JP2009206795A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、アンテナ特性の劣化を抑制すると共に小型化が実現された電子機器を提供することができる。
【解決手段】携帯電話機１は、第１面７０ａ及び第２面７０ｂを有する回路基板７０と、回路基板７０における第１面７０ａに側に配置されチップアンテナ１０１が載置されるアンテナ基板１０５と、第２面７０ｂに形成されチップアンテナ１０１に給電するための第１給電グランドパターン１２５と、第２面に形成され第１給電グランドパターン１２５に電気的に接続される整合回路１３０と、第１面７０ａとアンテナ基板１０５との間に配置され、整合回路１３０に電気的に接続されると共にチップアンテナ１０１に給電する給電バネと、を備え、第１給電グランドパターン１２５は、回路基板７０における垂直方向Ｚにおいて、アンテナ基板１０５と重なるように形成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、携帯電話機等のアンテナを有する電子機器に関する。

従来、電子機器としての携帯電話機において、アンテナ性能が劣化することを抑制するため、アンテナの周囲から金属物等を離間させる等の工夫がなされている。
しかし、上述の場合、アンテナや金属物を含む電子部品等の配置が制限されるため、携帯電話機における小型化を妨げる要因の一つになっていた。特に、電子部品が実装された回路基板にアンテナが配置される場合、アンテナにおける配置の制限が小型化を妨げる大きな容易になっていた。

これに対し、回路上における配置制限を回避して小型化を実現すべく、メイン基板における一方側にアンテナ基体を配置すると共に、アンテナ基体の表面にアンテナ部材を配置する構造を有する携帯電話機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１３８５１５号公報

しかし、特許文献１における携帯電話機であっても、垂直方向における整合回路や給電グランドパターンによる配置の制限は解消できていなかった。

本発明は、アンテナ特性の劣化を抑制すると共に、小型化が実現された電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、第１面及び第２面を有する第１基板と、前記第１基板における前記第１面に側に配置され、アンテナが載置される第２基板と、前記第２面に形成され前記アンテナに給電するための第１給電グランドパターンと、前記第２面に形成され前記第１給電グランドパターンに電気的に接続される整合回路と、前記第１面と前記第２基板との間に配置され、前記整合回路に電気的に接続されると共に前記第２基板を介して前記アンテナに給電する給電手段と、を備える電子機器に関する。

また、前記第１給電グランドパターンは、前記第１基板における垂直方向において、前記第２基板と重なるように形成されることが好ましい。

また、前記第１面には、前記アンテナとは異なる電子部品に給電するための第２給電グランドパターンが形成され、前記第２給電グランドパターンは、前記垂直方向において、前記第２基板と重ならないように形成されることが好ましい。

また、前記第１基板と前記第２基板との間には、前記第２基板を保持する保持部材が配置されることが好ましい。

また、前記給電手段は、弾力性を有する導電体であることが好ましい。

また、前記導電体は、金属製の給電バネであることが好ましい。

本発明によれば、アンテナ特性の劣化を抑制すると共に、小型化が実現された電子機器を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１により、電子機器としての携帯電話機１における基本構造を説明する。図１は、携帯電話機１を開いた状態における外観斜視図を示す。

図１に示すように、携帯電話機１は、筐体としての操作部側筐体２と、表示部側筐体３と、を備える。操作部側筐体２と表示部側筐体３とは、ヒンジ機構を備える連結部４を介して開閉可能に連結される。具体的には、操作部側筐体２の上端部と表示部側筐体３の下端部とは、連結部４を介して連結される。これにより、携帯電話機１は、ヒンジ機構を介して連結された操作部側筐体２と表示部側筐体３とを相対的に動かすことが可能に構成される。つまり、携帯電話機１は、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが開いた状態（開状態）と、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが折り畳まれた状態（閉状態）とにすることができる。ここで、閉状態とは、両筐体が互いに重なるように配置された状態であり、開状態とは、両筐体が互いに重ならないように配置された状態をいう。

操作部側筐体２は、外面がフロントケース２ａとリアケース２ｂとにより構成される。操作部側筐体２は、フロントケース２ａ側に、操作キー群１１と、携帯電話機１の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイクとしての音声入力部１２とがそれぞれ露出するように構成される。

操作キー群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キー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キー１４と、各種操作における決定や上下左右方向のスクロール等を行う操作部材としての決定操作キー１５とにより構成される。操作キー群１１を構成する各キーそれぞれには、操作部側筐体２と表示部側筐体３との開閉状態や各種モード、あるいは起動されているアプリケーション等の種類に応じて所定の機能が割り当てられる（キー・アサイン）。そして、使用者が各キーを押圧することにより、各キーに割り当てられている機能に応じた動作が実行される。

