JP6464450B2 - シール部材及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は導電性を有する防水・防塵用のシール部材に関する。
電子機器の防水・防塵性能を高めることが要求されている。例えば屋外で使用される電子機器やウェアラブルな電子機器は、水滴、雨、汗、塵埃に晒されることがある。そのため、Oリングやパッキンのようなシール部材が、例えば筐体と筐体の組合せ部分、また筐体と蓋との組合せ部分のような防水又は防塵対策が求められる構造部に取付けられている。
こうしたシール部材には、さらに例えば電子機器に内蔵する基板を接地接続したり、また電子機器に内蔵する基板とデバイスとを導通接続したりするために導電性が求められてきている(その一例として特開平11−135964号公報)。シール部材に導電性を持たせることで部品点数を減らし電子機器を軽薄短小化、低コスト化するためである。
特開平11−135964号公報
前述の導電性を有するシール部材として知られているのは、例えば導電性ゴムで成形してなるシール部材である。しかしながらシール部材の全体を導電性ゴムで形成する場合、導電性を付与するために絶縁体となるシリコーンゴムに混入する導電性充填材によってゴム硬度が高くなってしまい、導電性の要求には応えられるものの、電子機器のシール部材として求められる防水・防塵性能を満足することができない。
以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は電子機器に求められる防水・防塵性能と導電性とを両立できるシール部材の提供にある。
上記目的を達成する本発明のシール部材は以下のとおり構成される。
本発明は、ゴム状弾性体でなるシール本体を有し、該シール本体がシール対象物と接触し弾性変形してシール部を形成する被圧縮面を有するシール部材について、該シール本体は導電体を配列した導電部を有しており、該導電部は導通接点部となる端面が前記シール本体の被圧縮面に配置されていることを特徴とする。
本発明のシール部材は、導電性ゴムでなる従来のシール部材とは異なり、シール本体がゴム状弾性体でなる。したがってシール本体の被圧縮面は、シール本体の素材となるゴム状弾性体の柔軟性によりシール対象物と柔らかく接触し弾性変形することでシール部を形成し、これによって防水・防塵効果を確実に発揮することができる。そのシール部を形成する被圧縮面には、導電部の導電接点部となる端面が配置されており、それをシール対象物に導通接触させることができる。したがって本発明のシール部材であれば、シール部材とは別部品となる導通部品の使用を廃止して電子機器の軽薄短小化と低コスト化に貢献することができる。
前記シール本体の被圧縮面は環状にできる。
被圧縮面が環状であるため、防水・防塵領域を環状に囲ってシールすることができる。
前記シール本体の被圧縮面は平坦面にできる。
被圧縮面が平坦面であり凹凸が無いため、シール対象物と弾性接触する被圧縮面の弾性変形によりシール対象物と密着するシール部を形成することができる。
前記シール本体は相互に離間する複数の前記導電部を有することができる。
複数の導電部を有するため、各導電部においてそれぞれシール対象物との導通接触を得ることができる。なお、各導電部が接触するシール対象物は同一部材でも異なる部材でもよい。
前記シール本体が複数の導電部を有し、隣接する導電部の配置間隔が2.5mm以下のピッチであるものとすることができる。
隣接する導電部の配置間隔を2.5mm以下とすることで導電部どうしの間隔が密になり電磁波シールド部を形成することができる。したがって本発明のシール部材であれば、防水・防塵効果と導電性に加えて、さらに電磁波シールド効果が得られる。
前記シール本体が被圧縮面の外側にリブを有する。
リブは被圧縮面への塵埃や雨水等の異物の入り込みを阻止する。このため本発明によれば被圧縮面を異物の付着から保護することができ、被圧縮面に表出する導電部の導通接点部での導通接触を安定して確実にすることができる。
導電部から被圧縮面の外方に伸長する延長導電部を有することができる。
延長導電部によって導電部から被圧縮面の外方に伸長する導通経路が得られる。これによりシール対象物と導通接触する導電部を、被圧縮面から離れた位置にある被接続対象物と導通接触させることを容易に行うことができる。
