JP5282529B2 - 携帯無線端末及びアンテナ素子 - Google Patents

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本発明は、携帯無線端末及びアンテナ素子に関する。
近年、携帯電話機などの携帯無線端末は、カメラ機能やテレビ機能などを有し、高機能化されている。また、性能を維持したまま、あるいは、性能を向上させつつ、さらなる小型化、薄型化又は軽量化などが要望されている。
また、単純に薄型化や軽量化などを行うと、通常、機械的強度が低下することとなるが、品質(耐久性や動作の信頼性など)を低下させないことが要望されている。すなわち、品質を低下させることなく、小型化、薄型化又は軽量化などを実現することが要望されている。
また、本発明に関連する技術として、様々な技術が研究開発されている。
例えば、特許文献1には、伝送方向に延びるストリップ導体が実装されたプリント基板を、接地導体板によって保持するストリップ線路のプリント基板の保持構造の技術が開示されている。
この技術は、ストリップ導体と接地導体板との間隔を所定間隔に保つ間隔規制部材を有し、間隔規制部材は、成形品からなることを特徴としている。
また、特許文献2には、ベースシート上に、導電性を有するアンテナが形成されるとともに、アンテナと接続されるための接続端子を有し、情報の書き込み及び読み出しが可能なICモジュールが、接続端子によってアンテナと接続されるようにベースシート上に搭載されてなるベース基材を少なくとも具備したRF−IDメディアの技術が開示されている。このRF−IDメディアにおいては、アンテナを介してICモジュールに対する情報の書き込み及び読み出しが非接触状態にて行われる。
この技術は、ICモジュールとベースシートとの間の、接続端子及びアンテナが設けられていない領域に介在し、アンテナの厚さよりも厚く、かつ、アンテナの厚さと接続端子の長さとの和よりも薄い厚さを有する規制部材を具備することを特徴としている。
さらに、特許文献3には、導電領域を具備する基板と、接続端子を具備する半導体素子とからなり、接続端子が導電領域に接続されるように半導体素子が基板上に搭載され、半導体素子と基板とが接着手段によって接着された半導体装置の製造方法の技術が開示されている。
この技術は、基板上の半導体素子が搭載される領域に、硬化した絶縁性粒子を含有する接着手段を塗布する工程と、基板上の接着手段が塗布された領域に半導体素子を搭載する工程と、半導体素子に対して基板に向かう方向に圧力をかけていくことにより、接続端子と導電領域とを電気的に接続するとともに、半導体素子と基板とを接着手段によって接着する工程とを有することを特徴としている。
特開2000−091816号公報 特開2003−288559号公報 特開2008−046910号公報
しかしながら、アンテナ素子と、このアンテナ素子と電気的に接続される基板と、アンテナ素子及び基板を収納する筐体とを備え、アンテナ素子と基板との間に所定の隙間を有する携帯無線端末においては、たとえば、落下するなどして衝撃を受ける場合がある。かかる場合、基板に実装された部品がアンテナ素子とぶつかり、破損したりあるいは動作が不安定になるといった問題があった。
特に、アンテナ素子と基板とを電気的に接続する板ばね状の給電ピンが用いられている場合には、給電ピンに対して、適正な使用距離(通常、アンテナ素子と基板との間の距離)が定められている。そして、落下の衝撃などによって基板とアンテナ素子とが接近しすぎると、給電ピンの板ばね状の部分が変形してしまい、元の形状に復元できなくなり、接触(電気的な接続)ができなくなるあるいは接触が不安定になるといった問題があった。
また、携帯無線端末においては、品質を低下させることなく、小型化、薄型化又は軽量化などを実現する必要があることに加え、製造原価のコストダウンを図ることも要望されている。そして、上記の特許文献1〜3の技術では、たとえば、製造原価のコストダウンを図ることができないといった問題があった。
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、耐久性や動作の信頼性などの品質を低下させることなく、小型化、薄型化又は軽量化などを実現でき、さらには、製造原価のコストダウンを図ることができる携帯無線端末及びアンテナ素子の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の携帯無線端末は、アンテナ素子と、このアンテナ素子と電気的に接続される基板と、アンテナ素子及び基板を収納する筐体とを備え、アンテナ素子が、アンテナ素子と基板との間に所定の隙間を確保するための一又は二以上の凸部を有している。
