JP6585031B2 - 携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル基板およびリジッド部材を備える電気素子を備える、携帯機器に関する。

フレキシブル基板およびフレキシブル基板よりも剛性の高いリジッド部材を備える電気素子として、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１では、導体パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板（フレキシブル基板）の主面に、硬質板からなる樹脂補強板（リジッド部材）が接着剤で接着されている。

特開２００９−２１８４４７号公報

特許文献１のように構成される電気素子では、フレキシブルプリント配線板に樹脂補強板を接着剤で接着している。このため、フレキシブルプリント配線板に樹脂補強板が取り付けられた状態の寸法精度やフレキシブルプリント配線板に対する樹脂補強板の位置精度にばらつきが生じたり、フレキシブルプリント配線板と樹脂補強板との間の接合状態にばらつきが生じたりするおそれがある。すなわち、特許文献１のように構成される電気素子では、フレキシブルプリント配線板と樹脂補強板との接合精度が低くなるおそれがある。

本発明の目的は、フレキシブル基板とリジッド部材との接合精度が良好な電気素子を備える携帯機器を提供することにある。

（１）本発明の携帯機器は電気素子を備える。電気素子はフレキシブル基板およびフレキシブル基板よりも厚みが厚く剛性の高いリジッド部材を備える。フレキシブル基板またはリジッド部材のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブル基板には、電気素子の主機能を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材には、電気素子の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。フレキシブル基板とリジッド部材とは対向する面同士が直接的に接合されている。電気素子はリジッド部材を介して携帯機器内の部材と接触している。なお、電気素子の主機能を司る部分とは、たとえば、コイル素子であればコイルであり、伝送線路素子であれば信号線路やグランド導体である。電気素子の主機能を司る部分を構成する導体パターンとは、電気素子の主機能の特性を考慮してパターニングされたものである。

この構成では、接着剤や半田、ネジ等の、フレキシブル基板およびリジッド部材以外の部材を用いずに、リジッド部材をフレキシブル基板に直接的に接合している。このため、フレキシブル基板とリジッド部材との接合精度が良好な電気素子を実現することができる。

また、例えば、複数の基材層を積層してなる多層基板から不要な部分を取り除くことでフレキシブル部とリジッド部とを形成すると、材料ロスが大きくなり、また、基材層を熱圧着する際に基材層全体を加熱する必要がある。本発明の構成では、フレキシブル基板およびリジッド部材を別個に作製した上で、両者を直接的に接合するため、材料ロスを低減することができる。また、フレキシブル基板とリジッド部材とを接合する際、フレキシブル基板とリジッド部材とが接触する部分のみを局所的に加熱すればよい。
また、携帯機器では、その狭い内部空間に多数の部材が配置されるので、電気素子を他の部材に近接させて配置する必要がある。このため、この構成では、本発明の効果が特に顕著になる。

（２）本発明の携帯機器では、リジッド部材は、フレキシブル基板と電気素子近傍の他の部材との間隔を保つスペーサであってもよい。

一般的に、電気素子の特性は、電気素子と、電気素子に近接する金属部材との距離により変化する。この構成では、フレキシブル基板にリジッド部材が接合された状態の寸法精度やフレキシブル基板に対するリジッド部材の位置精度のばらつきが小さいので、リジッド部材をスペーサとして用いることで、フレキシブル基板と電気素子近傍の他の部材との相対的な位置関係がばらつくことを抑制することができる。この結果、電気素子近傍の他の部材が金属部材であっても、電気素子の特性がばらつくことを抑制できる。

（３）本発明の携帯機器では、フレキシブル基板に形成された導体パターンは、主機能を司る高周波回路の少なくとも一部を構成してもよい。

高周波帯域で電気素子が使用される場合、電気素子の特性は、電気素子に近接する金属部材に特に影響される。このため、この構成では、本発明の効果が特に顕著になる。

（４）本発明の携帯機器では、高周波回路はアンテナ回路でもよい。

アンテナの特性は、アンテナに近接する金属部材に特に影響される。このため、この構成では、本発明の効果が特に顕著になる。

（５）本発明の携帯機器は次のように構成されてもよい。リジッド部材にはグランド導体および引出配線が形成されている。グランド導体は、リジッド部材のフレキシブル基板に接合されている面とは反対側の略全面に形成されている。引出配線は、グランド導体からリジッド部材のフレキシブル基板に接合されている面まで延伸し、アンテナ回路に接続されている。なお、グランド導体および引出配線は、電気素子の主機能（アンテナとしての機能）の特性を考慮してパターニングされたものではないので、電気素子の主機能を司る部分を構成する導体パターンではない。

この構成では、フレキシブル基板とグランド導体との相対的な位置関係のばらつきが抑制されるので、電気素子の特性のばらつきを抑制できる。

（６）本発明の携帯機器では、リジッド部材には導体パターンが形成されていなくてもよい。

この構成では、リジッド部材に、電気素子の主機能と関連する導体パターン以外の導体パターンも形成されないので、リジッド部材の構造を簡素にすることができる。

（７）本発明の携帯機器では、フレキシブル基板とリジッド部材とは主成分が実質的に同一の熱可塑性樹脂から形成されていることが好ましい。

この構成では、フレキシブル基板の基材層とリジッド部材とが、主成分が実質的に同一である熱可塑性樹脂から形成され、互いに略等しい誘電率を有する。フレキシブル基板とリジッド部材との間には、誘電率が当該熱可塑性樹脂の誘電率と異なる層、例えば、接着剤等からなる層が介在していない。このため、電気素子の特性を制御することが容易となるので、電気素子の特性が劣化することを抑制できる。なお、フレキシブル基板の基材層とリジッド部材とが、主成分が実質的に同一であっても、リジッド部材の厚みをフレキシブル基板の厚みより大きくすれば、リジッド部材の剛性を容易に高めることができる。

