JP4805218B2 - 携帯端末装置 - Google Patents

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Description

本発明は、携帯電話装置や簡易型携帯電話機等の移動通信機、或いはPDA(Personal Digital Assistants)といった携帯端末装置に関する。特には、携帯端末装置の基板配置構造に関する。
近年、携帯情報無線端末は、無線部、情報処理部、電源部、表示部、音響部等の多くの電子部品を筐体内に実装させることにより利便性を向上させると共に、筐体の小型化、薄型化が求められている。特に、携帯電話機においては、上記利便性に加え、デザイン性を向上させつつ筐体の小型化及び薄型化を計ることが求められていた。
しかしながら、上記電子部品を従来の配置方法に基づいて基板上に配置させた状態で、携帯電話機の小型化及び薄型化を図ろうとすると、各電子部品が近接しすぎてしまうため、それぞれの電子部品同士が干渉し、不具合を生じさせる場合があった。
ここで、従来の携帯電話機100における電子部品120の実装状態を図6に示す。図6に示すように、従来の携帯電話機100は、第1回路基板110、第2回路基板111、電子部品120、バッテリ130等の各要素を階層的に積層させて配置することにより、それぞれを効率よく実装することを可能としていた。しかしながら、携帯電話機100は、これら各要素を積層させた状態で配置していたため、携帯電話機100の筐体自体を薄型化する場合には、上記各要素を薄型化する必要があり、これにより、各要素の機能の性能の制約が生じていた。
また、筐体を薄型化させるために各要素を近接して配置すると、例えば、第1回路基板110に実装される無線回路121のブロックとデジタル処理回路122のブロックとの間において、主にデジタル処理回路122から発生する輻射電波は、無線回路121に実装される電子部品の変調精度、C/N特性、受信感度抑圧等の性能劣化を発生させてしまう場合があった。また、無線回路121が発信するバースト送信波は、デジタル処理回路122に実装される電子部品の動作性能、センサ性能等の劣化を生じさせる場合があった。
これに対し、携帯電話機の回路基板の中央部にスリットを形成し、無線回路の地導体と制御回路の地導体とに区分し、それぞれの回路同士の機能の干渉を回避した携帯電話機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開11−088209号公報
しかしながら、特許文献1に開示の携帯電話機は、スリットを介して、無線回路が配置される地導体と制御回路が配置される地導体とをそれぞれに分けて配置させる構成としているが、無線回路及び制御回路が実装される基板は、それぞれの間にスリットを介在させただけであり、それぞれの回路間を遮断する要素を設けていなかった。これにより、無線回路と制御回路との間に生じうる影響を軽減させるには限界があった。
本発明は、回路基板に実装される電子部品同士の干渉を軽減させると共に、筐体の小型化を可能とした携帯端末装置を提供することを目的とする。
本発明の携帯端末装置は、筐体と、前記筐体内に配設されて、無線回路と制御回路とが実装される回路基板と、前記筐体の内部に配置され、前記無線回路及び前記制御回路に電源電圧を供給するバッテリと、を備えた携帯端末装置であって、前記回路基板は、前記無線回路が配置される第1実装部と、前記制御回路が配置される第2実装部と、前記第1実装部と前記第2実装部との間に形成され、前記第1実装部と前記第2実装部とを区画する切り欠き部と、前記第1実装部の一方端側と前記第2実装部の一方端側とを繋ぎ、前記切り欠き部に隣接して形成される中間部とを有し、前記バッテリは、前記切り欠き部に配置されることを特徴とする。
また、前記中間実装部には、前記バッテリから供給された電源電圧を所定の電源電圧に変換し、変換後の電源電圧を前記無線回路と前記制御回路とに供給する電源回路が配設されることが好ましい。
また、前記バッテリは、前記中間実装部と対向する部位に給電端子が配置されることが好ましい。
また、前記第1実装部には、前記無線回路に接続されるアンテナの給電点が配設されることが好ましい。
また、前記第2実装部の他方端側には、電装部品との間で信号を送受信するための信号線が接続されることが好ましい。
また、前記回路基板は、前記第1実装部と前記第2実装部と前記中間実装部とによりU字状に形成されることが好ましい。
本発明によれば、回路基板に実装される電子部品同士の干渉を軽減すると共に、筐体の小型化を可能とした携帯端末装置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。なお、以下、携帯端末装置として携帯電話機1について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、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等であってもよい。
