(54)【考案の名称】モバイルコンピューティングデバイス内のフレキシブル衝撃吸収接続

(73)【実用新案権者】アップル インコーポレイテッド

(72)【考案者】【考案者】

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[fig000002]
【選択図】図9B

【概要説明】

【分野】

【0001】
説明する実施形態は、概して、コンピューティングデバイスの構造部品に関し、詳細には、モバイル機器のアンテナアセンブリ又はディスプレイ構成要素のためのコネクタに関する。

【従来の技術】

【0002】
現代社会では、モバイルコンピューティングデバイスがますます普及している。現在、米国(及び海外)のほとんどの成人及び10代は、少なくとも1つのセルラー電話機器、及び任意選択的に、タブレットコンピュータ、音楽プレーヤ機器、ミクストメディア再生機器、時計型機器、モバイルホットスポット機器、健康監視機器などのような、種々の代替的又は補助的なポータブルコンピューティングデバイス)を所有している。このようにますます普及することに備えて、モバイル機器製造業者は現在、新たなハードウェア機能及び他の宣伝された技術進歩を提示する機器に対して需要が指数関数的に高まることに適応するために、何百万ものデュプリケートコンピューティングデバイスを製造し、組み付けている。
【0003】
モバイル機器製造業者は、何百万もの機器を同時に製造する時、これらの機器の多くは、消費者による日常使用の苛酷さを前提としている。したがって、これらの製造業者にとって、衝突事象に耐えることができる耐久性のあるハードウェア構成要素及び電子構成要素を製造することが重要である。例えば、落下事象中、モバイル機器が剛性表面(例えば、コンクリート、アスファルト、木材、タイル、れんが、セラミック、リノリウムなど)に当たった時に、機器の外部面に加わる衝突力に応じて、種々のハードウェア構成要素(例えば、外部ハードウェア構成要素又は内部ハードウェア構成要素)が変位する、割れる、裂ける、若しくは砕けることによって、モバイル機器が変形する又は破壊される可能性がある。
【0004】
現時点では、モバイル機器の耐衝撃性ハードウェア設計の主要な焦点は、ポータブル電子機器の筐体又は複合筐体内に常駐する当該機器の大部分の物理的な構造体及び構成要素を考慮することなく、当該機器の外部面ハードウェアに向けられている。この点に関し、真空におけるディスプレイガラス及びシェルの耐久性に焦点の多くが置かれ、したがって、モバイル機器の衝突事象は日常的に、機器の外観及び外部機能に実質的に影響を与えることなく、内部ハードウェアに損傷を与える。
【0005】
この概要は、以下の詳細な説明において更に説明される、選択された概念を紹介するために提供される。この概要は、請求される主題の主な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求される主題の範囲の特定を支援するものとして使用されることも意図していない。
【0006】
本明細書で開示される各種実施形態は、モバイル機器のアンテナフィードアセンブリ及びディスプレイ結合構成要素のための衝撃吸収コネクタを提供する。1つの構成では、モバイル機器は、モバイル機器のアンテナをモバイル機器のメインロジックボード(MLB)に結合することができる、任意の数のアンテナフィード構造体で構成され得る。例えば、モバイル機器のアンテナフィード構造体は、アンテナフィード構造体をMLBに結合するための第1のコネクタと、アンテナフィード構造体をモバイル機器のアンテナに結合するための第2のコネクタと、インダクタが結合したフレックスであって、モバイル機器のアンテナにインラインインダクタンスを提供するためにアンテナフィード構造体の第1のコネクタと第2のコネクタの双方に結合される、フレックスとを含み得る。
【0007】
1つの特定の実施形態では、アンテナフィード構造体は、第1の締め具により第1の電気構成要素に固定された第1のスプリングクリップコネクタを含む、複数の構成要素から形成することができる。フレキシブル回路の第1の端部を、第1のスプリングクリップコネクタに取り付けることができ、フレキシブル回路の第2の端部を、第2の締め具により第2の電気構成要素に取り付けることができる。フレキシブル回路の一部分に剛性を提供するために、フレキシブル回路の実質的部分に、補剛材を重ねることができる。落下事象中、第1の電気構成要素と第2の電気構成要素とは、互いに対して位置を変化させることができる。第1のスプリングクリップコネクタは、この相対的な位置変化に適応することができる。
