JP4954822B2 - 携帯電子機器 - Google Patents

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本発明は、信号パターンが形成された回路基板を有する携帯電子機器に関する。
電子機器は、基準電位が形成されており、各種電子部品を実装する多層構造の回路基板を備えている。また、回路基板においては、複数層を有し、各層に信号線が設けられているものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
また、回路基板は、ノイズのシールド、静電対策、剛性の確保等のために一方面側に導電部を有するケース部材が配設されている。
ここで、回路基板に高周波(RF)信号等のインピーダンスを制御する信号線が形成されている場合には、ケース部材の導電部の影響によりインピーダンスが変動しないようにする必要がある。
例えば、図6(A)に示すように、導電部を有するケース部材300上に、信号線201の上側面と下側面とに基材(誘電体部)202を介してグランド層203を形成し、かつ、信号線201の左側面と右側面とに空間を介してグランド層203を形成した構造、いわゆるストリップライン構造により、ガラスエポキシ基板等の三層以上の基板200による構成(以下、第1の構成という。)にすることが考えられる。
また、例えば、図6(B)に示すように、導電部を有するケース部材300上に、信号線205の上側面に基材(誘電体)206を介してグランド層207を形成し、かつ信号線205の左側面と右側面とに空間を介してグランド層207を形成した構造、いわゆるマイクロストリップライン構造により、フレキシブルプリント基板(FPC、flexible printed circuits)等の層間の薄い二層の基板204による構造(以下、第2の構成という。)にすることが考えられる。
ここで、第2の構成では、両面テープ208により、基板204と導電部を有するケース部材300とが貼り合わされている。また、基板204を構成する基材206の厚さと、両面テープ208の厚さとを比べると、基材206の方が薄いため、基板204を利用したマイクロストリップラインにおいては、基材206の厚みとその誘電率とによって信号線205のインピーダンスを制御することができる。
特開2007−27172号公報
しかしながら、第2の構成では、基材206の厚さが薄くなるため、信号線205の線幅が細くなり、その断面積が小さくなり、伝送される信号の損失が大きくなるおそれがある。
また、第1の構成では、ガラスエポキシ基板等の三層以上の基板200を有する構成であるため、基板200自体が厚くなってしまい、基板200を内蔵する電子機器自体の厚みに影響を与え、電子機器の薄型化の要請に応えることができない。
ここで、第1の構成において、薄型化のため、ガラスエポキシ基板を二層の基板で構成させると共に、信号線201の上側面に基材202を介してグランド層203を形成し、かつ信号線201の左側面と右側面とに空間を介してグランド層203を形成する構造、いわゆるマイクロストリップライン構造を採用した場合には、グランド層203と導電部を有するケース部材300により信号線201をノイズの影響から保護することはできるが、導電部を有するケース部材300と信号線201との距離が近くなるため、導電部を有するケース部材300の影響が大きくなり、インピーダンスの制御が困難となってしまう。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ガラスエポキシ基板等により構成される二層基板による構造(マイクロストリップライン構造)を採用しつつ、薄型化を図り、一定の信号線の幅を維持することにより伝送信号の劣化を防止し、また、導電部を有するケース部材による影響を回避して、インピーダンスを適切に制御することができる携帯電子機器を提供することである。
本発明に係る携帯電子機器は、上記課題を解決するために、筐体と、前記筐体内に配設されると共に、導電部を有するケース部材と、信号パターンが形成された第1の層と、前記第1の層に積層配設されると共に前記信号パターンに対向して導電パターンが形成された第2の層とを有し、前記第1の層が前記ケース部材の前記導電部と前記第2の層の間に位置するよう前記筐体内に配設される第1の回路基板と、を有し、前記導電部は、前記第1の層に形成されている前記信号パターンに対向する部位に、切欠部が形成され、前記ケース部材の前記第1の回路基板が配設される側とは反対の側には、前記切欠部に対応する部位に第2の電子部品が当接して配設される、ことを特徴とする。
