JP5012744B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器、特に、指紋センサを備える携帯端末装置に関する。

近年、携帯電話機は、本来の電話機能に加えて、電子メール機能、個人情報記憶機能、電子決済機能等の各種の機能を備えるものが主流となっている。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するための、セキュリティの確保が必要となっている。セキュリティの確保のために、例えば、本人確認手段として指紋認証機能を備える携帯電話機が普及している。

また、従来、携帯電話機、ノートパソコン等の携帯端末装置は、水が付着する可能性が高い環境へ持ち出されることを想定し、防水構造を施した構成が提案されている。光学検出型の指紋センサは、光を透過させる透明部材を被覆することにより指紋センサ全体の防水が可能である一方、構成が大型になるため、携帯端末装置への搭載が困難である。これに対して、静電式の指紋センサは、小型にできる点で携帯端末装置へ搭載する用途に適している。静電式の指紋センサは、直接指で触れる必要があるため、携帯端末装置の外部に指紋の読み取り部を露出させて設置されることとなる。このため、静電式の指紋センサを搭載する携帯端末装置の防水には、指紋センサと外装ケースとの間からの水の浸入を防ぐための構造が必要となる。従来、静電式の指紋センサを搭載する携帯端末装置の防水構造として、パッキング材及び粘着材によって外装ケースに指紋センサを固定する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１４３９０９号公報

指紋センサを取り付けるには、携帯端末装置の回路基板に設けられたコネクタに指紋センサのフレキシブル基板を差し込む工程が必要となる。また、防水構造を構成するには、外装ケースのうち携帯端末装置の内部側の面に指紋センサを固定する工程が必要となる。パッキング材や粘着材を用いて指紋センサを固定するには、外装ケースに指紋センサを十分に圧着させる必要がある。

フレキシブル基板を介して指紋センサをコネクタに接続した段階では、回路基板に対して指紋センサが支持されていない状態であることから、外装ケースを押し付ける力に対する指紋センサ側の抗力が不十分となる。指紋センサに対する外装ケースの加圧が不十分となることから、指紋センサと外装ケースとの十分な圧着が困難となる。指紋センサは外装近くに配置されるものであって、携帯端末装置の構成要素の多くを組み込んでから実装される場合が多く、外装ケースの押圧に対する受け冶具を配置する措置も取り難い。

外装ケースに指紋センサを固定してからフレキシブル基板をコネクタに差し込むこととする場合、フレキシブル基板は、回路基板と指紋センサとを接続するのに必要な長さに対して余分に長さを持たせることになる。例えばノートパソコン等、内部のスペースにある程度の余裕がある携帯端末装置であれば、ある程度の余分長さを持たせたフレキシブル基板を収納することが比較的容易である。これに対して、例えば携帯電話機の場合、内部のスペースが非常に限られているため、必要以上の長さのフレキシブル基板を収納することが困難である。このように、従来の技術による防水構造は、組み立てが著しく困難であるという問題が生じる。また、組み立てられた防水構造を分解するには、コネクタに接続されているフレキシブル基板側、外装ケースに指紋センサを固定した側のいずれかを取り壊すことになる。このため、従来の技術による防水構造は、修理や部品交換のための分解が困難であるという問題も生じる。

開示の技術は、上述した従来技術による問題点に鑑みてなされたものであり、容易な組み立て及び分解を可能とした防水構造を備える電子機器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、本願の開示する電子機器は、一つの態様において、外装ケースに形成された開口部から露出させる外付デバイスを搭載した電子機器であって、外付デバイスは、電子機器の回路基板に支持される外付デバイスユニットに組み込まれ、外装ケース及び外付デバイスユニットの間を封止する第１封止部材と、外付デバイス用配線部及び外付デバイスユニットの間を封止する第２封止部材と、を有する。

本願の開示する電子機器の一つの態様によれば、外付デバイスが、外付デバイスユニットに組み込まれた状態で回路基板に支持されることで、組み立て時における外付デバイスと外装カバーとの十分な圧着を可能とし、組み立てを容易にできる。外付デバイスユニットは、回路基板に固着させない構成とすることにより、電子機器からの取り外しも容易にできる。第１封止部材及び第２封止部材として、例えばＯリングを用いることにより、防水構造の分解を容易にできる。さらに、分解された部品を再度組み立てることで、分解前と同様の防水性をもつ防水構造を得ることも可能である。これにより、容易な組み立て及び分解を可能にできる。

