JP5528659B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、筐体内にフレキシブルプリント基板を有する電子機器に関する。

電子機器においては、配線部品としてフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が利用されている。

フレキシブルプリント基板は、立体的な配線やプリント基板に用いられており、例えば、主基板から離れた液晶ディスプレイ等の部品に電気信号を伝達する配線や、空間的制約のために配線や基板を曲げる必要がある箇所等に用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。また、フレキシブルプリント基板は、複数層で構成されるものが多く存在し、更に、最近では、高周波信号をフレキシブルプリント基板に形成されている配線パターンを介して伝送する技術が提案されている。また、このような高周波信号が伝送される配線パターンに電子部品が接続される構成も考えられる。
特許第２９７４９９８号公報

ところで、複数層で構成されるフレキシブルプリント基板においては、高周波信号を伝送する配線パターンが形成される場合、外部から到来する静電気等のノイズが、その配線パターンに侵入するのを抑制すべく、配線パターンに近接する部位に対して、基準電位に電気的に接続されるグランド部が設けられることが多い。

したがって、仮に、複数層における第１の層に電子部品が実装され、その電子部品に高周波信号を伝送する配線パターンが接続されるような場合には、電子部品を実装するための部品実装部（通常、導電性の材料で形成されることが多い）と、第１の層に積層配設される第２の層において設けられたグランド部との間に容量成分（いわゆる浮遊容量）が発生してしまい、インピーダンスが所定値からずれてしまい、高周波信号の伝送に損失（ロス）が生じるという課題があった。

そこで、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、外部から到来してくる静電気等のノイズの影響を低減しつつ、容量成分が変化しにくく、インピーダンスを所定値に安定させ、損失を抑制することができる電子機器を提供することにある。

本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、筐体と、前記筐体内に設けられると共に、第１の層と前記第１の層に積層配設される第２の層とを有するとともに、高周波信号が伝送される配線パターンに接続される電子部品が実装されるフレキシブルプリント基板と、を有し、前記第１の層には、前記電子部品を実装するための導電性の部品実装部と、前記部品実装部に接続される前記配線パターンの一としての第１の配線パターンが形成され、前記部品実装部と前記第１の配線パターンが形成されている場所以外の場所に、基準電位と電気的に接続されるグランド部が形成され、前記第２の層には、前記第１の配線パターンと電気的に接続される前記配線パターンの一としての第２の配線パターンが形成され、前記部品実装部と前記第１の配線パターンが形成されている位置に対向する場所に孔部からなる空間が形成され、前記第２の配線パターンと前記孔部が形成されている場所以外の場所に、基準電位と電気的に接続されるグランド部が形成されていることを特徴とする。

また、上記電子機器では、前記孔部は、前記第１の層に形成されている前記部品実装部の形成領域と略同一の外郭形状であることが好ましい。

また、上記電子機器では、回路基板と、シールドケースと、が前記筐体内に設けられ、前記シールドケースは、前記フレキシブルプリント基板の前記第２の層が形成されている面と、前記回路基板との間に配設されることが好ましい。

また、上記電子機器では、前記筐体内には、外部機器と通信を行うアンテナが配設され、前記配線パターンには、前記アンテナにより送受信される高周波信号が伝送されることが好ましい。

本発明によれば、外部から到来してくる静電気等のノイズの影響が低減され、かつ、容量成分の変化が抑制され、インピーダンスを所定値に安定させ、損失を抑制することができる。

図１は、本発明に係る外部機器（基地局）と通信を行う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とを折り畳んだ状態（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、両筐体２、３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、両筐体２、３を２軸ヒンジを介して連結したもの、更には、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、フレキシブルプリント基板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）モジュール等の各種電子部品を備える回路基板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、フレキシブルプリント基板５０と、シールドケース６０と、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、フレキシブルプリント基板５０と、シールドケース６０と、回路基板７０とが挟まれるようにして内蔵される。つまり、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の上面側にフレキシブルプリント基板５０が積層配置され、また、フレキシブルプリント基板５０の上面にキーシート４０が積層配置される。

