JP5117367B2 - 携帯端末及び筐体一体アンテナ - Google Patents

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Description

本発明は、例えば回動式に開閉可能な、いわゆるクラムシェルタイプ、スライド、スィーベルの携帯電話機や、携帯型情報機器等の移動通信に使用される形態端末及び筐体一体アンテナに関する。
携帯端末においては、機能の多様化が図られる一方、利用者からは携帯に好適するように小型・薄型化の要請がある。このような要請を満足するための小型・薄型化技術としては、外部との通信を行う際、物理的な大きさで性能が決まるアンテナの小型化技術が重要となっている。
このアンテナの小型化技術としては、例えば無線回路の実装されたプリント基板が内装される筐体の一部に導体パターンを設け、この導体パターンと無線回路とを板金で形成した板バネやスプリングコネクタを用いて圧接させることにより、相互間を電気的に接続させ、アンテナとしての動作させる構成のものが提案されている(例えば、特許文献1)。
ところで、前記筐体は一般にプラスチックで形成されていることが多いが、こうした材料の筐体に導体パターンとなる金属を無電解めっき法を用いてめっきする方法が知られている(例えば、特許文献2)。この無電解めっき法は、3価の鉄イオンおよびこれとフェライト磁性体を形成できる2価の金属イオンを含む溶液で被メッキ材料を処理し、中和し、フェライトをその表面に析出させた後、無電解メッキ浴中で処理することを特徴とする。
特開2005−295578号公報 特開平5−44047号公報
しかしながら、特許文献2による無電解めっき法により形成したアンテナでは、アンテナを高温硬質で長時間使用した場合、ピンホールより導体パターンに水等の不純物が入り込み、腐食が発生しやすいという問題があった。
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、アンテナパターンの一構成であるニッケル層を非晶質化することにより、ピンホールの発生を抑制し、もって腐食を回避しえる携帯端末及び筐体一定アンテナを提供することを目的とする。
本発明に係る携帯端末は、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は0.3mm以上であり、開放端2箇所と中間部の平均めっき厚は銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る携帯端末は、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Wと、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みTの積WTは、3×10 −9 以上であることを特徴とする。
更に、本発明に係る携帯端末は、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をW、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みをT、平均銅層の抵抗値をR、アンテナパターンの線路長をL、銅層の導電率をσとしたとき、σ=L/R・W・Tであることを特徴とする。
本発明に係る筐体一体アンテナは、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は0.3mm以上であり、開放端2箇所と中間部の平均めっき厚は銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る筐体一体アンテナは、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Wと、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みTの積WTは、3×10 −9 以上であることを特徴とする。
更に、本発明に係る筐体一体アンテナは、成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をW、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みをT、平均銅層の抵抗値をR、アンテナパターンの線路長をL、銅層の導電率をσとしたとき、σ=L/R・W・Tであることを特徴とする。
本発明によれば、アンテナパターンの一構成であるニッケル層を非晶質化することにより、ピンホールの発生を抑制し、もって腐食を回避しえる携帯端末及び筐体一定アンテナを提供できる。
以下、本発明の携帯端末及び筐体一体アンテナについて更に詳しく説明する。但し、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
(第1の実施形態)