また、携帯電子機器では、前記第1の層と前記導電部との間の距離は、前記信号パターンと前記導電パターンとの間の距離よりも短く形成されていることが好ましい。
また、携帯電子機器では、前記信号パターンと前記導電部との間には、第1の誘電体部が配設されており、前記信号パターンと前記導電パターンとの間には、第2の誘電体部が配設されており、前記第1の誘電体部の誘電率は、前記第2の誘電体部の誘電率よりも高いことが好ましい。
また、携帯電子機器では、前記信号パターンと前記導電部との間の距離及び前記信号パターンと前記導電部との間に配設されている前記第1の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電部との間の容量結合は、前記信号パターンと前記導電パターンとの間の距離及び前記信号パターンと前記導電パターンとの間に配設されている前記第2の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電パターンとの間の容量結合よりも強いことが好ましい。
また、携帯電子機器では、前記切欠部は、前記信号パターンと前記導電部との間の距離及び前記信号パターンと前記導電部との間に配設されている前記第1の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電部との間の容量結合が、前記信号パターンと前記導電パターンとの間の距離及び前記信号パターンと前記導電パターンとの間に配設されている前記第2の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電パターンとの間の容量結合よりも弱くなるように、前記導電部の前記信号パターンに対向する部位に形成されることが好ましい。
また、携帯電子機器では、前記ケース部材の前記第1の回路基板が配設される側とは反対の側には、第1の電子部品が実装された第2の回路基板が配設され、前記導電部は、基準電位部と電気的に接続されると共に、前記第2の回路基板側に突出して前記第1の電子部品を囲繞する突出部を有し、前記信号パターンは、前記突出部が形成されている部位に対応する前記第1の回路基板の前記第1の層に形成されることが好ましい。
本発明によれば、薄型化を図りつつ伝送信号の劣化を防止し、インピーダンスを適切に制御することができる。
図1は、本発明に係る携帯電子機器の一例である携帯電話装置1の外観斜視図を示す。
携帯電話装置1は、表面がフロントケース2aとリアケース2bにより構成される操作部側筐体部2と、表面がフロントパネル3aとリアパネル3bにより構成される表示部側筐体部3と、を備えて構成される。操作部側筐体部2は、フロントケース2a表面に、操作ボタン群11と、携帯電話装置1の使用者が通話時に発した音声が入力される音声入力部12とが露出するように構成される。また、操作ボタン群11は、各種設定や電話帳機能やメール機能等の各種機能を作動させるための機能設定操作ボタン13と、電話番号の数字やメール等の文字等を入力するための入力操作ボタン14と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン15と、から構成されている。また、操作部側筐体部2の側面には、外部機器(例えば、ホスト装置)と通信を行うためのインターフェースを覆うキャップ16が設けられている。
また、表示部側筐体部3は、フロントパネル3aに、各種情報を表示するためのディスプレイ21と、通話の相手側の音声を出力する音声出力部22とが露出するように構成される。
また、操作部側筐体部2の上端部と表示部側筐体部3の下端部とは、図1に示すように、ヒンジ機構4を介して連結されている。また、携帯電話装置1は、ヒンジ機構4を介して連結された操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを相対的に動かすことにより、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが互いに開いた状態(開放状態)にしたり、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが折り畳まれた状態(折畳み状態)にしたりできる。なお、本実施形態において、ヒンジ機構4による折り畳み式の携帯電話装置1の説明をしているが、折り畳み式ではなく、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式や、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを、2軸ヒンジを介して連結したもの、さらには、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが一つの筐体に配置されたもの(いわゆる、ストレートタイプ)でも良い。