【0008】
モバイル機器が開示される。モバイル機器は、アンテナ素子と、プリント回路基板(PCB)とを含むことができる。アンテナ素子とPCBとは、フレキシブルコネクタにより互いに結合することができる。フレキシブルコネクタは、アンテナ素子に結合されたスプリングクリップコネクタを含むことができる。フレキシブル回路を、フレキシブル回路の第1の端部においてスプリングクリップコネクタに取り付け、フレキシブル回路の第2の端部においてPCBに取り付けることができる。補剛材は、PCBに対するアンテナ要素の位置変化中のフレキシブル回路の移動を阻止することができ、これによって位置変化によりフレキシブルコネクタに加えられる実質的に全ての力が、スプリングクリップコネクタによって適用される。
【0009】
別のモバイル機器が開示される。モバイル機器は、無線周波数(RF)機能をサポートするアンテナ素子を含むことができる。アンテナ素子は、誘導性フレキシブルコネクタを通じてプリント回路基板(PCB)に結合することができる。誘導性フレキシブルコネクタは、アンテナ素子に固定されたスプリングクリップコネクタを含むことができる。誘導性フレキシブルコネクタはまた、スプリングクリップコネクタに結合されたフレキシブル回路を含むことができる。フレキシブル回路は、アンテナ素子とPCBとの間にインラインインダクタンスを提供する、パターンで配列されたトレースを含むことができる。この「パターンは、アンテナ素子のRF機能を最適化するインダクタンス量を提供するように配列される。誘導性フレキシブルコネクタはまた、フレキシブル回路の移動を抑制する補剛材を含むことができる。落下事象中、スプリングクリップコネクタは、PCBに対するアンテナ要素の相対移動に適応するように変形することができる。
【0010】
いくつかの実施形態によれば、インダクタは、アンテナにおける無線周波数信号の受信を向上させるために、モバイル機器の1つ以上のハードウェア構成要素をアンテナとインピーダンス整合するように指定された誘導特性を備えて構成することができる。更に、落下事象中、フレックスは、アンテナフィード構造体のスプリングコネクタと組み合わせると、アンテナフィード構造体が、変形又は機能の損失なしに、落下事象の衝撃に耐えることが可能になるように構成される。
【0011】
他の実施形態では、弾性モバイル機器は、複数フランジを有するディスプレイ部分と、複数ねじ穴ビアを有する下側筐体部分と、下部ピン部及び上部ねじ部分をそれぞれが有する複数のピンスクリューコネクタを備えて構成することができる。いくつかの構成では、ピンスクリューコネクタの下部ピン部分がディスプレイ部分のフランジに結合すると同時に、ピンスクリューコネクタの上部ねじ部分が下側筐体部分のねじ穴ビアに結合した時に、モバイル機器のディスプレイ部分をモバイル機器の下側筐体部分に結合することができる。
【0012】
いくつかの実装形態では、ディスプレイ部分のフランジのそれぞれは、レセプタクルを備えて構成することができ、それにより、ピンスクリューコネクタの下部ピン部分は、フランジのレセプタクル内の摺動可能に結合する。更に、下部の筐体部分のねじ穴ビアのそれぞれは、ピンスクリューコネクタの上部ねじ部分に結合するようにねじ切りされ得、それにより、ピンスクリューコネクタの上部ねじ部分が、下側筐体部分の複数のねじ穴ビアに固定して結合される。
【0013】
他の態様では、フランジのレセプタクル内のピンスクリューコネクタの下部ピン部分の摺動可能な結合により、ディスプレイ部分が、(X軸とY軸とZ軸とを有する3次元グラフに関して)Z方向に下側筐体部分としっかりと係合しながら、X方向における所定の距離、Y方向における所定の距離変位することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本開示は、同じ参照数字が同じ構造要素を示す添付の図面と共に、以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。
【0015】
【図1】本開示のいくつかの実施形態に係る、複数のアンテナフィード構造体を示すモバイル機器のハードウェアレベル図である。

【0016】
【図2A】本開示の各種実施形態に係る、フレキシブル回路構成要素を含むアンテナフィード構造体を示すハードウェアレベル図である。
【図2B】本開示の各種実施形態に係る、フレキシブル回路構成要素を含むアンテナフィード構造体を示すハードウェアレベル図である。

