特許 7595238 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/14 20060101AFI20241129BHJP

   G06F 1/16 20060101ALI20241129BHJP

   G06F 1/18 20060101ALI20241129BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H05K1/14 C

G06F1/16 312W

G06F1/18 E

H05K1/02 N

H05K1/02 B

H05K1/14 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021529974

(86)(22)【出願日】2020-06-23

(86)【国際出願番号】 JP2020024529

(87)【国際公開番号】W WO2021002241

(87)【国際公開日】2021-01-07

【審査請求日】2023-05-17

(31)【優先権主張番号】P 2019125049

(32)【優先日】2019-07-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100151378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮村 憲浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157484

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 智之

(72)【発明者】

【氏名】飛永 真人

(72)【発明者】

【氏名】向井 隆浩

(72)【発明者】

【氏名】森多 繁人

(72)【発明者】

【氏名】古軸 優

(72)【発明者】

【氏名】寺本 龍介

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０８０８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７３２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００２７８００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３５０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０７１２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１３６９２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１５１５６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２８７３１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０５７５５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／１４

Ｈ０５Ｋ ７／１４

Ｇ０６Ｆ １／１６

Ｇ０６Ｆ １／１８

Ｈ０５Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザーにより交換可能なオプションが搭載される電子機器において、
メイン基板と、
前記メイン基板に接続され、前記オプションが搭載されるオプション基板と接続する結合コネクタが実装されたフレキシブルプリント基板と、を備え、
前記フレキシブルプリント基板は、
高速信号が配置される第１の領域と、低速信号及び電源が配置される第２の領域と、を有し、
前記第１の領域に接続される第１の領域コネクタと前記第２の領域に接続される第２の領域コネクタとは前記結合コネクトを挟んで配置されている、
電子機器。

【請求項2】

前記結合コネクタから設けられる前記第１の領域と第２の領域とでは長さが異なる、
請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記第１の領域は、前記第２の領域よりも短い領域である、
請求項２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記第１の領域のグランド面と前記第２の領域のグランド面とが互いに対向し、
前記第１の領域コネクタと前記第２の領域コネクタとは前記メイン基板の同一面に接続される、
請求項１に記載の電子機器。

【請求項5】

前記フレキシブルプリント基板の前記第１の領域は、Ｓ字状の曲げを有する、
請求項４に記載の電子機器。

【請求項6】

第１の金属筐体と第２の金属筐体とを、さらに備え、
前記第１の領域と前記第１の金属筐体間の間隔は前記第２の領域と前記第２の金属筐体間の間隔より大きい、
請求項４又は５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、ユーザー自身が取りかえ可能なオプションを有する電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電子情報機器において、交換可能箇所に対するフレキシブルプリント基板の形状に関して記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－８２９５７号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示は、ユーザー自身が交換可能なオプションを有する電子機器において、電子機器とオプション間を流れる高速信号の信号品質を担保しつつ、オプションを装着する時の衝撃を低減出来る構造を示す。

【0005】

本開示における電子機器は、ユーザーにより交換可能なオプションが搭載される電子機器であって、メイン基板と、メイン基板に接続され、オプションが搭載されるオプション基板と接続する結合コネクタが実装されたフレキシブルプリント基板と、を備える。

【0006】

本開示における電子機器は、高速信号の信号品質を担保しながら、電子機器本体へのオプションの装着時の衝撃を抑えつつ、ピン数の少ないコネクタによる低コスト性および、組み立て性を担保しながらユーザーが取りかえ可能なオプション機能を実現する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態１におけるコンピュータの斜視図

【図2】実施の形態１におけるコンピュータの第２筐体の下面図

【図3】実施の形態１におけるＧＰＵを搭載したオプション用プリント基板の外形図

【図4】実施の形態１におけるオプション用プリント基板が装着されるフレキシブルプリント基板の斜視図

【図5】実施の形態１におけるオプション用プリント基板、フレキシブルプリント基板、及びメイン基板の接続状態を示した図

【図6】実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板と金属筐体の位置関係を示した図

【図7】実施の形態２における記録媒体を搭載可能なオプション用プリント基板の外形図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0009】

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0010】

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１を説明する。

【0011】

［１－１．構成等］
図１は、実施の形態１におけるコンピュータの斜視図、図２は、コンピュータの第２筐体の下面図である。コンピュータ１００は、本開示における電子機器の一例であり、第１筐体１０１ａと、第２筐体１０１ｂとを備える。コンピュータ１００は、ノートブック型のコンピュータである。

