JP4948663B2

JP4948663B2 - 接点端子を備えた情報機器

Info

Publication number: JP4948663B2
Application number: JP2011136736A
Authority: JP
Inventors: 則喜佐藤; 豊増谷; 良一貝和; 守吉田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2011228310A

Description

本発明は、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）など着脱可能な外付けユニット（例えば電池パック）が本体部に装着され、端子を介して電気的に接続される接点端子を備えた情報機器に関し、詳しくはその端子構造に関する。

携帯電話機などの携帯情報機器は、電源として再充電可能な二次電池を備えた電池パックを本体部に着脱自在に設けるものが一般的になりつつある。このような携帯情報機器において、電池パックの端子と導通して電気的接続する本体部側端子としては、従来、例えば特開平１０−４０９９０号公報に開示されているように、筒部の内部にプランジャーとスプリングとを設けて筒部の端部よりプランジャーの先端部を突出させて電池側端子と当接させる構成のものが用いられている。

図１２は従来の携帯情報機器における端子部の構成例を示す局部断面図である。本体部２０１には、本体部側端子２０２を実装したプリント基板２０３が内蔵され、このプリント基板２０３には機器の各機能を実現する電子回路が形成されている。本体部側端子２０２は、基部２０４上に先端部が開口した筒部２０５が設けられ、この筒部２０５内にスプリング２０６とプランジャー２０７とが配設されている。筒部２０５は、一端が開口した開放部、他端が閉じた絞り部となっており、スプリング２０６の一端が絞り部に当接して固定端となり、プランジャー２０７の先端が開放部より突出している。プランジャー２０７は、スプリング２０６の弾性力によって付勢された状態で筒部２０５内を移動可能に設けられ、側方に周回状に突出して太径となった基端部２０８がスプリング２０６の移動端に当接している。

本体部２０１の一面には電池収納部２０９が凹状に形成されており、この電池収納部２０９において本体部側端子２０２のプランジャー２０７先端が突出している。また、電池収納部２０９に着脱自在に組み付けられる電池パック２１０には、本体部側端子２０２のプランジャー２０７の位置に対応して電池側端子２１１が露出して設けられている。そして、電池収納部２０９に電池パック２１０が装着されたときに、本体部側端子２０２と電池側端子２１１とが接触して電気的に接続されるようになっている。

この構成では、本体部２０１に電池パック２１０を装着しようとしたときに、電池側端子２１１が本体部側端子２０２のプランジャー２０６と当接し、装着が完了した時にはスプリング２０６が所定量圧縮した状態となり、この圧縮分だけ電池側端子２１１を付勢する構成となっている。

ここで、プランジャー２０７の質量をｍ1 、スプリング２０６のばね定数をｋ1 とする。プランジャー２０７はスプリング２０６の伸縮方向へのみ移動可能な端子であるので、上記従来の本体部側端子２０２の構成は１自由度系のばね質量モデルに置換えることができる。このときのばね質量モデルを図１３に示す。また、この質量モデルの系の共振周波数ｆ1 は次の式（１）で導かれる。

上記従来の携帯情報機器における端子部の構成において、電池パック２１０を装着した状態で本体部２０１に対して電池パック２１０の相対位置関係が変化すると、通常はスプリング２０６が圧縮又は伸長することでプランジャー２０７が追従し、端子の当接状態が継続される。しかしながら、この構成の系は上記の式（１）から求められる共振周波数ｆ1 を有するため、外部よりこの共振周波数ｆ1 と一致する強制振動が加わるとスプリング２０６の振幅が最大となる。

この種の電池パック付の携帯情報機器は、通常は手に持って使用するため、時には誤って地面に落とす場合があり、特に道路のアスファルト上やコンクリート上に落下した場合は、本体部側端子及び電池側端子などの端子部を含む機器全体に大きな衝撃加速度が作用する。

一般に、使用者が誤って携帯情報機器を落下させた場合、携帯電話機の場合は下ケースや上ケース、アンテナ、表示部等の破損を招く場合も有るが、製造業者はこのような不測の事態を想定し、１〜１．５ｍの高さから落下させても破損、故障しないように筐体剛性や強度を高めた機器を開発している。

しかしながら、前記共振周波数ｆ1 と合致した周波数の外力が上記の落下時などに作用すると、スプリング２０６は電池パック２１０の相対位置の変化とは全く関係なく伸長と圧縮を繰返し、伸長するときは電池側端子２１１への付勢力が増大し圧縮するときは減少する。スプリング２０６が圧縮したときに、付勢力が零となった場合には電池側端子２１１とプランジャー２０７とが当接されていない状態となり、両者が電気的に分断されてしまう。この分断によって電池パック２１０から本体部２０１への電源の供給が短時間だけ停止（瞬断）するため、機器筐体が破損せずとも機器の表示部に表示された文字や表示部の表示灯が消えることがあった。

