(57)【要約】【課題】小型化に寄与する新たな構造の電子機器を提供する。【解決手段】第１基板１２Ａと、第２基板１２Ｂと、誘電体２０上に設けられた板金部材１９と、を備え、板金部材１９には、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを電磁気学的に結合するためのスロット線路２３が形成されていることを特徴とする。さらに、板金部材１９は、スロット線路２３と、電位がグランドである共通グランド領域１９Ａと、を含んでもよい。さらに、ディスプレイ１４を備え、板金部材１９は、ディスプレイ１４を載置するインサート板金であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板と、誘電体上に設けられた板金部材と、を備え、
前記板金部材には、前記第１基板と前記第２基板とを電磁気学的に結合するためのスロット線路が形成されていることを特徴とする、電子機器。
【請求項２】
前記板金部材は、前記スロット線路と、電位がグランドである共通グランド領域と、を含む、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記板金部材は、前記スロット線路によって前記共通グランド領域から隔てられた給電領域を含む、請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
ディスプレイを備え、
前記板金部材は、前記ディスプレイを載置するインサート板金である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、タブレット端末等の電子機器において、筐体の厚み方向の薄型化および厚み方向とは異なる面方向の小型化（以下、これらをまとめて小型化という）が進んでいる。一例として、主回路基板の面方向の大きさを筐体の半分程度として、主回路基板が配置されていない領域における筐体の厚みを薄くする技術が知られている。ここで、主回路基板とは筐体の内部の回路基板のうち最大の回路基板である。
【０００３】
また、電子機器のうち無線通信機能を有する携帯無線装置においては、無線通信用のアンテナが主回路基板からなるべく離れるように設計することがある。このような場合、主回路基板とアンテナとを電気的に導通させるために、同軸ケーブルによる接続が一般的に行われる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５８８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、主回路基板とアンテナとを同軸ケーブルで接続する場合に、同軸ケーブルを通すスペースが必要になる。また、同軸ケーブルを固定するための追加部材が必要になる場合もある。つまり、同軸ケーブルによる接続を行う場合、筐体の小型化に関して一定の制約があった。そのため、同軸ケーブルを用いる構造に代わる、小型化に寄与する新たな構造が求められていた。
【０００６】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、小型化に寄与する新たな構造の電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る電子機器は、第１基板と、第２基板と、誘電体上に設けられた板金部材と、を備え、前記板金部材には、前記第１基板と前記第２基板とを電磁気学的に結合するためのスロット線路が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、さらなる小型化を可能にする新たな構造の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る電子機器の概略内部構造図である。
【図２】一実施形態に係る電子機器の厚み方向の概略断面図である。
【図３】スロット線路を説明する図である。
【図４】別の実施形態のスロット線路を説明する図である。
【図５】図４のシミュレーション結果である電界強度分布を例示する図である。
【図６】スロット線路の通過特性を例示する図である。
【図７】スロット線路の別の構成例を示す図である。