音声入力部１２は、操作部側筐体２の長手方向における連結部４側と反対の外端部側に配置される。つまり、音声入力部１２は、携帯電話機１が開状態において一方の外端部側に配置される。

操作部側筐体２における一方側の側面には、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（図示せず）が配置される。操作部側筐体２の他方側の側面には、所定の機能が割り当てられているサイドキーと、外部メモリの挿入及び取り出しが行われるインターフェース（図示せず）とが配置される。インターフェースは、キャップにより覆われている。各インターフェースは、不使用時にはキャップにより覆われる。

表示部側筐体３は、外面がフロントパネル３ａと、フロントケース３ｂと、リアケース３ｃ（図３参照）と、リアパネル３ｄ（図３参照）とにより構成される。表示部側筐体３におけるフロントケース３ｂには、各種情報を表示するための表示部２１と、通話の相手側の音声を出力するレシーバとしての音声出力部２２と、が露出するように配置される。ここで、表示部２１は、液晶パネルと、この液晶パネルを駆動する駆動回路と、この液晶パネルの背面側から光を照射するバックライト等の光源部とから構成される。

次いで、図２から図７により、操作部側筐体２及び表示部側筐体３の内部構造について説明する。図２は、操作部側筐体２に内蔵される部材の分解斜視図である。図３は、表示部側筐体３に内蔵される部材の分解斜視図である。図４は、サブアンテナ部１００における平面図である。図５は、サブアンテナ部１００における側面図である。図６は、回路基板７０における第２面７０ｂに配置される整合回路１３０及び第１給電グランドパターン１２５を説明する部分拡大図である。図７は、図６におけるＸ−Ｘ断面図である。

図２に示すように、操作部側筐体２は、フロントケース２ａと、キー構造部４０と、キー基板５０と、ケース体６０と、基準電位パターン層７５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第１基板としての回路基板７０と、回路基板７０上に配置されるサブアンテナ部１００と、メインアンテナ部９０と、バッテリリッド２ｃを備えたリアケース２ｂと、バッテリ８０とを備える。

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、キー構造部４０と、キー基板５０と、ケース体６０と、回路基板７０と、回路基板７０上に配置されるサブアンテナ部１００と、メインアンテナ部９０とが挟まれるようにして内蔵される。

フロントケース２ａには、携帯電話機１を折り畳んだ状態で表示部側筐体３の表示部２１と対向する内側面に、キー孔１３ａ、１４ａ、１５ａが形成される。キー孔１３ａ、１４ａ、１５ａそれぞれからは、機能設定操作キー１３を構成する機能設定操作キー部材１３ｂの押圧面、入力操作キー１４を構成する入力操作キー部材１４ｂの押圧面、及び決定操作キー１５を構成する決定操作キー部材１５ｂの押圧面が露出される。この露出した機能設定操作キー部材１３ｂ、入力操作キー部材１４ｂ及び決定操作キー部材１５ｂ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それぞれに設けられる後述のメタルドーム（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。

キー構造部４０は、操作部材４０Ａと、補強部材としてのキーフレーム４０Ｂと、シート部材としてのキーシート４０Ｃと、により構成される。

操作部材４０Ａは、複数のキー操作部材により構成される。具体的には、機能設定操作キー部材１３ｂと、入力操作キー部材１４ｂと、決定操作キー部材１５ｂとにより構成される。操作部材４０Ａを構成する各操作キー部材それぞれは、後述するキーフレーム４０Ｂを挟んでキーシート４０Ｃに接着される。キーシート４０Ｃに接着された各操作キー部材それぞれにおける押圧面は、上述の通り、キー孔１３ａ、１４ａ、１５ａそれぞれから外部に露出して配置される。

キーフレーム４０Ｂは、孔部１４ｃが複数形成された金属性の板状部材である。キーフレーム４０Ｂは、入力操作キー部材１４ｂの押圧による回路基板７０等への悪影響を防ぐための補強部材である。また、キーフレーム４０Ｂは導電性の部材であり、入力操作キー部材１４ｂにおける静電気を逃がすための部材としても機能する。キーフレーム４０Ｂに形成される複数の孔部１４ｃには、後述するキーシート４０Ｃに形成される凸部１４ｄが嵌合するように配置される。そして、この凸部１４ｄに入力操作キー部材１４ｂが接着される。