【0017】
【図3】本開示のいくつかの実施形態に係る、シールド付きスプリングクリップコネクタ構成要素を含むアンテナフィード構造体を示すハードウェアレベル図である。

【0018】
【図4】本開示の各種実施形態に係る、アコーディオンスプリングクリップコネクタ構成要素を含むアンテナフィード構造体を示すハードウェアレベル図である。

【0019】
【図5】本開示のいくつかの実施形態に係る、図4のアコーディオンスプリングクリップコネクタ構成要素を含むアンテナフィード構造体の別の図を示すハードウェアレベル図である。

【0020】
【図6】本開示の各種実施形態に係る、指定されたインダクタンス特性を有する代替的なスプリングブラケットコネクタを示す図である。

【0021】
【図7】本開示のいくつかの実施形態に係る、指定されたインダクタンス特性を有する代替的なスプリングワイヤコネクタを示す図である。

【0022】
【図8】本開示の各種実施形態に係る、モバイル機器のディスプレイのための弾性コネクタアセンブリを示す、モバイル機器の断面図である。

【0023】
【図9A】フレキシブルコネクタにより接続された内部構成要素の相対移動に適応するためのベンド領域を含むフレキシブルコネクタを示すハードウェアレベル図である。
【図9B】フレキシブルコネクタにより接続された内部構成要素の相対移動に適応するためのベンド領域を含むフレキシブルコネクタを示すハードウェアレベル図である。
【図9C】フレキシブルコネクタにより接続された内部構成要素の相対移動に適応するためのベンド領域を含むフレキシブルコネクタを示すハードウェアレベル図である。
【図9D】フレキシブルコネクタにより接続された内部構成要素の相対移動に適応するためのベンド領域を含むフレキシブルコネクタを示すハードウェアレベル図である。
【図9E】フレキシブルコネクタにより接続された内部構成要素の相対移動に適応するためのベンド領域を含むフレキシブルコネクタを示すハードウェアレベル図である。