このような場合、使用者は再度電源をＯＮにするための操作をすることで機器の動作を回復させていたが、このとき使用者には故障したと誤認識させてしまうことがあった。また、文字や数字等の入力中に電源断があると、入力した情報が消えてしまうため再入力が必要であった。特に近年、この種の携帯情報機器を用いてデータ通信が行われるようになってきている。このデータ通信中に前述した瞬断が発生すると、データの破損を招くおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、落下時に作用する衝撃加速度などによって生じる外部振動による接点部の接続解除を防止でき、電源の瞬断や信号の欠落を防止することが可能な接点端子を備えた情報機器を提供することを目的とする。

本発明の携帯情報機器は、基板と、導電性を備え、前記基板に接する根元部と、前記根元部に対して少なくとも２つに分断された先端部と、前記分断された一方の先端部に設けられた第１接点片と、前記分断された他方の先端部に設けられた第２接点片と、を有し、前記第１接点片及び前記第２接点片がバネ性を備える端子と、少なくとも１つの電極ランドを有する電池パックと、を備え、前記第１接点片及び前記第２接点片は前記電極ランドに当接可能であり、前記第１接点片の曲げ位置が、前記第２接点片の曲げ位置と異なり、前記第１接点片のバネ定数が前記第２接点片のバネ定数と異なる。
また、本発明の携帯情報機器は、基板と、導電性を備え、前記基板に接する根元部と、前記根元部に対して少なくとも２つに分断された先端部と、前記分断された一方の先端部に設けられた第１接点片と、前記分断された他方の先端部に設けられた第２接点片と、を有し、前記第１接点片及び前記第２接点片がバネ性を備える端子と、少なくとも１つの電極ランドを有する電池パックと、を備え、前記第１接点片及び前記第２接点片は前記電極ランドに当接可能であり、前記第１接点片と前記第２接点片は等幅で互いの曲げ位置が異なる。

また、本発明の携帯情報機器は、前記電極ランドは、正極用又は負極用である。
また、本発明の携帯情報機器は、前記電池パックは電池セルを有し、前記電極ランドは前記電池セルに接続された。
また、本発明の携帯情報機器は、前記電極ランドは平面を有し、前記第１接点片及び前記第２接点片は、前記平面において前記電極ランドに当接可能である。

以上説明したように本発明によれば、落下時に作用する衝撃加速度などによって生じる外部振動による接点部の接続解除を防止でき、電源の瞬断や信号の欠落を防止することが可能な接点端子を備えた情報機器を提供できる効果が得られる。

本発明の実施形態に係る情報機器としての携帯電話機の構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図である。第１実施形態における電池パックが装着された状態での本体部側及び電池側端子部近傍の局部断面図である。本発明の第２実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図である。本発明の第３実施形態における本体部側端子の構成を示す断面図である。本発明の第４実施形態における本体部側及び電池側端子部の構成を示す断面図である。本発明の第５実施形態における本体部側及び電池側端子部の構成を示す断面図である。本発明の実施形態における携帯電話機の電気的構成を示すブロック図である。瞬断発生時の回路部への供給電圧の変動状態を示すグラフである。本発明の第６実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図である。第６実施形態における電池パックが装着された状態での本体部側及び電池側端子部近傍の局部断面図である。従来の携帯情報機器における端子部の構成例を示す局部断面図である。従来の本体部側端子の構成を１自由度系のばね質量モデルに置換えて示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明の実施形態に係る情報機器としての携帯電話機の構成を示す断面図である。携帯電話機の本体部は、上ケース１と下ケース２とを係合してなる筐体３により構成される。筐体３内には、高周波信号を送信又は受信する送受信兼用のものであって伸縮可能な棒状のアンテナ４、ダイバシチ受信用アンテナ５、音声を出力するレシーバ６、文字や記号などを表示部する液晶表示部７、文字や記号などが印刷されたキーシート８、送話器９、本体プリント基板１０などが収容されている。

上ケース１には、レシーバ６より発生した音声を筐体外に導く音孔１２、キーシート８の突起１３が挿入され外部へ露出するようこの突起１３に対応して同位置に形成されたキー穴１４、液晶表示部７の大きさと同等な開口１５などが設けられている。この開口１５には透明窓１６が装着されて蓋がなされており、使用者が液晶表示部７に表示される文字、記号等を認識、判読できるようになっている。

本体プリント基板１０の裏面（下ケース側の面）の図中上側には、電圧で発信周波数を制御する発振器（ＶＣＯ）や周波数を安定制御する温度補償水晶発信器（ＶＣ−ＴＣＸＯ）、複数の抵抗器、コンデンサなどが実装され、ローノイズアンプやファーストミキサなどからなる受信回路部１７が形成されている。また、受信回路部１７と並んで変調器、パワーアンプ（ＰＡ）、複数の抵抗器、コンデンサなどが表面実装されて送信回路部１８が形成されている。これらの受信回路部１７や送信回路部１８は、上部に外部からの電磁波の侵入を防止する樹脂製のシールドケース１９が装着され、周囲が覆われてシールドされている。また、本体プリント基板１０の裏面下側には、電池パック１１に内蔵された電池側端子２０と当接して導通し、電源が供給される本体部側端子２１が正極及び負極用に２つ実装されている。

