテナ２５を電池２１の外周に配置しても、携帯端末装置２０が大型化するようなことはない。また、アンテナ２５の幅寸法（図４及び図７に矢印Ｗで示す）を電池２１の厚さ寸法の範囲内とすることにより、携帯端末装置２０の厚さ方向に対しても大型化を抑制することができる。

また、上記したように電池２１は携帯端末装置２０を構成する部品のなかでも形状の大きなものであり、本実施例ではこの形状の大きい電池２１を囲繞するようアンテナ２５を配置している。これにより、大きなループのアンテナ２５を形成することが可能となり、アンテナ効率を高めることができる。

しかしながら、このように大きなループのアンテナ２５を形成しても、電池２１の外周に必然的に形成される隙間を利用してアンテナ２５を配置しているため、携帯端末装置２０が大型化するようなことはない。また、アンテナ２５は可撓性を有しているため、アンテナ２５の外形に追随して可撓変形するため、これによってもデットスペースが発生することを防止でき、携帯端末装置２０の小型化に寄与しうる。尚、電池２１の外周に必然的に形成される隙間とは、電池２１を本体部２２に対し装着脱するために設けられるスペースである。

更に、本実施例では、筐体２４にアンテナ２５の位置規制を行う位置規制部３８を設けている。この位置規制部３８は、可撓性を有する変形し易いアンテナ２５であっても、筐体２４内においてアンテナ２５が容易に変位するのを防止する。このため、アンテナ２５を所定のループ形状に維持させることができ、他の構成部品と干渉することを防止できる。

図７及び図８は、アンテナ２５と多層プリント配線基板２６との接続構造を示している。前記したように、本実施例ではアンテナ２５の筐体２４内におけるスペース効率を高めるため、アンテナ２５を多層プリント配線基板２６（筐体２４の底面２４a）に対して立てた構成としている。このため、図７に示されるように、アンテナ２５に折曲部３９を設け、多層プリント配線基板２６との接続位置近傍においてコネクタ部３２が多層プリント配線基板２６と略平行となるよう構成している。これにより、上記のようにアンテナ２５を立てた構成としても、アンテナ２５と多層プリント配線基板２６との電気的な接続を確実に行うことができる。

続いて図８を用い、アンテナ２５を構成するアンテナ配線３１と多層プリント配線基板２６との具体的な接続の仕方について説明する。いま、アンテナ２５を構成するアンテナ配線３１の各端部に形成される端子をＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２とする。尚、電子部品２７は通信用の半導体装置でありアンテナ２５と接続されるものである。

図８中の上方に位置するコネクタ部３２の端子Ａ１は、多層プリント配線基板２６に形成された配線パターン４６を介してビア４２ａに接続されている。ビア４２ａは、多層プリント配線基板２６の内層に形成された内層配線４０の一端部と接続されている。また、内層配線４０の他端部にはビア４２ｂが形成されており、このビア４２ｂは多層プリント配線基板２６の表面に引き出され、配線パターン４７を介して図８中の下方に位置するコネクタ部３２の端子Ａ２と接続している。

また、図８中の上方に位置するコネクタ部３２の端子Ｂ１は、多層プリント配線基板２６に形成された配線パターン４８を介してビア４３ａに接続されている。ビア４３ａは、多層プリント配線基板２６の内層に形成された内層配線４１の一端部と接続されている。但し、内層配線４０と内層配線４１は、異なる内層に形成されており、電気的に絶縁された構成とされている。また、内層配線４１の他端部にはビア４３ｂが形成されており、このビア４３ｂは多層プリント配線基板２６の表面に引き出され、配線パターン４９を介して図８中の下方に位置するコネクタ部３２の端子Ｂ２と接続している。

更に、図８中の上方に位置するコネクタ部３２の端子Ｃ１は、多層プリント配線基板２６に形成された配線パターン５１を介して電子部品２７に接続されている。また、図８中の下方に位置するコネクタ部３２の端子Ｃ２は、多層プリント配線基板２６に形成された配線パターン５２を介して電子部品２７に接続されている。そして、上記の接続構造を採ることにより、アンテナ２５、各配線パターン４６〜４９、及び内層配線４０，４１は、協働してヘリカルアンテナを構成する。

上記のように、本実施例ではアンテナ２５は複数形成されたアンテナ配線３１が電気的に接続されておらず独立した構成であるが、これをループ状に接続してヘリカルアンテナを構成するためには、ヘリカルアンテナを構成するアンテナ２５、各配線パターン４６〜４９、及び内層配線４０，４１のいずれかをいずれかの部位で交差させる必要がある。本実施例では、この交差部３３を多層プリント配線基板２６に形成したことを特徴としている。