また、フレキシブル基板の基材層とリジッド部材とが互いに略等しい熱膨張係数を有する。フレキシブル基板とリジッド部材との間には、熱膨張係数が前記熱可塑性樹脂の熱膨張係数と異なる層、例えば、接着剤等からなる層が介在していない。このため、熱膨張係数の差により生じるフレキシブル基板の基材層とリジッド部材との間の接合不良を防止することができる。

本発明によれば、フレキシブル基板とリジッド部材との接合精度が良好な電気素子を備える携帯機器を実現することができる。

図１（Ａ）は、第１の実施形態に係る電気素子の外観斜視図である。図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る電気素子の側面図である。 第１の実施形態に係る電気素子の製造方法を示す外観斜視図である。 第２の実施形態に係る携帯機器の内部を示す平面図である。 第３の実施形態に係る携帯機器の一部を示す断面図である。 第３の実施形態の変形例に係る携帯機器の一部を示す断面図である。 図６（Ａ）は、第４の実施形態に係る電気素子と、プリント基板との接続構造を示す外観斜視図である。図６（Ｂ）は、第４の実施形態に係る電気素子と、プリント基板との接続構造を示す断面図である。 図７（Ａ）は、第５の実施形態に係る電気素子と、プリント基板との接続構造を示す外観斜視図である。図７（Ｂ）は、第５の実施形態に係る電気素子と、プリント基板との接続構造を示す模式的断面図である。 第６の実施形態に係る電気素子の外観斜視図である。 第６の実施形態に係る電気素子の分解斜視図である。 図１０（Ａ）は、第６の実施形態に係る電気素子の平面図である。図１０（Ｂ）は、第６の実施形態に係る電気素子の底面図である。 第６の実施形態に係る電気素子の製造方法を示す図である。 第６の実施形態に係る電気素子の製造方法を示す図である。 図１３（Ａ）は、第６の実施形態に係る電気素子と金属筐体との配置関係を示す断面図である。図１３（Ｂ）は、第６の実施形態に係る電気素子と絶縁基板との配置関係を示す断面図である。 第６の実施形態の変形例に係る電気素子の側面図である。 図１５（Ａ）は、第７の実施形態に係る電気素子の分解斜視図である。図１５（Ｂ）は、第７の実施形態に係る電気素子のＢ−Ｂ断面図である。 第７の実施形態に係る電気素子の製造方法を示す断面図である。

《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係る電気素子１０について説明する。図１（Ａ）は電気素子１０の外観斜視図である。図１（Ｂ）は電気素子１０の側面図である。電気素子１０は、矩形平板状のフレキシブルアンテナ１１および直方体状のリジッド部材１２を備える。フレキシブルアンテナ１１はフレキシブル性を有し、リジッド部材１２は、フレキシブルアンテナ１１よりも剛性が高く、リジッド性を有する。リジッド部材１２はフレキシブルアンテナ１１の主面Ｓ１に直接的に接合されている。言い換えると、リジッド部材１２とフレキシブルアンテナ１１とは、その間に他の部材（接着剤等）を介さずに接合されている。フレキシブルアンテナ１１は本発明のフレキシブル基板の一例である。

フレキシブルアンテナ１１は、積層されたフレキシブル性を有する基材層と、その基材層に形成された導体パターン（図示せず）とで構成されている。フレキシブルアンテナ１１の基材層は液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂からなる。導体パターンは、例えば、コイル状に形成され、コイルアンテナとして機能する。

リジッド部材１２は、フレキシブルアンテナ１１と、電気素子１０近傍の他の部材との間隔を保つスペーサとして用いられる。リジッド部材１２は液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂からなる。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とは主成分が実質的に同一の熱可塑性樹脂から形成されている。リジッド部材１２には導体パターンが形成されていない。

すなわち、フレキシブルアンテナ１１またはリジッド部材１２のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブルアンテナ１１には、電気素子１０の主機能（アンテナとしての機能）を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材１２には、電気素子１０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。電気素子１０の主機能の特性を考慮してパターニングされた導体パターンをリジッド部材１２に形成すると、リジッド部材１２とフレキシブルアンテナ１１との接合時の位置精度によって高周波特性にバラツキが生じてしまう可能性がある。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とは対向する面同士が直接的に接合されている。フレキシブルアンテナ１１に形成された導体パターンは、主機能を司る高周波回路の少なくとも一部を構成している。この高周波回路はアンテナ回路である。

リジッド部材１２を介してフレキシブルアンテナ１１と他の部材とを配置する際、フレキシブルアンテナ１１の主面Ｓ１と同一の方向を向いたリジッド部材１２の主面Ｓ２を他の部材に接触させる。これにより、フレキシブルアンテナ１１と他の部材との間隔が一定に保たれる。

図２は、電気素子１０の製造方法を示す外観斜視図である。図２に示すように、超音波接合によりフレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とを接合する。これにより、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触する部分のみを効率良く加熱することができる。具体的には、フレキシブルアンテナ１１の上面にリジッド部材１２を加圧、接触させる。その状態で、フレキシブルアンテナ１１、リジッド部材１２に超音波振動を加える。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触する部分が摩擦により加熱され、その部分の熱可塑性樹脂が溶解することで、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接合される。

すなわち、フレキシブルアンテナ１１の主面の一部にリジッド部材１２を接触させる。その状態で、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触した部分を局所的に加熱して、フレキシブルアンテナ１１またはリジッド部材１２のうち少なくとも一方を構成する熱可塑性樹脂を溶融させることで、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２との対向する面同士を直接的に接合する。

