JP5374975B2 - シール構造および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末，ＰＤＡ，パソコン等の筐体のシール構造およびこれを備えた電子機器に関する。

従来より、携帯端末などの電子機器の筐体の貫通孔のシール構造を有するＦＰＣ一体ガスケットが知られている。
特許文献１の図１〜図３には、ＦＰＣ３０と一体でグロメット状に形成されたＦＰＣ一体ガスケットが開示されている。ＦＰＣ一体ガスケット１には、ゴム状弾性体からなる１対のガスケット１０が設けられている。各ガスケット１０の先端部には、筐体２の貫通孔３をシールする突起５０が設けられている。突起５０は、筐体２の貫通孔３の径よりも大きい断面積面５２から先端面５４に向かって傾斜するテーパ面５３を有している。

上記ＦＰＣ一体ガスケットにおいて、突起５０を貫通孔３の端部に密着させると、筐体２内部への浸水が阻止される。すなわち、１対のガスケット１０により、２つの筐体２の防水を図りつつ、各筐体２内の回路間の電気信号の授受が可能となる。
登録実用新案３１２７０７１号公報

しかしながら、上記従来のＦＰＣ一体ガスケットにおいては、以下のような不具合があった。
第１に、突起１０とＦＰＣ３０を一体的に成形する金型などが必要である。そのため、ＦＰＣの設計変更のたびに新たな射出成形金型が必要になり、コストが高くなる。
第２に、ＦＰＣ３０と一体成形するので、ガスケット１０を構成するゴム状弾性体の材料が限られる。

本発明の目的は、ＦＰＣ等の配線部材の設計変更にも柔軟に対応可能で、安価なシール構造およびこれを利用した電子機器を提供することにある。

本発明のシール構造は、電子機器の筐体と、一部が貫通穴に挿入される配線体との間のシール構造である。貫通穴は、一端部に段差部を有する段付き貫通穴であり、段差部には、弾性部材が配置されている。そして、押圧機構により、弾性部材を軸方向に押圧して、弾性部材を弾性変形させる構造となっている。
配線体は、配線がなされたフレキシブルプリント配線板（以下、「ＦＰＣ」と略する）や、フラットケーブルなどの平板状の配線部材を有している。さらに、配線体は、配線部材の両面の少なくとも弾性部材に押圧される領域に一対の補強板を設けてあり、この一対の補強板は、配線部材の長さ方向に沿って互いに逆向きに傾斜した板状の部材である。

これにより、以下の作用効果が得られる。
弾性部材は、押圧機構によって軸方向に押圧されると、径方向に広がるように弾性変形する。そして、弾性部材が段差部の壁面に接触して、段差部の壁面と弾性部材との間からの水等の浸入が阻止される、つまりシールされる。同様に、弾性部材が、配線体に接触して、弾性部材と配線体との間がシールされる。
ここで、弾性部材や押圧機構は、配線部材と同時に成形する必要はないので、配線部材の設計変更にも柔軟に対応が可能である。また、貫通穴には、段差部を設ければよく、溝を設ける必要がないので、安価に製造することができる。
また、配線部材に一対の補強板を取り付けることにより、弾性部材の弾性応力に抗しうる剛性が得られる。よって、弾性部材と配線体との間から水等が浸入するのを確実に阻止することができる。

平板状の配線部材として、代表的なものは、電子機器に汎用されているＦＰＣがあるが、これに限定されるものではない。

また、一対の補強板が配線部材の両面側で互いに反対方向に傾斜していることにより、以下の作用効果が得られる。配線体を筐体の貫通穴に挿入した状態では、配線部材が、筐体の板面に垂直な方向から傾いている。したがって、配線部材に張力が加わったときにも、補強板やシール部材に加わる曲げ力が低減され、シール性が高く維持される。
また、筐体の外部において、配線部材が板面に近づくので、配線部材の高さ位置を低くすることができる。よって、たとえば、スライド式携帯端末のように、スライド部の高さ方向のスペースを節約したい構造に適したシール構造となる。

貫通穴を筐体の板面から傾けることによっても、スライド式携帯端末等に適したシール構造が得られる。

弾性部材の垂直断面の形状が、リング中心軸に直交する方向に長軸を有する楕円形であることにより、シール構造全体の高さ方向寸法を小さくすることができる。よって、スライド式携帯端末等に適したシール構造が得られる。