以下に添付図面を参照して、本願の開示する電子機器の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施例に係る携帯端末装置である携帯電話機の開放状態を示す外観斜視図である。本実施例に係る携帯電話機は、当該分野の技術者によって、以下の説明要綱に基づき、適宜変形可能である。従って、以下の説明は、当該分野に対して開示される内容として広く理解されるべきであり、発明を限定するものではない。

携帯電話機１０は、開放状態と折り畳まれた状態とに固定側筐体１１及び可動側筐体１５を開閉可能とする折り畳み式を採用する。固定側筐体１１は、数字（０〜９）のキーを有するテンキー１２、機能キー（モード設定キー）１３等の各種操作キーを有する。各種操作キーは、操作パネル１４に設けられている。可動側筐体１５は、不図示のＬＣＤモジュールを有する。ＬＣＤモジュールは、可動側筐体１５とほぼ同等のサイズで形成されている。連結部１６は、固定側筐体１１及び可動側筐体１５を開閉自在に連結する。固定側筐体１１及び可動側筐体１５は、いずれも箱形状に形成されている。固定側筐体１１及び可動側筐体１５の材料としては、軽量かつ高強度な金属、例えば、マグネシウム合金等が使用される。

固定側筐体１１のうち、操作パネル１４が配置された固定フロントケース１７と、背面側（図１の紙面奥側）に位置する固定リアケース１８とは、固定側筐体１１の外装ケースを構成する。固定フロントケース１７には、テンキー１２、機能キー１３、送話口１９が設けられている。送話口１９は、音声を電気信号に変換するマイクロホンが内部に配設されている。固定側筐体１１の内部には、回路基板が設けられている。回路基板には、携帯電話機１０の各種機能を実現するための回路部品の多くが適宜実装されている。

可動側筐体１５のうち、可動フロントケース２１と、背面側に位置する可動リアケース２２とは、可動側筐体１５の外装ケースを構成する。可動フロントケース２１表面の略中央部には、ＬＣＤモジュールを視認するための表示パネル２３が設けられている。また、可動フロントケース２１の上端部には、受話口２４が設けられている。受話口２４は、電気信号を音声に変換するスピーカが内部に配設されている。

図２は、図１に示した固定側筐体１１の分解斜視図である。指紋センサ３１は、静電式の指紋センサであって、携帯電話機１０に搭載された外付デバイスである。固定リアケース１８は、指紋センサ３１が設けられる位置に形成された開口部３５を有する。外装パネル３４は、固定リアケース１８のうち開口部３５の周囲を覆うパネルであって、例えば樹脂部材を用いて構成されている。外装パネル３４は、指紋センサ３１が設けられる位置に形成された開口部３６を有する。外装パネル３４の開口部３６は、固定リアケース１８の開口部３５より小さく形成されている。指紋センサ３１は、外装パネル３４の開口部３６から携帯電話機１０の外部へ指紋の読み取り部を露出させて配置される。

指紋センサ用フレーム３２は、指紋センサ３１に対して固定側筐体１１の内部側に配置される。指紋センサ用フレーム３２は、指紋センサ３１が載置される外付デバイス用フレームとして機能する。指紋センサ用フレーム３２は、例えば樹脂部材を用いて構成されている。指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２は、外付デバイスユニットを構成する。指紋センサ３１は、外付デバイスユニットに組み込まれている。

フレーム用Ｏリング３３は、指紋センサ用フレーム３２の周囲に設けられる。フレーム用Ｏリング３３は、固定リアケース１８の開口部３５の周囲において、固定リアケース１８及び指紋センサ用フレーム３２の間を封止する第１封止部材として機能する。フレーム用Ｏリング３３は、弾性材料を用いて構成されている。指紋センサ３１、指紋センサ用フレーム３２、フレーム用Ｏリング３３は、互いに組み合わせた状態で、固定側筐体１１内部の回路基板３７上に設置される。