また、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、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。

フレキシブルプリント基板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。フレキシブルプリント基板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、フレキシブルプリント基板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、フレキシブルプリント基板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、フレキシブルプリント基板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。

リアケース２ｂの一端側には、図３に示すように、基台６５に収納されたアンテナ６６が配置される。つまり、アンテナ６６は、携帯電話装置１における一端側に配置される。具体的には、アンテナ６６は、携帯電話装置１におけるヒンジ機構４側と反対の端部側に配置される。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。

アンテナ６６は、給電端子を介して回路基板７０から給電される。また、アンテナ６６は、詳細は後述するが、フレキシブルプリント基板５０に形成されている配線パターンを介して回路基板７０から給電されると共に、回路基板７０のＲＦモジュール等と接続される。

ここで、フレキシブルプリント基板５０の積層構造について説明する。

フレキシブルプリント基板５０は、上述したように、シールドケース６０上に配設され、第１の層５０ａと第２の層５０ｂとが積層されてなる２層構造である（図４を参照。）。

また、第１の層５０ａは、図５に示すように、抵抗等の部品（電子部品）が実装される層であり、当該部品が実装されるための領域（以下、ランド部（部品実装部）という。）５０ｃと、後述する第２の層５０ｂから供給される信号の伝送路である配線パターン５０ｄが形成されている。また、配線パターン５０ｄの一方端側は、ランド部５０ｃに接続され、他方端側は、ビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）を介して第２の層５０ｂに形成されている配線パターン５０ｅに接続される。なお、第１の層５０ａは、ランド部５０ｃと、配線パターン５０ｄ以外の領域は、基準電位と電気的に接続されるグランド部５０ｆが主として形成されている。

また、第２の層５０ｂは、基準電位と電気的に接続されるグランド部５０ｇと、電気信号が伝送される所定の配線パターン５０ｅが形成される層である。また、配線パターン５０ｅの一方端側は、ビアホールを介して第１の層５０ａに形成されている配線パターン５０ｄに接続される。

ここで、従来のフレキシブルプリント基板２００においては、図６に示すように、第１の層２０１の部品が実装されるランド部２０２に対向する第２の層２０３の対向部分２０４には、グランド部が形成されているため、第１の層２０１のランド部２０２と、第２の層２０３の対向部分２０４との間で浮遊容量が発生する。

ここで、容量Ｃは、概ね（１）式に基づいて決定されるため、ランド部２０２と対向部分２０４の距離ｄが変化（狭くなる）すると、容量Ｃが変化（増大）する。なお、（１）式において、εは、誘電率を表し、Ｓは、表面積を表し、ｄは、距離を表している。
Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ・・・（１）

また、容量Ｃが変化すると、フレキシブルプリント基板２００全体のインピーダンスが設定値から変動してしまい、損失（ロス）が発生してしまう。

そこで、本発明に係るフレキシブルプリント基板５０では、図５に示すように、第１の層５０ａの部品が実装されるランド部５０ｃに対向する第２の層５０ｂの対向部分５０ｈを絶縁性の絶縁部として形成する。なお、本実施形態においては、グランド部５０ｇが抜かれると、グランド部５０ｇを背面から支持している絶縁フィルムが外部露出される。この絶縁フィルムが、当該絶縁部に該当する。但し、本発明における絶縁部は、絶縁フィルムに限定されず、その他の絶縁性の材料（誘電率が低い材料ほど好ましい）であっても良いし、対向部分５０ｈに形成された孔部、すなわち空間であっても良い。

このように構成することにより、本発明に係るフレキシブルプリント基板５０では、第１の層５０ａのランド部５０ｃと、第２の層５０ｂの対向部分５０ｈとの間で発生する浮遊容量が減少するため、フレキシブルプリント基板５０の厚さを薄型化等の目的で、第１の層５０ａと第２の層５０ｂとの間隔を狭めた場合であっても、フレキシブルプリント基板５０全体の容量Ｃが変化せず、インピーダンスを設定値に安定させることができ、損失（ロス）の発生を抑制することができる。したがって、携帯電話装置１全体の厚みを薄型化することができる。