本発明の電子機器は、上記シール構造を有するものであり、安価で防水構造を有する電子機器が得られる。本発明のシール構造が適したものとして、表示部筐体と入力部筐体とがヒンジ部を介して連結された携帯端末がある。また、表示部筐体と入力部筐体とがスライド部を介して連結されたスライド式の携帯端末にも適している。

本発明のシール構造または電子機器によると、配線部材の設計変更に柔軟に対応しつつ、安価に防水構造を実現することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯端末（電子機器）の構造を概略的に示す斜視図である。
携帯端末１は、各種情報を表示するための表示部３と、入力部４と、ヒンジ部５とを備えている。表示部３には、液晶表示パネルを用いた表示装置６やスピーカ等が設けられている。入力部４には、入力キーやマイクが設けられている。ヒンジ部５は、入力部４と表示部３とを回動自在に連結している。

図２は、実施の形態１に係る携帯端末１のヒンジ部３を介した接続部分の構成を示す断面である。図３は、配線体２０の平面図である。
表示部３には、表示部筐体３１と、表示部基板３５とが主要部材として設けられている。表示部基板３５は、表示装置６に表示用信号を送るための回路等を備えている。表示部筐体３１は、互いに連結された第１筐体３１ａと第２筐体３１ｂとを有している。そして、第１筐体３１ａと第２筐体３１ｂとの間に、貫通穴３３が設けられている。

入力部４には、入力部筐体４１と、入力部基板４５とが主要部材として設けられている。入力キー基板４５は、入力キーから送られる信号を制御するための回路等を備えている。入力部筐体４１は、互いに連結された第１筐体４１ａと第２筐体４１ｂとを有している。そして、第１筐体４１ａと第２筐体４１ｂとの間に、貫通穴４３が設けられている。

また、ヒンジ部５を経て、入力キー基板４５と表示部基板３５とを接続する配線体２０が設けられている。配線体２０は、ＦＰＣ２１と、ＦＰＣ２１の両端に設けられたハーネス部２５ａ，２５ｂとを備えている。各ハーネス部２５ａ，２５ｂは、各基板３５，４５に接続されて、信号の授受ができるように構成されている。
さらに、配線体２０には、各筐体３１，４１の貫通穴３３，４３に嵌合される嵌合部１５が２カ所に設けられている。

図３の部分拡大断面図に示すように、嵌合部１５は、第１，第２補強板１１ａ，１１ｂを備えている。各補強板１１ａ，１１ｂは、第１，第２接着剤層１４ａ，１４ｂによって、ＦＰＣ２１に固着されている。

図２の部分拡大図に示すように、入力部筐体４１の貫通穴４３には、段差部４３ａが形成されている。図示しないが、同様に、表示部筐体３１の貫通穴３３にも、同じ形状の段差部が形成されている。そして、段差部４３ａには、弾性リング部材であるＯリング１３が配置されている。また、入力部筐体４１には、Ｏリング１３を押圧する押圧機構である、押さえ板１６と皿ネジ１７とが、取り付けられている。

図４（ａ），（ｂ）は、押さえ板の取付前後におけるＯリング１３の変化を示す縦断面図である。図４（ａ）に示すように、Ｏリング１３は、当初段差部４３ａの壁面だけに接触下状態にあり、この状態でＦＰＣ２１が貫通穴４３から挿入される。

次に、皿ネジ１７によって、押さえ板１６を筐体側に移動させていくと、Ｏリング１３が軸方向に押圧される。そして、Ｏリング１３が弾性変形すると、Ｏリング１３の内周側が各補強板１１ａ，１１ｂにも接触する。その結果、Ｏリング１３と段差部４３ａの壁面との間、Ｏリング１３と補強板１１ａ，１１ｂとの間、がいずれもシールされる。つまり、貫通穴４３からの水等の浸入が阻止される。表示部筐体３１の貫通穴３３と、配線体２０との間のシール構造およびその機能も、上記と同様である。