また、本発明のアンテナ素子は、アンテナと、このアンテナをモールドする樹脂部とを備え、樹脂部とともに一体的に成型され、アンテナ素子と基板との間に所定の隙間を確保するための一又は二以上の凸部を有している。
本発明の携帯無線端末及びアンテナ素子によれば、耐久性や動作の信頼性などの品質を低下させることなく、小型化、薄型化又は軽量化などを実現でき、さらには、製造原価のコストダウンを図ることができる。
[携帯無線端末及びアンテナ素子の第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態にかかる携帯無線端末の基本的な構成を説明するための、要部の概略断面図を示している。
また、図2は、本発明の第一実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はA−A断面図を示している。
図1、2において、本実施形態の携帯無線端末1は、アンテナ素子2と、このアンテナ素子2と電気的に接続される基板3と、アンテナ素子2及び基板3などを収納する筐体4などを備えている。この携帯無線端末1は、小型化や薄型化などのために、アンテナ素子2と基板3が、対向するように配置されている。
なお、携帯無線端末1は、通常、携帯電話機などであるが、これに限定されるものではない。また、図1、2においては、理解しやすいように、表示手段や操作手段などを省略してある。
(アンテナ素子)
アンテナ素子2は、アンテナ21と、このアンテナ21をインサートモールドする樹脂部22とを有し、ほぼ矩形平板状としてある。なお、アンテナ21の形状や特性などは、特に限定されるものではない。
このアンテナ素子2は、下面のほぼ中央に、外部接続端子としてのパッド23が設けられており、パッド23はアンテナ21と接続されている。また、パッド23の露出した表面(当接面)は、アンテナ素子2の下面と同一面を形成する。
また、アンテナ素子2は、パッド23の近傍に(すなわち、下面のほぼ中央に)、アンテナ素子2の下面から下方に向かって距離Δだけ突き出た一つの凸部24を有している。この凸部24は、ほぼ円筒状としてあり、下方端部が、基板3の上面と当接する。すなわち、アンテナ素子2は、凸部24によって、アンテナ素子2と基板3との間に所定の隙間(距離Δの隙間)を確保することができる。ここで、「アンテナ素子2と基板3との間に所定の隙間(距離Δの隙間)を確保する」とは、アンテナ素子2と基板3とが、所定の隙間(距離Δの隙間)以上の距離だけ離れていることをいう。
このようにすると、たとえば、携帯無線端末1を誤って落下させてしまい、携帯無線端末1に衝撃が加えられた場合であっても、基板3がアンテナ素子2に接近し(基板3が上方に湾曲し)、基板3に実装された様々な部品(図示せず)がアンテナ素子2とぶつかるといった不具合を防止することができる(たとえば、図1参照)。
なお、凸部24の形状や位置などは、上記に限定されるものではない。たとえば、形状については、リブのような板状としてもよい。また、位置については、通常、凸部24の下方端部が、基板3の上面と直接的に当接する位置に設けられる。したがって、実装された部品を避ける位置に、自在に設けることができ、設計の自由度などを向上させることができる。
また、本実施形態のアンテナ素子2は、凸部24が樹脂部22とともに一体的に成型されている。このようにすると、凸部24を容易に形成することができるので、スペーサ(図示せず)などを取り付ける場合と比べると、製造原価のコストダウンを図ることができる。
さらに、凸部24は、単純な形状としてあるので、成型における生産性や歩留りが低下するといった不具合を回避することができる。
また、本実施形態の携帯無線端末1は、後述するように、アンテナ素子2と基板3とを電気的に接続する給電ピン31を備えている。この給電ピン31は、板ばねの機能によって、所定の弾性力をもって、パッド23と当接する。このため、給電ピン31は、基板3の上面とパッド23の当接面との距離(使用距離(=H±h))が、あらかじめ設定されている。