一般的に、電気素子と、電気素子に近接する金属部材との距離が変化すると、電気素子に形成された導体パターンと、金属部材との間の電界や磁界の結合度が変化する。このため、電気素子と金属部材との位置関係は電気素子の特性に影響を与える。電気素子がアンテナとして機能する場合、この影響は特に大きくなる。

第１の実施形態では、フレキシブルアンテナ１１にリジッド部材１２が接合された状態の寸法精度やフレキシブルアンテナ１１に対するリジッド部材１２の位置精度のばらつきが小さいので、リジッド部材１２をスペーサとして用いることで、フレキシブルアンテナ１１と電気素子１０近傍の他の部材との相対的な位置関係がばらつくことを抑制することができる。この結果、電気素子１０近傍の他の部材が金属部材であっても、電気素子１０の特性がばらつくことを抑制できる。

たとえば、フレキシブルアンテナ１１の主面Ｓ１とリジッド部材１２の主面Ｓ２との距離のばらつきが小さくなる。このため、リジッド部材１２を介してフレキシブルアンテナ１１と他の部材とを配置することで、フレキシブルアンテナ１１と他の部材との相対的な位置関係がばらつくことを抑制することができる。

また、フレキシブルアンテナ１１の基材層とリジッド部材１２とは、主成分が実質的に同一の熱可塑性樹脂からなり、互いに略等しい誘電率を有する。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２との間には、誘電率が当該熱可塑性樹脂の誘電率と異なる層、例えば、接着剤等からなる層が介在していない。このため、フレキシブルアンテナの特性を制御することが容易となるので、フレキシブルアンテナの特性が劣化することを抑制できる。

また、フレキシブルアンテナ１１の基材層とリジッド部材１２とは、主成分が実質的に同一の熱可塑性樹脂からなり、互いに略等しい熱膨張係数を有する。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２との間には、熱膨張係数が当該熱可塑性樹脂の熱膨張係数と異なる層、例えば、接着剤等からなる層が介在していない。このため、熱膨張係数の差により生じるフレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２との間の接合不良を防止することができる。

また、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とを接合する際、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触する部分のみを局所的に加熱し、その部分の熱可塑性樹脂のみを局所的に溶融させる。このため、フレキシブルアンテナ１１およびリジッド部材１２は大きく塑性変形しない。また、フレキシブルアンテナ１１にレジストが形成されていても、レジストはほとんど変形しない。また、加熱温度を調整することにより、フレキシブルアンテナ１１およびリジッド部材１２を構成する熱可塑性樹脂の流動性を容易に制御することができる。これらの結果、寸法精度が高い電気素子１０を作製することができる。

また、例えば、複数の基材層を積層してなる多層基板から不要な部分を取り除くことでフレキシブル部とリジッド部とを形成すると、材料ロスが大きくなる。第１の実施形態では、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とを別個に作製した上で、両者を直接的に接合するため、材料ロスを低減することができる。このため、第１の実施形態では、例示した工法に比べて材料の使用量を低減することができる。また、例示した工法では、基材層を熱圧着する際に基材層全体を加熱する必要がある。一方、第１の実施形態では、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とを接合する際、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触する部分のみを局所的に加熱すればよい。

なお、第１の実施形態では、フレキシブルアンテナ１１およびリジッド部材１２が実質的に同一の熱可塑性樹脂から形成されているが、本発明のフレキシブル基板およびリジッド部材はこれに限定されない。フレキシブル基板およびリジッド部材は、互いに主成分が異なる熱可塑性樹脂から形成されてもよい。また、フレキシブル基板およびリジッド部材のうち少なくとも一方が熱可塑性樹脂から形成されていればよいので、たとえば、フレキシブル基板を熱可塑性樹脂で形成し、リジッド部材を熱硬化性樹脂で形成してもよい。

また、第１の実施形態のフレキシブルアンテナ１１は複数の基材層を積層してなるが、本発明のフレキシブル基板はこれに限られない。本発明のフレキシブル基板は単一の基材層から構成されてもよい。また、本発明のリジッド部材は、多層基板から構成されてもよいし、単層基板から構成されてもよい。

また、第１の実施形態では、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触する部分を局所的に加熱するために、リジッド部材１２に超音波振動を加えたが、本発明はこれに限定されない。本発明では、ヒーターで所定の加熱温度に温められたコテを、フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材１２とが接触した部分に当ててもよい。

また、第１の実施形態のフレキシブルアンテナ１１に形成された導体パターンは、アンテナを構成しているが、本発明のフレキシブル基板に形成された導体パターンは、これに限られない。本発明のフレキシブル基板に形成された導体パターンは、たとえば、高周波伝送線路など、アンテナ以外の高周波回路を構成してもよいし、高周波回路以外の電気素子の主機能を司る部分を構成してもよい。

《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態に係る携帯機器２３について説明する。図３は、携帯機器２３の内部を示す平面図である。携帯機器２３は、電気素子２０、筐体２５、電池パック２６および回路基板２７Ａ，２７Ｂを備える。

電気素子２０は伝送線路２１および伝送線路２１よりも剛性の高いリジッド部材２２を備える。伝送線路２１は本発明のフレキシブル基板に相当する。伝送線路２１またはリジッド部材２２のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。伝送線路２１には、電気素子２０の主機能（信号を伝送する機能）を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材２２には、電気素子２０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。伝送線路２１とリジッド部材２２とは対向する面同士が直接的に接合されている。