【0024】
このセクションでは、モバイル機器のためのフレキシブル衝撃吸収コネクタの代表的な例について説明する。更に、モバイル機器、耐久性のあるアンテナフィードコネクタ及びディスプレイ筐体コネクタのための衝撃吸収コネクタの種々の例についても本セクションで説明する。これらの実施例は、本開示の累積的主題に前後関係を追加し、その主題の理解を支援するために提供される。本明細書で説明される具体的な詳細のうちのいくつかの有無にかかわりなく本開示が実践され得ることは、当業者には明らかであろう。更に、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書で説明され、対応する図に示される主題に対して、様々な修正及び/又は変更を加えることにより、同様の利点及び結果を達成することができる。
【0025】
本項では、本開示の一部を形成し、実例として、本明細書で説明される実施形態に対応する様々な実施を示す、添付の図面が参照される。本開示の実施形態及びシナリオは、説明される実装を当業者が実践し得る程度に詳細に説明されるが、これらの実施例は、大幅な制限を加えるもの、又は全てを含むものとして解釈すべきでないことを理解されたい。
【0026】
いくつかの実施形態では、衝撃吸収コネクタは、フレキシブルコネクタ、給電要素、短絡要素、アース要素、又は、アンテナとモバイル機器の別の回路との間に導電ブリッジを提供することができる任意の他のアンテナに関係する要素を含むことができる。他のアンテナ要素の例として、シャーシアースと直接接触するアース回路、又はいくつかの実施形態では、シャーシアースにつながる導電経路も含み得るメインロジックボード(MLB)を含むことができる。衝撃吸収コネクタをフレキシブルコネクタと称する各種実施形態について後述するが、これは、例示のみを目的とし、限定として解釈すべきではないことを留意されたい。フレキシブルコネクタのそれぞれは、物理的構成においてフレキシブルコネクタが落下事象に耐えることを可能にする、スプリングコネクタ、フレキシブル回路、インラインインダクタ、剛性のコネクタ、及びクリップコネクタなどのうちの1つを備えて構成される。更に、フレキシブルコネクタの設計は、落下事象に耐える能力と、コネクタを電気的に短絡させるリスクとのバランスをとる。例えば、いくつかの実施形態は、1つ以上のベンド領域を含む。落下事象中、フレキシブルコネクタのベンド領域は、落下事象中の内部構成要素間の相対移動に適応するように撓曲することによって、大量の応力を素早く吸収することができる。フレキシブルコネクタの、特にフレキシブルコネクタにより規定されるベンド領域のジオメトリは、撓曲中の内部短絡回路又は外部短絡回路の可能性を低減するように設計すべきである。インラインインダクタを含むフレキシブルコネクタの場合には、フレキシブルコネクタの撓曲は、インダクタンスを変動させることがあることを留意されたい。そのような構成では、インラインインダクタを含むフレキシブルコネクタの一部分の撓曲により、要素の硬化を最小限に抑えることができる。他の実施形態では、ディスプレイ筐体アセンブリのフレキシブルコネクタは、ディスプレイが、(X軸、Y軸及びZ軸を有する3次元グラフに関して)Z方向など、一方向においてのみ意図的に拘束されるように、モバイル機器の筐体にディスプレイを固定して係合するための機構を提供することができる。落下事象中、ディスプレイは、任意選択的に、筐体と係合し、Z方向に対して固定位置のまま、X方向及び/又はY方向において指定距離だけ変位することができる。
【0027】
各種実施形態によれば、図1は、(図2〜図5を参照して本明細書で更に説明する)フレキシブルコネクタ104、106及び108を含むモバイル機器102のハードウェアレベル図100を示す。モバイル機器102は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、セルラー電話機器又はスマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップ又はネットブックコンピュータ、メディア再生機器、電子書籍機器、時計型機器、モバイルホットスポット機器、健康監視機器などを表すことができる。フレキシブルコネクタ104、106及び108は、プリント回路基板(PCB)をアンテナ要素110に電気的かつ機械的に結合することができる。各種実装形態では、フレキシブルコネクタ104、106及び108のそれぞれは、モバイル機器102の筐体内に常駐する、単一のアンテナ、あるいは代替的には、複数のアンテナ(図示せず)に(直接的又は間接的に)接続するように構成され得ることを留意されたい。
【0028】
更に、いくつかの実施形態によれば、フレキシブルコネクタ104、106及び108のそれぞれは、メインロジックボード(MLB)又は別のプリント回路基板(PCB)構成要素など、モバイル機器102の筐体内の1つ以上の他のハードウェア構成要素(単数又は複数)に(直接的又は間接的に)接続するように構成され得ることを理解されたい。各種構成では、アンテナ要素110は、モバイル機器102の無線周波数(RF)フロントエンドに、各種セルラー電気通信技術(例えば、4G、3G又は2Gセルラーアクセス技術)、Wi−Fi(商標)(IEEE802.11標準)又はWiMAX(商標)(IEEE802.16標準)技術、Bluetooth(登録商標)技術などに関連したRF信号を受信するように構成されたアンテナを支持することができる。更に、フレキシブルコネクタ104、106及び108のいずれかは、アンテナ要素110などのアンテナから受信したRF信号を、MLBなどのモバイル機器102の1つ以上のハードウェア構成要素に通すように構成され得る。