また、絶縁性の絶縁部として形成する対向部分５０ｈは、ランド部５０ｃの形成領域と略同一の外郭形状であることが好ましい。

このように構成することにより、ランド部５０ｃに対向する第２の層５０ｂ上の部分すべてを絶縁性の絶縁部により構成することができるので、ランド部５０ｃと対向部分５０ｈとの間で発生する浮遊容量が減少するため、フレキシブルプリント基板５０の厚さを薄型化等の目的で、第１の層５０ａと第２の層５０ｂとの間隔を狭めた場合であっても、フレキシブルプリント基板５０全体の容量Ｃに影響を与えず、インピーダンスを設定値に安定させることができ、損失（ロス）の発生を抑制することができる。したがって、携帯電話装置１全体の厚みを薄型化することができる。

また、本発明に係るフレキシブルプリント基板５０では、図５に示すように、第２の層５０ｂには、第１の層５０ａに形成されている配線パターン５０ｄに対向する位置に絶縁性の絶縁部５０ｉが形成されることが好ましい。

このように構成することにより、第１の層５０ａの配線パターン５０ｄと、第２の層５０ｂにおけるその対向部分との間において、発生する浮遊容量が減少するため、フレキシブルプリント基板５０の厚さを薄型化等の目的で、第１の層５０ａと第２の層５０ｂとの間隔を狭めた場合であっても、フレキシブルプリント基板５０全体の容量Ｃに影響を与えず、インピーダンスを設定値に安定させることができ、損失（ロス）の発生を抑制することができる。したがって、携帯電話装置１全体の厚みを薄型化することができる。

また、本発明に係る携帯電話装置１では、シールドケース６０は、フレキシブルプリント基板５０の第２の層５０ｂが形成されている面と、回路基板７０との間に配設されることが好ましい。

このように構成することにより、本発明に係る携帯電話装置１は、配線パターン５０ｅが外部に露出されないため、外部から到来する高周波信号に起因されるノイズ及び静電気等の影響を受けにくくなる。また、シールドケース６０は、フレキシブルプリント基板５０の補強部材としての役割も果たしている。

また、本発明に係る携帯電話装置１では、図５に示すように、フレキシブルプリント基板５０の第１の層５０ａには、第２の層５０ｂに形成されている配線パターン５０ｅに対向する位置に、基準電位と電気的に接続されるグランド部５０ｆが形成されていることが好ましい。

このように構成することにより、配線パターン５０ｅを第１の層５０ａのグランド部５０ｆとシールドケース６０とにより覆うので、外部から到来する高周波信号に起因されるノイズ及び静電気等の影響を低減することができる。

また、本発明に係る携帯電話装置１では、配線パターン５０ｅ、５０ｄには、アンテナ６６により送受信される高周波信号が伝送される。

ここで、フレキシブルプリント基板５０における電気信号の流れについて説明する。なお、配線パターン５０ｅ、５０ｄは、図７に示すように、例えば、フレキシブルプリント基板５０の縁部に形成されており、一方端側がアンテナ６６に接続され、他方端側が回路基板７０（ＲＦ回路部）に接続されている。また、配線パターン５０ｅ、５０ｄは、第２の層５０ｂ上に形成されており、表面に露出しない構成である（図７中の配線パターン５０ｅ、５０ｄは、説明の便宜上、透過的に表している。）。

ここで、フレキシブルプリント基板５０における電気信号の流れについて説明する。

アンテナ６６から供給された信号（高周波信号）は、第２の層５０ｂの一方の配線パターン５０ｅに供給される。当該一方の配線パターン５０ｅに供給された信号は、ビアホールを介して第１の層５０ａに形成されている一方の配線パターン５０ｄに供給され、当該一方の配線パターン５０ｄの他方端側に形成されているランド部５０ｃに供給される。なお、ランド部５０ｃに信号が供給されることにより、ランド部５０ｃ上に実装されている部品に信号が入力される。

