JP6073277B2 - 埋込式バッテリ付きの携帯電話 - Google Patents

Description

本発明は一般的には携帯電話に関し、より特定的には、取り外し可能な埋込式バッテリを有する携帯電話に関する。

セルラー電話などの携帯電話は一般的には、主回路ボードと他の構成部品が取り付けられる外側ケーシングを有している。この外側ケーシングは１つのフェース上に窪みがあり、これによって、電話ケーシングの窪んだフェース上の接点と係合するためのバッテリハウジングの外側上にある接点を持つバッテリハウジング中に密閉されているバッテリユニットを取り外し可能に受容するようになっている。バッテリユニットはそれを電話ケーシング内から取り外すことなく充電可能である。

電子構成部品のサイズが減少するにつれて、携帯電話の形状とサイズは、電子系に影響される度合いが減少し、バッテリが全体の幅、長さ及び厚さを決定するようになる。電話の厚さは最小化され、また、電話ハウジング上の窪み中に切り離し可能に保持されている取り外し式バッテリパックに対する要件が厚さ要件に付け加わるのが望ましい。

本発明の目的は、埋込式バッテリを有する新規で改良型の携帯電話を提供することである。

本発明によれば、互いに対向する上部壁と下部壁を有する外側ケーシングを備える携帯電話が提供されるが、この壁の内の一方、例えば下部壁は、ケーシングの内部に手が届くようにするための開口と、この開口を正常に閉じるための開口中に取り外し可能に取り付けられたリッドと、外側ケーシング中に取る付けられた主回路ボードと、バッテリを受容するための窪みを形成するため開いたままにされる開口と整合したボードの所定の領域を持つ回路ボード上に取り付けられた複数の電話構成部品であり、このバッテリを受容する窪みが、バッテリ接点と係合する接点を有している前記の複数の電話構成部品と、窪み中の接点係合するバッテリ接点と窪み中で取り外し可能に係合しており、これによって、リッドを開いて開口を介して取り外しと交換ができるバッテリと、を有している。

このリッドは、バッテリと止まり係合するためにその内部フェース上にリッジを有し、これによって、バッテリが電話内にあるときにリッドに固定され、また、開口から切り離すときにはロッドと共に自動的に取り外されるようにするのが望ましい。これによって、バッテリの取り外しと交換が容易となる。バッテリは、高さが約６ｍｍの矩形の角柱状セルのようなコンパクトで薄いバッテリであるのが望ましい。

この配置によって、取り外し式バッテリパックを持つ周知の配置で必要とされる３つの壁の厚さ（１つの壁厚は窪みを形成するためのものであり、２つの壁厚は、バッテリケーシングの１部分を形成するバッテリの主要表面の各々に１つずつ必要である）を解消することによって電話の厚さをかなり減少又は最小化できる。先行技術における場合のようにバッテリをケースに入れるための２つの余分な壁厚を必要とする代わりに、バッテリをケースに入れず、電話ハウジング自体内の回路ボード又は回路カード上にある窪み中に直接的に埋め込む。同時に、使用者は容易にバッテリに手が届いて、充電と放電のサイクルを多数回繰り返した後で、電話を分解することなくバッテリを交換することができる。

バッテリとドアが分離している本発明のある好ましい実施形態による携帯電話の斜視背面図である。 バッテリ位置と接点を示す、主回路ボードの斜視図である。 内部バッテリの設置の様子を示すように部分的に破断した電話の側面図である。 図３を線４−４で切った拡大断面図である。 本発明の修正実施形態を示す図１に類似の斜視背面図である。 本発明の別の実施形態による携帯電話用のバッテリを担持しているドアの内側の斜視図である。 図６を線７−７で切った断面図である。