【0029】
図2Aは、図1のモバイル機器102の1つ以上の可撓性の構成要素を含むフレキシブルコネクタ104を示すハードウェアレベル図を示す。いくつかの構成では、フレキシブルコネクタ104は、落下事象又は何らかの他の衝突事象により従来生じことがあった変形を実質的に防止するように、製造する、又は組み付けることができる。この点に関し、フレキシブルコネクタ104は、アンテナ要素206からPCB208にRF信号を導電的に通すための銅トレース層を含むことができる、フレキシブル回路204と指定角度で結合(例えば、はんだ付け)することができるスプリングクリップコネクタ202で構成され得る。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ202は、PCB208の取付点にフレキシブル回路204を可撓的に結合する金属(例えば、ステンレススチール、銅、又はアルミニウムなど)構造、又は非金属導電性構造、機械的スプリング構造とすることができる。いくつかの実施形態では、締め具210は、スプリングクリップコネクタ202により規定された開口部を通して、スプリングクリップコネクタ202をPCB208と結合することができる。いくつかの実施形態では、PCB208は、メインロジックボード(MLB)とすることができる。更に、フレキシブル回路204により規定された開口部を締め具212が通ることよって、フレキシブル回路204をアンテナ要素206に結合することができる。代替的には、第2のスプリングクリップコネクタ(図示せず)により、締め具212をフレキシブル回路204に結合することができる。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、任意の他の一般的な結合器具を使用して、スプリングクリップコネクタ202及びフレキシブル回路204をPCB208又はアンテナ要素206に結合することができることを理解されたい。また、フレキシブル回路204を、補剛材214により補強することができ、それにより、落下事象中に加えられる応力を受けたフレキシブル回路204の屈曲が防止される。いくつかの実施形態では、フレキシブル回路204の表面に補剛材214を積層することができる。いくつかの実施形態では、補剛材214は、複数の個別の補剛材又は複数の補剛材料層で形成することができる。補剛材214は、フレキシブル回路204を支持すること、フレキシブル回路204上の摩耗を防止すること、モバイル機器102の他の構成要素からフレキシブル回路204を電気的に分離することのうちの1つ以上の機能を含む、フレキシブルコネクタ104についての任意の数の機能を提供するのに実効的であり得る。また、補剛材214によりフレキシブル回路204に提供された構造上の支持は、衝突事象中のフレキシブル回路204の屈曲を防止することによって、フレキシブル回路204上に配設された任意の回路の電気特性の変化を防止するのに役立ち得る。
【0030】
図2Bは、切断線A−Aに従ったフレキシブル回路204の断面図を示す。また図2Bは、誘電性要素218を含む埋め込みトレース216をフレキシブル回路204上にどのように配列できるかについて示す。誘電性要素218は、埋め込みトレース216を通して送信される信号に、インラインインダクタンスを提供することができる。インピーダンス整合を目的としてRF信号機能を最適化するために、インラインインダクタンスのマグニチュードを選択することができる。いくつかの実施形態では、誘電性要素218のジオメトリにより、インダクタンスを提供することができる。例えば、誘電性要素218は、螺旋状のジオメトリで配列することができる。いくつかの実施形態では、誘電性要素218は、埋め込みトレース216に実装される個別の表面が実装されたインダクタ構成要素(discrete surface mounted inductor component)とすることができる。埋め込みトレース216は、比較的直線的とする、あるいは、実質的なインダクタンスを生成しないジオメトリを有することができる。他の実施形態では、誘電性要素218は、図示のようなプリントインダクタンスパターンと、離散表面実装インダクタ構成要素の双方を含むことができる。埋め込みトレース216は、トレース216の一部分220が、誘電性要素218を横断することからように、フレキシブル回路204の2つ以上の層にまたがることができることを留意されたい。例えば、図2Bから、誘電性要素218が一部分220と交差しているが、一部分220が、誘電性要素218とは異なるフレキシブル回路204の層内に位置する時には、交差が生じないことが分かる。
【0031】