ここで、好ましくは、上述した所定の隙間(距離Δの隙間)が、給電ピン31の所定の使用距離に対応しているとよい。すなわち、Δ=H±hであるとよく、より好ましくは、Δ=Hであるとよい。このようにすると、たとえば、携帯無線端末1に衝撃が加えられた場合であっても、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3がアンテナ素子2に接近しすぎることはない。したがって、給電ピン31が、押しつぶされたり、あるいは、押しつぶされるように変形して元に戻らなくなり、パッド23との接触が保てないあるいは不安定になってしまうといった不具合を確実に防止することができる。
(基板)
基板3は、ほぼ矩形状のプリント配線基板であり、給電ピン31や、チップ及びICなどの部品(図示せず)が実装されている。これらの部品は、通常、基板3の上面に実装されているが、これに限定されるものではなく、たとえば、両面に実装されていてもよい。
この基板3は、凸部24によって、上方への湾曲が規制されているので、薄型化を図ることができ、たとえば、厚さを1mm以下としてある。これにより、携帯無線端末1の薄型化や軽量化などを実現することができる。
給電ピン31は、たとえば、細長い板部材をほぼU字状に折り曲げた構造としてあり、下方端部が、基板3のパッド(図示せず)に半田付けされており、上方端部が、上方に付勢された状態で、パッド23と当接する。この給電ピン31は、板ばねの機能によって、所定の弾性力をもって、パッド23と当接するので、アンテナ素子2と基板3とを確実に電気的に接続することができる。
なお、給電ピン31は、基板3のほぼ中央に実装されているが、これに限定されるものではない。
(筐体)
筐体4は、矩形箱状の一対の第一ケース41及び第二ケース42を有しており、アンテナ素子2及び基板3などを収納する。
第一ケース41には、基板3が取り付けられており、第二ケース42には、アンテナ素子2が取り付けられている。これらの取付け方法は、特に限定されるものではなく、たとえば、係止や接着などの取付け方法が用いられる。
また、アンテナ素子2の取り付けられた第二ケース42が、基板3の取り付けられた第一ケース41に組み付けられると、凸部24の下方端部が、基板3の上面と当接する。
次に、上記構成の携帯無線端末1の動作について説明する。
携帯無線端末1は、静止時又は使用時において、凸部24の下方端部が、基板3の上面と当接しており、アンテナ素子2と基板3との間の距離は、Δである。この距離Δは、給電ピン31の所定の使用距離(=H±h)に対応しているので、給電ピン31は、板ばねの機能によって、所定の弾性力をもってパッド23と当接し、アンテナ素子2と基板3とを良好に電気的に接続する。
また、携帯無線端末1は、手から落下するなどして、衝撃が加えられる場合がある。かかる場合、周縁部が保持された基板3は、上下方向に湾曲しようとするが、上方に(基板3がアンテナ素子2に接近する方向に)湾曲しようとしても、基板3の上面が凸部24の下方端部と当接する。したがって、携帯無線端末1は、アンテナ素子2と基板3との間に所定の隙間(距離Δの隙間)を確保することができるので、基板3がアンテナ素子2に接近しすぎて、基板3に実装された部品がアンテナ素子2とぶつかるといった不具合を防止することができる。
さらに、上述した所定の隙間(距離Δの隙間)が、給電ピン31の所定の使用距離(=H±h)に対応しているので、携帯無線端末1に衝撃が加えられても、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3がアンテナ素子2に接近することはない。すなわち、給電ピン31が、押しつぶされたり、あるいは、押しつぶされるように変形して元に戻らなくなり、パッド23との接触が保てないあるいは不安定になってしまうといった不具合を確実に防止することができる。
以上説明したように、本実施形態の携帯無線端末1によれば、耐久性や動作の信頼性などの品質を低下させることなく、小型化、薄型化又は軽量化などを実現でき、さらには、製造原価のコストダウンを図ることができる。
また、本実施形態のアンテナ素子2は、上述したように、アンテナ21と、このアンテナ21をモールドする樹脂部22とを備え、樹脂部22とともに一体的に成型され、アンテナ素子2と基板3との間に所定の隙間(距離Δの隙間)を確保するための凸部24を有している。さらに、所定の隙間(距離Δの隙間)が、アンテナ素子2と基板3とを電気的に接続する給電ピン31の所定の使用距離(=H±h)に対応している。したがって、携帯無線端末1とほぼ同様の効果を奏することができる。