【図８】比較例の電子機器の厚み方向の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
（電子機器の概略内部構造）
図１に示される一実施形態の電子機器１はスマートフォンである。代替例として電子機器１はスマートフォン以外の無線通信機能を備える携帯機器（携帯無線装置）でもよい。例えば、電子機器１は携帯電話端末、ファブレット、タブレットＰＣ、フィーチャーフォン、ＰＤＡ、リモコン端末、携帯音楽プレイヤー、ゲーム機、電子書籍リーダ、車載通信機器、ＩｏＴ（Internet of Things）機器等でもよい。
【００１１】
図１は、電子機器１に内蔵される部品を概略的に示す概略内部構造図である。電子機器１は、フロントカバー１５と、ディスプレイ１４と、誘電体２０と、板金部材１９と、バッテリ１３と、第１基板１２Ａと、第２基板１２Ｂと、樹脂筐体１１と、リアカバー１０と、を備える。本実施形態において、樹脂筐体１１は分離された２つの部分（樹脂筐体１１Ａおよび樹脂筐体１１Ｂ）で構成される。
【００１２】
本実施形態においては、図１に示すように、電子機器１の構成と対応した座標軸が定められている。電子機器１の使用時において、ユーザにとっての奥行き方向がｚ軸方向である。別の表現では、電子機器１の厚み方向がｚ軸方向である。そして、電子機器１のフロントカバー１５からリアカバー１０への向きがｚ軸正方向になる。また、電子機器１の主面の長手方向および短手方向が、それぞれｙ軸方向およびｘ軸方向である。電子機器１の長手方向に沿って、通話時に音声を発するレシーバーを備える端部への向きがｙ軸正方向になる。そして、右手系の座標系を構成するように、図１に示す向きにｘ軸正方向が定められている。
【００１３】
フロントカバー１５は電子機器１の前面の外周部分を構成する。フロントカバー１５は例えば樹脂で構成される。フロントカバー１５は、例えばレシーバーからの音声を透過させる部分、および、ユーザが使用する物理的なボタンに対応する部分に穴（空間）を備えていてもよい。また、フロントカバー１５はディスプレイ１４に対応する部分が透明であってもよいし、穴（空間）を備えていてもよい。また、フロントカバー１５は金属部分を有していてもよい。例えば、フロントカバー１５は樹脂に金属がインサート成形されてもよい。
【００１４】
ディスプレイ１４は画面を表示する。ディスプレイ１４は、例えば液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display）であってもよい。また、ディスプレイ１４は、有機ＥＬパネル（Organic Electro-Luminescence Panel）または無機ＥＬパネル（Inorganic Electro-Luminescence Panel）等であってもよい。本実施形態において、ディスプレイ１４はタッチスクリーンディスプレイである。タッチスクリーンディスプレイは、指またはスタイラスペン等の接触を検出して、その接触位置を特定する。
【００１５】
誘電体２０は、板金部材１９とともにスロット線路２３を構成するために設けられる。本実施形態において、誘電体２０はディスプレイ１４の裏面（表示面とは反対の面）の全体と接している。誘電体２０は例えばガラス、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂等のいずれかであってもよい。さらに、誘電体２０として空気を含むことができる。つまり、誘電体２０は、ディスプレイ１４と板金部材１９との間の空気の層であってもよい。
【００１６】
板金部材１９は、誘電体２０上に設けられてスロット線路２３を形成可能な導体の部材である。スロット線路２３の詳細については後述する。本実施形態において、板金部材１９は板状の金属で構成されるインサート板金であり、ディスプレイ１４を載置するために用いられる。本実施形態において、板金部材１９は全体が導電性を有する。本実施形態において、板金部材１９のスロット線路２３を構成するスロットを除く部分は、電位がグランドである共通グランド領域１９Ａである。上記のように、板金部材１９の共通グランド領域１９Ａは、導電性を有するピン１７によって第１基板１２Ａおよび樹脂筐体１１Ａのグランドと接続されている。また、板金部材１９の共通グランド領域１９Ａは、導電性を有するピン１８によって第２基板１２Ｂのグランドと接続されている。ここで、板金部材１９は、一部（例えばスロットが形成される部分の周囲）だけが導体であってもよい。また、誘電体２０が空気等ではない固体の層である場合に、板金部材１９は、誘電体２０の表面に印刷等によって設けられた導体膜であってもよい。