以上のシール構造により、各筐体３１，４１の内部がシールされて、各基板３５，４５への水や湿気の浸入が妨げられる。したがって、本実施の形態の携帯端末１は、水中や多湿環境下で使用可能な防水構造を有している。

補強板１１ａ，１１ｂは、以下の方法により形成するこができる。
第１の方法としては、ガラスエポキシ樹脂等の平板に、機械加工等により溝部を形成する方法がある。第２の方法としては、押し出し成形により、連続した溝付き平板を形成し、これを切断する方法がある。第３の方法としては、射出成形により、溝付き補強板を形成する方法がある。

上記いずれの形成方法を用いてもよいが、ＦＰＣ等の配線と一体的に成形する必要がない。補強板１１ａ，１１ｂを射出成形する場合でも、同じ厚みのＦＰＣについては、共通の構造にすることができる。

ＦＰＣ２１は、回路層が形成されたベースフィルムと、ベースフィルムを被覆するカバーレイとを備える構造が一般的である。ベースフィルムの材料としては、ポリイミド樹脂，ポリエステル樹脂，ガラスエポキシ樹脂等がある。カバーレイの材料としては、一般的には、ベースフィルムと同じ材料が用いられる。その他、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリイミド樹脂，ポリウレタン樹脂などが用いられる。

配線体２０の配線部材としては、ＦＰＣ２１に限られるものではない。ＦＰＣ２１の他には、リジッドプリント配線板（ＰＣＢ），フラットケーブルなどがある。これらの配線部材は、平板状であるが、Ｏリング１３の弾性力に抗しうる剛性があれば、補強板を取り付ける必要はない。また、多心極細同軸線のように、円形断面を有するものも、一般的には、補強板を設ける必要はない。

補強板１１ａ，１１ｂの材料としては、ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリイミド樹脂，ポリウレタン樹脂などがある。特に、ＦＰＣ２１のベースフィルムやカバーレイと共通の材料を用いることができる。これらの樹脂材料として、形成方法に適したものを選択して用いることができる。

接着剤層１４ａ，１４ｂの材料としては、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリイミド樹脂，ポリウレタン樹脂等があり、いずれの樹脂を用いてもよい。特に、アクリル樹脂により、補強板１１ａ，１１ｂとＦＰＣ２１等の配線部材との間における浸水防止を確実に行うことができる。

本実施の形態によると、Ｏリング１３（弾性リング部材）や、押さえ板１６，皿ネジ１７（押圧機構）は、配線部材と同時に成形する必要はないので、配線部材の設計変更にも柔軟に対応が可能である。また、貫通穴４３，３３には、段差部を設ければよく、Ｏリング溝を設ける必要がないので、安価に製造することができる。

配線体２０の配線部材として、ＦＰＣ２１を用いた場合には、補強板１１ａ，１１ｂを設けることより、防水構造を実現することができる。
その場合にも、補強板１１ａ，１１ｂは、ＦＰＣ等の配線部材と一体的に成形する必要がない。したがって、ＰＣ等の配線部材の設計変更にも柔軟に対応が可能で、安価に製造することができる。

なお、接着剤層１４ａ，１４ｂを、アクリル樹脂により構成することで、著効が得られる。アクリル樹脂は、水分や湿気に対する耐性が高く、しかも、高温においても、耐性を維持することができる。よって、アクリル樹脂を用いることにより、補強板１１ａ，１１ｂとＦＰＣ２１等の配線部材との間における浸水防止を確実に行うことができる。
なお、Ｏリング１３と、補強板１１ａ，１１ｂとの間にも接着剤層を設けてもよい。そうすることによって、防水機能をさらに高めることができる。

また、本実施の形態では、配線体２０，表示部筐体３１，および入力部筐体４１によるシール構造が構成されている。このようなシール構造により、２つの筐体内の回路を接続する配線部材を設けても、防水機能を確保することができる。