図３は、図１に示した固定側筐体１１のうち指紋センサ３１が設けられた部分の断面図である。コネクタ４１は、回路基板３７に設けられた回路部品と指紋センサ３１とを電気的に接続するためのものであって、回路基板３７上に設けられている。指紋センサ３１は、フレキシブル基板（ＦＰＣ）４２の一端側に実装されている。フレキシブル基板４２のうち指紋センサ３１が実装された側とは反対側の端は、コネクタ４１に差し込まれている。フレキシブル基板４２は、コネクタ４１と指紋センサ３１とを電気的に接続する外付デバイス用配線部として機能する。

指紋センサ用フレーム３２は、指紋センサ３１及び回路基板３７の間に配置される。指紋センサ用フレーム３２のうち、指紋センサ３１を載置する側とは反対側の一部は、回路基板３７及びコネクタ４１に当接している。かかる構成により、指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２は、回路基板３７に支持されている。また、指紋センサ用フレーム３２のうち指紋センサ３１を載置する部分の周囲は、固定リアケース１８に形成された開口部３５の内側に沿って形成されている。フレーム用Ｏリング３３は、指紋センサ用フレーム３２及び固定リアケース１８の間からの水の浸入を防ぐことを目的として設けられる。指紋センサ用フレーム３２及び固定リアケース１８には、フレーム用Ｏリング３３を配置するためのスペースを構成する段差部がそれぞれ形成されている。

指紋センサ用フレーム３２には、フレキシブル基板４２を貫通させる配線部用貫通孔４３が形成されている。フレキシブル基板４２のうち配線部用貫通孔４３へ貫通させる部分には、グロメット部４４が形成されている。グロメット部４４は、樹脂部材により、フレキシブル基板４２と一体に成形されている。グロメット部４４は、配線部用貫通孔４３へ嵌合可能に形成されている。

フレキシブル基板用Ｏリング４５は、配線部用貫通孔４３において、グロメット部４４及び指紋センサ用フレーム３２の間を封止する第２封止部材として機能する。フレキシブル基板用Ｏリング４５は、弾性材料を用いて構成されている。フレキシブル基板用Ｏリング４５は、フレキシブル基板４２及び指紋センサ用フレーム３２の間からの水の浸入を防ぐことを目的として設けられている。グロメット部４４には、フレキシブル基板用Ｏリング４５を配置するためのスペースを構成する装着溝が形成されている。

外装パネル３４は、固定リアケース１８の一部から指紋センサ３１の外縁部を覆うように配置されている。外装パネル３４及び固定リアケース１８は、両面テープ４６を用いて接着されている。両面テープ４６は、外装パネル３４及び固定リアケース１８の間からの水の進入を防ぐことを目的として設けられる。このように、本実施例に係る防水構造は、フレーム用Ｏリング３３が設けられた箇所、フレキシブル基板用Ｏリング４５が設けられた箇所、両面テープ４６が設けられた箇所のそれぞれを、止水のポイントとしている。

図４は、指紋センサ３１、及びその周辺の構成の分解斜視図である。フレキシブル基板４２は、指紋センサ３１の一辺と略同じ幅を持たせて形成されている。配線部用貫通孔４３は、フレキシブル基板４２を指紋センサ３１の一辺と略同じ幅を持たせた方向である特定方向へ長い形状をなして形成されている。グロメット部４４も、配線部用貫通孔４３の形状に合わせて、上記の特定方向へ長い形状をなして形成されている。また、グロメット部４４には、フレキシブル基板用Ｏリング４５を装着する装着溝５１が形成されている。フレキシブル基板用Ｏリング４５は、装着溝５１においてグロメット部４４の周囲を囲むように、上記の特定方向へ長い環形状をなしている。

指紋センサ用フレーム３２は、指紋センサ３１を載置する載置部５２を備える。配線部用貫通孔４３は、載置部５２に隣接する位置に形成されている。枠部５３は、載置部５２、及び配線部用貫通孔４３が形成された部分を取り囲むように形成されている。また、枠部５３のうち載置部５２側とは反対側には、フレーム用Ｏリング３３が装着される段差部５４が形成されている。フレーム用Ｏリング３３は、段差部５４において枠部５３の周囲を囲むように、枠部５３の形状に対応する環形状をなしている。