【００１７】
バッテリ１３は電子機器１に電力を供給する。バッテリ１３は、例えばリチウムイオン電池である。別の例として、バッテリ１３は、ニッケルカドミウム電池またはニッケル水素電池でもよい。
【００１８】
第１基板１２Ａおよび第２基板１２Ｂは、電子機器１の各種機能を実現するために電子回路で使用される電子部品を固定（実装）する。本実施形態において、第１基板１２Ａはマッチング回路およびフィルタを実装する。また、第２基板１２Ｂはプロセッサ２２を実装する。第２基板１２Ｂは、第１基板１２Ａよりも大きい主回路基板である。また、本実施形態に係る電子機器１は第１基板１２Ａおよび第２基板１２Ｂの２つの基板を備えるが、３つ以上の基板を備えていてもよい。
【００１９】
樹脂筐体１１（樹脂筐体１１Ａおよび樹脂筐体１１Ｂ）は樹脂製の筐体である。樹脂筐体１１には、信号線およびグランドを含む配線が形成されている。配線は例えばＬＤＳ（Laser Direct Structuring）によって形成される。また、本実施形態において、電子機器１のｙ軸負方向の端部に位置する樹脂筐体１１Ａには、ｚ軸正方向側の面に、アンテナ２１（図２参照）が形成されている。アンテナ２１は、樹脂筐体１１Ａ上に、例えばＬＤＳによって形成される。
【００２０】
リアカバー１０は、電子機器１の背面の外周部分を構成する。リアカバー１０は例えば樹脂で構成される。リアカバー１０はユーザが把持しやすいように表面加工が施されていてもよい。また、リアカバー１０は金属部分を有していてもよい。例えば、リアカバー１０は樹脂に金属がインサート成形されてもよい。
【００２１】
また、図１のピン１６Ａは第１基板１２Ａに電気的に接続される。また、ピン１６Ａは第１基板１２Ａを介して、板金部材１９と樹脂筐体１１Ａとの間で高周波信号（以下ＲＦ信号ともいう）を伝送するための導電性ピンである。ピン１６Ｂは板金部材１９と第２基板１２Ｂとの間でＲＦ信号を伝送するための導電性ピンである。
【００２２】
ここで、図１は電子機器１が備える部品を概略的に示すものである。電子機器１は図１に示す部品の全てを含まなくてもよい。また、電子機器１は図１に示されていない部品を備えていてもよい。
【００２３】
（電子機器の断面構造）
図２は電子機器１の厚み方向（ｚ軸方向）の概略断面図である。図２はピン１６Ａおよび１６Ｂを含むように電子機器１を切った断面を示す。また、図２はフロントカバー１５およびリアカバー１０を除いた部分の断面を示す。図２の上方が電子機器１の背面側であり、下方が電子機器１の前面側である。
【００２４】
プロセッサ２２は無線通信用のＩＣである。プロセッサ２２は、アンテナ２１を介して送受信するＲＦ信号について各種の信号処理を行い、電子機器１のスマートフォンとしての機能（例えば通話機能、データ送受信機能等）を実現する。プロセッサ２２は第２基板１２Ｂ上に設けられる。また、プロセッサ２２はピン１６Ｂおよびピン１８と電気的に接続されている。
【００２５】
ピン１６Ｂは、板金部材１９に形成されたスロット線路２３を介してＲＦ信号を伝送することができる。ピン１６Ａは、アンテナ２１とスロット線路２３との間のＲＦ信号を伝送することができる。つまり、プロセッサ２２は、アンテナ２１との間で、スロット線路２３を介してＲＦ信号を送受信することができる。図２に示されるその他の要素については図１と同じである。図１と同じ要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００２６】
（比較例）
ここで、図８は比較例の電子機器の厚み方向の概略断面図である。以下に説明するように、本実施形態に係る電子機器１は、図８の比較例と比べて、厚み方向（ｚ軸方向）の小型化が可能である。
【００２７】