前記シール本体がフィルム基板を有しており、該フィルム基板が導電線により形成した前記延長導電部を有する。
形状と配線レイアウトの自由度が高いフィルム基板に設けた導電線(回路配線)によって簡易な構成でありながらも、電子機器に適した延長導電部を実現することができる。そのようなフィルム基板はシール本体に貼付けて一体化したり、シール本体にインサート成形で一体化することができる。
本発明は、前記何れか記載のシール部材と、シール部材を挟んで組み合わせるシール対象物とを備える電子機器を提供する。
これによれば、前記本発明のシール部材の機能を発揮することができ、部品点数が少なく、軽薄短小化、低コスト化の点で有利な電子機器を実現することができる。
本発明のシール部材によれば、シール本体の素材となるゴム状弾性体でなる被圧縮面の柔軟な弾性変形によりシール対象物と密着するシール部を形成して確実な防水・防塵効果を発揮しつつ、被圧縮面に表出する導電部の導通接点部を通じてシール対象物との導通接触をも実現することができる。したがって、シール部材とは別部品となる導通部品の削減による電子機器の軽薄短小化と低コスト化に貢献することができる。
一実施形態による電子機器の説明図で、分図(a)が正面図、分図(b)がSA−SA線に沿う概略断面図。 図1のSB部拡大図。 図1の蓋の内面を示す正面図。 第1実施形態のシール部材の説明図で、分図(a)が正面図、分図(b)がSC−SC線に沿う部分断面図。 第2実施形態によるシール部材の断面図。 第3実施形態によるシール部材の断面図。 第4実施形態によるシール部材の断面図。 第5実施形態によるシール部材の断面図。 第6実施形態によるシール部材の説明図で、分図(a)が正面図、分図(b)が分図(a)の底面図、分図(c)が分図(a)のSD−SD線に沿う断面図。 第7実施形態によるシール部材の説明図で、分図(a)が正面図、分図(b)が分図(a)の底面図、分図(c)が分図(a)のSE−SE線に沿う断面図。 第8実施形態によるシール部材の説明図で、分図(a)が正面図、分図(b)が分図(a)の底面図、分図(c)が分図(a)のSF−SF線に沿う断面図。
以下、本発明のシール部材の実施形態を説明する。各実施形態で共通する構成については同一の符号を付して重複説明を省略する。
第1実施形態〔図1〜図4〕
図1に本発明のシール部材を備える電子機器1の例を示す。この電子機器1はタッチパネル2と筐体3とを備えており、筐体3は「シール対象物」となる金属製の本体4と蓋5で構成されている。タッチパネル2には、タッチセンサ2aと液晶表示装置2bを備えており、タッチセンサ2aをタッチ操作することで入力操作を行い、各種情報が液晶表示装置2bに表示される。筐体3の内部にはプリント基板6が設置されている。なお、電子機器1としては、具体的には活動量計、スマートウォッチ等のウェアラブル装置、スマートフォン、タブレット等に適用することができる。
図2で断面を示すように、シール部材11は本体4と蓋5との組合せ部分に取付けられている。具体的には本体4の環状の取付溝4aと蓋5の環状の取付溝5aの内部に取付けられる。これによって筐体3の外部から内部への塵埃や、雨・水・汗等の水分等の異物の入り込みを阻止して、筐体3の内部を保護する。また、シール部材11によって本体4と蓋5との導通経路を設けることで、タッチパネル2のグランド接続が得られるようにする。
図3には蓋5の内面に形成された環状の取付溝5aにシール部材11を取付けた状態を示す。蓋5を本体4に組合せて筐体3が形成される。図4には取付溝5aから取り出したシール部材11を示す。
シール部材11は、ゴム状弾性体でなるシール本体12を有する。図4(a)で示すように、本実施形態のシール本体12は、環状のもの、特に隅丸長方形枠状のものを例示している。しかしながら、この形状に限定するものではなく、シール本体12は電子機器1の防水・防塵領域を形成する形状とすることができる。具体的には、正円形枠状、楕円形枠状、多角形枠状等の環状のもの、そして有端の線状のもの、シート状のものとすることが可能である。