回路基板２７Ａ、電池パック２６および回路基板２７Ｂは、筐体２５の長手方向に沿ってこの順で、筐体２５内に設けられている。回路基板２７Ａ上の配線と回路基板２７Ｂ上の配線とは伝送線路２１により接続されている。伝送線路２１は筐体２５の側面と電池パック２６の側面との隙間を延伸している。伝送線路２１と電池パック２６との間には、スペーサとして用いられるリジッド部材２２が設けられている。リジッド部材２２は電池パック２６に接触している。すなわち、電気素子２０はリジッド部材２２を介して携帯機器２３内の部材と接触している。

第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、伝送線路２１と筐体２５内の他の部材との相対的な位置関係がばらつくことを抑制することができる。このため、伝送線路２１の近傍に電池パック２６があっても、伝送線路２１の特性がばらつくことを抑制できる。

携帯機器では、その狭い内部空間に多数の部材が配置されるので、電気素子を他の部材に近接させて配置する必要がある。このため、本発明の電気素子は、携帯機器に内蔵される場合に特に有用である。

《第３の実施形態》
本発明の第３の実施形態に係る携帯機器３３について説明する。図４は、携帯機器３３の一部を示す断面図である。携帯機器３３は、電気素子３０、マザー基板３５およびインダクタブリッジ３６を備える。

電気素子３０はフレキシブルアンテナ１１およびフレキシブルアンテナ１１よりも剛性の高いリジッド部材３２Ａ，３２Ｂを備える。フレキシブルアンテナ１１またはリジッド部材３２Ａ，３２Ｂのうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブルアンテナ１１には、電気素子３０の主機能を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材３２Ａ，３２Ｂには、電気素子３０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。フレキシブルアンテナ１１とリジッド部材３２Ａ，３２Ｂとは対向する面同士が直接的に接合されている。

マザー基板３５の上方には電気素子３０が設けられている。マザー基板３５と電気素子３０との間には、インダクタブリッジ３６が設けられている。マザー基板３５の上面に形成された配線と、電気素子３０のフレキシブルアンテナ１１とは、インダクタブリッジ３６により接続されている。

マザー基板３５は、第１端部と、第１端部の反対側に位置する第２端部とを有する。マザー基板３５の第１端部はマザー基板３５の他の部分に比べて厚くなっている。フレキシブルアンテナ１１は、マザー基板３５の上方にマザー基板３５と平行に配置されている。電気素子３０のリジッド部材３２Ａ，３２Ｂはフレキシブルアンテナ１１の下面に形成されている。リジッド部材３２Ａ，３２Ｂはスペーサとして用いられる。リジッド部材３２Ｂはリジッド部材３２Ａに比べて厚くなっている。

インダクタブリッジ３６は、積層されたフレキシブル性を有する細長状の基材層と、その基材層に形成された導体パターン（図示せず）とを備える。この導体パターンは伝送線路を構成している。また、この導体パターンの一部は、コイル状やミアンダ状に形成され、インダクタを構成している。インダクタブリッジ３６は、マザー基板３５の上面に沿ってマザー基板３５の第１端部側からマザー基板３５の第２端部側へ延伸している。インダクタブリッジ３６の両端部には、コネクタが設けられている。

マザー基板３５の第１端部側では、インダクタブリッジ３６の端部がコネクタを介してフレキシブルアンテナ１１の下面に接続されている。また、マザー基板３５の第１端部側では、フレキシブルアンテナ１１とインダクタブリッジ３６との間に、リジッド部材３２Ａが配置されている。リジッド部材３２Ａの上面はフレキシブルアンテナ１１に接合し、リジッド部材３２Ａの下面はインダクタブリッジ３６に接触している。

マザー基板３５の第２端部側では、インダクタブリッジ３６の端部がコネクタを介してマザー基板３５の配線に接続されている。また、マザー基板３５の第２端部側では、フレキシブルアンテナ１１とマザー基板３５との間に、リジッド部材３２Ｂが配置されている。リジッド部材３２Ｂの上面はフレキシブルアンテナ１１に接合し、リジッド部材３２Ｂの下面はマザー基板３５に接触している。

携帯機器３３では、携帯機器２３（図３参照）の場合と同様に、フレキシブルアンテナ１１と、インダクタブリッジ３６の導体パターンとの相対的な位置関係がばらつくことを抑制することができる。このため、フレキシブルアンテナ１１の近傍にインダクタブリッジ３６があっても、フレキシブルアンテナ１１の特性がばらつくことを抑制できる。

図５は、第３の実施形態の変形例に係る携帯機器４３の一部を示す断面図である。携帯機器４３は、マザー基板３５、フレキシブルアンテナ１１および電気素子４０を備える。電気素子４０はインダクタブリッジ４１およびインダクタブリッジ４１よりも剛性の高いリジッド部材４２を備える。インダクタブリッジ４１は本発明のフレキシブル基板に相当する。インダクタブリッジ４１またはリジッド部材４２のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。インダクタブリッジ４１には、電気素子４０の主機能（インダクタとしての機能）を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材４２には、電気素子４０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。インダクタブリッジ４１とリジッド部材４２とは対向する面同士が直接的に接合されている。

リジッド部材４２はマザー基板３５とインダクタブリッジ４１との間に配置されている。リジッド部材４２の上面はインダクタブリッジ４１に接合し、リジッド部材４２の下面はマザー基板３５に接触している。その他の構成は携帯機器３３（図４参照）の構成と同様である。携帯機器４３では、携帯機器３３の場合と同様に、フレキシブルアンテナ１１の近傍にインダクタブリッジ４１があっても、フレキシブルアンテナ１１の特性がばらつくことを抑制できる。