[携帯無線端末及びアンテナ素子の第二実施形態]
図3は、本発明の第二実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はB−B断面図を示している。
図3において、本実施形態の携帯無線端末1aは、第一実施形態の携帯無線端末1と比べると、凸部24の代わりに、下方端部に係止部25を有する凸部24aを備えた点などが相違する。なお、携帯無線端末1aの他の構成は、携帯無線端末1とほぼ同様としてある。
したがって、図3において、図2と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
凸部24aは、ほぼ円筒状としてあり、下方端部近傍に、基板3aの上面と当接する当接面を有している。この当接面は、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3aが上方に湾曲することを防止する。また、凸部24aは、下方端部に係止部25が形成されている。この係止部25は、中心軸に沿ってスリットの形成されたほぼ茸形状としてあり、基板3aの係止孔32に挿入され、基板3aの下面を係止する係止面を有している。この係止面は、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3aが下方に湾曲することを防止する。すなわち、アンテナ素子2aは、凸部24aによって、アンテナ素子2と基板3との間に所定の隙間(距離Δの隙間)を維持することができる。
このようにすると、たとえば、携帯無線端末1aに衝撃が加えられた場合であっても、基板3aがアンテナ素子2aに接近しすぎて、基板3aに実装された部品がアンテナ素子2aとぶつかるといった不具合を防止することができる。さらに、基板3aは、係止部25の係止面によって、下方に湾曲することもない。したがって、基板3aが下方に湾曲することによって、基板3aに実装された様々な部品がダメージを受けるといった不具合をより確実に防止することができる。
また、給電ピン31に対しては、凸部24aの下方端部の当接面によって、たとえば、携帯無線端末1aに衝撃が加えられた場合であっても、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3aがアンテナ素子2aに接近しすぎることはない。したがって、給電ピン31が、押しつぶされたり、あるいは、押しつぶされるように変形して元に戻らなくなり、パッド23との接触が保てないあるいは不安定になってしまうといった不具合を確実に防止することができる。
さらに、基板3aは、係止部25の係止面によって、下方に湾曲することもない。したがって、所定の隙間(距離Δの隙間)より、基板3aがアンテナ素子2aから遠ざかり、給電ピン31がパッド23から離れてしまうといった不具合を確実に防止することができる。これにより、たとえば、携帯無線端末1aが落下による衝撃を受けているとき、データの送受信が行われても、正常に送受信が行われるので、携帯無線端末1aの動作の信頼性を向上させることができる。
なお、凸部24aの形状などは、上記に限定されるものではない。
また、本実施形態の筐体4aは、矩形箱状の第一ケース41a及びほぼ矩形平板状の第二ケース42aを有しており、アンテナ素子2a及び基板3aなどを収納する。
第一ケース41aには、基板3aが取り付けられ、さらに、アンテナ素子2aの下面周縁部が支持されている。また、第二ケース42aは、第一ケース41aに蓋をするように取り付けられると、アンテナ素子2aの上面と当接し、アンテナ素子2aを保持する。このようにすると、係止部25を容易に係止孔32に係入することができる。なお、これらの取付け方法は、特に限定されるものではない。
以上説明したように、本実施形態の携帯無線端末1aは、第一実施形態の携帯無線端末1とほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、アンテナ素子2aと基板3aとの距離を所定の隙間(距離Δの隙間)と同じ距離に維持することができるので、基板3aや実装された様々な部品へのダメージをさらに低減することができる。また、給電ピン31がパッド23から離れてしまうといった不具合を確実に防止することができ、携帯無線端末1aの動作の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態のアンテナ素子2aにおいても、携帯無線端末1aとほぼ同様の効果を奏することができる。