本発明の好ましい実施形態による埋込式バッテリ１２を持つ携帯電話１０が、図１から４に表されている。電話１０は一般的に、主回路カード又はプリント配線基板２２が取り付けられた内部空洞２０（図４を参照）を形成する上部壁１６と下部壁１８（図３を参照）を持つ外側ケーシングから成る。開口２４が下部壁１８内に形成されており、それは図１に最も良く表されているように回路カード上のバッテリ受容窪み２６と整合する。バッテリ受容窪み２６は、その上に他の構成部品が取り付けられていないプリント配線基板の露出領域である。開口２４内にはドア又はリッド２８が取り外し可能に取り付けることができて、取り替えが必要なときにバッテリ１２に手が届く。埋込式バッテリはそれが電話内に搭載されたあいだだけ充電でき、またその取り替えが必要となるまでに多くの充電が可能である。

標準的携帯電話の構成部品３０が通常の方法でボード２２上に適切に取り付けられる。図２に最もよく表されているように、構成部品は領域２６を露出した状態にして配置される。構成部品３０は携帯電話を作動させるのに必要な標準的回路を含んでいる。ボード２２の大きさは、バッテリ１２を受容するのに十分な大きさを露出領域２６に残しつつ、全ての必要な構成部品３０を収容するために必要であれば大きくできる。

標準的キーパッド３２、マイクロフォン３４、ディスプレイ３６及びイヤホーン３８が前部壁１６上に取り付けられて、標準的方法でボード２２上の回路と構成部品とにリンクされる。導電接着性の正及び負の接点パッド３９、４０が露出領域２６上に置かれ、フレックス回路を経由してボード２２上の回路にリンクされて電源入力を得る。

バッテリ１２は、１つのフェース上に接点パッド４２、４３を配置した非常に薄く矩形で角柱状のセルであることが望ましい（図３、４を参照）。代りに導電接着性の細片が１つのフェース上に配置されて、それぞれがフレックス回路（図示せず）経由でバッテリターミナルに接続されてもよい。図４に最も良く表されるように、リッド２８は周縁にリッジ又はリブ４４を持ち、それはその内部フェースから外側に向けて突出してバッテリ１２を据え付けるための窪みを形成する。バッテリは、リッドが開口２４に取り付けられたときにバッテリがバッテリ受容窪み２６内に自動的に位置づけされるように、リブ４４によって形成された窪みの中に止まり係合するのが望ましい。バッテリは高さがわずかに約６ｍｍの低い外形のバッテリなので、空洞の寸法、特にその厚さは埋込式バッテリ１２収納の必要性によって実質的な影響を受けない。バッテリの厚さは将来的に４ｍｍまで薄くできると見込まれる。そうなるとバッテリの厚さはボード２２上に取り付けられている典型的な電気構成部品と同程度になるだろう。バッテリは外側ハウジングを必要とせず、ケースに入れられることはないが、電話ケーシング内のボード２２上のパッド３９、４０と電気的接続を有するリッジ４４によって形成された窪みの中に直接取り付けられる。これによってバッテリを収容するのに要するスペースがさらに節約される。

１つの実施形態では、バッテリ１２は約６ｍｍの高さ又は厚さ、４７ｍｍの長さ及び約２３ｍｍの幅を持つ矩形角柱状のバッテリである。ボード２２上の受容窪み２６の寸法はバッテリを収納するために長さ約４８ｍｍ幅３０ｍｍに設定される。バッテリ受容窪み２６は図１〜４に示すように、ボードの１端部に隣接して位置づけられ、ボードの幅全体を横切って延長するが、代りに他の位置（例えば、２つの端部間のどの位置でも可）及び他の向き（すなわち、９０度、１８０度又は他の適切な角度の回転）を用いてもよい。電話１０′の変形された実施形態が図５に示されているが、そこではバッテリの開口２４′及び受容窪み２６′はボード上の中央位置に配置されている。この実施形態は他の部分は図１から４のそれと同一であり、また同じ参照符号は同様の部分に適宜対応する。