図８に示すように、比較例の電子機器は１つの基板１２Ｃを備える。基板１２Ｃは、本実施形態に係る電子機器１の第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを一体化したものに相当する。比較例の電子機器において、プロセッサ２２は、ピン１６および基板１２Ｃ上の配線を介して、アンテナ２１との間でＲＦ信号を送受信する。基板１２Ｃは分離していないため、バッテリ１３は基板１２Ｃの下方に配置される。つまり、バッテリ１３は基板１２Ｃと板金部材１９との間に配置される。したがって、バッテリ１３の厚みが、そのまま比較例の電子機器の厚みに反映される。比較例の電子機器のディスプレイ１４からアンテナ２１までの厚みはｔ０である。図８に示されるその他の要素については図２と同じである。図２と同じ要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００２８】
これに対し、本実施形態に係る電子機器１では、図２に示すように第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとの間（隙間）にバッテリ１３が配置される。そのため、バッテリ１３の厚みが、そのまま電子機器１の厚みに反映されることはない。図２に示すように、本実施形態に係る電子機器１のディスプレイ１４からアンテナ２１までの厚みはｔ１である。厚みｔ１は、比較例の電子機器の厚みｔ０よりも小さい。
【００２９】
ここで、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを分離しているため、電子機器１では、第１基板１２Ａ側にあるアンテナ２１と第２基板１２Ｂに設けられたプロセッサ２２との間で、ＲＦ信号を伝送する必要がある。従来の技術では、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを接続する同軸ケーブルを使用することがあった。しかし、例えばバッテリ１３の側面に沿って同軸ケーブルを通すと、電子機器１の幅（例えばｘ軸方向）が増加する。本実施形態の電子機器１では、従来技術の同軸ケーブルに代えて、板金部材１９に形成されたスロット線路２３を用いるため、電子機器１の幅が増加することなく小型化が可能である。
【００３０】
（スロット線路）
図３はスロット線路２３を説明する図である。スロット線路２３は、誘電体２０の一方の面（例えばｚ軸正方向の面）だけに接する導体面、すなわち板金部材１９に設けられる幅Ｗのスロットである。スロットとは、線状の空隙部のことである。ここで、誘電体２０のｚ軸方向の高さはｈである。また、誘電体２０の比誘電率はεｒである。スロット線路２３は電磁波の伝送路である。スロット線路２３の一方の端では、ピン１６Ａの端部が板金部材１９に接することなく誘電体２０に接続される。また、スロット線路２３の他方の端では、ピン１６Ｂの端部が板金部材１９に接することなく誘電体２０に接続される。ピン１６Ａおよびピン１６Ｂは、それぞれ第１基板１２Ａおよび第２基板１２Ｂと接続される。したがって、板金部材１９に形成されたスロット線路２３は、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを電磁気学的に（高周波的に）結合する。また、ピン１７およびピン１８は、板金部材１９の共通グランド領域１９Ａに接続される。
【００３１】
ここで、一般的に、スロットの幅Ｗ、誘電体２０の高さｈおよび比誘電率εｒはスロット線路２３の特性インピーダンスに影響する。すなわち、所望のスロット線路２３の特性インピーダンスに合わせて、スロットの幅Ｗ、誘電体２０の高さｈおよび比誘電率εｒが選択される。
【００３２】
電子機器１は、板金部材１９にスロット線路２３を備える。板金部材１９は、スロット線路２３を除くと共通グランド領域１９Ａで構成される。そのため、スロット線路２３はグランドで囲まれた構成になっており、スロット線路２３に電界が集中する。そして、ＲＦ信号はスロット線路２３に沿って伝送される。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係る電子機器１は、板金部材１９に、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを電磁気学的に結合するためのスロット線路２３を形成する。スロット線路２３は、板金部材１９に設けられた線状の空隙部であるため、同軸ケーブル等と異なり別途配線領域を必要とすることがない。そのため、本実施形態に係る電子機器１は、小型化に寄与する。