図1を参照する。図1はこの発明の第1の実施形態に係るクラムシェルタイプの形態電話機の構成を示す。第1の筐体10には、第2の筐体11がヒンジ機構12を介して矢印方向に回動式に開閉可能に連結されている。即ち、第1の筐体10は成形体であり、例えばサブプレィ13が配置された外側カバー101と、メインディスプレィ(図示せず)に配置された内側カバー102で構成されている。外側カバー101及び内側カバー102は、ポリカーボネート(PC),ABS,PC/ABS等の非導体樹脂からなる。この非導体樹脂の溶解温度は65度以上である。第2の筐体11には、例えば制御部、電源部等を含む図示しない電話機本体が内装され、その内面側に図示しない操作ユニットが配置されている。
ここで、第1の筐体10の外側カバー101及び内側カバー102と第2の筐体11は、例えば誘電性材料や非金属材料等の非導電性材料の成形材料を、例えば周知の射出成形機を用いて射出成形されて所望の筐体形状に形成される(図2参照)。このうち第1の筐体10の外側カバー101には、例えばこの発明の一実施の形態に係る筐体一体アンテナが構成される。
外側カバー101は、図3に示すように、射出成形時の型抜き用の押出しピンの位置が、無電解めっきで形成されるアンテナパターン14の配線領域を除く部位に射出成形されている。外側カバー101には、その内壁に所望のアンテナ特性を有した直線状や曲線状等のアンテナパターン14が、射出成形時に残った押出しピン跡15の存在する部位を除いた領域に無電解めっきにより形成されている。アンテナパターン14は、接続部17を介してプリント基板16に設けられた無線回路(図示せず)に電気的に接続されている。
外側カバー101の押出しピンの当接位置は、例えば図4に示すようにその周囲に配置される立ち壁9上、補強用リブ8上、これらの側壁に近接した、いわゆるコーナー部となる範囲A、及び図5に示すような合体用係止上7上やその側壁に近接した範囲や、アンテナパターン14を除く領域で、均一的に押出し力を付与することが可能な部位に設定される。
前記アンテナパターン14は、図7に示すように、非導体樹脂製の外側カバー101上に、接着層1を介して無電解めっきにより銅層2、アモルファス(非晶質)化したニッケル(Ni)層3及び金層4を順次積層して構成されている。非晶質化したNi層3は、図8(A)に示すように微結晶状態のNi層3aを形成した後、アモルファス化することにより形成する(図8(B)参照)。
アンテナパターン14は、具体的には図9(A)〜(C)に示すように、2箇所の開放端21a,21bとこれらの開放端間の中間部21cからなり、アンテナパターン14のうち最細部分Xの線幅は0.3mm以上であり、開放端2箇所と中間部21cの平均めっき厚は銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上である。なお、アンテナパターン14は、図9(A)では便宜上コーナー部において角形状に形成されているが、実際は曲線状になっている。また、アンテナパターン14の細線部分Xは、例えば図9(B),(C)のような箇所を示す。
アンテナパターン14のうち最細部分の線幅Wと、開放端2箇所と中間部21cの平均銅層の厚みTの積WTは、3×10−9以上である。また、アンテナパターン14の内部応力は±10MPa以内、その伸び率は1〜5%である。
第1の実施形態によれば、以下の効果を有する。
1)めっき膜を非晶質化すると、単純にピンホール(小さい孔)の発生が抑制される。腐食は、このようなピンホールからの不純物の侵入で発生すると思われる。また、ピンホールは、結晶粒界が開始点となることが多い。本実施形態では、アンテナパターン14の一構成として非晶質化したNi層3を設けることで、結晶粒界の発生を防止できる。
2)アンテナパターン14の表面のビッカース硬度を500〜550Hvとすることにより、腐食を防止することができる。下記表1は、無電解Ni(加熱あり)、無電解Ni(通常)、本発明のNi及び電解Niの場合の硬度、抵抗、腐食の有無を比較したものである。表1より、本発明の場合、腐食がなく他の例と比べて優れていることが明らかである。なお、電解Niの場合、強度の点では問題ないが、腐食の点で劣ることが明らかであった。
Figure 0005117367
3)アンテナパターン14のうち最細部分の線幅を0.3mm以上とし、2箇所の開放端21a,21bと中間部21cの平均めっき厚を銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上とした。即ち、線幅を上記の数値範囲に設定することにより、アンテナ特性とめっき析出化に優れる。ここで、線幅が0.3mm未満ではめっきが析出しない。また、銅層の厚みを上記の数値範囲に設定することにより、アンテナ特性に優れる。なお、めっき厚は蛍光X線で測定することが可能である。更に、ニッケル層を上記の数値範囲に設定することにより耐食性に優れ、金層を上記数値範囲に設定することにより接触抵抗を良好にできる。前記アンテナパターン14の抵抗値Rは、パターン14の導電率をσ、パターン14の線路長をL、前記線幅をW、上記平均めっき厚をTとしたとき、下記式(1)により求めることができる。
R=σ・L/W・T …(1)
4)アンテナパターン14のうち最細部分の線幅Wと、2箇所の開放端21a,21bと中間部21cの平均銅層の厚みTの積WTを、3×10−9以上とした。これにより、アンテナパターン14を良好に動作させることができる。