図4(b)で示すように、シール本体12は、断面が扁平な長方形状としており、平坦面の上面12a及び下面12bを有する。本実施形態ではその平坦な上面12a、下面12bの全面が、シール対象物の被着面と押圧接触し弾性変形して密着するシール部を形成するための被圧縮面13として機能する。また、上面12a、下面12bだけでなく側面12cも被圧縮面13として機能する。それらの被圧縮面13は平坦面であることから、取付溝4a、5aへの設置後も捩れにくく確実なシール性を維持することができる。
シール本体12の素材となる「ゴム状弾性体」は、絶縁性でゴム弾性を有する熱硬化性ゴム、熱可塑性エラストマーが使用できる。例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、1,2−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスリホンゴム、ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ化系熱可塑性エラストマー、イオン架橋系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。後述するように金型中で加熱硬化する場合は熱硬化性ゴムが好ましく、なかでも耐熱性の高いシリコーンゴム、フッ素ゴムがより好ましい。
シール本体12には導電部14が配置されている。本実施形態ではシール本体12の周方向に沿って相互に離間するように一対の各長手辺に5つの導電部14が形成され、一対の各短手辺に3つの導電部14が形成されている。
導電部14は、多数の導電体がシール本体12の厚み方向で繋がって導電路を形成する部位である。本実施形態の導電部14は円柱状に形成されている。導電体の材質には、金属、セラミックなどによる粒子状、繊維状、細線状のものが挙げられる。導電体に磁性導電体を用いる場合は、例えば、ニッケル、コバルト、鉄、フェライト、またはそれらを多く含む合金などが挙げられる。他にも良導電性の金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄、パラジウム、コバルト、クロムなどの金属類、ステンレス、真鍮などの合金類、樹脂、絶縁性セラミックなどからなる粉末や細線を磁性導電体でめっきしたもの、あるいは磁性導電体に良導電性の金属をめっきしたものなどを用いることができる。
導電部14は、上側の端面14aがシール本体12の上面12aと段差無く連続する面一に表出しており、それが一端側の「導通接点部」を形成する。これと同様に下側の端面14bは下面12bと段差無く連続する面一に表出しており、それが他端側の「導通接点部」を形成している。ゴム状弾性体に導電部を形成した異方導電性コネクタが知られているが、そうした従来の異方導電性コネクタに見られない特徴は、防水・防塵のシール部を形成する被圧縮面13に導電部14の端面14a、14bが面一に露出しており、したがって導電部14の端面14a、14bが被圧縮面13とともにシール部として機能することである。
シール部材11を製造する一例を説明すると、導電体としての粒子状の磁性導電体を分散した液状ゴムを金型のキャビティー内に注入し、このキャビティー内に磁力を印加して分散している磁性導電体をキャビティー内で磁場配向させる。この配向部分が導電部14となる。その後、液状ゴムを硬化することで、ゴム状弾性体でなるシール本体12に磁性導電体を磁場配向してなる導電部14を有するシール部材11を得ることができる。
なお、以上のような製造方法のほか、例えば導電性ゴムで導電部14を形成しておき、それをシール本体12と一体成形することもできる。また、シール本体12の成形後に、導電部14を形成する部分に細線状の導電体を外部から打ち込むようにして導電部14を形成することもできる。
シール部材11は、蓋5の取付溝5aに取付けた状態で、蓋5を本体4と嵌め合わせることで、本体4の取付溝4aに入り込み、被圧縮面13が取付溝4a,5aによる押圧接触を受ける。被圧縮面13は、シール本体12の素材となるゴム状弾性体の柔軟性により「シール対象物」としての本体4の取付溝4aと蓋5の取付溝5aの内面と柔らかく押圧接触し弾性変形することで密着状態のシール部を形成し、これによって防水・防塵効果を発揮することができる。