【００３４】
また、板金部材１９は、スロット線路２３と、電位がグランドである共通グランド領域１９Ａと、を含む。そのため、ＲＦ信号はスロット線路２３に沿って良好に伝送する。
【００３５】
また、板金部材１９はディスプレイ１４を載置するインサート板金である。つまり、本実施形態に係る電子機器１は、ディスプレイ１４を載置することを主な目的とするインサート板金を、スロット線路２３を形成する板金部材１９として兼用する。そのため、電子機器１は、別途板状の金属を設ける必要がないため、一層の小型化に寄与する。
【００３６】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る電子機器１の構成は、板金部材１９を除いて第１実施形態と同じである。本実施形態において、誘電体２０上に設けられた板金部材１９は、スロット線路２３および共通グランド領域１９Ａだけでなく、給電領域１９Ｂを含む。
【００３７】
図４は、本実施形態におけるスロット線路２３を説明するための図である。第１実施形態において、誘電体２０上に設けられた板金部材１９は、スロット線路２３を除くと共通グランド領域１９Ａで構成されていた。本実施形態において、板金部材１９は、スロット線路２３によって共通グランド領域１９Ａから隔てられた給電領域１９Ｂを含む。給電領域１９Ｂは、ＲＦ信号を伝送するピン１６Ａおよびピン１６Ｂと電気的に接続される。また、共通グランド領域１９Ａは、第１実施形態と同様に、ピン１７およびピン１８と接続されてグランドの電位を有する。ここで、本実施形態の電子機器１の階層構造は、第１実施形態の電子機器１と同様である。ただし、ピン１６Ａとピン１７の位置は入れ替わっている。また、ピン１６Ｂとピン１８の位置は入れ替わっている。
【００３８】
図４には、本実施形態におけるスロット線路２３のシミュレーション条件の一例が示されている。図４の例では、スロットの幅Ｗは０．０５［ｍｍ］である。誘電体２０の比誘電率εｒは９．６である。また、誘電体２０の高さｈは５［ｍｍ］である。このシミュレーションにおいて、スロット線路２３が伝送するＲＦ信号の周波数は２６００［ＭＨｚ］である。また、ＲＦ信号が伝送するスロット線路２３の長さＬは２９．９［ｍｍ］である。スロット線路２３の長さＬは、ピン１６Ａとピン１６Ｂとのｙ軸方向の間隔にほぼ等しい。
【００３９】
図５は、図４で説明した条件におけるシミュレーションの結果を示す。詳細には、図５は、給電領域１９Ｂの一端（例えばピン１６Ａとの接続部分）から２６００［ＭＨｚ］のＲＦ信号を伝送して、給電領域１９Ｂの他端（例えばピン１６Ｂとの接続部分）で受け取る際の電界強度分布を示す。図５の例では、スロット線路２３の両端は、送信側も受信側も電界強度が同じく大きい。つまり、図５のシミュレーション結果は、２６００［ＭＨｚ］のＲＦ信号がスロット線路２３を通ってほぼ減衰なく伝送されたことを示している。また、図５の例では、スロット線路２３を除いて電界強度が大きい部分は見られない。図５のシミュレーション結果は、ＲＦ信号の高周波成分が、給電領域１９Ｂではなくスロット線路２３を通って伝送されることを示す。ただし、本実施形態において、直流成分は給電領域１９Ｂを通ってピン１６Ａからピン１６Ｂへ（または逆向きに）伝わる。
【００４０】
図６は、図４のシミュレーション条件をもとに、ＲＦ信号の周波数について変動させて得られた通過特性を示す図である。図６の例では、スロット線路２３は、２６００［ＭＨｚ］を中心にして、２５００〜２７００［ＭＨｚ］の周波数のＲＦ信号をほぼ減衰させることなく良好に伝送する。また、図６の例では、２４５０〜２７５０［ＭＨｚ］の周波数のＲＦ信号について、透過係数は−１［ｄＢ］以上である。つまり、スロット線路２３は、２４５０〜２７５０［ＭＨｚ］の周波数範囲についても良好な伝送が可能である。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る電子機器１は、板金部材１９に、第１基板１２Ａと第２基板１２Ｂとを電磁気学的に結合するためのスロット線路２３を形成する。