《第４の実施形態》
本発明の第４の実施形態に係る電気素子５０について説明する。図６（Ａ）は、電気素子５０とプリント基板５５との接続構造を示す外観斜視図である。図６（Ｂ）は、電気素子５０とプリント基板５５との接続構造を示す断面図である。

プリント基板５５とフレキシブル基板５１のランド５７とは、バネ端子５６を介して接続されている。バネ端子５６は、バネ端子５６の貫通孔にリジッド部材５２の凸部５８が嵌入することで、所定位置に配置されるとともに、リジッド部材５２に支持される。

電気素子５０はフレキシブル基板５１およびフレキシブル基板５１よりも剛性の高いリジッド部材５２を備える。フレキシブル基板５１またはリジッド部材５２のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブル基板５１には、電気素子５０の主機能を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材５２には、電気素子５０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。フレキシブル基板５１とリジッド部材５２とは対向する面同士が直接的に接合されている。

リジッド部材５２はフレキシブル基板５１の上面に接合されている。リジッド部材５２の上面には２つ凸部５８が形成されている。２つの凸部５８はフレキシブル基板５１の短手方向に沿って並んでいる。リジッド部材５２の凸部５８には、フレキシブル基板５１の上面から所定の高さだけ離れた位置に、凸部５８の側面を一周する溝が形成されている。フレキシブル基板５１の上面には、平面視でリジッド部材５２の縁に沿って２つのランド５７が形成されている。２つのランド５７はフレキシブル基板５１の短手方向に沿って並んでいる。

プリント基板５５は、フレキシブル基板５１と対向するようにフレキシブル基板５１の上方に配置されている。プリント基板５５の短手方向はフレキシブル基板５１の短手方向を向いている。プリント基板５５の下面の端部には、半田５９を介して２つのバネ端子５６が設けられている。２つのバネ端子５６は、プリント基板５５の短手方向に沿って並んでいる。

バネ端子５６は、弾性を有する金属板からなる。バネ端子５６は、半田５９を介してプリント基板５５に接続された第１端部と、第１端部と反対側に位置する第２端部とを有する。バネ端子５６はリジッド部材５２の上面および側面に沿って延伸している。バネ端子５６のうちリジッド部材５２の上面に沿う部分に貫通孔が形成されている。バネ端子５６の貫通孔にリジッド部材５２の凸部５８が嵌入するとともに、リジッド部材５２の凸部５８の溝にバネ端子５６の貫通孔の縁が陥入している。バネ端子５６はその第２端部側に屈曲部を有する。バネ端子５６の屈曲部は、ランド５７に押しつけられ、ランド５７と接触している。これにより、バネ端子５６とランド５７とが導通する。

第４の実施形態では、第１の実施形態と同様に、リジッド部材５２を精度良く配置することができる。そして、リジッド部材５２の凸部５８によりバネ端子５６の位置が固定されるので、バネ端子５６を精度良く配置することができるとともに安定して支持することができる。また、バネ端子５６の屈曲部は、バネ端子５６の弾性変形で生じる応力によりランド５７に押しつけられる。これらの結果、バネ端子５６とランド５７とを確実に導通させることができる。

《第５の実施形態》
本発明の第５の実施形態に係る電気素子６０について説明する。図７（Ａ）は、電気素子６０とプリント基板５５との接続構造を示す外観斜視図である。図７（Ｂ）は、電気素子６０とプリント基板５５との接続構造を示す模式的断面図である。なお、図７（Ａ）ではプリント基板５５を省略している。

プリント基板５５とフレキシブル基板５１のランド５７とは、接合端子６５の導体パターン６７を介して接続されている。接合端子６５はリジッド部材５２を覆うように設けられている。接合端子６５は、接合端子６５の樹脂キャップ６６の貫通孔にリジッド部材５２の凸部５８が嵌入することで、所定位置に配置されるとともに、リジッド部材５２に支持される。

電気素子６０はフレキシブル基板５１およびフレキシブル基板５１よりも剛性の高いリジッド部材５２を備える。フレキシブル基板５１またはリジッド部材５２のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブル基板５１には、電気素子６０の主機能を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材５２には、電気素子６０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。フレキシブル基板５１とリジッド部材５２とは対向する面同士が直接的に接合されている。

リジッド部材５２はフレキシブル基板５１の上面に接合されている。リジッド部材５２の上面に形成された２つの凸部５８は、フレキシブル基板５１の短手方向に沿って並んでいる。フレキシブル基板５１の上面には、平面視でリジッド部材５２を囲むように８つのランド５７が形成されている。平面視で、リジッド部材５２の縁端部のうちフレキシブル基板５１の長手方向に平行なそれぞれの縁端部に沿って、３つのランド５７が形成されている。平面視で、リジッド部材５２の縁端部のうちフレキシブル基板５１の短手方向に平行なそれぞれの縁端部に沿って、１つのランド５７が形成されている。

プリント基板５５の短手方向はフレキシブル基板５１の長手方向を向いている。プリント基板５５の下面には、半田５９を介して接合端子６５が設けられている。接合端子６５は、樹脂で形成された樹脂キャップ６６と、樹脂キャップ６６に形成された導体パターン６７とを有する。樹脂キャップ６６は、箱型形状であり、矩形状の開口部を有する。樹脂キャップ６６の側面の開口部側には、樹脂キャップ６６の側面に垂直な方向に樹脂キャップ６６の外側に向かって広がる外縁部が形成されている。樹脂キャップ６６の底面には、フレキシブル基板５１の長手方向に沿って並んだ２つの貫通孔が形成されている。樹脂キャップ６６は、その開口部側が下側を向き、その外縁部がフレキシブル基板５１の上面に接触するように、配置されている。樹脂キャップ６６の貫通孔にリジッド部材５２の凸部５８が嵌入するとともに、リジッド部材５２の凸部５８の溝に樹脂キャップ６６の貫通孔の縁が陥入している。