5)アンテナパターン14の内部応力を±10MPa以内とした。これにより、アンテナパターン14の腐食を抑制することができる。図10は、アンテナパターンのNi層のリンの濃度とアンテナパターンの内部応力との関係を示す特性図である。また、下記表2は、Ni(加熱)、Ni(通常)及び本発明の非晶質化したNiの内部応力及び腐食の有無を示す。図10及び表2より、内部応力が±10MPa以内のとき,即ちNi層中のリン濃度が10〜11%のとき、腐食を抑制できることが明らかである。なお、図10において、内部応力が0より上の領域に行くに従って収縮しやすく、0より下の領域に行くに従って膨張し易い。また、図10中の(a)は本発明のリン濃度の領域であり、(b)は従来のアンテナパターンに膨れが生じる領域である。
Figure 0005117367
6)アンテナパターンの伸び率は1〜5%である。これにより、アンテナパターン14の腐食を抑制することができる。図11は、アンテナパターンのNi層のリンの濃度と伸び率との関係を示す特性図である。また、下記表3は、Ni(加熱)、Ni(通常)及び本発明の非晶質化したNiの内部応力及び腐食の有無を示す。図11及び表3より、伸び率が1〜5%のとき,即ちNi層中のリン濃度が10〜12%のとき、腐食を抑制することが明らかである。なお、図11中の(a)は本発明の伸び率の領域であり、(b)は従来のNi(通常)の伸び率の領域である。
Figure 0005117367
7)外側カバー101は、溶解温度は65度以上のポリカーボネート(PC),ABS,PC/ABS等の非導体樹脂からなる。これにより、微結晶状態のNi層を非晶質化するとき熱が発生するが、外側カバー101が溶解するのを抑制できる。
(第2の実施形態)
図6を参照する。図6はこの発明の第2の実施形態に係るクラムシェルタイプの形態電話機の構成を示す。なお、図1と同部材は同符番を付して説明を省略する。上述した第1の実施形態では、第1の筐体10の外側カバー101を一つの成形体として形成し、この外側カバー101にアンテナパターン14を無電解めっきにより形成して筐体一体アンテナとして構成した場合について説明した。
第2の実施形態は、例えば外側カバー101を、図6に示すように第1の成形体101aと第2の成形体101bを合体して所望の形状のカバー構造として、その一方の例えば第1の成形体101aの内壁面に上記アンテナパターン14を電解めっきにより形成して筐体一体アンテナとして構成したものである。
なお、上記実施形態では、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Wと、2箇所の開放端と中間部の平均銅層の厚みTの積WTを、3×10−9以上としたが、これに限らず、アンテナパターンの導電率をσ、線路長をL、抵抗値をRとしたとき、L/(R・W・T)≦1としてもよい。
更に、耐塩水96Hで炭酸塩、あるいは硫酸塩がTOF−SIMS(飛行時間型2次イオン質量検出法)でイオンスペクトルが試験前よりも3倍以下であるようにしてもよい。図12は、塩水(JIS Z2371)を用いて、塩水濃度5%,槽内環境(温度35℃、湿度98%Rh),噴霧時間96時間の条件下で腐食を確認した結果を示す特性図である。なお、図12の下側の特性図は試験前のスペクトル強度を示し、図12の上側の特性図は試験後のスペクトル強度を示す。図12より、目視以外の手段でアンテナパターンの腐食を数値化して定義することができる。従って、図12の場合、NaOHを例にとれば、試験後のNaOHの強度(約1.5)が試験前のNaOHの強度(約0.5)の3倍以下であるので、腐食を抑制しえると判断できる。
以上詳述したように、本発明によれば、非晶質化したNi層の存在によりピンホールの発生を抑制し、アンテナパターンの腐食を回避することができる。
本発明の第1の実施形態に係る形態端末及び筐体一体アンテナを説明する為の斜視図。 図1のA−Aに沿う断面図。 図2のアンテナパターンの例と押出しピン跡の配置関係を説明する為の平面図。 図2の外側カバーの立ち壁と補強用リブの配置例を示す斜視図。 図2の外側カバーの合体用係止爪の配置例を示した斜視図。 本発明の第2の実施形態に係る形態端末及び筐体一体アンテナを説明する為の斜視図。 図1のアンテナパターンの部分断面図。 図1のアンテナパターンのNi層の非晶質化の説明図。 図1のアンテナパターンの平面図。 図1のアンテナパターンの一構成であるNi層のリンの濃度と内部応力との関係を示す特性図。 図1のアンテナパターンの一構成であるNi層のリンの濃度と伸び率との関係を示す特性図。 本発明のアンテナパターンを耐塩水処理する場合の試験前、試験後のスペクトル特性図。
符号の説明
2…銅層、3…Ni層、10…第1の筐体、11…第2の筐体、12…ヒンジ機構、16…プリント基板、17…接続部、21a,21b…開放端、21c…中間部、101…外側カバー、102…内側カバー、4…金層、14…アンテナパターン、15…押出しピン跡、16…プリント基板。

Claims (16)

  1. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、