図５は、図４に示す構成から、フレキシブル基板用Ｏリング４５、フレーム用Ｏリング３３を装着した状態の斜視図である。図６は、図５に示す指紋センサ３１の、グロメット部４４側からの斜視図である。フレキシブル基板用Ｏリング４５は、装着溝５１との間に隙間が生じないように、引き伸ばされた状態で装着溝５１に装着される。また、フレキシブル基板用Ｏリング４５は、配線部用貫通孔４３にグロメット部４４を嵌合させることにより、配線部用貫通孔４３の壁面とグロメット部４４の装着溝５１とによって圧縮される。かかる構成により、フレキシブル基板用Ｏリング４５は、配線部用貫通孔４３において、グロメット部４４及び指紋センサ用フレーム３２の間を封止する。

フレーム用Ｏリング３３は、段差部５４との間に隙間が生じないように、引き伸ばされた状態で段差部５４に装着される。また、フレーム用Ｏリング３３は、指紋センサ用フレーム３２と固定リアケース１８とを組み合わせることにより、固定リアケース１８の壁面と指紋センサ用フレーム３２の段差部５４とによって圧縮される。かかる構成により、フレーム用Ｏリング３３は、固定リアケース１８及び指紋センサ用フレーム３２の間を封止する。

図７は、図５に示す構成から、指紋センサ用フレーム３２に指紋センサ３１を載置した状態を示す図である。図８は、図７に示す構成の、フレキシブル基板４２側からの斜視図である。指紋センサ３１は、配線部用貫通孔４３へフレキシブル基板４２を通過させ、指紋センサ用フレーム３２の載置部５２に載置される。さらに、配線部用貫通孔４３にグロメット部４４を嵌合させることにより、指紋センサ３１と指紋センサ用フレーム３２とは一体とされる。グロメット部４４にフレキシブル基板用Ｏリング４５を装着することで、フレキシブル基板用Ｏリング４５により、フレキシブル基板４２及び指紋センサ用フレーム３２の間の十分な封止が可能となる。

図７及び図８に示すように指紋センサ３１と指紋センサ用フレーム３２とを一体とした状態で、コネクタ４１（図３参照）にフレキシブル基板４２を差し込むことで、回路基板３７に指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２を実装する。その後、固定リアケース１８を装着することにより、指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２が固定される。固定リアケース１８を装着する際は、指紋センサ用フレーム３２が回路基板３７に対する支えとなることで、指紋センサ用フレーム３２に対して固定リアケース１８を十分に圧着させる。これにより、フレーム用Ｏリング３３による固定リアケース１８及び指紋センサ用フレーム３２の間の十分な封止が可能となる。また、回路基板３７に対して指紋センサ用フレーム３２を固定せずフローティングさせた状態で、固定リアケース１８を装着することにより、フレーム用Ｏリング３３に圧縮荷重がかかるようにできる。これにより、防水構造の組み立てを容易にできる。

指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２を備える外付デバイスユニットは、回路基板３７に固着させない構成とすることにより、携帯電話機１０からの取り外しを容易にできる。フレーム用Ｏリング３３及びフレキシブル基板用Ｏリング４５は、組み立て後の取り外しも容易である。指紋センサ３１を取り壊すこと無く、防水構造を各部品に分解できる。さらに、一度分解した各部品を再度組み立てることにより、分解前と同様の防水性をもつ防水構造を得ることも可能である。以上により、本実施例によると、容易な組み立て及び分解を可能にできるという効果を奏する。

外付デバイスユニットは、個別の部品であった指紋センサ３１及び指紋センサ用フレーム３２を組み合わせた構成とする場合に限られず、当初から一体に形成された構成としても良い。携帯電話機１０は、折り畳み式である場合に限られず、例えば固定用筐体に対して可動側筐体をスライドさせるスライド式や、固定側筐体、可動側筐体に分けられていないストレート型であっても良い。

本実施例は、指紋センサ３１を搭載した携帯電話機１０の防水構造を例として説明したが、開示の技術はこれに限定されるものではない。開示の技術は、携帯電話機１０以外の携帯端末装置、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の小型情報処理端末、小型音楽再生装置、携帯テレビ、携帯型ゲーム機等の各種携帯端末装置の防水構造に適用しても良い。また、防水構造は、指紋センサ３１に対して設けられるものに限られず、指紋センサ３１以外の外付デバイスに対して設けるものであっても良い。電子機器の外装から露出させ、電子機器の内部の回路構成との電気的な接続を持たせた外付デバイスを搭載した電子機器に、開示の技術は広く適用可能である。