前記の実施形態の双方において、リッドの一端部から突出して開口２４の一端部のリムの下で窪み４８（図３を参照）内に係合するタブ４６と、リッドの他端部から突出する突起５０とによって、リッドは開口２４内で取り外し可能に保持される。図３に最も良く表されているように、突起５０は開口２４に隣接する下部壁１８内の窪み５２に係合し、また突起５０と窪み５２は、窪み４８の下方のタブ４６でリッドを固定するためのネジ込み式ファスナ５５を受容するスルーホール５３、５４と整合する。ファスナ５５を受容するための適切なネジ切りされたホール５６が、スルーホール５４と整合するようにボード上に形成される。

回路カード上の受容領域内にバッテリを位置づけするために、接点を内側方向に向けつつリッジ４４によってバッテリが本来の位置に保持されるように、それはまずリッド２８の内側面内に止まり係合される。それから、タブ４６を窪み４８内に係合させ、それから突起５０を窪み５２内に位置づけてそれをネジ込み式ファスナ５５によって本来の位置に固定することによって、リッドは開口内に位置づけられる。それから図３及び４に示すように、バッテリはボード上の窪み領域２６内に自動的に位置づけられる。図４に最も良く表されているように、リッドが本来の位置に固定されていれば、負のバッテリ端子に接続する負の接点４３はボード上の負の接点パッド４０に整合して直接接触する。正の接点パッド３９は正のバッテリ端子に接続する接点４２と係合する。しかしながらバッテリが逆さまに搭載されていると、導電性パッド４２、４３は接点パッド３９、４０からオフセットされて、それによりバッテリは電話を損傷せず、又は使用者がバッテリを逆向きに入れた場合はそれ自身を損傷しない。

代替の実施形態では、図６及び７に示すように接点パッド４２と４３は、平坦な接点パッドをボード上に係合するバネ式ポゴピンによって置き換えられている。図６及び７の実施形態では、前記の実施形態のリッド２８と同様に、電話壁内の開口のスロット又は窪みに係合するタブ６２によって、電話ユニットの壁の開口内に切り離し可能に係合するために、取り外し可能なリッド６０が設計されている。バッテリ６４はリッド６０の内側フェース上の窪み内に止まり係合する。バッテリ端子は、バッテリ６４に隣接するリッドの内部に取り付けられた一連のポゴピン接点６５の２つに接続する。残余のポゴピン接点はリッド又は電話ケーシング上の外部接点に接続して、外部バッテリ又はチャージャーがリッド経由で電話ハウジング内の主回路ボード２２へ接続することが可能になる。各種の接点とポゴピン間の接続はフレックス回路６６を介して行われる。

図７にポゴピン接点６５をさらに詳細に図示する。このピン６５は、リッドが電話ハウジングから外されるとバネ６８によって外側に偏向される圧縮可能端部分を有している。部分６６の端は、取り付けられて、回路ボード上のパッド６９と接触してそれに圧縮されると、バネが装填されて接触が良好となる。類似のポゴピン接点を、前の実施形態の接点パッド４２と４３の代わりに用いてもよい。ボード２２は代替例として、平坦接点パッドがバッテリ上にある、ポゴピン接点を備えるようにしてもよい。

その内容を参照してここに組み込む、「携帯電話用の電源アセンブリ」という題名の１９９８年２月２０日に提出された、我々の同時係属出願第０９／０２７，３５４号と「携帯電話用の外部バッテリアセンブリ」という題名の、１９９８年２月２０日に提出された、第０９／０２７，３５３号に記載するように、本発明による埋込式バッテリは、背負い式バッテリと共に充放電を制御する回路と共に用いるのが望ましい。図１〜５では、上記の同時係属出願に詳述するように、適切な接続４１が、電話を背負い式バッテリと接続する目的で提供されており、一方、図６と７では、接点がリッド６０の外部フェース上に提供されている。どちらの場合も、制御回路が電話の電源を、背負い式バッテリがないときにはいつでも電力が埋め込み式バッテリに供給され、また、背負い式バッテリが使用中の場合はいつでも節約モードで保持されるように制御している。埋込式バッテリは、充電ユニットに接続されると、常に最初に完全充電を維持するように充電される。