また、シール部を形成する被圧縮面13には、導電部14の導電接点部となる端面14a、14bが配置されている。それを筐体3の本体4と蓋5に導通接触させることで、タッチパネル2のグランド接続を得ることができる。したがってシール部材11であれば、それとは別部品となる導通部品の使用を廃止して電子機器1の軽薄短小化と低コスト化に貢献することができる。
第2実施形態〔図5〕
第2実施形態のシール部材21が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、導電部14の配置間隔であり、その他は同じである。図5ではシール部材11の長手辺に相当する部分のみを拡大して示している。
本実施形態では導電部14の配置間隔dが2.5mm以下となるように配置している。そして図5で示す隣接する導電部14どうしの配置間隔はすべて2.5mm以下となっており、これによってシール部材21には複数の導電部14の配列長さに対応する電磁波シールド部22が形成されている。
このシール部材21によれば、電磁波シールド部22によって、防水・防塵、導電性に加えてさらに筐体3の内部から外部への電磁波の漏出を防ぐ電磁波シールド効果を発揮することができる。
第3実施形態〔図6〕
図6は第3実施形態のシール部材31の拡大断面図である。このシール部材31が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、シール本体32に面取り部32aを設けた点であり、その他は同じである。
このシール部材31では面取り部32aがガイド面となるため蓋5の取付溝5aへの取付けが容易となる。また、そのシール部材31を本体4の取付溝4aに入り込ませるための位置決めは、外部からの目視が困難でブラインド作業になりやすい。しかしながら、面取り部32aがガイド面となるため、ブラインド作業となってもシール部材31を取付溝4aに入り込ませやすく作業を容易化し作業効率を高めることができる。
第4実施形態〔図7〕
図7は第4実施形態のシール部材41の拡大断面図である。このシール部材41が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、シール本体42の上面42aにリブ43を有する点であり、その他は同じである。リブ43は、断面角形であり、シール本体42の全周に亘って環状に形成されている。
このシール部材41によれば、被圧縮面13がリブ43で囲まれるため、被圧縮面13への塵埃や雨水等の異物の入り込みを遮断できる。したがって被圧縮面13を保護することができ、被圧縮面13に露出する導電部14の端面14aでの導通接触を安定して確実に行うことができる。
なお、リブ43については、シール本体42の下面42bに設けるようにしてもよい。また、シール本体42の全周ではなく一部に設けてもよく、さらに外周側と内周側の一対設けるのではなく、防水・防塵の方向に応じて外周側または内周側の何れかだけでもよい。
第5実施形態〔図8〕
図8は第5実施形態のシール部材51の拡大断面図である。第5実施形態のシール部材51は第4実施形態のシール部材41と同様に、シール本体52の上面52aにリブ53を設けている点で第1実施形態のシール部材11と異なり、その他は同じである。リブ53もシール本体52の全周に亘って環状に形成されている。また、シール部材51は、シール本体52の上面52aに上方に突出する凸部52a1が形成されており、その上面が被圧縮面54となっている。
このシール部材51も第4実施形態と同様に、リブ53によって被圧縮面54への異物の入り込みを遮断して被圧縮面54を保護することができ、被圧縮面54に露出する導電部14の端面14aでの導通接触を安定して確実に行える。
さらにリブ53は、第4実施形態のリブ43と異なり、被圧縮面54の側に傾斜面53aを有する断面直角三角形状となっている。そのためシール対象物の被着面と接触すると上端が外側へ倒れるように弾性変形する。したがって、内側には倒れてしまって被圧縮面54に重なるような不都合はない。
また、被圧縮面54を凸部52a1の端面に嵩上げして形成している。このためシール対象物の被着面に対して被圧縮面54を早く弾性接触させることができ、リブ53があっても被圧縮面54を確実に弾性変形させることができる。したがって、この点でも導電部14における確実な導通接触を得ることができる。