また、ランド部５０ｃ上に実装されている部品から出力された信号は、第１の層５０ａに形成されている他方の配線パターン５０ｄに供給され、ビアホールを介して第２の層５０ｂに形成されている他方の配線パターン５０ｅに供給される。当該他方の配線パターン５０ｅに供給された信号は、図示しない回路基板７０（ＲＦ回路部）に供給される。

ここで、本発明においては、配線パターン５０ｅは、第１の層５０ａのグランド部５０ｆとシールドケース６０とにより覆われているので、配線パターン５０ｅに伝送される信号は、外部から到来する高周波信号に起因されるノイズ及び静電気等の影響を受けることなく、通信感度の品質を担保することができる。

なお、本実施例においては、フレキシブルプリント基板５０は、２層構造であると説明したが、いわゆるビルドアップ多層プリント配線基板のプロセスにより作製され、第１の層５０ａ及び第２の層５０ｂは、ベースフィルムを基準にして、接着層、銅箔層、メッキ層、接着層及びカバーフィルム層により構成されている。

また、本実施形態においては、第２の層５０ｂに形成された配線パターン５０ｅに伝送される高周波信号は、ビアホール及び第１の層５０ａに形成された配線パターン５０ｄを介してランド部５０ｃに実装される部品に供給される構成であったが、本発明はこれに限られず、配線パターン５０ｅに伝送される高周波信号が直接的に第１の層５０ａに実装されている部品に供給される構成（すなわちビアホール及び配線パターン５０ｄを経ずに直接的に実装部品に供給される構成）であっても良い。

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。 操作部側筐体部のリアケースを側面から透過したときの図である。 フレキシブルプリント基板とシールドケースとが配設される様子を示す模式図である。 本発明に係るフレキシブルプリント基板の第１の層と第２の層に形成される配線パターン等を示す図である。 従来のフレキシブルプリント基板の第１の層と第２の層に形成される配線パターン等を示す図である。 フレキシブルプリント基板の縁部に形成されている配線パターンを透過的に示す図である。

符号の説明

１ 携帯電話装置
２ 操作部側筐体部
５０ フレキシブルプリント基板
５０ａ 第１の層
５０ｂ 第２の層
５０ｃ ランド部
５０ｄ、５０ｅ 配線パターン
５０ｆ、５０ｇ グランド部
５０ｈ 対向部分
５０ｉ 絶縁部
６０ シールドケース
７０ 回路基板

Claims (4)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられると共に、第１の層と前記第１の層に積層配設される第２の層とを有するとともに、高周波信号が伝送される配線パターンに接続される電子部品が実装されるフレキシブルプリント基板と、を有し、
   前記第１の層には、前記電子部品を実装するための導電性の部品実装部と、前記部品実装部に接続される前記配線パターンの一としての第１の配線パターンが形成され、前記部品実装部と前記第１の配線パターンが形成されている場所以外の場所に、基準電位と電気的に接続されるグランド部が形成され、
   前記第２の層には、前記第１の配線パターンと電気的に接続される前記配線パターンの一としての第２の配線パターンが形成され、前記部品実装部と前記第１の配線パターンが形成されている位置に対向する場所に孔部からなる空間が形成され、前記第２の配線パターンと前記孔部が形成されている場所以外の場所に、基準電位と電気的に接続されるグランド部が形成されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記孔部は、前記第１の層に形成されている前記部品実装部の形成領域と略同一の外郭形状であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 回路基板と、シールドケースと、が前記筐体内に設けられ、
   前記シールドケースは、前記フレキシブルプリント基板の前記第２の層が形成されている面と、前記回路基板との間に配設されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
4. 前記筐体内には、外部機器と通信を行うアンテナが配設され、
   前記配線パターンには、前記アンテナにより送受信される高周波信号が伝送されることを特徴とする請求項１乃請求項３のいずれか１項に記載の電子機器。

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