携帯電話の使用者は、充放電サイクルを何回も繰り返した後に始めて内部バッテリを交換する必要があるだけである。一般的に、バッテリ交換は、充／放電サイクルを１千回以上も繰り返して始めて必要となるだけである。この配置では、使用者は、電話をまったく分解する必要なく容易にバイブバッテリに手が届く。必要なことはただ、ネジ５５を取り外し、リッド２８を切り離すだけで、こうすればこのリッドはバッテリ１２と共に持ち上げて出すことができ、これで使用者にとってバッテリをリッドから分離させて電話ケーシングから持ち上げて外に出す必要がなくなる。次に、旧いバッテリを取り出して新しいバッテリと交換し、リッドとバッテリを一緒に図３と４に示す位置に再度置くようにすることができる。

バッテリを直接に携帯電話の主回路カードアセンブリに入れることによって、従来の余分なバッテリケースの余分な厚さを除去できる。加えて、バッテリを受容するためにボードのある領域を露出するように構成部品をボード上に再配置することによって、ボード上に構成部品が積み上げられるような事態が避けられる。これによって、特に、非常に薄い低プロフィールの矩形角柱状セルバッテリを用いる場合には、バッテリケーシングの厚さをかなり減少できる。上記の我々の同時係属出願第０９／０２７，３５４号に記載するように、埋込式内部バッテリは、電話で話中に、背負い式バッテリをホットスワッピングできるというさらなる利点がある。

バッテリをリッド２８の内部フェース上に留めることによって、バッテリを、難しい指の操作によってボード上に適切に位置付けしたり開口２４から持ち上げて出したりする必要なく、搭載したり取り外したりすることができる。バッテリは自動的にボード上に、リッドを開口２４を覆うように位置付けするだけで正確に位置付けされ、また、リッドを開放したり、外したりするときはいつでも自動的に持ち上げられる。図示の実施形態中では、リッドはタブ又はラッチ及びネジファスナで本来の位置に保持されているとはいえ、代替のファスナ配置も可能である。例えば、リッドを永久的に開口のリムに対して、その一方の側に切り離し式ラッチがある状態で、その他方の側でヒンジするようにしてもよい。

類似の配置を用いて、ＦＭラジオ、加入者識別モジュール、ソフトウエア強化モジュール（様々なユーザーインタフェース用ドライバ、性能向上用のアルゴリズム、電話中のドットマトリックスディスプレイによるビデオゲーム等を含むことがある）及び、拡張電話ブックメモリー、音声記録ＤＳＰ／メモリー、バイブレータ、ラウドスピーカ、音声認識ハードウエア／ソフトウエアモジュール、ビデオゲームファームウエアモジュール、ＧＰＳ受信機などのハードウエア、さらに、リチウムポリマーなどの代替バッテリ技術を用いたバッテリなどの他のオプションのアクセサリを、携帯電話の回路カードアセンブリ上に選択的に位置付けするようにしてもよい。このようなモジュールは、構成部品の位置を再配置してボードの露出領域を適切に拡大することによって、また、適切な接点とフレックス回路を提供して、追加の構成部品を電話回路中に適切に接続することによって、回路カード２２上に一体化してもよい。これらのアクセサリは、必要とされるＩ／Ｏの量とタイプによって回路ボード上で様々な接点を用いる。これは、使用者が、自身が最も必要とし、毎日のように使用する機能に基づいてアドオンモジュールを購入して搭載することを可能とするように設計することができる。この配置によって他の電子デバイスを、サイズ、重量又は性能を犠牲にすることなく１つの共通の電話ユニットに一体化することができる。