即ち、本実施例では多層プリント配線基板２６の内部に内層配線４０，４１を形成すると共に、多層プリント配線基板２６の表面に配線パターン４６，４７，４８，４９，５１，５２を形成し、これにより内層配線４０，４１と配線パターン４６，４７，４８，４９，５１，５２とが交差する交差部３３を形成した構成としている。内層配線４０，４１は多層プリント配線基板２６に形成されているため、容易に形成することが可能なものである。また、前記したように多層プリント配線基板２６は従来から用いられており、また多層フレキシブル基板に比べて安価なものである。よって、アンテナ２５に交差部を形成する構成に比べ、携帯端末装置２０を簡単かつ安価に製造することができる。

また、図１０はアンテナ２５の製造方法を従来のアンテナ５の製造方法と比較して示している。図１０（Ａ）に示すように、従来のアンテナ５はベース材１０内にアンテナ配線１１をヘリカル状に巻回した構成であったため、その面積が大きかった。これに対し、図１０（Ｂ）に示すように、本実施例に係るアンテナ２５は短冊状の形状であるため、個々のアンテナ２５は小さい。

このため、同一の大きさを有する原料基板４４からアンテナ５或はアンテナ２５を製造することを考えた場合、図示される例では、原料基板４４からアンテナ５が３個しか形成されないが（図１０（Ａ）、本実施例に係るアンテナ２５は８個形成することができる。よって、アンテナ２５の生産効率を高めることができ、アンテナ２５の低コスト化を図ることができる。

図１１は、上記した実施例の変形例を示している。尚、図１１において、図４乃至図１０に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。

本変形例は、多層プリント配線基板２６上に配線パターンによりアンテナパターン５０を形成したことを特徴としている。また、このアンテナパターン５０を、アンテナ２５と接続することにより、より大きなアンテナパターンを形成した構成としている。この構成とすることにより、多層プリント配線基板２６に形成されたアンテナパターン５０もアンテナとして機能するため、アンテナ全体としての効率を高めることができる。

尚、上記した実施例ではアンテナ２５を携帯端末装置２０の内蔵アンテナとして用いた実施例について説明したが、上記した本発明に係るアンテナ及びアンテナ接続構造の適用は携帯端末装置に限定されるものではなく、非接触型の磁気誘導型ＩＣカードアンテナとしても適用可能なものである。

図１は、従来の一例である携帯端末装置のアンテナの配設位置を説明するための斜視図である。 図２は、従来の一例である携帯端末装置のアンテナの配設位置を説明するための図であり、図１におけるＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。 図３は、従来の一例である携帯端末装置に設けられているアンテナを示す平面図である。 図４は、本発明の一実施例である携帯端末装置の内部構造を示す斜視図である。 図５は、本発明の一実施例である携帯端末装置のアンテナの配設位置を説明するための図であり、図６におけるＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。 図６は、本発明の一実施例である携帯端末装置の本体部を示す平面図である。 図７は、本発明の一実施例である携帯端末装置に組み込まれるアンテナと多層プリント配線基板との接続状態を示す斜視図である。 図８は、本発明の一実施例である携帯端末装置に組み込まれるアンテナと多層プリント配線基板との接続状態を示す平面図である。 図９は、本発明の一実施例である携帯端末装置に組み込まれるアンテナを拡大して示す平面図である。 図１０は、アンテナの製造方法を従来と比較しつつ示す図である。 図１１は、変形例である携帯端末装置に組み込まれるアンテナと多層プリント配線基板との接続状態を示す平面図である。

符号の説明

２０ 携帯端末装置
２１ 電池
２２ 本体部
２４ 筐体
２５ アンテナ
２６ 多層プリント配線基板
３０ ベース材
３１ アンテナ配線
３２ コネクタ部
３３ 交差部
３８ 位置規制部
３９ 折曲部
４０，４１ 内層配線
４２，４３ ビア
４６〜４９，５１，５２ 配線パターン
５０ アンテナパターン

Claims (1)

1. ヘリカルアンテナであるアンテナと、該アンテナが接続されるプリント配線基板とを筐体内に有する携帯端末装置において、
   前記アンテナを、可撓性を有するベースの片面に複数の独立した平行なアンテナ配線が形成されてなる構成とし、
   前記プリント配線基板を多層プリント配線基板とし、該多層プリント配線基板の表面に前記アンテナに接続される配線パターンを形成すると共に、前記多層プリント配線基板の内部に前記配線パターンと接続される内層配線とを形成し、前記複数の独立したアンテナ配線をループ状に接続するため、前記配線パターンと前記内層配線とが交差する交差部を前記多層プリント配線基板に設け、
   前記多層プリント配線基板に前記配線パターン及び前記内層配線によりアンテナパターンを形成し、該アンテナパターンと前記アンテナとを接続した構成とし、
   前記アンテナをフラットケーブルとし、該フラットケーブルを前記多層プリント配線基板の面方向に対して略垂直方向に立てた状態で配置し、かつ、前記フラットケーブルに前記多層プリント配線基板との接続位置近傍において前記多層プリント配線基板と平行となるよう折曲部を設けたこと、
   を特徴とする携帯端末装置。