また、図2は、操作部側筐体部2に内蔵される部材の分解斜視図である。
図2に示すように、操作部側筐体部2は、フロントケース2aと、上述した操作ボタン群11を構成するキーシート40と、第1の回路基板50と、シールドケース60と、基準電位が形成されている層及び携帯電話機用のRF(Radio Frequency)信号処理部や高速シリアル伝送信号処理部等の各種電子部品を備える第2の回路基板70と、リアケース2bと、バッテリ80と、バッテリリッド90と、を備える。また、操作部側筐体部2において、フロントケース2aと、キーシート40と、第1の回路基板50と、シールドケース60と、第2の回路基板70と、リアケース2bとは、積層的に配置される。また、バッテリ80は、リアケース2bの外側から装脱可能に収納され、バッテリリッド90により覆われる。
また、フロントケース2aとリアケース2bとは、互いの凹状の内側面が向き合うように配置され、互いの外周縁が重なり合うようにして結合される。また、フロントケース2aとリアケース2bとの間には、キーシート40と、第1の回路基板50と、シールドケース60と、第2の回路基板70とが挟まれるようにして内蔵される。つまり、第2の回路基板70を覆うようにしてシールドケース60が積層配置され、また、シールドケース60の上面側に第1の回路基板50が積層配置され、また、第1の回路基板50の上面にキーシート40が積層配置される。
また、第2の回路基板70とシールドケース60とは、複数の連結部において着脱可能に部分的に固定される。また、第2の回路基板70には、各種電子部品が配置される。各種電子部品は、所定の組み合わせにより複数の回路ブロックを形成する。例えば、無線回路、電源回路、デジタル回路等を含む各種回路ブロックが形成される。
また、シールドケース60は、薄型の直方体における一の広い面が開口した形状を有する金属製の部材である。なお、シールドケース60は、金属により形成する以外に、骨格を樹脂により形成し、その表面に導体膜を形成したものでも良い。
第1の回路基板50は、フロントケース2a側の面に複数のキースイッチ51、52、53を有し、シールドケース60における平板部42に載置される。第1の回路基板50のキースイッチ51、52、53は、椀状に湾曲して立体的に形成された金属板のメタルドームを有する構造になっている。メタルドームは、その椀状形状の頂点が押圧されると、第1の回路基板50の表面に印刷された不図示の電気回路に形成されるスイッチ端子に接触して電気的に導通する。なお、詳細は後述するが、第1の回路基板50は、複数の絶縁フィルムの間に配線を挟み込んだ基板である。
キーシート40は、シリコンゴム製のシート41の表面に操作ボタン群11が接着剤により貼り付けられて構成される。キーシート40における操作ボタン群11を構成する機能設定操作ボタン13、入力操作ボタン14及び決定操作ボタン15は、第1の回路基板50におけるキースイッチ51、52、53と対向する位置に配置されると共に、後述するフロントケース2aに形成されるキー孔から露出するように配置される。
フロントケース2aには、携帯電話装置1を折り畳んだ状態で表示部側筐体部3のディスプレイ21と対向する内側面に、キー孔が複数形成される。複数のキー孔それぞれからは、キーシート40上に形成される機能設定操作ボタン13、入力操作ボタン14及び決定操作ボタン15の押圧面が露出する。この露出した操作ボタン群11を構成する機能設定操作ボタン13、入力操作ボタン14及び決定操作ボタン15の押圧面を押し下げるように押圧することで、対応するキースイッチ51、52、53それぞれにおけるメタルドーム(椀状形状)の頂点が押圧され、スイッチ端子に接触して電気的に導通する。
また、第1の回路基板50の一端側には、アンテナ66が実装される。また、アンテナ66は、帯状の板金で形成される。なお、ここでのアンテナ66の配置位置、形状、材料等は一例であり、これに限定されるものではない。