過去において一般的であったようにバッテリが電話の全体の長さ、幅及び厚さを決定するような方式ではなく、上記のような埋込式バッテリ付き携帯電話によって、携帯電話のケーシングのサイズをかなり減少させることができる。上記したように、６ｍｍ厚以下のリチウムポリマーバッテリの低プロフィールの矩形角柱状セルと共に用いると、バッテリは電話ケーシング内の大抵の構成部品より薄く、また、電話の厚さがこれによって決まることはない。この配置によって、長さや幅を余り増加させることなく電話の厚さは最大で約１５〜１６ｍｍにまで減少できる。電話の長さは一般的には約１３０ｍｍ以上であり、一方、幅は５２ｍｍ台である。追加のオプション構成部品を収納場合、その追加の構成部品のサイズによっては、ボード２２上に必要なフリースペースを提供するため、ある程度長さ及び／又は幅を増す必要があり得る。

本発明の好ましい実施形態を例として説明したが、添付クレームによって定義される本発明の範囲から逸脱することなく開示実施形態に対して修正が可能であることが本分野の当業者には理解されよう。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］互いに対面する上部壁と下部壁を有する外部ケーシングであり、前記壁の内の一方が前記ケーシングの内部に手が届くように開口を有している、外部ケーシングと、
前記開口を正常に閉じるように前記開口中に切り離し可能に取り付けられたリッドと、
前記外部ケーシング中に取り付けられた主回路ボードであり、複数の電話構成部品が、前記壁の内の前記一方の壁に面する前記回路ボード上の一方の側に位置付けされ、これによって、前記ボードの所定の領域を露出したままに残し、前記露出領域が、前記開口と整合したバッテリ受容窪みを含み、前記バッテリ受容窪みがバッテリ電力入力部を受容する１対の接点を有する、主回路ボードと、
前記バッテリ受容窪み中に取り外し可能に座している埋込式バッテリであり、
前記バッテリが、前記窪み中の前記接点と接触している１対の接点を有し、これによって、前記バッテリを、前記リッドを切り離した後で前記開口を介して取り外しと交換することができる、埋込式バッテリと、
を備える携帯電話。
［Ｃ２］前記リッドが外部フェースと内部フェースを有し、前記内部フェースが、前記リッドを開閉した際に前記窪みに対する自動的な挿入と取り外しをするために前記バッテリを本来の位置に保持するように前記バッテリと止まり係合するためのリッジを有する、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ３］前記バッテリが外部ケーシングを持たない角柱状セルである、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ４］前記バッテリの厚さが１０ｍｍ未満である、Ｃ３に記載の電話。
［Ｃ５］前記電話ケーシングの厚さが２０ｍｍ以下である、Ｃ４に記載の電話。
［Ｃ６］前記バッテリ受容窪みが、対応するバッテリディメンジョンより少し大きい所定のディメンジョンを有する、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ７］前記窪み中と前記バッテリ上にある前記接点が、前記バッテリが前記窪みに対して第１の方位にあるときに整合し、前記バッテリが他の方位にあるときには整合から外れるように前記窪みの中心からオフセットされている、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ８］前記バッテリが上部フェースと、前記窪みに対面して位置付けされた下部フェースと、正及び負の端子と、前記バッテリが前記方位にあるときに前記正端子にリンクされ、前記回路ボード上の記正接点と整合する正の接点と、前記負端子にリンクされ、前記第１の方位にある前記回路ボード上の前記負の接点と整合する負の接点と、を有し、前記バッテリが前記第１の方位とは反対の第２の方位にあるときに前記正と負のバッテリ接点がそれぞれ前記ボード上の前記負と正の接点からオフセットされ、これによって前記電話又はバッテリに対する破損を防止する、Ｃ７に記載の電話。
［Ｃ９］前記接点対の内の少なくとも１対がポゴピンを含む、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ１０］前記回路ボードが、前記電話ケーシングのそれぞれの長さと幅に実質的に等しい長さと幅、長手方向の両側の端とを有し、前記バッテリ受容窪みが、前記ボードの一方の長手方向端に隣接して、前記ボードの全幅にわたって延長して位置付けされる、Ｃ１に記載の電話。
［Ｃ１１］前記回路ボードが長手方向の両端を有し、前記バッテリ受容窪みが前記ボードの前記長手方向端のすぐそばに置かれている、Ｃ１に記載の電話。