樹脂キャップ６６の側面のうちフレキシブル基板５１の長手方向に平行なそれぞれの側面の内面側には、３つの導体パターン６７が形成されている。樹脂キャップ６６の側面のうちフレキシブル基板５１の短手方向に平行なそれぞれの側面の内面側には、１つの導体パターン６７が形成されている。

導体パターン６７は、樹脂キャップ６６の底面の縁から樹脂キャップ６６の外縁部へ延伸している。導体パターン６７の端部のうち樹脂キャップ６６の底面側に位置する第１端部は、樹脂キャップ６６内面側から外面側に向けて貫通し、樹脂キャップ６６の外面側に露出している。導体パターン６７の第１端部は、半田５９を介してプリント基板５５に接続されている。導体パターン６７の端部のうち樹脂キャップ６６の外縁部側に位置する第２端部は、フレキシブル基板５１のランド５７に接触している。

第５の実施形態では、第４の実施形態と同様に、接合端子６５の導体パターン６７とフレキシブル基板５１のランド５７とを確実に導通させることができる。

《第６の実施形態》
本発明の第６の実施形態に係る電気素子７０について説明する。図８は電気素子７０の外観斜視図である。図９は電気素子７０の分解斜視図である。図１０（Ａ）は電気素子７０の平面図である。図１０（Ｂ）は電気素子７０の底面図である。

リジッド部材７２には、導体パターン７７および引出配線７８が形成されている。導体パターン７７は、リジッド部材７２のフレキシブルアンテナ７１に接合されている面とは反対側の略全面に形成されている。引出配線７８は、導体パターン７７からリジッド部材７２のフレキシブルアンテナ７１に接合されている面まで延伸し、アンテナパターン７４（アンテナ回路の一部）に接続されている。導体パターン７７はグランド導体である。

電気素子７０はフレキシブルアンテナ７１およびフレキシブルアンテナ７１よりも剛性の高いリジッド部材７２を備える。フレキシブルアンテナ７１の基材層７３およびリジッド部材７２は熱可塑性樹脂から形成されている。フレキシブルアンテナ７１には、電気素子７０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されている。リジッド部材７２には、電気素子７０の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されていない。フレキシブルアンテナ７１とリジッド部材７２とは、対向する面同士が直接的に接合されている。

電気素子７０は略直方体状である。電気素子７０の幅方向に垂直な側面は台形状である。フレキシブルアンテナ７１は矩形平板状の基材層７３を折り曲げてなる。フレキシブルアンテナ７１は、リジッド部材７２の上面全体、および、電気素子７０の長さ方向に垂直な側面Ｓ７１全体に配置されている。フレキシブルアンテナ７１は、リジッド部材７２の上面および側面Ｓ７１に跨るように配置されている。フレキシブルアンテナ７１とリジッド部材７２とは一体化されている。フレキシブルアンテナ７１とリジッド部材７２との間には、接着剤等の接合用の部材が介在していない。

基材層７３のリジッド部材７２とは反対側の主面には、アンテナパターン７４が形成されている。アンテナパターン７４は、電気素子７０の主機能（アンテナとしての機能）を司る部分を構成する導体パターンである。アンテナパターン７４は放射電極パターン７５および接続端子電極７６Ａ，７６Ｂからなる。放射電極パターン７５は基材層７３の主面の縁に沿って延伸している。放射電極パターン７５の一方の端部には、接続端子電極７６Ａが形成されている。放射電極パターン７５の他方の端部付近には、電気素子７０の幅方向に延出する延出部が形成されている。この延出部の端部には、接続端子電極７６Ｂが形成されている。接続端子電極７６Ａは給電回路（図示せず）に接続される。接続端子電極７６Ｂはグランドに接続される。

リジッド部材７２は略直方体状である。リジッド部材７２の幅方向に垂直な側面Ｓ７２は台形状である。なお、第６の実施形態のリジッド部材は直方体状でもよい。リジッド部材７２には、矩形平板状の導体パターン７７、引出配線７８および接続端子電極７６Ｃが形成されている。導体パターン７７はグランドとして機能する。導体パターン７７、引出配線７８および接続端子電極７６Ｃは、電気素子７０の主機能の特性を考慮してパターニングされるものでないので、電気素子７０の主機能を司る部分を構成する導体パターンではない。

導体パターン７７はリジッド部材７２の下面の略全面に形成されている。引出配線７８は導体パターン７７からリジッド部材７２の上面まで延伸している。引出配線７８は、リジッド部材７２の側面Ｓ７２を通ってリジッド部材７２の下面から上面まで延伸している。引出配線７８におけるリジッド部材７２の上面側の端部には、接続端子電極７６Ｃが形成されている。接続端子電極７６Ｃは平面視で接続端子電極７６Ｂに重なっている。接続端子電極７６Ｂと接続端子電極７６Ｃとは、フレキシブルアンテナ７１に形成された層間接続導体（図示せず）を介して接続されている。

図１１および図１２は電気素子７０の製造方法を示す図である。まず、片面全面に導体箔が貼られた基材層７３を用意する。次に、図１１（Ａ）に示すように、エッチング等により基材層７３の導体箔をパターニングすることでアンテナパターン７４を形成する。基材層７３の材料は、液晶ポリマー等からなる熱可塑性樹脂である。基材層７３の導体箔は銅箔等である。また、図１１（Ｂ）に示すように、平面視で接続端子電極７６Ｂに重なる位置に、基材層７３を貫通する貫通孔を形成する。そして、この貫通孔に導電ペースト８１を充填する。導電ペースト８１はCu-Sn系の導電材料等からなる。次に、図１１（Ｃ）に示すように、基材層７３のアンテナパターン７４が形成された面を外側にして、基材層７３の短手方向に沿って、基材層７３を折り曲げる。