シールドケース１９は、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンなどの樹脂材料で成形され、表面には無電解銅メッキが施されることにより電磁波の通過が阻止される構造となっている。さらにその表面には無電解ニッケルメッキが施されて無電解銅メッキの防錆処理がなされている。

また、下ケース２の図中下側には、凹部空間による電池収納部２５が形成されている。この電池収納部２５には、外付けユニットの一態様としての電池ユニットを構成する、電源供給用の電池パック１１が収納され、筐体３の外面に装着されるようになっている。そして、電池収納部２５の図中上部には下ケース２に対し摺動可能にフック２６が装着され、電池パック１１の一端外側にはフック２６の係止爪２７と係合する係合溝２８が形成されている。また、電池パック１１の他端には引掛け爪２９が突設され、電池収納部２５の図中下部にはこの引掛け爪２９と係合する係合凹部３０が設けられている。

次に、本発明の第１実施形態に係る端子部の構成について図２及び図３を用いて詳述する。図２は第１実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図、図３は第１実施形態における電池パックが装着された状態での本体部側及び電池側端子部近傍の局部断面図である。本実施形態では本体部側端子２１において接続解除防止手段が構成される。

図２に示すように、本体部側端子２１は、ばね状端子であり、樹脂で成形されたハウジング部３１と、このハウジング部３１の中に一部が収容保持された接点ばね３２とを有して構成される。ハウジング部３１は、接点ばね３２の中央側を保持するための保持部３３と、接点ばね３２の先端の係止片３４が係止され接点ばね３２が引出されるのを防止する係止部３５とを有し、底部には本体プリント基板１０の位置決め穴３６（図３に図示）に挿入されて位置決めされるボス３７が２本立設されている。

接点ばね３２は、りん青銅やベリリウム銅など可撓性と導電性を有する導電性板材料のばね用板材をプレス加工によって成形し、２次加工で外表面に金メッキを施して形成される。この接点ばね３２は根元部に対し先端部が第１接点片３８（図中奥側）と第２接点片３９（図中手前側）との２片に分断されており、第１接点片３８と第２接点片３９とはほぼ等幅で互いの曲げ位置が異なっている。

すなわち、第１接点片３８は、ハウジング部３１の底面と平行（水平）に形成された根元部より上方に９０度折り曲げられた（Ａ点）のち、さらに上方斜め方向に約４５度に曲げられ（Ｂ点）、さらにその先端では約９０度に折り曲げられて（Ｃ点）第１の接点部４１が形成されている。これに対し第２接点片３９は、根元部より上方に９０度折り曲げられた（Ｄ点）のち、さらに水平方向に９０度折り曲げられ（Ｅ点）、さらにその先端側で逆方向（上方斜め方向）に約６０度に曲げられ（Ｆ点）、さらにその先端では約８０度に折り曲げられて（Ｇ点）第２の接点部４２が形成されている。

第１接点片３８と第２接点片３９とはＡ点又はＤ点からＢ点又はＥ点の間で分断され、各々の接点片３８，３９は曲げ位置及び頂部の接点部４１，４２までの長さが異なるようにすることでばね定数を異ならせている。第１実施形態では、第１接点片３８のばね定数を０．９８［Ｎ／ｍｍ］、第２接点片３９をその１／２（０．４９［Ｎ／ｍｍ］）に設定している。これらの接点片３８，３９を１自由度系の振動モデルに置換えると、共振周波数は前述の［従来の技術］で示した（１）式で求められるので、第２接点片３９に対し第１接点片３８は約１．４倍となり、共振周波数が異なることは明白である。

また、図３に示すように、図２のように構成された本体部側端子２１は、正極及び負極用に２つが紙面垂直方向に並んで本体プリント基板１０に表面実装され、第１接点片３８及び第２接点片３９の接点部４１，４２は下ケース２に形成された端子口４３より幾分突出するように配置されて下ケース２の電池収納部２５内側に収容されている。

電池パック１１の内部には、箱状の電池セル４４とこの電池セル４４に接続された電池側端子２０とが設けられている。電池側端子２０は、表面に正極又は負極用の電極ランド４５が形成された電池用プリント基板４６によって構成される。この電極ランド４５は、電池パック１１の外装体の開口４７から外部に露呈しており、電池パック１１を筐体３の下ケース２に装着したときに本体部側端子２１の接点部４１，４２と当接する位置に設けられている。

次に、本実施形態における端子部の作用について説明する。電池パック１１の引掛け爪２９を下ケース２の係合凹部３０に係合させ、フック２６を移動させて係止爪２７を電池パック１１の係合溝２８に係合させることで、電池パック１１を下ケース２の電池収納部２５に装着する。このとき、電池用プリント基板４６が第１接点片３８及び第２接点片３９を押圧して所定量撓ませた状態となる。この状態で、各々の接点片３８，３９は撓んだ分だけ弾性による反発力を有し、電池パック１１の引掛け爪２９を下ケース２の係合凹部３０の側壁に密着させるとともに、電池用プリント基板４６の電極ランド４５を付勢した状態で当接し、両者が密接して電気的に接続される。