キーシート４０Ｃは、可撓性を有するシリコンゴム製のシート状部材である。キーシート４０Ｃには、上述の通り、複数の凸部１４ｄが形成される。複数の凸部１４ｄは、キーシート４０Ｃにおけるキーフレーム４０Ｂが配置される側の面に形成される。この複数の凸部１４ｄそれぞれは、後述するキースイッチ５２に対応する位置に形成される。

キー基板５０は、キーシート４０Ｃ側に配置される複数のキースイッチ５１、５２、５３を有する。複数のキースイッチ５１、５２、５３、それぞれは、各操作部材４０Ａに対応する位置に配置される。キー基板５０に配置されるキースイッチ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、キー基板５０の表面に印刷された電気回路（図示せず）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ように構成される。なお、キー基板５０は、複数の絶縁層（絶縁フィルム）の間に配線を挟み込んだものである。

キー基板５０がケース体６０における平板部６１に載置されるので、操作部材４０Ａそれぞれが押圧されることによる圧力や撓みは、ケース体６０の下方に配置される回路基板７０に伝達されにくい。

ケース体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導電性の部材である。ケース体６０は、平板部６１における開口側の面に略垂直に形成されるリブ６２を有する。リブ６２は、回路基板７０に実装される各種電子部品のうち最も高さのある電子部品の高さと同等又はそれよりも十分に高くなるよう形成される。リブ６２は、平板部６１の周縁及び内側に基準電位部を構成する基準電位パターン層７５に対応するように形成される。具体的には、ケース体６０が回路基板７０に載置された状態で、基準電位パターン層７５上に配置されるようにリブ６２が形成される。なお、ケース体６０は、金属により形成するほか、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よい。

ケース体６０は、リブの底面が基準電位パターン層７５に当接されることで、該基準電位パターン層７５と電気的に接続される。ケース体６０は、基準電位パターン層７５と電気的に導通して該基準電位パターン層７５と同じ大きさの電位を有するようになる。つまり、ケース体６０は、シールドケースとして機能する。ケース体６０は、シールドケースとして外部からの高周波等のノイズが回路基板７０に配置される各種電子部品に作用するのを抑制すると共に、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路、ＣＰＵ回路、電源回路等から放出されるノイズを遮蔽して、他の電子部品やアンテナに接続される受信回路等に作用することを抑制する。具体的には、ケース体６０におけるリブ６２の底面が基準電位パターン層７５上に配置されることで、後述する各回路はリブ６２により囲われると共に平板部６１の一部により覆われる。リブ６２は、各回路における隔壁として機能し、平板部６１の一部と共に各回路をシールドする。

回路基板７０には、メインアンテナ部９０やサブアンテナ部１００が送受信する信号を処理する信号処理部を含む不図示の各種電子部品や回路が配置される。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、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路、電源回路等を含む各種回路ブロックが形成される。また、回路基板７０には、連結部４側に延出部７９が形成される。

回路基板７０におけるケース体６０側の第１面７０ａには、上述の各種電子部品のほか、基準電位部を構成する基準電位パターン層７５が形成される。基準電位パターン層７５は、上述の各回路ブロックを区画するように形成される。基準電位パターン層７５は、回路基板７０の第１面７０ａの表面に導電性の部材を所定パターンで印刷することで形成される。

図４から図７に示すように、回路基板７０における第１面７０ａには、第１面７０ａに実装される電子部品に給電を行う第２給電グランドパターン１２０が形成される。第２給電グランドパターン１２０における一部は、後述する保持部材１１０の外周から所定距離だけ離間して形成される。
また、回路基板７０における第１面７０ａ側には、サブアンテナ部１００と、給電バネ１１５と、が配置される。
また、回路基板７０における第２面７０ｂには、サブアンテナ部１００に給電を行う第１給電グランドパターン１２５と、第２給電グランドパターン１２０に電気的に接続される整合回路１３０とが形成される。
また、回路基板７０には、第１面７０ａと第２面７０ｂとに連通するように形成される連通線１１６が形成される。

図４及び図５に示すように、延出部７９における第１面７０ａ側には、サブアンテナ部１００が配置される。
サブアンテナ部１００は、延出部７９における第１面７０ａ上に載置される保持部材１１０と、保持部材１１０に載置される第２基板としてのアンテナ基板１０５と、アンテナ基板１０５上に配置されるアンテナとしてのチップアンテナ１０１と、を備える。