また、アンテナ66は、第1の回路基板50に形成されている信号線を介して第2の回路基板70から給電されると共に、第2の回路基板70のRF処理部等と接続される。
ここで、第1の回路基板50に形成されている信号線50aの詳細について説明する。
図3は、リアケース2bを取り除いたときに露出される操作部側筐体部2の内部構造を模式的に示し、また、図4は、図3中において線分A−Aで切断したときの操作部側筐体部2の断面を模式的に示し、また、図5は、図4中において線分B−Bで切断したときの操作部側筐体部2の断面を模式的に示している。
また、以下においては、図3及び図4に示すように、第2の回路基板70とバッテリ80とが操作部側筐体部2内において、水平方向に並んで配設されているものとする。また、信号線50aは、バッテリ80を隔てて配設されている第1の回路基板50に実装されているRF処理部70a(第1の電子部品)とアンテナ66とを導通するための信号線であるものとする。なお、信号線50aは、本実施形態(RF処理部とアンテナ66とを導通させる構成)に限られず、例えば、高速シリアル信号を伝送するための信号線であっても良い。
シールドケース60(ケース部材)は、導電部60aを有する。なお、シールドケース60は、その全体が導電部60aによって形成されていても良いし、シールドケース60の一部(第1の回路基板50と対向する面側)に形成されていても良い。
第1の回路基板50は、図3及び図4に示すように、信号線50a(信号パターン)が形成された第1の層50bと、第1の層50bに積層配設されると共に信号線50aに対向して導電パターン50cが形成された第2の層50dとを有し、第1の層50bがシールドケース60の導電部60aと第2の層50dの間に位置するように配設される。また、第1の層50bと導電パターン50cとの間には、誘電体により構成される基材50e(第2の誘電体部)が設けられている。なお、図3では、信号線50aは、直線形状をなしているが、これに限られない。
また、導電部60aは、図4及び図5に示すように、第1の層50bに形成されている信号線50aに対向する部位に、切欠部60bが形成される。ここで、切欠部60bは、凹部状に一定の幅Xであり、かつ一定の厚さ(深さ)Yの溝が形成されている。また、幅Xは、信号線50aの幅と同等か、それ以上の大きさである。また、信号線50aから導電部60aが遠ざかるほど導電部60aの影響をインピーダンスに与えなくなるため、厚さYは、信号線50aと第2の層50dとの距離と同等以上の大きさであることが好ましい。また、切欠部60bは、一定の幅Xであり、かつ厚さ方向に打ち抜かれて形成される空間部により形成されても良い。
このような構成にすることにより、本発明では、シールドケース60の導電部60aにおける信号線50aに対応する部位に切欠部60bが形成されるため、信号線50aと導電部60aとの間に生じる容量結合を小さくすることができる。したがって、導電部60aによりインピーダンスが変動しにくくなるため、信号線50aの幅等を変動することによりインピーダンスを制御することができる。
ここで、インピーダンスに寄与する要因について説明する。
上述したように、信号線50aは、いわゆるマイクロストリップラインにより構成されている。マイクロストリップラインにおけるインピーダンスZ0は、(1)式により求めることができる。
Figure 0004954822
但し、εrは、基材50eの誘電率を示し、hは、基材50eの高さ(厚さ)を示し、wは、信号線50aの幅を示し、tは、信号線50aの高さ(厚さ)をそれぞれ示している。
また、第1の層50bと導電部60aとの間の距離は、信号線50aと導電パターン50cとの間の距離よりも短く形成されている。
ここで、信号線50aと導電部60aとの間の容量結合は、後述する(2)式より、信号線50aと導電部60aとの間の距離が遠く離れるほど小さくなる。
本発明では、信号線50aと導電部60aとの間の距離が、信号線50aと導電パターン50cとの間の距離よりも小さくなる場所に切欠部60bを形成することにより、信号線50aと導電部60aとの間の距離を遠くに離すような構造になっている。
また、信号線50aと導電部60aとの間の距離が離れることにより、信号線50aと導電部60aとの間の容量結合を小さくすることができる。
したがって、本発明では、信号線50aと導電部60aとの間の容量結合が小さくなるので、信号線50aのインピーダンスは、シールドケース60の影響を受けにくくなる。