このような状態の携帯電話機が落下したときの衝撃加速度Ｑは、地面にぶつかった時の速度をＶ0、この速度Ｖ0が零になるまでの時間をΔＴとすると、次の式（２）から導かれる。
Ｑ＝Ｖ0 ／ΔＴ …（２）

例えば、１ｍの高さから落下させた時、機器に１００Ｇ（９８０ｍ／ｓ²）の衝撃加速度が生じたとすれば、ΔＴは４．５×１０^-3秒（２２０Ｈｚ）となる。このとき、第１接点片３８の共振周波数が２２０Ｈｚであっても、第２接点片３９の共振周波数が１６０Ｈｚとなるので、それぞれの接点片３８，３９が電極ランド４５より同時離れないようになっている。また、第２接点片３９の共振周波数が２２０Ｈｚであっても同様に、第１接点片３８の共振周波数が異なるので、両接点片３８，３９が電極ランド４５から同時に離れないのは容易に推察できる。

このように本実施形態では、接点片による端子接続部において、２つの接点片を設けて両者のばね定数を異ならせることで、接点片の一方の当接が解除されても他方が当接して常に本体部側端子と電池側端子との接続が保持される状態にすることができ、複数の接点部の同時離接を防止可能となっている。この構成により、常にいずれかの本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続され、従来の機器で生じていたような電源供給の瞬断を回避することが可能な接点端子を備えた情報機器を実現できる。

［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図である。第２実施形態では本体部側端子の他の構成例を示す。

第２実施形態の本体部側端子は、第１実施形態のものと接点ばねの形状が幾分異なり、外側から見て３つの接点片を有した構成となっている。本体部側端子５１は、樹脂で成形されたハウジング部５２と、このハウジング部５２の中に一部が収容保持された接点ばね５３とを有して構成される。ハウジング部５２は、接点ばね５３の中央側を保持するための保持部５４と、接点ばね５３の先端の係止片５５が係止され接点ばね５３が引出されるのを防止する係止部５６とを有し、底部には本体プリント基板１０の位置決め穴に挿入されて位置決めされるボス５７が２本立設されている。

接点ばね５３は、りん青銅やベリリウム銅など可撓性と導電性を有するばね用板材をプレス加工によって成形し、２次加工で外表面に金メッキを施して形成される。この接点ばね５３は根元部に対し先端部が中央部と両端部とに分断され、中央の第１接点片５８と両端の第２接点片５９ａ，５９ｂとが形成されている。なお、これらの第１接点片５８と第２接点片５９ａ，５９ｂの曲げ位置は同じになっている。

このような構成の場合、第１接点片５８と第２接点片５９ａ，５９ｂのばね定数の違いはその板幅の比率で決定される。すなわち、第１接点片５８に対して第２接点片５９ａ，５９ｂの合計の板幅が広く形成され、ばね定数が大きく設定されている。なお、第２実施形態の本体部側端子５１は、板幅が狭く剛性が弱い第１接点片５８が板幅が広く剛性が強い第２接点片５９ａ，５９ｂによって囲まれているので、製造工程において作業者が第１接点片５８に不意に触れて変形を招く事態を防止することができる。

第２実施形態においても第１実施形態と同様に、接点片による端子接続部において、複数の接点片を設けて両者のばね定数を異ならせることで、常にいずれかの本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続されるようにすることができ、電源供給の瞬断を防ぐことができる。

［第３実施形態］
図５は本発明の第３実施形態における本体部側端子の構成を示す断面図である。第３実施形態では、プランジャー及びスプリングを備えた端子の構成例を示す。

第３実施形態の本体部側端子６１は、先端部が開口した筒部６２を備え、この筒部６２内にプランジャー６３とスプリング６４とが配設されている。この本体部側端子６１は、正極及び負極用に２つが紙面垂直方向に並んで本体プリント基板１０に表面実装され、プランジャー６３の先端が幾分突出するように配置されて下ケース２の電池収納部２５内側に収容されている。

筒部６２は、図中上部の一端が開口した開放部、底部の他端が閉じた絞り部となっており、スプリング６４の一端が絞り部に当接して固定端となり、プランジャー６３の２つの先端部６５，６６が開放部より突出している。プランジャー６３は、スプリング６４の弾性力によって付勢された状態で筒部６２内を移動可能に設けられ、側方に周回状に突出して太径となった基端部６７がスプリング６４の移動端に当接している。

スプリング６４は、絶縁材又は導電材により形成され、終端が平らに仕上げられていないいわゆるクローズドエンド（無研削）の状態となっており、この終端部がプランジャー６３の基端部６７のほぼ中央部に当接するよう配置されている。このような配置構成により、プランジャー６３の各々の先端部６５，６６の電池側端子２０に対する付勢力が幾分異なっている。したがって、プランジャー６３の先端部６５，６６に力が加わると、プランジャー６３はアンバランス状態であるため、容易に傾くようになっている。