なお、リブ53については、シール本体52の下面52bに設けるようにしてもよい。また、シール本体52の全周ではなく一部に設けてもよく、さらに外周側と内周側の一対設けるのではなく、防水・防塵の方向に応じて外周側または内周側の何れかだけでもよい。
第6実施形態〔図9〕
図9に第6実施形態のシール部材61を示す。このシール部材61が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、シール本体62が枠状部62aとブロック状のコネクタ部62bにより構成される点であり、その他は同じである。枠状部62aはシール部材11と同じであり、コネクタ部62bが第6実施形態に特有の構成である。
コネクタ部62bは枠状部62aよりも大きいブロック状に形成されており、4つの導電部14が形成されている。筐体3の本体4の取付溝4aと蓋5の取付溝5aには、枠状部62aとコネクタ部62bを収容できるようにされている。そして、枠状部62aとコネクタ部62bの上面と下面はそれぞれ被圧縮面13,63を形成する。
このシール部材61によれば、ブロック状のコネクタ部62bが枠状部62aよりも大きく取り扱いやすいことから、取付作業性を向上することができる。
なお、コネクタ部62bについてはシール本体62に複数設けるようにしてもよい。
第7実施形態〔図10〕
図10に第7実施形態のシール部材71を示す。このシール部材71が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、シール本体72として枠状部72aと枠状部72aの内縁から突出する突出部72bとが形成されている点と、突出部72bに枠状部72aの円柱状の導電部14と形状が異なる楕円柱状の延長導電部73が形成されている点である。延長導電部73のような楕円柱状を得るには、金型内に磁場を形成するための配向ピンとして端面形状が円形のものではなく、延長導電部73に対応する楕円形状のものを使用する。これにより楕円柱状に磁性導電体を配向することが可能となり、楕円柱状の延長導電部73を一体の成形体として形成することができる。以上の他はシール部材11と同じである。
枠状部72aは、その全周に亘って筐体3の本体4の取付溝4aと蓋5の取付溝5aの内部で押圧接触し弾性変形した状態で配置される。枠状部72aの短手辺上に位置する延長導電部73の基端側も押圧接触し弾性変形した状態となる。しかしながら枠状部72aの内縁側を基端側として突出する突出部72bは、防水・防塵効果を得る目的では本体4と蓋5による押圧接触を受けない部分となっている。そして、延長導電部73の先端側は接点部として筐体3に内蔵するプリント基板6の接点部と導通接続することができる。このようにして本実施形態のシール部材71では、延長導電部73をプリント基板6の接点部と導通接続して筐体3へのグランド接続用の導電経路を形成することができる。
第8実施形態〔図11〕
図11に第8実施形態のシール部材81を示す。このシール部材81が第1実施形態のシール部材11と異なる点は、先ずシール本体82が、枠状部82aとブロック状のコネクタ部82bにより構成される点である。そして、そのコネクタ部82bに「フィルム基板」としてのFPC(フレキシブルプリント回路基板)83を一体に備える点である。その他は同じである。
FPC83には、コネクタ部82bの内部に位置する接点部83aが形成されている。接点部83aはFPC83の表面の絶縁材料を部分的に除去することで、銅箔でなる導電線(回路配線)を露出させた部位である。この接点部83aからシール本体82の内側、外側に向けて伸長するFPC83の導電線によって延長導電部83bが形成されている。
コネクタ部82bには導電部84が形成されている。導電部84は、枠状部82aの導電部14と同じ製造方法により形成したものである。しかしながら、コネクタ部82bの導電部84は、FPC83を挟んだ上部導電部84aと下部導電部84bとで構成される。そのうちの上部導電部84aの下端が、前述のFPC83の接点部83aと導通接触する状態とされている。
シール部材81によれば、第7実施形態のシール部材71と同様に延長導電部83bが形成されており、プリント基板6等との導通接続できるようになっている。そして本実施形態では、形状と配線レイアウトの自由度が高いFPC83によって延長導電部83bを形成しているため、電子機器1に適したシール部材81を利用する様々な導通接続を容易に得ることができる。