【0012】

なお、説明を簡略化するためコンピュータ１００の幅方向をＸ軸方向、コンピュータ１００の前後方向をＹ軸方向、コンピュータ１００の高さ方向をＺ軸方向として説明をする。

【0013】

第１筐体１０１ａには、表示部２４０、キーボード２３１、タッチパッド２３２、操作ボタン２３３、ＣＰＵ４１１等が設けられている。

【0014】

表示部２４０は、入力された画像信号に基づいて画像や映像を表示する。表示部２４０は、例えば液晶ディスプレイにより構成される。

【0015】

キーボード２３１は、複数のキーを備え、ユーザーにより押下されたキー対応する信号を出力する。

【0016】

タッチパッド２３２は、ユーザーによりタッチされた位置に応じた信号を出力するポインティングデバイスである。

【0017】

操作ボタン２３３は、押下式のボタンスイッチであり、ユーザーにより押下されたときに押下されたことを示す信号を出力する。操作ボタン２３３は、例えば決定ボタンとして利用される。

【0018】

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１１は、コンピュータ１００全体の動作を制御する。ＣＰＵ４１１は、記憶部に格納されているＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や種々のアプリケーションプログラム、記憶部に記憶されているデータ、種々の入力デバイスから入力された情報に基づいて演算処理を行い、後述する種々の機能を実現する。

【0019】

第２筐体１０１ｂは、コンピュータ１００の底面に配置されている。

【0020】

図２に示すように、第２筐体１０１ｂの下面にはリムーバブルＳＳＤ（Ｒｅｍｏｖａｂｌｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）１１０、オプションユニット１２０を取り付けることが可能である。

【0021】

リムーバブルＳＳＤ１１０は、ユーザーにより着脱可能で、着脱レバー（図示せず）で取り外す事が可能である。

【0022】

オプションユニット１２０は、図２のＸ－Ｘ′方向にスライドさせることでユーザー自身がコンピュータ１００に対して着脱・装着することが可能である。

【0023】

第２筐体１０１ｂの下面の幅方向（Ｘ軸方向）両端部には、図２に示すように、第２筐体１０１ｂに対して着脱可能なバッテリユニット４６０ａ、４６０ｂが装着されている。

【0024】

バッテリユニット４６０ａ、４６０ｂは、片方のバッテリユニットを抜いても、もう片方のバッテリユニットの残容量があればコンピュータ１００（電子機器）の動作を継続する事ができる。また、バッテリユニット４６０ａ、４６０ｂは、コンピュータ１００の動作を継続しながら一方のバッテリ交換をする事が出来る。バッテリユニット４６０ａ、４６０ｂは、操作レバー４６１ａ、４６１ｂを操作することで第２筐体１０１ｂから着脱することができる。

【0025】

図３は、ユーザーにより交換可能なオプション（ユーザー交換オプション）であるＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を搭載したオプション用プリント基板（ＧＰＵオプション）の外形図である。

【0026】

オプション用プリント基板２００にはＧＰＵ２０１、ＧＰＵ用メモリ２０２、オプション側結合コネクタ２０３が実装されている。

【0027】

オプション用プリント基板２００は、ガラスエポキシなどの樹脂からなる基材層と、銅で代表される金属箔により導体層で構成され、本実施の形態では８層や１０層の基板が使用される。

【0028】

ＧＰＵ２０１は、映像処理に特化したＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）で、例えばＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）作成や、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）操作で使用される。

【0029】

オプション側結合コネクタ２０３は、後述するフレキシブルプリント基板２１０のメイン側結合コネクタ２１１（図４）と凹凸の関係にあるので、相互接続が可能である。

【0030】

このようなＧＰＵオプションをコンピュータ１００に接続する事で、電子機器の映像処理性能を向上させることができ、屋外での高解像度の映像編集等を実現する事が出来る。

【0031】

次に、ＧＰＵオプション等のユーザー交換オプションが装着されるフレキシブルプリント基板の構造について説明する。図４は、ユーザー交換オプションが装着されるフレキシブルプリント基板の斜視図である。

【0032】

図４に示すフレキシブルプリント基板２１０は、メイン側結合コネクタ２１１と、高速信号伝送コネクタ側の接点２１２と、電源伝送コネクタ側の接点２１３と、を有する。

【0033】

フレキシブルプリント基板２１０は、液晶ポリマー（ＬＣＰ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）などの樹脂からなるベースフィルム層と、ベースフィルムの一方の面に金属箔によりベタ塗り状に形成されたグランド層と、ベースフィルムの他方の面に金属により形成された配線パターン層と、を有する。グランド層及び配線パターン層上には、それぞれ非導電性シート等からなる絶縁カバー層が形成されている。