第３実施形態の構成では、プランジャー６３の先端部６５，６６による接点部が複数になっており、また、プランジャー６３が上下方向（スプリング６４の伸縮方向）と左右方向（スプリング６４が傾く方向）に動くことが可能になっている。すなわち、本体部側端子６１は１自由度系ではなく多自由度系の運動を行うようになっている。

上記のような構成の本体部側端子６１に衝撃加速度が加わった場合の作用について説明する。端子部のプランシャー６３にスプリング６４が圧縮するような衝撃加速度が作用したとき、圧縮のみならず倒れ方向の変形も生じる。このため、例えばプランシャー６３の一方の先端部６６の当接が解除されても他方の先端部６５の当接が継続されているので、常に接続状態が保持され、電源供給の瞬断が生じることはあり得ない。図５ではプランジャー６３が傾いた状態を２点鎖線で示している。

なお、本実施形態ではプランジャーの複数の先端部のいずれかが常に電池側端子に当接する構造を例示したが、これに限らず、電池側端子と当接する接点部が電池パックの電極ランドに対して鉛直方向以外の方向に可動可能に設けるなど、当接位置が変化しても接続状態が継続できる構造であればよいので、例えば接点部が１箇所のみの構造であってもよい。

このように、第３実施形態では、プランシャー及びスプリングによる端子接続部において、プランジャーをスプリングの伸縮方向以外に移動可能とすることで、第１実施形態と同様に常に本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続されるようにすることができ、電源供給の瞬断を防ぐことができる。

［第４実施形態］
図６は本発明の第４実施形態における本体部側及び電池側端子部の構成を示す断面図である。第４実施形態では本体部側端子の配設構成の他の例を示す。

第４実施形態の本体部側端子は、当接する方向が異なる２つの端子を備えた構成となっている。各本体部側端子の構成は前述した第１〜第３実施形態と同様であってもよいし、従来用いられている構成としてもよい。ここでは第１又は第２実施形態に示したような接点片による構成を用いた例を示す。本実施形態では本体部側端子７１，７２において接続解除防止手段が構成される。

電池パック７３は、下面側（下ケース側）と他端側（フックと反対側の引掛け爪側）の２つの面にわたって略直角に曲げられた電池用プリント基板７９を備え、この電池用プリント基板７９の上に形成されて前記２つの面に露呈するように配設された電極ランドからなる電池側端子７４を備えている。この電池側端子７４は、正極及び負極用に２つ設けられる。本体部の下ケース２には、本体部側端子７１，７２が設けられ、それぞれ正極及び負極用に２つが紙面垂直方向に並んで本体プリント基板１０上に実装されている。この本体部側端子７１，７２は、それぞれ接点ばね７７，７８を収容してなり、電池パック７３を装着した状態で電池側端子７４の一面７５と他面７６とにそれぞれ対向し、接点ばね７７，７８が電池側端子７４の２面に当接して付勢するように配置されている。

このような構成の端子部に衝撃加速度が加わった場合の作用を説明する。落下などによって端子部に強制振動が加わり、例えば本体部側端子７１の接点ばね７７が共振した場合、電池側端子７４の一面７５から接点部が離れて電気的接続が解除されるおそれがある。しかし、本実施形態ではさらに本体部側端子７２の接点ばね７８が電池側端子７４の他面７６に当接しており、接点ばね７７と同時に接点ばね７８が電池側端子７４から離遠する方向へ振動が働くことは起こり得ないため、接点ばね７８と電池側端子７４の他面７６との当接が解除されることなく電気的接続が継続される。

すなわち、本体部側端子７１，７２の接点ばね７７，７８の付勢方向はそれぞれ図６においてＹ、Ｘ方向であるので、例えばＹ方向に衝撃加速度が生じて接点ばね７７，７８の共振周波数と一致する強制振動がＹ方向に働いた場合でも、Ｘ方向には接点ばね７７，７８は共振しない。また、振動方向がＸ方向であっても同様であり、２つの接点ばね７７，７８は電池側端子７４から同時に離遠しないようになっている。

このように、第４実施形態では、端子接続部において当接方向を異なる複数の方向に設定して電池側端子を付勢するように本体部側端子を配設することにより、第１実施形態と同様に常に本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続されるようにすることができ、電源供給の瞬断を防ぐことができる。

［第５実施形態］
図７は本発明の第５実施形態における本体部側及び電池側端子部の構成を示す断面図である。第５実施形態では電池側端子の構成の他の例を示す。本体部の下ケース２に収容された本体部側端子８１の構成は前述した第１〜第３実施形態と同様であってもよいし、従来用いられている構成としてもよい。ここでは第１実施形態に示したものと同一の接点片による構成を用いた例を示す。本実施形態では本体部側端子８１及び電池側端子８９において接続解除防止手段が構成される。