そのため、本実施形態に係る電子機器１は、小型化に寄与する。また、本実施形態に係る電子機器１では、板金部材１９は、スロット線路２３によって共通グランド領域１９Ａから隔てられた給電領域１９Ｂを含む。ＲＦ信号を伝送するピン１６Ａおよびピン１６Ｂは、給電領域１９Ｂのスロット線路２３に近い位置にそれぞれ接続される。第１実施形態では、ピン１６Ａおよびピン１６Ｂが板金部材１９に接触しないように、スロット線路２３の端部にピン１６Ａおよびピン１６Ｂの径よりも大きな円形の領域（穴）が設けられていた。本実施形態においては、このような円形の領域を設ける必要がないため、電子機器１の構成がより簡単になり、製造が容易になる。
【００４２】
（その他の実施形態）
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成要素は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００４３】
例えば、上記の実施形態において、スロット線路２３は一つであった。しかし、複数のスロット線路２３が板金部材１９に形成されていてもよい。図７の例では、ｙ軸方向に沿った２本のスロット線路２３が板金部材１９に形成されている。ｙ軸方向に沿った２本のスロット線路２３は、互いに平行に、ｘ軸方向で離れて形成されている。２本のスロット線路２３のそれぞれの端部では、ピン１６Ａおよびピン１６Ｂが板金部材１９に接することなく誘電体２０に接続されている。図７に示されるその他の要素については図２と同じである。図２と同じ要素には同じ符号を付し、説明は省略する。本変形例では、複数のスロット線路２３によって、より効率的にＲＦ信号を伝送することができる。また、複数のスロット線路２３のそれぞれが異なる高周波信号を伝送してもよい。
【００４４】
例えば、上記の実施形態において、スロット線路２３は直線状のスロットであった。ここで、スロット線路２３は直線状に限らず、例えば曲線状のスロット等であってもよい。
【００４５】
例えば、上記の第１実施形態において、スロット線路２３の両端では、それぞれピン１６Ａの端部およびピン１６Ｂの端部が板金部材１９に接することなく誘電体２０に接続されている。ここで、ピン１６Ａの端部に、スロット線路２３に向かって伸びる、導体の突起部が設けられていてもよい。また、ピン１６Ｂの端部に、スロット線路２３に向かって伸びる、導体の突起部が設けられていてもよい。導体の突起部は、スロット線路２３を構成する部材（板金部材１９および誘電体２０）に接することなく、スロット線路２３の内部空間（空隙）に向かって伸びる。ピン１６Ａおよびピン１６Ｂの少なくとも一方が導体の突起部を有することによって、スロット線路２３にさらに電界が集中しやすくなり、電磁波が伝送しやすくなる。
【００４６】
例えば、上記実施形態に係る電子機器１では、樹脂筐体１１Ａのｚ軸正方向の面に、１つのアンテナ２１が設けられていた。ここで、樹脂筐体１１Ｂのｚ軸正方向の面に、別のアンテナが形成されていてもよい。別のアンテナは、スマートフォンである電子機器１の無線通信機能を実現するのに用いられてもよい。アンテナ２１および別のアンテナは、例えば扱う無線信号の周波数帯および無線通信規格の少なくとも一方が互いに異なってもよい。また、アンテナ２１および別のアンテナは、ダイバーシティアンテナを構成するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  電子機器
１０  リアカバー
１１，１１Ａ，１１Ｂ  樹脂筐体
１２Ａ  第１基板
１２Ｂ  第２基板
１２Ｃ  基板
１３  バッテリ
１４  ディスプレイ
１５  フロントカバー
１６，１６Ａ，１６Ｂ  ピン
１７  ピン
１８  ピン
１９  板金部材（インサート板金）
１９Ａ  共通グランド領域
１９Ｂ  給電領域
２０  誘電体
２１  アンテナ
２２  プロセッサ
２３  スロット線路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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