また、本実施形態においては、操作部側筐体と表示部側筐体とが一つの筐体に配置された携帯電話機(いわゆる、ストレートタイプ)を用いて説明するが、本発明においてはこれに限らない。例えば、携帯電話機1は、操作部側筐体と表示部側筐体とを重ね合わせた状態から開閉可能に形成される折り畳み式や、操作部側筐体と表示部側筐体と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、操作部側筐体と表示部側筐体とを2軸ヒンジを介して連結したものであってもよい。
図1(A)は、本発明に係る携帯端末装置の一例である携帯電話機1をフロントパネル2側から見た外観斜視図であり、図1(B)は、図1(A)のA−A断面図である。図2は、携帯電話機1をリアパネル3側から見た外観斜視図である。図3は、携帯電話機1の機能を示す機能ブロック図である。図4は、携帯電話機1を構成する内部部材を示す分解斜視図である。図5は、携帯電話機1における電子部品の実装状態を示す模式図である。図6は、従来の携帯電話機における電子部品の実装状態を示す模式図である。図7は、第1回路基板の成型状態を示す模式図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る携帯電話機1は、フロントケース2とリアケース3とから構成され、操作部と表示部とが一つの筐体に配置される、いわゆるストレートタイプの携帯電話機1である。そして、表示部が配置される表示部側領域及び操作部が配置される操作部側領域それぞれは、フロントケース2側に設けられる。
表示部側領域には、各種情報を表示するためのLCD(Liquid Crystal Display)表示部21と、通話の相手側の音声を出力するスピーカ22と、がそれぞれ露出するように構成される。
また、操作部側領域には、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26とがそれぞれ露出するように構成される。なお、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ボタン23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24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25と、から構成される。
リアケース3には、図1(B)、図2に示すように、操作部側領域における中央部にバッテリ46を脱着させるためのバッテリ収容部31が形成されており、バッテリ収容部31は、バッテリリッド32により被覆されている。なお、本実施形態におけるバッテリ46は、円筒形のものが用いられ、例えば、単三電池型のバッテリを用いることができる。
ここで、図3に、携帯電話機1の機能を示す機能ブロック図を示す。図3に示すように、携帯電話機1は、操作部(操作キー群)11と、マイク26と、メインアンテナ40と、RF回路部41と、LCD制御部42と、音声処理部43と、メモリ44と、CPU(制御部)45と、電源部(バッテリ)46と、電源回路部(制御IC)47と、が操作部側領域に備えられ、LCD表示部21と、スピーカ22と、ドライバIC23とが表示部側領域に備えられている。
メインアンテナ40は、第1の使用周波数帯(例えば、800MHz)で外部装置と通信を行う。なお、本実施形態においては、第1の使用周波数帯として、800MHzの周波数帯を使用したが、これ以外の周波数帯であっても良い。また、メインアンテナ40は、第1の使用周波数帯の他に、他の使用周波数帯(例えば、2GHz)に対応できる、いわゆるデュアルバンド対応型による構成であってもよい。
RF回路部41は、メインアンテナ40によって受信した信号を復調処理し、処理後の信号をCPU45に供給する。そして、CPU45から供給された信号を変調処理し、メインアンテナ40を介して外部装置(基地局)に送信する。
LCD制御部42は、CPU45の制御にしたがって、所定の画像処理を行い、処理後の画像データをドライバIC23に出力する。ドライバIC23は、LCD制御部42から供給された画像データをフレームメモリに蓄え、所定のタイミングでLCD表示部21に出力する。
音声処理部43は、CPU45の制御にしたがって、RF回路部41から供給された信号に対して所定の音声処理を行い、処理後の信号をスピーカ22に出力する。スピーカ22は、音声処理部43から供給された信号を外部に出力する。また、音声処理部43は、CPU45の制御にしたがって、マイク26から入力された信号を処理し、処理後の信号をRF回路部41に出力する。そして、RF回路部41は、音声処理部43から供給された信号に所定の処理を行い、処理後の信号をメインアンテナ40に出力する。