電池パック８２の内部には、箱状の電池セル８３が収容され、この電池セル８３には、表面に正極及び負極用の電極ランド８４が形成された電池用フレキシブルプリント基板８５が接続され、弾性復元する接点板によるばね状端子である電池側端子８９が構成されている。電極ランド８４は、電池パック８２の外装体の開口８６から外部に露呈しており、電池パック８２を下ケース２の電池収納部２５に装着したときに本体部側端子８１の接点ばね８７と当接する位置に設けられている。

可撓性を有する電池用フレキシブルプリント基板８５は、例えばポリイミドベースフィルムの片側に銅箔又は銅メッキによって導体回路部が形成され、その表面を覆うようにポリイミド又はポリエステルフィルム等の絶縁材料からなる絶縁被覆カバーが設けられて導体回路部が保護されている。そして、この絶縁被覆カバーに一部開口を設けてここにさらにニッケルメッキや金メッキが付加され、電極ランド８４が形成される。

このような構成において、落下による衝撃加速度等によって本体部側端子８１の接点ばね８７が共振したとき、接点ばね８７が電極ランド８４より離遠しようとするが、電極ランド８４の硬度は非常に軟らかく、これに対し接点ばね８７のばね定数は十分に大きいため、接点ばね８７の付勢力が解除されようとしても電極ランド８４側の付勢されていた部分が復元し、接続状態が維持される。すなわち、電極ランド８４と接点ばね８７のばね定数が異なることにより、接点ばね８７が共振しても電極ランド８４が同時に共振しないため、接点ばね８７が離遠する動きに対して電極ランド８４が追従するようになっている。

なお、電極ランド８４は、形成されている電池用フレキシブルプリント基板８５の板材が極めて薄いため、復元する量はあまり大きくはない。復元量を大きくして接点ばね８７への追従効果を大きくするには、電極ランド８４とは反対面側で電池パック８２の外装体や他の内臓物（電池セル８３など）との間に、接点ばね８７とばね定数が異なるシリコンスポンジやシリコンゴムなどの弾性部材８８を挟んで設けるなどして、電極ランド８４に本体部側端子８１方向への付勢力を与える構造とするのが好適である。このように、接点ばね８７による付勢により弾性部材８８を弾性圧縮させる構成にすればその反発力が得られ、異なるばね定数を有する端子が互いに当接し合う構成となる。この構造によって、両者が同時に共振することが無く、一方の端子が外力により共振しても端子部の当接解除を回避できる。

このように、第５実施形態では、電池側端子に弾性を持たせて本体部側端子の動きに追従させることで、異なるばね定数の端子が互いに当接し合うような構造にすることができるため、第１実施形態と同様に常に本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続されるようにでき、電源供給の瞬断を防ぐことができる。

［第６実施形態］
図８は本発明の実施形態における携帯電話機の電気的構成を示すブロック図である。以上の実施形態では、落下等による電源供給の瞬断を回避する構成について述べた。その他の例として、瞬断の発生を皆無にせずとも瞬断継続時間を短縮することで機器の動作停止を回避する構成例を第６実施形態として示す。

携帯電話機は、前述したように本体部１０１に対して電池パック１０２が着脱可能に装着されるようになっている。電池パック１０２は、電源の＋（プラス）極端子、−（マイナス）極端子、及び電池セルの温度検出するＴ（温度検出用）端子を有し、これらの電池側端子１０３が接点部を介して本体部１０１の本体部側端子１０４に接続され、本体部１０１の回路部へ電源ＶＯを供給する。このとき、電源ＶＯは、直接又は電源回路１０５のレギュレータ１０６又はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７によって、回路部の各ブロック、例えば無線部１０８を形成する送信部１０９や受信部１１０、パワーアンプ部１１１、制御部１１２を形成するＣＰＵ１１３やＤＳＰ１１４、メモリ１１５等へ供給される。

本体部側端子１０４の＋極には、本体部１０１から電池パック１０２が一瞬外れたり、又は接点部の電気的接続が一時的に解除されても電荷を保持できるように、電解コンデンサ１１６等が対グランドとの間に接続されている。また、制御部１１２は、電源電圧をモニタして端子電圧がある所定値以下の電圧になった場合にはすべての回路ブロックの動作を停止させるためのリセット信号を出力するリセット機能を備えた構成となっている。

次に、上記構成における動作について説明する。ここでは、電池パック１０２から本体部１０１へ供給される電池電圧をＶ０（＝３．６Ｖ）、本体部１０１の回路部へ供給されるべき必要最低電圧をＶ１（＝３．０Ｖ）とする。前述した瞬断が生じた場合、電源電圧は前述した電解コンデンサ１１６によって電荷が貯えられた状態から放電していくため、３．６Ｖから徐々に電圧が降下する。