【0034】

なお、本開示におけるフレキシブルプリント基板はこの構成に限定されるものではない。フレキシブルプリント基板２１０の各層を構成する各素材は、曲げ可能な可撓性を有している。そのため、フレキシブルプリント基板２１０は、柔軟に曲げ可能な可撓性を有している。

【0035】

メイン側結合コネクタ２１１は、フレキシブルプリント基板２１０の中央部にはんだにより実装されている。すなわち、フレキシブルプリント基板２１０はメイン側結合コネクタ２１１から互いに対向する方向（図４に示す上下方向）に長さの異なる領域Ａ、Ｂを有する。配線長さが短い領域Ａ（第１の領域）に高速信号用の配線パターンを配置し、配線長さが長い領域Ｂ（第２の領域）に低速信号及び電源用の配線パターンを配置する。即ち、領域Ａの長さＬａは領域Ｂの長さＬｂより短い。また、領域Ａの端部に高速信号伝送コネクタ側の接点２１２（第１の領域コネクタの一例）が配置され、領域Ｂの端部に電源伝送コネクタ側の接点２１３（第２の領域コネクタの一例）が配置される。

【0036】

このような構造にすることで、高速信号が伝送する領域の伝送ロスを低減し、高速信号の信号品質を担保する事が可能である。なお、高速信号は、ＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓやＵＳＢ３．１やＨＤＭＩ（登録商標）やＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔなどの差動信号で伝送される。

【0037】

次に、ユーザー交換オプションとコンピュータ１００のメイン基板１０２の接続状態を説明する。図５は、実施の形態１におけるＧＰＵオプションとフレキシブルプリント基板とメイン基板の接続状態を示した図である。

【0038】

オプション用プリント基板２００のオプション側結合コネクタ２０３は、フレキシブルプリント基板２１０のメイン側結合コネクタ２１１と凹凸の関係にあるので、相互接続されている。また、メイン側結合コネクタ２１１は、フレキシブルプリント基板２１０に実装され、図５に示すＰ－Ｐ′方向に可動性があるので、ユーザー交換オプションを本体に接続する時の衝撃を吸収でき、オプション側結合コネクタ２０３及びメイン側結合コネクタ２１１が衝撃により破壊される事を防ぐことが可能である。

【0039】

フレキシブルプリント基板２１０は、メイン側結合コネクタ２１１を頂点として、領域Ａと領域Ｂのグランド層が形成されたグランド面が互いに対向する方向に折り曲げられ、高速信号伝送コネクタ側の接点２１２と、電源伝送コネクタ側の接点２１３により、メイン基板１０２に接続される。メイン基板１０２上には、高速信号伝送コネクタ２２１と電源伝送コネクタ２２２が同一の部品実装面に搭載されており、高速信号伝送コネクタ側の接点２１２は高速信号伝送コネクタ２２１と接続され、電源伝送コネクタ側の接点２１３は電源伝送コネクタ２２２と接続される。したがって、フレキシブルプリント基板２１０がメイン基板１０２に接続された状態では、高速信号伝送コネクタ側の接点２１２と電源伝送コネクタ側の接点２１３も、メイン基板１０２の同一面に位置する。これにより、これらの部品が故障した時に容易に修理する事が可能である。

【0040】

また、フレキシブルプリント基板２１０の領域Ａと領域ＢはそれぞれＳ字状（波形状）の折り曲げを有する状態で、メイン基板１０２に接続される。この場合、領域Ａのメイン側結合コネクタ２１１から高速信号伝送コネクタ側の接点２１２までの長さは、領域Ｂのメイン側結合コネクタ２１１から電源伝送コネクタ側の接点２１３までに長さより短いので、領域Ａの折り曲げ量は領域Ｂに比べて小さい。

【0041】

次に、フレキシブルプリント基板２１０がコンピュータ１００に組み込まれた時の金属筐体との位置関係を説明する。図６は、実施の形態１におけるコンピュータ１００に装着されたフレキシブルプリント基板２１０と金属性の第１筐体１０１ａ（第１の金属筐体）及び第２筐体１０１ｂ（第２の金属筐体）との位置関係を示した図である。

【0042】

図６に示したように、フレキシブルプリント基板２１０の配線長さが短い領域Ａと配線長さが長い領域Ｂは互いにグランド面を向き合い、かつ配線長さが短い領域Ａと筐体間の距離Ｘ（間隔）は、配線長さが長い領域Ｂと筐体間の距離Ｙ（間隔）との間で、Ｘ＞Ｙの関係が成り立つ。これにより、高速信号が伝送する配線長さが短い領域Ａのインピーダンスが金属筐体により変動する事、及び高速信号のリターン電流が金属筐体に流れることを防ぎ、高速信号の信号品質担保と、ノイズ低減を実現する事が出来る。