保持部材１１０は、樹脂製であって高さが低い長方形状の部材である。保持部材１１０における回路基板７０側には、図５及び図６に示すように、突起状の取り付け部１１０ｂが形成される。保持部材１１０は、突起状の取り付け部１１０ｂが延出部７９に形成される孔部１１０ａに挿通されることで、回路基板７０における第１面７０ａ側に取り付けられる。

また、保持部材１１０には、回路基板７０側からアンテナ基板１０５側に連通する不図示の開口部が形成される。開口部には、給電バネ１１５が弾性力を有した状態で収容配置される。

アンテナ基板１０５は、回路基板７０よりも小さな回路基板である。アンテナ基板１０５における保持部材１１０側には、不図示の第１導電部が形成される。第１導電部は、保持部材１１０に形成された開口に対応した位置に配置される。開口に対応して配置された第１導電部には、給電バネ１１５が当接される。また、アンテナ基板１０５における保持部材１１０と反対側には、チップアンテナ１０１が配置される。

チップアンテナ１０１は、アンテナ基板１０５における保持部材１１０と反対側に実装される。チップアンテナ１０１は、アンテナ基板１０５を介して給電バネ１１５により給電される。

図６及び図７に示すように、整合回路１３０は、回路基板７０における第２面７０ｂに形成される。整合回路１３０は、該整合回路１３０の一部が延出部７９に位置するように形成される。整合回路１３０は、第１給電グランドパターン１２５に電気的に接続される。

図７に示すように、整合回路１３０は、連通線１１６により回路基板７０における第１面７０ａに形成された不図示の第２導電部に電気的に接続される。第２導電部には、給電バネ１１５における一端側が固定される。

給電バネ１１５は、弾性力を有した状態で第１導電部と第２導電部との間に配置される。給電バネ１１５は、一端側が第２導電部に固定されると共に、他端側が第１導電部に当接される。第２導電部は、連通線１１６を介して第１給電グランドパターン１２５に電気的に接続される。第１導電部は、アンテナ基板１０５を介してチップアンテナ１０１に電気的に接続される。上記構成により、給電バネ１１５は、第１給電グランドパターン１２５とチップアンテナ１０１とに電気的に接続される。つまり、給電バネ１１５は、第１給電グランドパターン１２５からの電力をチップアンテナ１０１に給電させる。

ここで、図７に示すように、回路基板７０における垂直方向Ｚにおいて、第２給電グランドパターン１２０は、アンテナ基板１０５に重ならないように形成される。また、垂直方向Ｚにおいて、第１給電グランドパターン１２５は、アンテナ基板１０５に重なるように形成される。

メインアンテナ部９０は、基台上に所定形状のアンテナエレメントが配置されることにより構成される。メインアンテナ部９０は、携帯電話機１における連結部４側と反対の端部側に配置される。このメインアンテナ部９０のアンテナエレメントは、帯状の板金により形成される。また、メインアンテナ部９０は、不図示の給電端子を介して回路基板７０から給電される。これにより、アンテナエレメントは、給電端子を介して回路基板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。

リアケース２ｂの一端側（図２において）には、取り外し可能なバッテリリッド２ｃが設けられており、バッテリ８０をリアケース２ｂの外側から収納した後、リアケース２ｂに装着される。また、リアケース２ｂにおける一端側には、ユーザの音声を入力する不図示の音声入力部１２（特にマイク）が収容される。

図３に示すように、表示部側筐体３は、フロントパネル３ａと、音声出力部２２と、フロントケース３ｂと、音声出力部２２と、表示部２１と、表示部２１が接続されたプリント基板８５と、リアケース３ｃと、リアパネル３ｄと、を備える。

表示部側筐体３は、フロントパネル３ａと、フロントケース３ｂと、表示部２１と、プリント基板８５と、リアケース３ｃと、リアパネル３ｄとがそれぞれが積層的に配置される。具体的には、フロントケース３ｂとリアケース３ｃ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。

そして、フロントケース３ｂとリアケース３ｃとの間には、表示部２１が接続されたプリント基板８５が挟まれるようにして内蔵される。プリント基板８５には、不図示のアンプと接続されるスピーカが接続される。

次に、携帯電話機１における作用について説明する。
まず、回路基板７０における第２給電グランドパターン１２０には、第１面７０ａに実装される電子部品に供給される電流が流れる。第２給電グランドパターン１２０は、回路基板７０における表層に形成されるので、ノイズ等が外部に発生される。

ここで、図７に示すように、チップアンテナ１０１は、垂直方向Ｚにおいて、第２給電グランドパターン１２０と重ならないように配置されるので、第２給電グランドパターン１２０から発生するノイズ等の影響を受けにくい。