なお、導電部84についてはFPC83に接点部83aよりも小さい貫通孔を形成して、FPC83によって上下に分断されないものとして形成することもできる。
実施形態の変形例
以上の実施形態は一例であり、シール本体12の円形枠状、多角形枠状等、その他の環状でもよく、またシール部材として機能させることができれば環状ではない有端の線状でもよい。つまり、本発明のシール部材による防水・防塵領域の形状は環状に限定されない。
第2実施形態以外の実施形態については導電部14の配置間隔を第2実施形態と同様に2.5mm以下として電磁波シールド部22として形成してもよい。
各実施形態の特徴とする構成については他の実施形態に組み合わせてもよい。例えば第3実施形態の面取り部32a、第4実施形態、第5実施形態のリブ43,53を他の実施形態に適用してもよい。
第8実施形態のシール部材81では、FPC83をインサート成形によりコネクタ部82bと一体化する例を示したが、FPC83をコネクタ部82bに両面テープで貼り付けるようにして一体化してもよい。
1 電子機器
2 タッチパネル
2a タッチセンサ
2b 液晶表示装置
3 筐体(シール対象物)
4 本体(シール対象物)
4a 取付溝
5 蓋(シール対象物)
5a 取付溝
6 プリント基板
11 シール部材(第1実施形態)
12 シール本体
12a 上面
12b 下面
13 被圧縮面
14 導電部
14a 端面(上面、導通接点部)
14b 端面(下面、導通接点部)
21 シール部材(第2実施形態)
22 電磁波シールド部
31 シール部材(第3実施形態)
32 シール本体
32a 面取り部
41 シール部材(第4実施形態)
42 シール本体
42a 上面
42b 下面
43 リブ
51 シール部材(第5実施形態)
52 シール本体
52a 上面
52a1 凸部
52b 下面
53 リブ
53a 傾斜面
54 被圧縮面
61 シール部材(第6実施形態)
62 シール本体
62a 枠状部
62b コネクタ部
63 被圧縮面
71 シール部材(第7実施形態)
72 シール本体
72a 枠状部
72b 突出部
73 延長導電部
81 シール部材(第8実施形態)
82 シール本体
82a 枠状部
82b コネクタ部
83 FPC(フィルム基板)
83a 接点部
83b 延長導電部
84 導電部
84a 上部導電部
84b 下部導電部

Claims (9)

  1. ゴム状弾性体でなるシール本体を有し、
    該シール本体がシール対象物と接触し弾性変形してシール部を形成する被圧縮面を有するシール部材において、
    該シール本体は導電体を配列した導電部を有しており、
    該導電部は導通接点部となる端面が前記シール本体の被圧縮面に配置されており、
    導電部から被圧縮面の外方に伸長する延長導電部を有することを特徴とするシール部材。
  2. 前記シール本体は、枠状部と、前記枠状部の内縁から突出する突出部とを有し、
    前記延長導電部は、前記突出部に形成される請求項1記載のシール部材。
  3. 前記シール本体がフィルム基板を有しており、該フィルム基板が接点部と前記延長導電部とを有する請求項1記載のシール部材。
  4. 前記シール本体の被圧縮面が環状である請求項1〜請求項3何れか1項記載のシール部材。
  5. 前記シール本体の被圧縮面が平坦面である請求項1〜請求項4何れか1項記載のシール部材。
  6. 前記シール本体が相互に離間する複数の前記導電部を有する請求項1〜請求項5何れか1項記載のシール部材。
  7. 前記シール本体が複数の導電部を有し、隣接する導電部の配置間隔が2.5mm以下のピッチである請求項1〜請求項6何れか1項記載のシール部材。
  8. 前記シール本体が被圧縮面の外側にリブを有する請求項1〜請求項7何れか1項記載のシール部材。
  9. 請求項1〜請求項8何れか1項記載のシール部材と、シール部材を挟んで組み合わせるシール対象物とを備える電子機器。
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