次に、携帯電話機1の基本内部構造について図4を用いて説明する。図4に示すように、携帯電話機1は、フロントケース2と、操作キー群11を構成するキーシート50と、フレキシブル配線基板51と、基準電位パターン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が配置される第1回路基板60と、液晶パネルや液晶パネルを駆動する駆動回路等が配置される第2回路基板70と、メインアンテナ40と、バッテリ収容部31が形成されたリアケース3と、円筒形状のバッテリ46と、を備える。
フロントケース2とリアケース3とは、上記部材を内部に備えた状態で、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。
フロントケース2には、表示部孔21aと、キー孔23a、24a、25aと、が形成されている。そして、表示部孔21aからは、第2回路基板70上に配置されているLCD表示部21が露出し、キー孔23a、24a、25aそれぞれからは、キーシート50上に形成される操作キー群11(機能設定操作ボタン23、入力操作ボタン24、決定操作ボタン25)の押圧面が露出するように構成される。
キーシート50は、シリコンゴム製のシートの表面に操作キー群11が接着剤により貼り付けられて構成される。操作キー群11は、フロントケース2に形成されるキー孔23a、24a、25aから露出するように配置されると共に、フレキシブル配線基板51におけるキースイッチ51aと対向する位置に配置される。
フレキシブル配線基板51は、フロントケース2側の面に複数のキースイッチ51aを有する。フレキシブル配線基板51のキースイッチ51a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おり、メタルドームは、その椀状形状の頂点が押圧されると、フレキシブル配線基板51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。なお、フレキシブル配線基板51は、複数の絶縁フィルムの間に配線を挟み込んだものが使用される。
そして、フレキシブル配線基板51のリアケース3側の面には、外郭形状がフレキシブル配線基板51よりも若干広く形成されて、フロントケース2の内面に沿うようにフロントケース2側に湾曲して形成される図示しない金属製(又は樹脂製)の支持フレーム板が配置されている。この支持フレーム板は、外周部がフロントケース2の内面に螺合結合などにより固定されており、キー孔23a、24a、25aから露出された操作キー群11が押下された際にキーシート50、フレキシブル配線基板51を介して伝達される筐体内部側への応力がこの支持フレーム板にて受け止められる構成となっている。これにより、ユーザーに違和感を与えることなく、操作キー群11の操作が行われる構成となっている。
なお、支持フレーム板をフロントケース2と一体に形成するような構成、即ちキー孔23a、24a、25aの代わりに操作キー群11及びフレキシブル配線基板51をフロントケース2の外面側に配置可能とする凹部をフロントケース2の外面側に形成する構成としてもよい。この場合、操作キー群11の押下操作時における筐体内部側への応力は、フロントケース2にて受け止められることとなる。
第1回路基板60は、無線回路(アナログ処理回路)61aが実装され縦長状に形成される第1実装部61と、制御回路(デジタル処理回路)62aが実装される縦長状に形成され第2実装部62と、第1実装部61と第2実装部62との間に形成され、第1実装部61と第2実装部62とを区画する切り欠き部64と、第1実装部61の一方端側と第2実装部62の一方端側とを繋ぎ、電源回路部47が実装される中間実装部63と、を備える。つまり、第1回路基板60は、第1実装部61及び第2実装部62それぞれを腕部とし、第1実装部61及び第2実装部62を連結する中間実装部63から構成されるU字状に形成される。
第1実装部61には、無線回路61aのようなアナログ処理系の回路による回路ブロックが実装される。アナログ処理系の他の回路としては、例えば、変復調回路、ストロボ回路等が例示できる。また、第1実装部61には、メインアンテナ40に接続されるアンテナ給電端子(中空線供給点)65が設けられる。アンテナ給電端子65は、第1実装部65の長手方向における端部に設けられ、電源回路ブロック側に設けられるアンテナ給電端子65は、メインアンテナ40と接続される。また、第1実装部61の上端部側に設けられるアンテナ給電端子67は、GPSアンテナ等のサブアンテナ(図示せず)と接続される。
また、第2実装部62には、音声処理部(D/Aコンバータ)43のようなデジタル処理系の回路による回路ブロックが実装される。デジタル処理系の他の回路としては、例えば、DSP回路、画像処理回路等が例示できる。
中間実装部63には、電源回路47による電源回路ブロックが実装され、後述のバッテリ46と接続される。
第2回路基板70には、液晶パネル等の電子部品や液晶パネルを駆動する駆動回路(図示せず)等が実装される。また、第2回路基板70に実装される駆動回路等は、第1回路基板60の第2実装部62を介して、所定の中継ケーブル66によって電源回路47と電気的に連結される。つまり、第2実装部62における他方端側において第2回路基板70に実装される駆動回路等は、電源回路47と電気的に接続される。