いくつかの構成では、フレキシブル回路204は、(X軸とY軸とZ軸とを有する3次元グラフに関して)X方向、Y方向及びZ方向において1つ以上のベンド222を有することができ、ベンド222をスプリングクリップコネクタ202と組み合わせると、モバイル機器102がフレキシブルコネクタ104におけるあらゆる永続的損傷を持続させることなく、落下事象中にフレキシブル回路204を屈曲又は可撓的に変形することが可能になる。この機能は、フレキシブルコネクタ104の内部ハードウェア構成要素のための自己回復メカニズムであると考えることができる。
【0032】
図3は、本開示のいくつかの実施形態に係る、スプリングクリップコネクタ302を含むフレキシブルコネクタ106を示すハードウェアレベル図である。いくつかの構成では、フレキシブルコネクタ106は、落下事象又は何らかの他の衝突事象に応じてモバイル機器102に起こり得る変形を実質的に防止するように製造することができる。この点に関し、フレキシブルコネクタ106は、アンテナからMLBにRF信号を導電的に通すことができるスプリングクリップコネクタ302を含んでもよい。各種構成では、スプリングクリップコネクタ302をシールド304で被覆することができる。シールド304は、場合によってはスプリングクリップコネクタ302との電気的短絡の原因となり得る下にある回路から、スプリングクリップコネクタ302を電気的に分離する(絶縁する)フレキシブルプラスチックコーティング又はシリコンシースを含むことができる。
【0033】
いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ302は、締め具308によりプリント回路基板306と可撓的に結合する金属(例えば、ステンレススチール、銅、又はアルミニウムなど)構造、又は非金属導電性構造、機械的スプリング構造とすることができる。いくつかの実施形態では、プリント回路基板306は、メインロジックボード(MLB)とすることができる。スプリングクリップコネクタ302は、(X軸とY軸とZ軸とを有する3次元グラフに関して)X方向、Y方向及びZ方向のうちの1つ以上においてスプリングクリップコネクタ302に何らかのレベルの従順性を与える所定の長さの可撓性のベンド/構造体に対応するサービスループ310を含むことができる。スプリングクリップコネクタ302はまた、締め具314により、モバイル機器102のアンテナ要素312に結合してもよい。締め具314は、スプリングクリップコネクタ302上に配設された開口部を通過することができる。ただし、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、任意の他の一般的な結合器具を使用して、スプリングクリップコネクタ302をモバイル機器102の剛性のハードウェア構成要素又は筐体に結合することができることを理解されたい。
【0034】
いくつかの構成では、フレキシブルコネクタ106のスプリングクリップコネクタ302は、X方向、Y方向及び/又はZ方向において1つ以上のベンドと共に製造してもよく、それにより、フレキシブルコネクタ106の機能が損傷を受けたことに起因してモバイル機器102がいかなる永続的な損傷を持続させることなく、スプリングクリップコネクタ302が、落下事象中に屈曲する、又は可撓的に変形することが可能になる。これは、フレキシブルコネクタ106の内部ハードウェア構成要素のための自己回復メカニズムであると考えることができる。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ302は、アンテナ設計の当業者には理解されるように、アンテナが規定する(例えば、RFインピーダンス整合のための)特定の長さを有するように、設計毎に製造してもよい。更に、フレキシブルコネクタ106のスプリングクリップコネクタ302は、腐食を防止し、降伏強さをより高くするために、所定のアンテナが規定する厚さで、かつ、所定の材料(例えば、ステンレススチール、銅又はアルミニウム)で製造してもよい。
【0035】
図4は、本開示の各種実施形態に係る、図1のモバイル機器102にアコーディオンスプリングクリップコネクタ402を含むフレキシブルコネクタ108の図を示すハードウェアレベル図である。アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、シールド404などの障害物を避ける形状とすることができる。この点に関し、フレキシブルコネクタ108は、第1の構成要素から第2の構成要素にRF信号を導電的に通すことができるアコーディオンスプリングクリップコネクタ402を含んでもよい。いくつかの構成では、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402を、下にある回路からアコーディオンスプリングクリップコネクタ402を電気的に分離するように、フレキシブル絶縁コーティング内に被覆されていても、あるいは被覆されていなくてもよい。
【0036】