次に、図１２に示すように、基材層７３をリジッド部材７２の上面および側面Ｓ７１に沿うように配置する。リジッド部材７２の材料は、液晶ポリマー等からなる熱可塑性樹脂である。リジッド部材７２には、レーザ法やメッキ法により、導体パターン７７（図１０参照）、引出配線７８および接続端子電極７６Ｃが形成されている。そして、基材層７３をリジッド部材７２に押し当てながら加熱することにより、基材層７３とリジッド部材７２とを加熱圧着させる。また、加熱プレスの際、導電ペースト８１（図１１参照）が硬化することにより、接続端子電極７６Ｂ，７６Ｃに接合された層間接続導体が形成される。これにより、フレキシブルアンテナ７１の基材層７３とリジッド部材７２とを接合用の部材を介することなく容易に直接接合させることができる。また、フレキシブルアンテナ７１の導体部分とリジッド部材７２の導体部分とを接合用の部材を介することなく容易に直接接合させることができる。以上の工程により、電気素子７０が完成する。

図１３（Ａ）は、電気素子７０と金属筐体８５との配置関係を示す断面図である。図１３（Ａ）に図示された電気素子７０の断面はＡ−Ａ断面（図１０参照）に対応する。電気素子７０と金属筐体８５とは近接している。電気素子７０は、導体パターン７７の主面と金属筐体８５の主面とが対向するように配置されている。電気素子７０は両面テープ等の粘着シート８４で金属筐体８５に固定されている。なお、電気素子７０はネジ止めで金属筐体８５に固定されてもよい。また、図１３（Ｂ）に示すように、電気素子７０は、導体パターン８７が形成された絶縁基板８６に近接して配置されてもよい。電気素子７０は、導体パターン７７の主面と絶縁基板８６の主面とが対向するように配置されている。

アンテナパターンを備える電気素子を金属筐体に固定する場合、アンテナパターンと金属筐体との距離が電気素子の特性に影響を与える。一方、電気素子を粘着シートやネジ止めで金属筐体に固定すると、アンテナパターンと金属筐体との距離のばらつきが大きくなる。このため、電気素子の特性のばらつきが大きくなるおそれがある。

第６の実施形態では、グランドとして機能する導体パターン７７がリジッド部材７２の下面の略全面に形成されている。図１３（Ａ）に示すように、導体パターン７７の主面と金属筐体８５の主面とが対向するように電気素子７０を配置すると、アンテナパターン７４と金属筐体８５との距離は電気素子７０の特性にあまり影響せず、アンテナパターン７４と導体パターン７７との距離が電気素子７０の特性に主に影響することになる。一方、上述のように、フレキシブルアンテナ７１にリジッド部材７２が接合された状態の寸法精度やフレキシブルアンテナ７１に対するリジッド部材７２の位置精度のばらつきが小さいので、アンテナパターン７４と導体パターン７７との距離がばらつくことを抑制することができる。このため、電気素子７０を粘着シートやネジ止めで金属筐体に固定しても、電気素子７０の特性がばらつくことを抑制できる。

また、導体パターンが形成された絶縁基板に電気素子を配置する場合、電気素子と絶縁基板上の導体パターンとの位置関係、すなわち、絶縁基板の主面上における電気素子の位置も電気素子の特性に影響を与える。第６の実施形態では、図１３（Ｂ）に示すように、リジッド部材７２の下面の略全面に形成された導体パターン７７の主面と絶縁基板８６の主面とが対向するように電気素子７０を配置すると、アンテナパターン７４と絶縁基板８６の導体パターン８７との位置関係は電気素子７０の特性にあまり影響しない。このため、絶縁基板８６の主面上における電気素子の位置にかかわらず、電気素子７０の特性を安定させることができる。なお、一部に導体部分を有する樹脂筐体の近傍に電気素子７０を配置する場合でも、同様の効果を得ることができる。

また、アンテナパターン７４と金属筐体８５との距離は電気素子７０の特性にあまり影響を与えないので、アンテナパターン７４と金属筐体８５との距離に高い精度を要求する必要がない。また、筐体が電気素子７０の特性にあまり影響を与えないので、筐体の選択自由度が広くなる。

次に、第６の実施形態の変形例に係る電気素子９０について説明する。図１４は電気素子９０の側面図である。リジッド部材７２の上面にフレキシブルアンテナ９１が配置されている。フレキシブルアンテナ９１の一方の端部は、リジッド部材７２の側面に沿うように折れ曲がりながら延伸している。フレキシブルアンテナ９１の他方の端部は、リジッド部材７２から突出するように延伸している。フレキシブルアンテナ９１のリジッド部材７２とは反対側の主面には、実装部品８８Ａが設けられている。フレキシブルアンテナ９１の他方の端部のリジッド部材７２側の主面には、実装部品８８Ｂが設けられている。実装部品８８Ａ，８８Ｂは、例えば、整合回路を含むチップ部品、コネクタ等である。このように、フレキシブルアンテナの接合部以外の部分に実装部品を搭載してもよい。

《第７の実施形態》
本発明の第７の実施形態に係る電気素子１００について説明する。電気素子１００の外観は図８および図１０に示したものと同様である。図１５（Ａ）は電気素子１００の分解斜視図である。図１５（Ｂ）は電気素子１００のＢ−Ｂ断面図である。第７の実施形態については、第６の実施形態と異なる点について説明する。