このように、中継ケーブル66を用いて第2回路基板70に実装される駆動回路等と電源回路47とを第2実装部62の先端側で接続させることにより、第1実装部61側に設けられたアンテナ給電端子65、67と中継ケーブル66とを離れた位置に配置させることが可能になる。これにより、アンテナ給電端子65、67において、第2回路基板70側へ供給される電源電圧の中継ケーブル66が発生させる高調波の影響を遮断するためのグランドシールドを設ける必要が無くなる。
メインアンテナ40は、基台上に帯状の板金により所定形状に形成されたアンテナエレメント40aが配置されることにより構成される。メインアンテナ40は、第1回路基板60と第2回路基板70とが連結される側と反対側の端部に配置されており、第1実装部61の長手方向における両端部に配置されるアンテナ給電端子65を介して第1回路基板60から給電される。メインアンテナ40のアンテナエレメント40aは、アンテナ給電端子65を介して第1回路基板60から給電されると共に、第1回路基板60のRFモジュール等の各電子部品と接続される。
リアケース3には、バッテリ収容部31が配置される。バッテリ収容部31は、リアケース3から携帯電話機1の厚さ方向(フロントケース側)に伸びる一対のリブを含んだ状態で略箱形に形成され、フレキシブル配線基板51(又は上述した支持フレーム板)の一部と当接した状態で形成される。また、バッテリ収容部31は、第1回路基板60における第1実装部61と第2実装部62との間に構成される切り欠き部64に配置される。
リアケース3には、バッテリ46が収容された状態で、バッテリ収容部31の開口を塞ぐようにバッテリリッド32が配置され、これによりバッテリ46の脱落が防止される。
バッテリ収容部31の近傍には、非接触型通信のための磁気アンテナ(図示せず)が配置される。磁気アンテナは、バッテリ収容部31の外周部に配置される。なお、本実施形態においては磁気アンテナは、バッテリ収容部31の外周部に配置したが本発明においてはこれに限らない。例えば、バッテリリッド32に配置してもよい。
バッテリ46は、リアケース3に形成された開口を介してバッテリ収容部31に着脱可能に収容される。すなわち、バッテリ46は、第1実装部61と第2実装部62との間に構成される切り欠き部64に配置される。そして、バッテリ46は、切り欠き部64と隣接する中間実装部63に設けられた電源回路ブロックの電源回路47と対向するように配置されると共に、バッテリ47の電池給電点46aを介して電源回路47と接続される。
このように構成することにより、携帯電話機1は、給電中継コネクタを介さずに、バッテリ47を直接電源回路47と接続させることが可能になる。そして、各回路ブロックの帰還電流が給電中継コネクタを介していた場合に生じる共通インピーダンスによる影響を受けることがなくなるため、各要素の性能の劣化を発生させるおそれがなくなる。
また、バッテリ46は、内部にバッテリ要素が満たされた状態で外周面を金属製のジャケットで覆われているため、所定の強度を有する。したがって、このバッテリ46を携帯電話機1の中心部に形成されるバッテリ収容部31において、フロントケース2及びリアケース3のそれぞれと当接させた状態で配置することにより、携帯電話機1の厚さ方向における強度を増加させることが可能になる。つまり、従来の携帯電話機において用いられていたシールドケースを用いなくても所定の強度を得ることが可能になる。
また、円筒形状に形成されているバッテリ46は、平面体に形成するために圧力が加えられる構成とはならないため、例えば、使用等の熱による膨張等の変形を生じさせにくい。したがって、バッテリ46を携帯電話機1の内部に配置させる場合において、バッテリ46の膨張等による変形を考慮した膨らみ領域を考慮した設計が不要となり、より薄型化が可能となる。
さらに、バッテリ46は、円筒形状の電池を使用することにより、高効率の充放電特性を得ることができ、電極の劣化も減少する。
また、円筒形のバッテリ46を携帯電話機1の略中央に配置させることにより、箱形のバッテリを積層させて配置する従来の実装厚みに比べて、基板、部品及びシールドの厚みを一部考慮しなくてよくなる部分(バッテリ46の両側に配置される基板)が生じるため、容易に薄型化させることが可能になる。
また、例えば、図5(A)に示すように、第1回路基板60の無線回路(アナログ処理回路)61aが配置される第1実装部61と制御回路(デジタル処理回路)62aが配置される第2実装部62との間にスリット部64を設けるため、携帯電話機1は、無線回路61a及び制御回路62aそれぞれのグランドを共通化でき、インピーダンスの調整を図るための手段を不要とし、コストダウンを図ることができる。
また、例えば、第1回路基板60の無線回路(アナログ処理回路)が配置される第1実装部61と制御回路(デジタル処理回路)が配置される第2実装部62との間に設けられたスリット部64に、金属ジャケットに覆われたバッテリ46を配置するため、携帯電話機1は、制御回路(デジタル処理回路)で発生する不要な輻射電波が無線回路(アナログ処理回路)に侵入する経路を好適に遮断することができる。