特に、携帯端末１においては、事故で水中に落下させたり、入浴中での電話に応じる、など防水機能拡大の要請が大きい。本実施の形態の携帯端末１は、安価で防水機能の高いものであり、このような要請に十分応えることができる。
なお、電子機器としては、ＰＤＡ，パソコン、デジタルカメラ等があり、携帯端末１に限定されるものではない。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯端末（電子機器）の構造を概略的に示す斜視図である。
携帯端末１は、各種情報を表示するための表示部３と、入力部４と、スライド部８とを備えている。表示部３には、液晶表示パネルを用いた表示装置６やスピーカ等が設けられている。入力部４には、入力キーやマイクが設けられている。スライド部８は、表示部３側に設けられた外枠８ａと、入力部４側に設けられた内枠８ｂとを、滑動自在に嵌合させて構成されている。

図６は、実施の形態２に係る携帯端末１のスライド部８を介した接続部分の構成を示す断面である。同図において、実施の形態１における図２に示す部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
本実施の形態においては、入力部筐体３１，表示部筐体４１の各第１筐体３１ａ，４１ａに、貫通穴３３，４３が設けられている。

また、スライド部８を経て、入力キー基板４５と表示部基板３５とを接続する配線体２０が設けられている。配線体２０は、実施の形態１と同様に、ＦＰＣ２１と、ＦＰＣ２１の両端に設けられたハーネス部２５ａ，２５ｂとを備えている。
さらに、配線体２０には、各筐体３１，４１の貫通穴３３，４３に嵌合される嵌合部１５が２カ所に設けられている。

図７は、実施の形態２における嵌合部１５の断面図である。嵌合部１５の平面形状は、図３に示す通りであるので、図示を省略する。図７において、実施の形態１における図２に示す部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、本実施の形態の嵌合部１５においては、第１，第２補強板１１ａ，１１ｂが、平板状ではない。第１，第２補強板１１ａ，１１ｂは、ＦＰＣ２１の長さ方向に沿って互いに逆向きに傾斜している。そして、ＦＰＣ２１および第１，第２補強板１１ａ，１１ｂの合計厚みは、各部位で均一である。

図６の部分拡大図に示すように、表示部筐体３１の貫通穴３３には、段差部３３ａが形成されている。図示しないが、同様に、入力部筐体４１の貫通穴４３にも、同じ形状の段差部（図示せず）が形成されている。そして、Ｏリング１３が貫通穴３３，４３の段差部３３ａ等に配置されている。

実施の形態２によると、実施の形態１と同様に、段差部３３ａ、Ｏリング１３、押さえ板１６，皿ネジ１７を設けているので、実施の形態１と同じ効果が得られる。
一方、実施の形態２においては、第１，第２補強板１１ａ，１１ｂが互いに逆向きに傾斜している。これにより、ＦＰＣ２１が、第１筐体３１ａの板面に垂直な方向から傾いた、斜め方向から挿入されている。以下、実施の形態１と実施の形態２との作用効果の相違について、説明する。

図９（ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係るシール構造、実施の形態２に係るシール構造を簡略化して示す断面図である。図９（ａ）は、実施の形態１における嵌合部１５をスライド式携帯端末に採用したときを示している。図９（ｂ）は、実施の形態２における嵌合部１５及びシール構造を示している。図９（ａ），（ｂ）は、いずれもＦＰＣ２１が引っ張られたときの状態を示している。すなわち、入力部筐体４１の入力キー等が最大限露出される位置まで、表示部筐体３１がスライドした状態を示している。

図９（ａ）に示す構造の場合、ＦＰＣ２１が第１筐体３１ａ，４１ａの板面に垂直な方向にあるので、ＦＰＣ２１の張力Ｔによって大きな曲げ力Ｍが嵌合部１５に作用する。そのために、嵌合部１５のシール部材（図６に示すＯリング１３）と貫通穴壁面（図６に示す段差部３３ａ）との接触部におけるシール性が悪化するおそれがある。一方、図９（ｂ）のように、ＦＰＣ２１が第１筐体３１ａ，４１ａの板面に垂直な方向から傾いていると、嵌合部１５には、小さな曲げ力ｍしか加わらない。
よって、実施の形態２により、ＦＰＣ２１が引っ張られたときにも、上述のようなシール性の悪化を抑制することができる。
ただし、ＦＰＣ２１が傾く方向は、ＦＰＣ２１が引っ張られたときに、張力Ｔが加わる方向である。