ここで、瞬断発生時の電圧の変化について説明する。図９は回路部への供給電圧の変動状態を示すグラフである。図９において、電池パック１０２から本体部１０１の回路部へ電池電圧Ｖ０が供給されている状態から、接点部の電気的接続が解除され瞬断が発生した時間をＴ１、再び接点部の電気的接続が行われ電源の供給が開始された時間をＴ２、瞬断が発生してから電圧が徐々に降下して必要最低電圧Ｖ１となった時間をＴ３、瞬断が継続した時間をΔＴａ（＝Ｔ２−Ｔ１）、瞬断発生から必要最低電圧Ｖ１に電圧降下するまでの時間をΔＴｂ（＝Ｔ３−Ｔ１）とする。この電圧降下時間ΔＴｂは、電源供給ラインに設けられた電解コンデンサ１１６の容量によって決定される。

制御部１１２のＣＰＵ１１３は、電源電圧をモニタして端子電圧が所定値（閾値）である必要最低電圧Ｖ１より小さくなると、動作停止させるためのリセット信号を出力し、回路部の各部の動作を停止させる。ここで、電解コンデンサ１１６の容量は閾値のＶ１に到達するまでの時間に関与し、その容量が大きければ大きいほど、閾値以下になるまでの電圧降下時間ΔＴｂが長くなり、リセットの実行開始時間Ｔ３を遅延できる。しかし、電圧降下時間ΔＴｂを長くするためには、電源供給ラインに設けるコンデンサの大容量化を図らなければならず、多くの実装スペースを占有し、機器の大型化を招いてしまう。

そこで、機器の大型化を回避するためには、瞬断継続時間ΔＴａを短くするのが望ましい。前述の第１〜第５実施形態で示した端子部の構造であれば、このΔＴｂを零とすることができるが、実質上必要とされる値以下にΔＴｂを短くすることのできる端子部を実現するには以下に示すような構成でも十分である。

図１０は第６実施形態における本体部側端子の構成を示す斜視図、図１１は電池パックが装着された状態での本体部側及び電池側端子部近傍の局部断面図である。本実施形態では本体部側端子１２１において接続解除抑制手段が構成される。

本体部側端子１２１は、樹脂で成形されたハウジング部１２２と、このハウジング部１２２の中に一部が収容保持された接点ばね１２３とを有して構成される。接点ばね１２３の終端部１２４は本体プリント基板１０に半田接続される。接点ばね１２３の先端側の形状は第１実施形態のように２つに分断されておらず、第１〜第６曲げ部１２５ａ〜１２５ｆを有し、第３曲げ部１２５ｃから先端側にいくにしたがって徐々に板幅が狭く形成されている。また、第３曲げ部１２５ｃと第５曲げ部１２５ｅには、それぞれ電池側端子２０と当接する第１突起１２６及び第２突起１２７が絞り加工にて形成されている。図１１のように電池パック１１を下ケース２の電池収納部２５に装着した状態で、電池側端子２０の電極ランド４５と本体部側端子１２１の接点ばね１２３の第１及び第２突起１２６，１２７とが当接して電気的に接続されるようになっている。

次に、本実施形態における端子部の作用について説明する。上記構成の本体部側端子１２１が収容された下ケース２に電池パック１１が組付けられると、電池パック１１の電池側端子２０が、始めに接点ばね１２３の第５曲げ部１２５ｅにある第２突起１２７に当接することで接点ばね１２３が第４曲げ部１２５ｄから撓み、次に第３曲げ部１２５ｃの第１突起１２６に当接して第２曲げ部１２５ｂから撓んだ状態となる。したがって、電池パック１１の装着状態では、第１突起１２６は第２曲げ部１２５ｂと第４曲げ部１２５ｄが変形することによって得られる反力で電池側端子２０を付勢し、第２突起１２７は第２曲げ部１２５ｂのみが変形することによって得られる反力で電池側端子２０を付勢するようになるので、この２つの接点部はばね定数も異なり付勢力も異なる。

ここで、第１突起１２６側のばね定数（第１のばね定数）が第２突起１２７側のばね定数（第２のばね定数）より大きくなるように形成しても、両者は第１実施形態のように独立したばねではないため、共振周波数を持つ。しかしながら、例えば、第１のばね定数を有する第１突起のみで当接する構成の場合と比べたとき、本実施形態の構成ではばね定数が小さい第２突起が当接されるなど、前者（１自由度系の振動）は後者（第３実施形態や第６実施形態のような複数接点による多自由度系の振動）が共振するときに第２突起側が共振しない構成となり、さらに高い周波数において後者の第１突起及び第２突起が共振する共振周波数を持つ。従って、第６実施形態では共振周波数を大きくすることができるので、前述した瞬断継続時間ΔＴａを短くでき、ΔＴａ＞ΔＴｂにすることで、電源供給ラインに設けるコンデンサの容量をより小容量化、小型化でき、省スペース化が図られる。