[携帯無線端末及びアンテナ素子の第三実施形態]
図4は、本発明の第三実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はC−C断面図を示している。
図4において、本実施形態の携帯無線端末1bは、第二実施形態の携帯無線端末1aと比べると、アンテナ素子2bに冷却用凸部26が形成されている点などが相違する。なお、携帯無線端末1bの他の構成は、携帯無線端末1aとほぼ同様としてある。
したがって、図4において、図3と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
基板3bは、ほぼ中央に、ベアチップ33が実装されている。一般的に、ベアチップ33は、半田バンプなどを介して、基板3bのパッド(図示せず)と接続され、アンダーフィル樹脂により、基板3bと強固に接合されている。
なお、ベアチップ33は、給電ピン31と比べると、十分大きな機械的強度を有しており、落下した際などにおける、基板3bが上方に湾曲しようとする力を安全に受けることができる。
アンテナ素子2bは、ベアチップ33と対応する位置に、冷却用凸部26が、樹脂部22などとともに一体的に成型されている。この冷却用凸部26は、ほぼ矩形筒状としてあり、下面がほぼベアチップ33の上面と同じ形状としてある。
また、冷却用凸部26の下面には、弾性、熱伝導性及び耐熱性などに優れたシート状の緩衝部材27が取り付けられている。この緩衝部材27は、ほぼベアチップ33の上面と同じ形状としてあり、ベアチップ33の上面と当接する。
このようにすると、アンテナ素子2bは、冷却用凸部26及び緩衝部材27によって、アンテナ素子2bと基板3bとの間に所定の隙間(距離Δの隙間)を確保することができる。したがって、たとえば、携帯無線端末1bに衝撃が加えられた場合であっても、基板3bがアンテナ素子2bに接近しすぎて、基板3bに実装された部品(たとえば、ベアチップ33より機械的強度が低く、ダメージを受けやすい部品)がアンテナ素子2bとぶつかるといった不具合を防止することができる。
また、本実施形態では、緩衝部材27が取り付けられているので、たとえば、携帯無線端末1bに衝撃が加えられた場合であっても、ベアチップ33へのダメージを、安全なレベルまで低減することができる。
さらに、緩衝部材27は、熱伝導性や耐熱性などに優れた材料が用いられているので、携帯無線端末1bの使用中にベアチップ33において発生する熱を、効率よくアンテナ素子2bに伝達することができ、ベアチップ33を効果的に冷却することができる。これにより、熱ストレスなどに対する携帯無線端末1bの耐久性や動作の信頼性を向上させることができる。
なお、上述したように、本発明における凸部(たとえば、凸部24a及び冷却用凸部26)は、二つに限定されるものではなく、たとえば、三つ以上設けられていてもよい。
さらに、本実施形態においては、冷却用凸部26だけを形成する構成としてもよい。このようにすると、第一実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、ベアチップ33を効果的に冷却することができる。
また、本発明における凸部(たとえば、凸部24a及び冷却用凸部26)は、通常、凸部24aのように、基板3bと直接的に当接するが、これに限定されるものではない。
たとえば、冷却用凸部26のように、基板3bに実装された部品(たとえば、ベアチップ33)と間接的に(緩衝部材27を介して)当接してもよい。このようにすると、実装密度が極めて密である場合であっても、本発明を実施することができる。
なお、冷却用凸部26が当接する部品は、ベアチップ33に限定されるものではなく、たとえば、コネクタ(図示せず)などでもよい。
以上説明したように、本実施形態の携帯無線端末1bは、第二実施形態の携帯無線端末1aとほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、アンテナ素子2bがヒートシンクとして機能し、ベアチップ33を効果的に冷却することができる。これにより、熱ストレスなどに対する携帯無線端末1bの耐久性や動作の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態のアンテナ素子2bにおいても、携帯無線端末1bとほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、上述したように、ベアチップ33を効果的に冷却することができる。すなわち、アンテナ素子2bの付加価値を大幅に向上させることができる。