また、ＦＰＣ２１が、筐体の板面に垂直な方向から傾いていることにより、スライド部８において、ＦＰＣ２１が筐体の板面に近づく。よって、ＦＰＣ２１をスライド部８にコンパクトに収納することができる。
すなわち、このような嵌合部１５の構造は、スライド部８の高さ方向のスペースを節約したいスライド式携帯端末に適している。

（実施の形態２の変形例）
図８は、実施の形態２の変形例に係るシール構造を示す縦断面図である。
この変形例においては、配線体２０の嵌合部１５の構造は、実施の形態１と同じである（図３の部分拡大断面図参照）。一方、貫通穴３３は、表示部筐体３１の第１筐体３１ａの板面に垂直な方向から傾くように形成されている。図示しないが、入力部筐体４１の第１筐体４１ａにおいても、貫通穴が第１筐体４１ａの板面に垂直な方向から傾くように形成されている。

本変形例によっても、ＦＰＣ２１が第１筐体３１ａの板面に垂直な方向から傾いているので、実施の形態２と同じ効果を発揮することができる。

（他の実施の形態）
上記各実施の形態においては、押さえ板１６を段付き形状としたが、段差部３３ａ，４３ａを浅くして、平板状の押さえ板により、Ｏリング１３を押さえてもよい。

上記各実施の形態においては、押圧機構として、押さえ板１６および皿ネジ１７を設けたが、本発明の押圧機構はこれに限定されるものではない。たとえば、段差部の大径側に雌ねじを形成し、押さえ板１６の外形側に雄ねじを形成し、これを押圧機構としてもよい。その場合、押さえ板１６を回転させれば、Ｏリング１３を変形させることができる。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示である。したがって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示される範囲を含む。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

本発明の配線体は、携帯端末，ＰＤＡ，パソコン，デジタルカメラなどの電子機器に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る携帯端末の構造を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る携帯端末のヒンジ部を介した接続部分の構成を示す断面である。 実施の形態１に係る配線体の平面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１の押さえ板の取付前後におけるＯリングの変化を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る携帯端末の構造を概略的に示す斜視図である。 実施の形態２に係る携帯端末のスライド部を介した接続部分の構成を示す断面である。 実施の形態２に係る嵌合部の断面図である。 実施の形態２の変形例に係るシール構造の縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係るシール構造、実施の形態２に係るシール構造を簡略化して示す断面図である。

符号の説明

１ 携帯端末（電子機器）
３ 表示部
４ 入力部
５ ヒンジ部
６ 表示装置
８ スライド部
８ａ 外枠
８ｂ 内枠
１１ａ 第１補強板
１１ｂ 第２補強板
１２ 溝部
１３ Ｏリング
１４ａ 第１接着剤層
１４ｂ 第２接着剤層
１５ 嵌合部
１６ 押さえ板（押圧機構）
１７ 皿ネジ（押圧機構）
２０ 配線体
２１ ＦＰＣ（配線部材）
２５ａ，２５ｂ ハーネス部
３１ 表示部筐体
３１ａ 第１筐体
３１ｂ 第２筐体
３３ 貫通穴
３３ａ 段差部
４１ 入力部筐体
４１ａ 第１筐体
４１ｂ 第２筐体
４３ 貫通穴
４３ａ 段差部

Claims (4)

1. 貫通穴を有する電子機器の筐体と、一部が前記貫通穴に挿入される配線体との間のシール構造であって、
   前記貫通穴は、一端部に段差部を有する段付き貫通穴であり、
   前記段差部に配置された弾性部材と、
   前記弾性部材を軸方向に押圧するための押圧機構と、
   を備え、
   前記配線体は、配線がなされた平板状の配線部材と、
   該配線部材の両面の少なくとも前記弾性部材に押圧される領域に設けられた一対の補強板と、
   を備え、
   前記一対の補強板は、配線部材の長さ方向に沿って互いに逆向きに傾斜した板状の部材である、シール構造。
2. 請求項１に記載のシール構造において、
   前記貫通穴は、筐体の板面に垂直な方向から傾いている、シール構造。
3. 請求項１または２に記載のシール構造において、
   前記弾性部材は、リング状であると共に、
   その垂直断面の形状は、リング中心軸に直交する方向に長軸を有する楕円形である、シール構造。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のシール構造を有する電子機器。

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