リジッド部材１０２の上面および側面Ｓ７１には凹部１０９が形成されている。凹部１０９は、フレキシブルアンテナ７１の主面に垂直な方向から見て、アンテナパターン７４と同一の位置に配置されている。なお、接続端子電極７６Ｃは凹部１０９に形成されているが、接続端子電極７６Ｃが形成された部分は凹まなくてもよい。これにより、後述の超音波接合の際、フレキシブルアンテナ７１の層間接続導体と接続端子電極７６Ｃとを確実に接続させることができる。フレキシブルアンテナ７１の露出面は、アンテナパターン７４が基材層７３にめり込むことにより平坦となっている。基材層７３のリジッド部材１０２側の主面には、リジッド部材１０２の凹部１０９に嵌合する部分が形成されている。

図１６は、電気素子１００の製造方法を示す断面図である。まず、図１６（Ａ）に示すように、アンテナパターン７４等が形成された基材層７３を用意する。次に、図１６（Ｂ）に示すように、導体パターン７７、凹部１０９等が形成されたリジッド部材１０２を用意する。凹部１０９は、突起部を有する金型で樹脂部材をプレスすることにより形成される。次に、図１６（Ｃ）に示すように、平面視でアンテナパターン７４と凹部１０９とが重なるように、基材層７３およびリジッド部材１０２を配置する。そして、超音波接合により基材層７３とリジッド部材１０２とを接合する。この際、アンテナパターン７４は熱可塑性樹脂を介して凹部１０９に嵌合する。

第７の実施形態では、リジッド部材１０２に凹部１０９が形成されている。超音波接合の際、アンテナパターン７４が熱可塑性樹脂を介して凹部１０９に嵌合するので、リジッド部材１０２に対するフレキシブルアンテナ７１の位置ズレを抑制することができる。また、超音波接合の際、基材層７３の主面に均一に圧力がかかるので、アンテナパターン７４が形成された部分に荷重が集中することを抑制できる。このため、集中荷重による意図しない熱可塑性樹脂の変形に伴って電気素子１００の特性が変化してしまうことを抑制できる。

なお、第７の実施形態ではリジッド部材１０２に凹部１０９が形成されているが、本発明はこれに限られない。本発明では、フレキシブルアンテナのリジッド部材側の主面に、アンテナパターンに対応する凹部が形成されてもよい。

また、第６の実施形態および第７の実施形態のリジッド部材には、電気素子の主機能を司る部分ではない他の部分を構成する導体パターンが形成されているが、本発明のリジッド部材はこれに限られない。本発明のリジッド部材には、いずれの回路にも接続されていないダミーパターンが形成されていてもよい。

Ｓ１，Ｓ２…主面
Ｓ７１，Ｓ７２…側面
１０〜７０，９０，１００…電気素子
１１，７１，９１…フレキシブルアンテナ（フレキシブル基板）
１２，２２，３２Ａ，３２Ｂ，４２，７２，１０２…リジッド部材
２１…伝送線路
２３，３３，３４，４３…携帯機器
２５…筐体
２６…電池パック
２７Ａ，２７Ｂ…回路基板
３５…マザー基板
３６，４１…インダクタブリッジ
５１…フレキシブル基板
５２…リジッド部材
５５…プリント基板
５６…バネ端子
５７…ランド
５８…凸部
５９…半田
６５…接合端子
６６…樹脂キャップ
６７，７７，８７…導体パターン
７３…基材層
７４…アンテナパターン
７５…放射電極パターン
７６Ａ〜７６Ｃ…接続端子電極
７８…引出配線
８１…導電ペースト
８４…粘着シート
８５…金属筐体
８６…絶縁基板
８８Ａ，８８Ｂ…実装部品
１０９…凹部

Claims (7)

1. 電気素子を備える携帯機器であって、
   前記電気素子は、フレキシブル基板および前記フレキシブル基板よりも厚みが厚く剛性の高いリジッド部材を備え、
   前記フレキシブル基板または前記リジッド部材のうち少なくとも一方は熱可塑性樹脂から形成され、
   前記フレキシブル基板には、前記電気素子の主機能を司る部分の少なくとも一部を構成する導体パターンが形成され、
   前記リジッド部材には、前記電気素子の主機能を司る部分を構成する導体パターンが形成されておらず、
   前記フレキシブル基板と前記リジッド部材とは対向する面同士が直接的に接合されている、電気素子であって、
   前記電気素子は前記リジッド部材を介して前記携帯機器内の部材と接触している、携帯機器。
2. 前記リジッド部材は、前記フレキシブル基板と前記電気素子近傍の他の部材との間隔を保つスペーサである、請求項１に記載の携帯機器。
3. 前記フレキシブル基板に形成された前記導体パターンは、前記主機能を司る高周波回路の少なくとも一部を構成する、請求項１または２に記載の携帯機器。
4. 前記高周波回路はアンテナ回路である、請求項３に記載の携帯機器。
5. 前記リジッド部材には、前記リジッド部材の前記フレキシブル基板に接合されている面とは反対側の略全面に形成されているグランド導体と、前記グランド導体から前記リジッド部材の前記フレキシブル基板に接合されている面まで延伸し、前記アンテナ回路に接続されている引出配線と、が形成されている、請求項４に記載の携帯機器。
6. 前記リジッド部材には導体パターンが形成されていない、請求項１ないし４のいずれかに記載の携帯機器。
7. 前記フレキシブル基板と前記リジッド部材とは主成分が実質的に同一の熱可塑性樹脂から形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の携帯機器。

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