図5は、フレキシブルコネクタ108がどのようにアコーディオンスプリングクリップコネクタ402も含むかを表す、別のより明らかハードウェアレベル図を示す。各種実施形態では、フレキシブルコネクタ108のアコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、金属(例えば、ステンレススチール、銅、又はアルミニウムなど)、又は導電性の非金属とすることができる。アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、締め具502を用いてモバイル機器102の筐体のスタンドオフマウントにアコーディオンスプリングクリップコネクタ402を可撓的に結合する機械的なばね構造体を提供することができる。いくつかの実施形態では、締め具502はスクリューコネクタとすることができる。アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、(X軸とY軸とZ軸とを有する3次元グラフに関して)X方向、Y方向及びZ方向のうちの1つ以上においてアコーディオンスプリングクリップコネクタ402に何らかのレベルの従順性を与える所定の長さの可撓性のベンド/構造体に対応するサービスループ504を含むことができる。更に、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、締め具508を使用して、モバイル機器102のアンテナ要素506に結合してもよい。いくつかの実施形態では、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、締め具502から離れて延び、モバイル機器102の筐体から突き出した要素に係合する回転可能な安定化部材510を含むことができる。このようにすると、締め具508を中心としたアコーディオンスプリングクリップコネクタ402の回転を防止することができる。いくつかの実施形態では、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、任意の他の一般的な結合器具を使用して、フレキシブルコネクタ108のアコーディオンスプリングクリップコネクタ402をモバイル機器102の剛性のハードウェア構成要素又は筐体のいずれかの端部に接続することができる。
【0037】
いくつかの実施形態では、フレキシブルコネクタ108のアコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、X方向、Y方向及び/又はZ方向において1つ以上のベンドと共に製造してもよく、それにより、フレキシブルコネクタ108においてモバイル機器102がいかなる損傷も受けることなく、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402が、落下事象中に屈曲する、又は可撓的に変形することが可能になる。これは、フレキシブルコネクタ108の内部ハードウェア構成要素のための自己回復メカニズムであると考えてもよい。いくつかの実施形態では、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402を、アンテナが規定する(例えば、RFインピーダンス整合のための)特定の長さを有するように製造してもよい。更に、アコーディオンスプリングクリップコネクタ402は、腐食を防止し、降伏強さをより高くするために、所定のアンテナが規定する厚さで、かつ、所定の材料(例えば、ステンレススチール、銅又はアルミニウム)で製造してもよい。
【0038】
図1のハードウェアレベル図100に示したように、モバイル機器102のMLBとアンテナ要素110との間に、いくつかのアンテナ接続、例えば、(図2〜図5に関して本明細書で更に説明する)フレキシブルコネクタ104、106及び108をしばしば生成することができる。これらの接続のいくつかは、モバイル機器102の筐体(単数又は複数)内において有意な幾何学的拘束を有することができ、それにより、例えば、衝突事象中に)PCBとアンテナ要素110との間の相対移動の影響から、適切に、接続(例えば、フレキシブルコネクタ104、106及び108のうちの1つ)を機械的に分離するのに十分なサービスループ/従順性を組み込む機会が制限される。上述したように、図1に関して、このシナリオは、インダクタ(例えば、埋め込み型インダクタ又はアドオンインダクタ)などの回路構成要素が、MLB接続及び他の回路構成要素の剛性に起因して、接続(例えば、フレキシブルコネクタ104)とインラインで構成しなければならない時に、特に問題になることがある。
【0039】
したがって、各種実施形態では、モバイル機器102のMLBは、任意選択的に内蔵インダクタンスを有する1つ以上の可撓性の衝撃吸収コネクタ(例えば、フレキシブルコネクタ104、106及び108のうちの1つ)を使用して、アンテナ要素110に接続することができる。いくつかの実装形態では、MLBへの締め付けを可能にするために、フレキシブル衝撃吸収コネクタを、各端部にブラケット又はワイヤループをもつコイルのような形状とすることができる。例として、図6は、本開示の各種実施形態に係る、誘導ワイヤコイル導電体604の各端部にブラケット602a及び602bを有する代替的なスプリングコネクタ600を示す。図7は、本開示の各種実施形態に係る、誘導ワイヤコイル導電体704の各端部にワイヤループ702a及び702bを有する別の代替的なスプリングコネクタ700を示す。
【0040】