また、アンテナ素子2bは、上記構成に限定されるものではなく、たとえば、熱の伝導性を向上させるシートなどを貼り付け、冷却性能を向上させてもよい。
以上、本発明の携帯無線端末及びアンテナ素子について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る携帯無線端末及びアンテナ素子は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、図示してないが、凸部24、24aに、弾性や緩衝性を有する部分(あるいは、部材)を設けることにより、落下した際などに受ける基板3、3a、3bの衝撃を効果的に吸収する構成としてもよい。このようにすると、耐久性や動作の信頼性をさらに向上させることができる。
図1は、本発明の第一実施形態にかかる携帯無線端末の基本的な構成を説明するための、要部の概略断面図を示している。 図2は、本発明の第一実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はA−A断面図を示している。 図3は、本発明の第二実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はB−B断面図を示している。 図4は、本発明の第三実施形態にかかる携帯無線端末の要部の概略図であり、(a)は断面図を示しており、(b)はC−C断面図を示している。
符号の説明
1、1a、1b 携帯無線端末
2、2a、2b アンテナ素子
3、3a、3b 基板
4、4a 筐体
21 アンテナ
22 樹脂部
23 パッド
24、24a 凸部
25 係止部
26 冷却用凸部
27 緩衝部材
31 給電ピン
32 係止孔
33 ベアチップ
41、41a 第一ケース
42、42a 第二ケース

Claims (8)

  1. アンテナ素子と、このアンテナ素子と電気的に接続される、パッドが形成された基板と、前記アンテナ素子及び前記基板を収納する筐体とを備えた携帯無線端末において、
    前記アンテナ素子が、該アンテナ素子と前記基板との間に所定の隙間を確保するための一又は二以上の凸部を有し、前記凸部が、前記基板に実装された部品と当接することを特徴とする携帯無線端末。
  2. 前記アンテナ素子と前記基板とを電気的に接続する給電ピンを備え、前記所定の隙間が、前記給電ピンの所定の使用距離に対応していることを特徴とする請求項1に記載の携帯無線端末。
  3. 前記アンテナ素子が、アンテナと、このアンテナをモールドする樹脂部とを有し、前記凸部が前記樹脂部とともに一体的に成型されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の携帯無線端末。
  4. 前記凸部が、前記アンテナ素子と前記基板との間に前記所定の隙間を維持するための係止部を有す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携帯無線端末。
  5. 前記凸部と前記部品との間に、緩衝部材が設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の携帯無線端末。
  6. 前記部品が発熱する部品であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の携帯無線端末。
  7. アンテナと、このアンテナをモールドする樹脂部とを備えたアンテナ素子において、
    前記樹脂部とともに一体的に成型され、前記アンテナ素子とパッドが形成された基板との間に所定の隙間を確保するための一又は二以上の凸部を有し、前記凸部が、前記基板に実装された部品と当接することを特徴とするアンテナ素子。
  8. 前記所定の隙間が、前記アンテナ素子と前記基板とを電気的に接続する給電ピンの所定の使用距離に対応していることを特徴とする請求項に記載のアンテナ素子。
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