    この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は0.3mm以上であり、開放端2箇所と中間部の平均めっき厚は銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上であることを特徴とする携帯端末。
  2. 前記アンテナパターン表面のビッカース硬度は、500HV〜550HVであることを特徴とする請求項1記載の携帯端末。
  3. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、
    この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Wと、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みTの積WTは、3×10 −9 以上であることを特徴とする携帯端末。
  4. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体と、
    この筐体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をW、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みをT、平均銅層の抵抗値をR、アンテナパターンの線路長をL、銅層の導電率をσとしたとき、σ=L/R・W・Tであることを特徴とする携帯端末。
  5. 前記アンテナパターンの内部応力は±10以内であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一記載の携帯端末。
  6. 前記アンテナパターンの伸び率は1〜5%であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一記載の携帯端末。
  7. 耐塩水96Hで炭酸塩、あるいは硫酸塩が飛行時間型2次イオン質量検出法でイオンスペクトルが試験前よりも3倍以下であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか一記載の携帯端末。
  8. 前記非導体の樹脂の溶解温度は65度以上であることを特徴とする請求項1乃至7いずれか一記載の携帯端末。
  9. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、
    この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅は0.3mm以上であり、開放端2箇所と中間部の平均めっき厚は銅層10μm以上,ニッケル層6μm以上,金層0.03μm以上であることを特徴とする筐体一体アンテナ
  10. 前記アンテナパターンのニッケル層のビッカース硬度は、500HV〜550HVであることを特徴とする請求項9記載の筐体一体アンテナ。
  11. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、
    この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅Wと、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みTの積WTは、3×10 −9 以上であることを特徴とする筐体一体アンテナ。
  12. 成形材料を成形して形成され、無線回路の形成されたプリント基板が内装される非導体の樹脂製筐体を形成する成形体と、
    この成形体の壁面でかつ前記プリント基板と電気的に接続される前記筐体の成形時に形成される押出しピン跡を除く領域に配置されたアンテナパターンとを具備し、
    前記アンテナパターンは無電解めっきにより銅層、ニッケル層及び金層を順次積層して構成され、ニッケル層はアモルファス化しており、
    前記アンテナパターンは2箇所の開放端とこれらの開放端間の中間部からなり、アンテナパターンのうち最細部分の線幅をW、開放端2箇所と中間部の平均銅層の厚みをT、平均銅層の抵抗値をR、アンテナパターンの線路長をL、銅層の導電率をσとしたとき、σ=L/R・W・Tであることを特徴とする筐体一体アンテナ。
  13. 前記アンテナパターンの内部応力は±10以内であることを特徴とする請求項9乃至12いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
  14. 前記アンテナパターンの伸び率は1〜5%であることを特徴とする請求項9乃至13いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
  15. 耐塩水96Hで炭酸塩、あるいは硫酸塩が飛行時間型2次イオン質量検出法でイオンスペクトルが試験前よりも3倍以下であることを特徴とする請求項9乃至14いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
  16. 前記非導体の樹脂の溶解温度は65度以上であることを特徴とする請求項9乃至15いずれか一記載の筐体一体アンテナ。
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