【0043】

［１－２．効果等］
本開示における電子機器は、同一面に高速信号伝送コネクタと電源伝送コネクタの２種類のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）コネクタが配置されるメイン基板と、そのＦＰＣコネクタに装着されるフレキシブルプリント基板とを有する。フレキシブルプリント基板は、メイン側結合コネクタから対向する方向に配線長さの異なる領域を有する。配線長さが短く折り量少ない領域に高速信号が配置される。メイン側結合コネクタは、筐体内で図５に示すＰ－Ｐ’方向に可動するため、オプション挿入時の衝撃を防ぐことが可能である。

【0044】

本発明によれば、ユーザー自身で着脱可能なオプションを有する電子機器において、電子機器とオプション間の高速信号の信号品質を担保しながら、オプション装着時の衝撃を抑えつつ、ピン数の少ないコネクタによる低コスト性および、容易な組み立て性を担保でき、ユーザーの利便性を向上させることが可能である。

【0045】

（実施の形態２）
図７は、ユーザーが交換可能なオプション用プリント基板のうち予備の記録媒体を搭載可能なオプション用プリント基板の外形図である。

【0046】

オプション用プリント基板３００には記録媒体挿入用コネクタ３０１、オプション側結合コネクタ３０３が実装されている。オプション側結合コネクタ３０３は、実施の形態１で示されたＧＰＵを搭載したオプション用プリント基板２００のオプション側結合コネクタ２０３と機能的に同一である。すなわち、オプション側結合コネクタ３０３は、フレキシブルプリント基板２１０に実装されたメイン側結合コネクタ２１１に挿入されることにより接続される。これにより、オプション用プリント基板３００に搭載された記録媒体が、メイン基板に装着されたフレキシブルプリント基板２１０を介して、コンピュータ１００（電子機器）の記録媒体として利用される。

【0047】

本実施の形態では、オプション用プリント基板３００に搭載される記録媒体としてＳＳＤを例示して説明し、ＳＳＤはコンピュータ１００の本体に搭載されるものと同一の物である。このように本体以外にも記録媒体を搭載する事で、電子機器本体側およびオプション部の２か所に記憶領域を配置し、ＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ Ｄｉｓｋｓ）構成を取る事が出来るので、ＯＳなどのシステムの基本的なデータの破損を防ぎ、電子機器の信頼性を向上させる事が可能である。

【0048】

なお、オプション用プリント基板に搭載される記憶媒体はＳＳＤに限定されず各種のメモリカードやハードディスクドライブでも本構成に適用出来る。

【0049】

本発明によれば、ユーザー自身で着脱可能なオプションを有する電子機器において、電子機器とオプション間の高速信号の信号品質を担保しながら、電子機器本体へのオプションの装着時の衝撃を抑えつつ、ピン数の少ないコネクタによる低コスト性および、容易な組み立て性を担保でき、ユーザーの利便性を向上させることが可能である。

【0050】

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１、実施の形態２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

【0051】

実施の形態１、及び２では、本開示における電子機器をノートブック型のコンピュータに適用した場合について説明した。しかし、本開示は、ノートブック型のコンピュータ以外にも、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、携帯型ゲーム機器、デジタルカメラなど種々の電子機器に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本開示は、ユーザー自身が取りかえ可能なオプションを搭載することができる電子機器において広く利用可能である。

【符号の説明】

【0053】

１００ コンピュータ
１０１ａ 第１筐体
１０１ｂ 第２筐体
１０２ メイン基板
１１０ リムーバブルＳＳＤ
１２０ オプションユニット
２００ オプション用プリント基板
２０１ ＧＰＵ
２０２ ＧＰＵ用メモリ
２０３ オプション側結合コネクタ
２１０ フレキシブルプリント基板
２１１ メイン側結合コネクタ
２１２ 高速信号伝送コネクタ側の接点
２１３ 電源伝送コネクタ側の接点
２２１ 高速信号伝送コネクタ
２２２ 電源伝送コネクタ
２３１ キーボード
２３２ タッチパッド
２３３ 操作ボタン
２４０ 表示部
３００ オプション用プリント基板
３０１ 記録媒体挿入用コネクタ
３０３ オプション側結合コネクタ
４１１ ＣＰＵ
４６０ａ、４６０ｂ バッテリユニット
４６１ａ、４６１ｂ 操作レバー
Ａ、Ｂ 領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】