また、例えば、図5(B)に示すように、スリット部64にバッテリ46を配置することにより、携帯電話機1は携帯電話機1の電子部品実装部における総厚みをバッテリ46の厚み(バッテリの直径)で抑えることができる。つまり、第1回路基板60は、第1及び第2実装部61a、62aにバッテリ46の直径の範囲内において厚さ方向に電子部品を配置することが可能になるため、電子部品を必要以上に薄型化させる必要がなくなり、電子部品自体を薄型化させることにより生じる性能の劣化を減少させることができる。
また、例えば、携帯電話機1は、筐体の形状を従来の携帯電話機のようなスクエア形状から図1に示すようなオーバル形状にすることができるため、デザイン性や操作性を向上させることが可能になる。
また、例えば、図5(C)に示すように、スリット部64にバッテリ46を配置することによりバッテリ46の電源供給点(正極及び負極)46aと電源回路47とが直接接触するように配置させることが可能となるため、携帯電話機1は、バッテリ46と電源回路47との間に生じる共通インピーダンスの不整合の発生を抑制することができる。
また、例えば、中継ケーブル66をアンテナ給電端子(中空線供給点)65から離れた位置に配置させるため、中継ケーブル66において発生するノイズの影響をアンテナ給電端子(中空線供給点)65が受けにくくなり、携帯電話機1は、アンテナ給電端子(中空線供給点)65におけるグランドシールドを設ける必要がなくなる。
また、本実施形態においては、第1回路基板60をU字状に形成するため、一枚の集合基板200から複数枚のU字状の基板60a、60b・・・を切り取る場合、矩形状の従来の基板100に比べて切り取り数の悪化が生じるものと考えられる。
しかしながら、例えば、図7に示すように、中間実装部63a、63bそれぞれを対向させると共に、切り欠き部64a、64bに該当する部分から第2実装部62a、62b(第1実装部61a、61b)が切り取れるように組み合わせて配置することにより、集合基板200からの切り取り数の悪化は解消することができる。
なお、本実施形態においては、第1実装部61に無線回路61aを配置したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、無線回路61aの代わりに音響回路を配置しても良い。音響回路を配置することにより、携帯音楽端末として使用することが可能になる。
本発明に係る携帯端末装置の一例である携帯電話機1を正面側から見た外観斜視図を示す。 携帯電話機1をリアパネル側から見た外観斜視図である。 携帯電話機1の機能を示す機能ブロック図である。 携帯電話機1の内部構造を示す分解斜視図である。 携帯電話機1における電子部品の実装状態を示す模式図である。 従来の携帯電話機における電子部品の実装状態を示す模式図である。 第1回路基板の成型状態を示す模式図である。
符号の説明
1 携帯電話機
2 フロントケース
3 リアケース
46 バッテリ
47 電源回路部
60 第1回路基板
61 第1実装部
61a 無線回路
62 第2実装部
62a 制御回路
63 中間実装部
64 切り欠き部
70 第2回路基板

Claims (5)

  1. 筐体と、
    前記筐体内に配設されて、無線回路と制御回路とが実装される回路基板と、
    前記筐体の内部に配置され、前記無線回路及び前記制御回路に電源電圧を供給するバッテリと、を備えた携帯端末装置であって、
    前記回路基板は、
    前記無線回路が配置される第1実装部と、
    前記制御回路が配置される第2実装部と、
    前記第1実装部と前記第2実装部との間に形成され、前記第1実装部と前記第2実装部とを区画する切り欠き部と、
    前記第1実装部の一方端側と前記第2実装部の一方端側とを繋ぎ、前記切り欠き部に隣接して形成される中間実装部とを、有し、
    前記バッテリは、前記切り欠き部に配置され
    前記中間実装部には、前記バッテリから供給された電源電圧を所定の電源電圧に変換し、変換後の電源電圧を前記無線回路と前記制御回路とに供給する電源回路が配設される
    ことを特徴とする携帯端末装置。
  2. 前記バッテリは、前記中間実装部と対向する部位に給電端子が配置される請求項に記載の携帯端末装置。
  3. 前記第1実装部には、前記無線回路に接続されるアンテナの給電点が配設される請求項1又は2に記載の携帯端末装置。
  4. 前記第2実装部の他方端側には、電装部品との間で信号を送受信するための信号線が接続される請求項1からのいずれか1項に記載の携帯端末装置。
  5. 前記回路基板は、前記第1実装部と前記第2実装部と前記中間実装部とによりU字状に形成される請求項1からのいずれか1項に記載の携帯端末装置。

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