以上のように、第１〜第６の実施形態では、電源供給の瞬断の回避及び瞬断継続時間を短縮できる電池接点端子部の構造について述べた。これらの端子部の構成を用いることにより、第１実施形態と同様にほぼ常時いずれかの本体部側端子が電池側端子と当接して電気的な接続が継続されるようにすることができ、電源供給の瞬断による問題発生を防ぐことができる。また、電源供給ラインに設けられたコンデンサの削減又は低容量化を図ることで、プリント基板の省スペース化が図ることができ、機器の小型化、軽量化を実現できる。

近年の情報機器は公衆電話回線のような通信回線を通じてコンピュータなどの情報処理装置とデータ通信を行うなど、移動体と情報処理装置との間で画像や音声データなどの無線通信が盛んになりつつある。このようなデータの送受信中に、情報機器に何らかの外力が加わり、端子部における接点の接触が瞬間的に解除されると通信中のデータを消失する場合がある。そこで、例えば外付けユニットとして、端子部を備えた通信用外部ケーブルなどを含む通信ユニットとこの通信ユニットの端子部と嵌合するコネクタとを備えた情報機器、或いは端子部を備えデータ保存機能を有するメモリカードとこのメモリカードの端子部と当接して電気的接続が行われるメモリカード用コネクタとを備えた情報端末において、何れかの端子に前述の実施形態で示したような端子部の構造を適用することも可能である。このような接続解除防止手段や接続解除抑制手段などによる振動に対する瞬断防止手段を設けることにより、常に電気的接続を継続させることができるため、通信回路の瞬断の発生を防止でき、データや信号の消失を回避することができる。

なお、前述した実施形態では、電池パックと本体部とを接点方式で電気的接続する端子の構成を例示したが、本発明は機器における他の接点部にも適用可能である。他の電源ラインにおける接点部に適用した場合は、電源の瞬断を回避できたり或いはコンデンサの低容量化を実現でき、また、音声信号や画像信号ラインなどに適用した場合は、やり取りする信号の破損や消失を防止できるなど、如何なる接点部においても好適な構造を備えた端子を提供できる。

上述したように、本実施形態では、ばね定数が異なる複数の接点ばねを当接させた構造、複数の方向から接点ばねを当接させた構造、ばね定数が異なる端子を互いに当接しあう構造などによって、常に電気的接続を維持でき、端子部において外力が加わったときに振動により共振した場合の当接解除を回避できるので、瞬断によって機器の動作不良が生じるなどの障害を防止できる。

本発明によれば、落下時に作用する衝撃加速度などによって生じる外部振動による接点部の接続解除を防止でき、電源の瞬断や信号の欠落を防止することが可能な接点端子を備えた情報機器が提供可能となる。

１上ケース
２下ケース
３筐体
１０本体プリント基板
１１電池パック
２０，７４，８９電池側端子
２１，５１，６１，７１，７２，８１，１２１本体部側端子
３１，５２ハウジング部
３２，５３，７７，７８，８７，１２３接点ばね
３８，５８第１接点片
３９，５９ａ，５９ｂ第２接点片
４１第１の接点部
４２第２の接点部
４３端子口
４４電池セル
４５，８４電極ランド
４６電池用プリント基板
６２筒部
６３プランジャー
６４スプリング
６５，６６（プランジャーの）先端部
８５電池用フレキシブルプリント基板
８８弾性部材
１０１本体部
１０２電池パック
１０５電源回路
１０８無線部
１１２制御部
１１６電解コンデンサ
１２６第１突起
１２７第２突起

Claims

基板と、
導電性を備え、前記基板に接する根元部と、前記根元部に対して少なくとも２つに分断された先端部と、前記分断された一方の先端部に設けられた第１接点片と、前記分断された他方の先端部に設けられた第２接点片と、を有し、前記第１接点片及び前記第２接点片がバネ性を備える端子と、
少なくとも１つの電極ランドを有する電池パックと、を備え、
前記第１接点片及び前記第２接点片は前記電極ランドに当接可能であり、
前記第１接点片の曲げ位置が、前記第２接点片の曲げ位置と異なり、
前記第１接点片のバネ定数が前記第２接点片のバネ定数と異なる、携帯情報機器。
基板と、
導電性を備え、前記基板に接する根元部と、前記根元部に対して少なくとも２つに分断された先端部と、前記分断された一方の先端部に設けられた第１接点片と、前記分断された他方の先端部に設けられた第２接点片と、を有し、前記第１接点片及び前記第２接点片がバネ性を備える端子と、
少なくとも１つの電極ランドを有する電池パックと、を備え、
前記第１接点片及び前記第２接点片は前記電極ランドに当接可能であり、
前記第１接点片と前記第２接点片は等幅で互いの曲げ位置が異なる、携帯情報機器。
請求項１または２に記載の携帯情報機器であって、
前記電極ランドは、正極用又は負極用である、携帯情報機器。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の携帯情報機器であって、
前記電池パックは電池セルを有し、前記電極ランドは前記電池セルに接続された、携帯情報機器。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の携帯情報機器であって、
前記電極ランドは平面を有し、
前記第１接点片及び前記第２接点片は、前記平面において前記電極ランドに当接可能である、携帯情報機器。