また、図5に示すように、信号線50aが形成されている第1の層50bと導電部60aとの間には、誘電体部100(第1の誘電体部)が配設されている。なお、誘電体部100は、例えば、両面テープである。
また、誘電体部100の誘電率は、基材50eの誘電率よりも高いことが好ましい。
ここで、容量Cは、
C=ε×S/d・・・(2)
により決定される。なお、εは、誘電体部100の誘電率と切欠部60bに形成された空間部の誘電率と真空の誘電率とにより定まる値である。また、Sは、信号線50aの面積を示し、dは、信号線50aと導電部60aとの間の距離、すなわち、誘電体部100の高さと切欠部60bの深さとの和を示している。
したがって、信号線50aと導電部60aとの間の容量結合は、信号線50aと導電部60aとの間の距離dだけでなく、誘電率εや信号線50aの面積Sによっても変動する。
また、信号線50aと導電部60aとの間の距離及び信号線50aと導電部60aとの間に配設されている誘電体部100の誘電率に基づく信号線50aと導電部60aとの間の容量結合は、信号線50aと導電パターン50cとの間の距離及び信号線50aと導電パターン50cとの間に配設されている基材50eの誘電率に基づく信号線50aと導電パターン50cとの間の容量結合よりも大きいことが好ましい。
本発明では、導電部60aの信号線50aに対応する場所に切欠部60bが形成されるので、信号線50aと導電部60aとの間の距離を長くすることができると共に、誘電率を小さくすることができるため、信号線50aと導電部60aとの間に生じる容量結合を小さくすることができ、また、容易に信号線50aと導電部60aとの間の距離及び信号線50aと導電部60aとの間に配設されている誘電体部100の誘電率に基づく信号線50aと導電部60aとの間の容量結合を、信号線50aと導電パターン50cとの間の距離及び信号線50aと導電パターン50cとの間に配設されている基材50eの誘電率に基づく信号線50aと導電パターン50cとの間の容量結合よりも大きくすることができる。
また、切欠部60bは、信号線50aと導電部60aとの間の距離及び信号線50aと導電部60aとの間に挟持されている誘電体部100の誘電率に基づく信号線50aと導電部60aとの間の容量結合が、信号線50aと導電パターン50cとの間の距離及び信号線50aと導電パターン50cとの間に挟持されている基材50eの誘電率に基づく信号線50aと導電パターン50cとの間の容量結合よりも小さくなるように、信号線50aに対向する導電部60aの所定部位に形成されることが好ましい。
このように構成されることにより、信号線50aのインピーダンスの制御を導電パターン50cに基づいて行うことができ、信号線50aを伝送する信号の損失を低減することができる。
また、図4及び図5に示すように、シールドケース60の第1の回路基板50が配設される側とは反対の側には、RF処理部70a(第1の電子部品)が実装された第2の回路基板70が配設され、導電部60aは、第2の回路基板70に形成されている基準電位部と電気的に接続されると共に、第2の回路基板70側に突出してRF処理部70aを囲繞する突出部60cを有し、信号線50aは、突出部60cが形成されている部位に対応する第1の回路基板50の第1の層50b上に形成されることが好ましい。なお、図5に示すように、第1の回路基板50と第2の回路基板70とは、コネクタを介してFPC(flexible printed circuits)110により電気的に接続されている。
このように構成されることにより、突出部60cが第2の回路基板70に形成されている基準電位部に接続されると共に、第2の回路基板70のRF処理部70aを囲繞する構成となっているため、RF処理部70aを好適に保護することができると共に、RF処理部70aから生じるノイズが低減され、さらには、突出部60cに対応して第1の回路基板50の第1の層50bに信号線50aが形成されるため、シールドケース60の導電部60aにおける信号線50aに対応する場所に切欠部60bが形成されても、シールドケース60の強度を好適に維持することができる。
また、図4に示すように、シールドケース60の第1の回路基板50が配設される側とは反対の側には、切欠部60bに対応する部位にバッテリ80(第2の電子部品)が当接して配設されることが好ましい。
このように構成されることにより、切欠部60bに対応する部位に第2の電子部品が当接して配設されるため、シールドケース60の導電部60aにおける信号線50aに対応する部位に切欠部60bが形成されても、シールドケース60の強度(剛性)を好適に維持することができる。