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）外装ケースに形成された開口部から露出させる外付デバイスを搭載した電子機器であって、
前記外付デバイスは、前記電子機器の内部に設けられた回路基板に支持される外付デバイスユニットに組み込まれ、
前記開口部の周囲において、前記外装ケース及び前記外付デバイスユニットの間を封止する第１封止部材と、
前記回路基板に設けられたコネクタと前記外付デバイスとを電気的に接続する外付デバイス用配線部の周囲において、前記外付デバイス用配線部及び前記外付デバイスユニットの間を封止する第２封止部材と、を有することを特徴とする電子機器。

（付記２）前記外付デバイスユニットは、前記外付デバイスが載置される外付デバイス用フレームを有し、
前記外付デバイス用フレームは、前記外付デバイス及び前記回路基板の間に配置され、
前記第１封止部材は、前記外装ケース及び前記外付デバイス用フレームの間を封止することを特徴とする付記１に記載の電子機器。

（付記３）前記外付デバイス用フレームには、前記外付デバイス用配線部を貫通させる配線部用貫通孔が形成され、
前記外付デバイス用配線部は、前記配線部用貫通孔へ嵌合可能に形成されたグロメット部を有し、
前記第２封止部材は、前記配線部用貫通孔において、前記グロメット部及び前記外付デバイス用フレームの間を封止することを特徴とする付記２に記載の電子機器。

（付記４）前記外付デバイスは、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電子機器。

（付記５）前記指紋センサは、静電式の指紋センサであることを特徴とする付記４に記載の電子機器。

（付記６）前記外装ケースの一部から前記外付デバイスの外縁部を覆うように配置された外装パネルを有し、
前記外装ケース及び前記外装パネルは、両面テープを用いて接着されることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の電子機器。

実施例に係る携帯電話機の開放状態を示す外観斜視図である。 固定側筐体の分解斜視図である。 固定側筐体のうち指紋センサが設けられた部分の断面図である。 指紋センサ、及びその周辺の構成の分解斜視図である。 フレキシブル基板用Ｏリング、フレーム用Ｏリングを装着した状態の斜視図である。 図５に示す指紋センサの、グロメット部側からの斜視図である。 指紋センサ用フレームに指紋センサを載置した状態を示す図である。 図７に示す構成の、フレキシブル基板側からの斜視図である。

符号の説明

１０ 携帯電話機
１１ 固定側筐体
１５ 可動側筐体
１８ 固定リアケース
３１ 指紋センサ
３２ 指紋センサ用フレーム
３３ フレーム用Ｏリング
３４ 外装パネル
３７ 回路基板
４２ フレキシブル基板
４４ グロメット部
４５ フレキシブル基板用Ｏリング

Claims (4)

1. 外装ケースに形成された開口部から露出させる外付デバイスを搭載した電子機器であって、
   前記外付デバイスは、前記電子機器の内部に設けられた回路基板に支持される外付デバイスユニットに組み込まれ、
   前記開口部の周囲において、前記外装ケース及び前記外付デバイスユニットの間を封止する第１封止部材と、
   前記回路基板に設けられたコネクタと前記外付デバイスとを電気的に接続する外付デバイス用配線部の周囲において、前記外付デバイス用配線部及び前記外付デバイスユニットの間を封止する第２封止部材と、を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記外付デバイスユニットは、前記外付デバイスが載置される外付デバイス用フレームを有し、
   前記外付デバイス用フレームは、前記外付デバイス及び前記回路基板の間に配置され、
   前記第１封止部材は、前記外装ケース及び前記外付デバイス用フレームの間を封止することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記外付デバイス用フレームには、前記外付デバイス用配線部を貫通させる配線部用貫通孔が形成され、
   前記外付デバイス用配線部は、前記配線部用貫通孔へ嵌合可能に形成されたグロメット部を有し、
   前記第２封止部材は、前記配線部用貫通孔において、前記グロメット部及び前記外付デバイス用フレームの間を封止することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記外付デバイスは、指紋センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。

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