次いで、回路基板７０における第１給電グランドパターン１２５には、チップアンテナ１０１に給電される電流が流れる。第１給電グランドパターン１２５からの電流は、整合回路１３０、回路基板７０に形成される第２導電部、給電バネ１１５及びアンテナ基板１０５に形成される第１導電部を介してチップアンテナ１０１に供給される。第１給電グランドパターン１２５は、回路基板７０における表層に形成されるので、ノイズ等を外部に発生させる。

ここで、図７に示すように、チップアンテナ１０１は、垂直方向Ｚにおいて、第１給電グランドパターン１２５と重なるように配置される。しかし、チップアンテナ１０１は、回路基板７０における第１給電グランドパターン１２５と反対の面側に配置されるので、第１給電グランドパターン１２５から発生するノイズ等の影響を受けにくい。

本実施形態によれば、整合回路１３０と、チップアンテナ１０１に給電するための第１給電グランドパターン１２５とを回路基板７０上において、チップアンテナ１０１と逆側の面に形成したため、チップアンテナ１０１の特性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、回路基板７０における第１面７０ａ側に配置されたチップアンテナ１０１に給電する第１給電グランドパターン１２５を回路基板７０における第２面７０ｂに形成したので、垂直方向Ｚにおいて、第１給電グランドパターン１２５は、チップアンテナ１０１と重なるように形成することができる。これにより、回路基板７０における実装効率を向上させることができる。なお本発明では、第１給電グランドパターン１２５を、垂直方向Ｚにおいて、チップアンテナ１０１と重ならないように形成するとしても良い。

また、本実施形態によれば、チップアンテナ１０１に対する第１給電グランドパターン１２５から発生するノイズによる影響が抑制することができる。

また、本実施形態によれば、アンテナ特性の劣化を抑制すると共に小型化が実現された携帯電話機１を提供することができる。

以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の形態で実施することができる。例えば、本実施形態において、電子機器として携帯電話機１について説明しているが、これに限定されず、ＰＨＳ（登録商標；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置、ノートパソコン等であってもよい。

また、本実施形態において、連結部４により折り畳み可能な携帯電話機１の説明をしているが、このような折り畳み式ではなく、操作部側筐体２と表示部側筐体３との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、操作部側筐体２と表示部側筐体３との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（ターン）式や、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが一つの筐体に配置され連結部を有さない型式（ストレートタイプ）でもよい。また、携帯電話機１は、開閉及び回転可能ないわゆる２軸ヒンジタイプであってもよい。

携帯電話機１を開いた状態における外観斜視図である。 操作部側筐体２に内蔵される部材の分解斜視図である。 表示部側筐体３に内蔵される部材の分解斜視図である。 サブアンテナ部１００における平面図である。 サブアンテナ部１００における側面図である。 回路基板７０における第２面７０ｂに配置される整合回路１３０及び第１給電グランドパターン１２５を説明する部分拡大図である。 図６におけるＸ−Ｘ断面図である。

符号の説明

１ 携帯電話機
２ 操作部側筐体
３ 表示部側筐体
７０ 回路基板（第１基板）
７０ａ 第１面
７０ｂ 第２面
１０１ チップアンテナ（アンテナ）
１０５ アンテナ基板（第２基板）
１１０ 保持部材
１１５ 給電バネ（給電手段）
１２０ 第２給電グランドパターン
１２５ 第１給電グランドパターン
１３０ 整合回路
Ｚ 垂直方向

Claims (6)

1. 第１面及び第２面を有する第１基板と、
   前記第１基板における前記第１面に側に配置され、アンテナが載置される第２基板と、
   前記第２面に形成され前記アンテナに給電するための第１給電グランドパターンと、
   前記第２面に形成され前記第１給電グランドパターンに電気的に接続される整合回路と、
   前記第１面と前記第２基板との間に配置され、前記整合回路に電気的に接続されると共に前記第２基板を介して前記アンテナに給電する給電手段と、を備える電子機器。
2. 前記第１給電グランドパターンは、前記第１基板における垂直方向において、前記第２基板と重なるように形成される請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１面には、前記アンテナとは異なる電子部品に給電するための第２給電グランドパターンが形成され、
   前記第２給電グランドパターンは、前記垂直方向において、前記第２基板と重ならないように形成される請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記第１基板と前記第２基板との間には、前記第２基板を保持する保持部材が配置される請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
5. 前記給電手段は、弾力性を有する導電体である請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
6. 前記導電体は、金属製の給電バネである請求項５に記載の電子機器。

Images