Claims (10)

1. 互いに対面する上部壁と下部壁を有する外部ケーシングであり、前記上部壁または前記下部壁の内の一方が前記ケーシングの内部に手が届くように開口を有している、外部ケーシングと、
   前記開口を正常に閉じるように前記開口中に切り離し可能に取り付けられたリッドと、
   前記外部ケーシング中に取り付けられ、一対の接点を有する主回路ボードであり、前記主回路ボードの所定の領域を露出したままに残すために、複数の電話構成部品が、前記上部壁または下部壁の内の前記一方の壁に面する前記主回路ボード上の一方の側に位置付けされ、前記主回路ボードは、前記露出した領域におけるバッテリ受容窪みを含む、主回路ボードと、
   前記バッテリ受容窪み中に取り外し可能に座している埋込式バッテリであり、前記埋込式バッテリは、前記リッドの内側フェース上の窪み内に留まり結合する、埋込式バッテリと、
   を備え、前記埋込式バッテリの端子は、前記リッドの内部に取り付けられた複数のポゴピン接点の一部に接続され、前記複数のポゴピン接点の一部は、前記１対の接点に接続され、残りのポゴピン接点は、前記リッド上または前記外部ケーシング上の外部接点に接続される携帯電話。
2. 前記リッドが外部フェースと内部フェースを有し、前記内部フェースが、前記リッドを開閉した際に前記バッテリ受容窪みに対する自動的な挿入と取り外しをするために前記埋込式バッテリを本来の位置に保持するように前記埋込式バッテリと留まり係合するためのリッジを有する、請求項１に記載の電話。
3. 前記埋込式バッテリが外部ケーシングを持たない角柱状セルである、請求項１に記載の電話。
4. 前記埋込式バッテリの厚さが１０ｍｍ未満である、請求項３に記載の電話。
5. 前記電話ケーシングの厚さが２０ｍｍ以下である、請求項４に記載の電話。
6. 前記バッテリ受容窪みが、対応するバッテリ寸法より少し大きい所定の寸法を有する、請求項１に記載の電話。
7. 前記一対の接点と前記複数のポゴピン接点の一部とが、前記リッド内の前記内側フェース上の窪みに結合された前記埋込式バッテリが前記バッテリ受容窪みに対して第１の方位にあるときに整合し、前記リッド内の前記内側フェース上の窪みに結合された前記埋込式バッテリが他の方位にあるときには整合から外れるように前記バッテリ受容窪みの中心からオフセットされている、請求項１に記載の電話。
8. 前記一対の接点が、
   それぞれ第１の正の接点と第１の負の接点であり、前記複数のポゴピン接点の一部が、前記リッド内の前記内側フェース上の窪みに結合された前記埋込式バッテリが前記第１の方位にあるときに、前記第１の正の接点と整合する第２の正の接点と、前記第１の負の接点と整合する第２の負の接点と、を有し、
   前記リッド内の前記内側フェース上の窪みに結合された前記埋込式バッテリが前記第１の方位とは反対の第２の方位にあるときに、前記複数のポゴピン接点の一部がそれぞれ前記第１の正の接点と前記第１の負の接点からオフセットされ、これによって前記電話又はバッテリに対する破損を防止する、請求項７に記載の電話。
9. 前記主回路ボードが、前記電話ケーシングのそれぞれの長さと幅に実質的に等しい長さと幅とを有すると共に、長手方向に両側の端を有し、前記バッテリ受容窪みが、前記主回路ボードの一方の長手方向端に隣接して、前記主回路ボードの全幅にわたり延びて配置されている、請求項１に記載の電話。
10. 前記主回路ボードが長手方向の両端を有し、前記バッテリ受容窪みが前記主回路ボードの前記長手方向端の中間に置かれている、請求項１に記載の電話。

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