なお、本実施形態においては、バッテリ80は、シールドケース60に形成されている切欠部60bに対応する場所に当接して配設されているものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バッテリ80は、シールドケース60が撓んだときに始めてシールドケース60に当接されるように、シールドケース60から所定距離だけ離間されて筐体内に配設される構成であっても良い。このような場合であっても、バッテリ80は、撓んだシールドケース60の強度(剛性)を担保することができる。
本発明に係る携帯電話装置の外観を示す斜視図である。 操作部側筐体部に内蔵される部材の分解斜視図である。 リアケースを取り除いたときに露出される操作部側筐体部の内部構造を模式的に示す図である。 図3中において線分A−Aで切断したときの操作部側筐体部の断面を模式的に示す図である。 図4中において線分B−Bで切断したときの操作部側筐体部の断面を模式的に示す図である。 従来の基板の構造を示す図である。
符号の説明
1 携帯電話装置
2 操作部側筐体部
50 第1の回路基板
50a 信号線(信号パターン)
50b 第1の層
50c 導電パターン
50d 第2の層
50e 基材(第2の誘電体部)
60 シールドケース(ケース部材)
60a 導電部
60b 切欠部
60c 突出部
66 アンテナ
70 第2の回路基板
70a RF処理部
80 バッテリ(第2の電子部品)
100 誘電体部(第1の誘電体部)

Claims (5)

  1. 筐体と、
    前記筐体内に配設されると共に、導電部を有するケース部材と、
    信号パターンが形成された第1の層と、前記第1の層に積層配設されると共に前記信号パターンに対向して導電パターンが形成された第2の層とを有し、前記第1の層が前記ケース部材の前記導電部と前記第2の層の間に位置するよう前記筐体内に配設される第1の回路基板と、を有し、
    前記導電部は、前記第1の層に形成されている前記信号パターンに対向する部位に、切欠部が形成され、
    前記ケース部材の前記第1の回路基板が配設される側とは反対の側には、前記切欠部に対応する部位に第2の電子部品が当接して配設される、
    ことを特徴とする携帯電子機器。
  2. 前記第1の層と前記導電部との間の距離は、前記信号パターンと前記導電パターンとの間の距離よりも短く形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の携帯電子機器。
  3. 前記信号パターンと前記導電部との間には、第1の誘電体部が配設されており、
    前記信号パターンと前記導電パターンとの間には、第2の誘電体部が配設されており、
    前記第1の誘電体部の誘電率は、前記第2の誘電体部の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の携帯電子機器。
  4. 前記切欠部は、前記信号パターンと前記導電部との間の距離及び前記信号パターンと前記導電部との間に配設されている前記第1の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電部との間の容量結合が、前記信号パターンと前記導電パターンとの間の距離及び前記信号パターンと前記導電パターンとの間に配設されている前記第2の誘電体部の誘電率に基づく前記信号パターンと前記導電パターンとの間の容量結合よりも弱くなるように、前記導電部の前記信号パターンに対向する部位に形成される、ことを特徴とする請求項3に記載の携帯電子機器。
  5. 前記ケース部材の前記第1の回路基板が配設される側とは反対の側には、第1の電子部品が実装された第2の回路基板が配設され、
    前記導電部は、基準電位部と電気的に接続されると共に、前記第2の回路基板側に突出して前記第1の電子部品を囲繞する突出部を有し、
    前記信号パターンは、前記突出部が形成されている部位に対応する前記第1の回路基板の前記第1の層に形成される、ことを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の携帯電子機器。
JP2007198126A 2007-07-30 2007-07-30 携帯電子機器 Expired - Fee Related JP4954822B2 (ja)

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