各種実施形態では、スプリングコネクタ600又は700は、信号接続のための導電性金属区域を露出するために剥離された末端(端部)又ははんだ付け溶接された巻き部702a、702bを備える絶縁ワイヤ又は非絶縁ワイヤで構築することができ、あるいは、ブラケット602a又は602bなどの接続部分を分離するために取り付けることができる。末端(端部)間のワイヤの全長は、設置融通性、トレランス受容度、衝撃吸収性、及び望ましいインダクタンスを提供するようにスプリングコイル状としてもよい。スプリングコネクタ600又は700の中心区域に配置された誘導ワイヤコイル導電体604又は704のコイル状の性質により、インダクタンスを生成することができる。ワイヤの厚さ(ゲージ)、絶縁厚さ及び誘電値、ループの形状、コイル直径又はサイズ、並びにループの数を調整することによって、スプリングコネクタ600又は700のインダクタンスを所望の値に微調整してもよい。例えば、スプリングコネクタ600又は700のインダクタンスについての式は以下のとおりである。
【式1】
【0041】
[fig000003]
(式1)、式中、
L=インダクタンス;
N=スプリングコイルにおける巻数;
μ=スプリングコイル材料の透磁率;
A=スプリングコイルの円形面積(m2);及び、
l=スプリングコイルの長さ(m)
【0042】
各種実施形態によれば、図6及び図7に示したようなスプリングコネクタ600又は700の使用によって、別個又は個別のインダクタ、あるいはインダクタンスを提供するための各種代替手段(例えば、図2に示した埋め込みトレースインダクタ)を含む必要をなくすことができる。各種実装形態では、式1において定義したように、ワイヤの厚さ(ゲージ)、ワイヤの材料、絶縁剛性、スプリングコネクタのループの数、ループの直径若しくは区域、及び/又はスプリングコネクタの全長は、スプリングコネクタが、融通性及び衝撃吸収性に十分な従順性を同時に提供しながら、その形状を保つことを可能にするのに十分なインダクタンス及び機械コネクタ強度を提供するように、慎重に選択され得る。更に、コネクタに誘導特性を直接組み込むと、組み付けの容易性、部品のトレランス/復元許容性、及び高い振動を含む落下事象中の信頼性が大幅に改善されることを理解されたい。
【0043】
図8は、本開示の各種実施形態に係る、モバイル機器800のディスプレイ部分802のための弾性コネクタアセンブリ806aを示す、モバイル機器800の断面図を示す。いくつかの構成では、モバイル機器800は、ディスプレイ部分802、例えば、液晶ディスプレイ(LCD及び対応するマウント構造体と、複数のピンスクリューコネクタ810を用いてモバイル機器800のディスプレイ部分802に取り付けることができる下側筐体部分804とを含むことができる。理解しやすいように、(X軸、Y軸、及びZ軸を有する3次元グラフに関する)X方向、Y方向及びZ方向に関して断面図の構成を説明する。
【0044】
コネクタアセンブリ構成要素806bのより詳細な図、並びに構成要素806bを互いに接続する様式を示すために、弾性コネクタアセンブリ806aの分解図を提供する。いくつかの実施形態では、モバイル機器800の下側筐体部分804は、複数のタップ付きねじ穴ビア808を含むことができ、その内部で、個々のピンスクリューコネクタ810は、ピンスクリューコネクタ810のピン部分がディスプレイ部分802の単一のフランジレセプタクル812を通って摺動し、係合することが可能になるように(ねじにより)貫通接続することができる。この構成では、ピンスクリューコネクタ810は、タップ付きねじ穴ビア808の対応するねじ部分と接続するためにその上側部分上にのみねじ山を有し、それにより、ピンスクリューコネクタ810は、X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれに沿って、モバイル機器800の下側筐体部分804のタップ付きねじ穴ビア808にのみに固定して結合され得る。
【0045】
この構成では、下側筐体部分804のタップ付きねじ穴ビア808に固定して結合されたピンスクリューコネクタ810は、Z方向でのみフランジレセプタクル812に係合/保持するように、ディスプレイ部分802のフランジレセプタクル812を通って摺動することができる。例えば、溝付きレセプタクル814は、Y方向の拘束が低減された、図示される種々の任意選択のレセプタクルの形状(例えば、種々の溝付きレセプタクル形状)の形態をとることができる。適合した円形のレセプタクル形状は、Y方向及びZ方向のそれぞれにおいて、フランジレセプタクルでピンスクリューコネクタ810を拘束することができる。対照的に、種々の溝付きレセプタクル形状は、レセプタクルの特定の形状に従って、Y方向におけるピンスクリューコネクタ810の拘束を低減させることができる。ただし、これらの溝付きレセプタクル形状のそれぞれは、ディスプレイ部分802がモバイル機器800の下側筐体部分と接触してしっかりと保持されるように、Z方向でピンスクリューコネクタ810に係合するように設計される。
【0046】
様々なシナリオでは、落下事象中、下側筐体部分804が、X方向、Y方向及びZ方向でディスプレイ部分802に固定して結合された場合には、ディスプレイ部分802の外周で離間するギャップが整列しくなることがある。したがって、モバイル機器800のディスプレイ部分802を(例えば、フランジレセプタクル812において)Z方向に意図的に係合するようにピンスクリューコネクタ810を構成することによって、落下事象中、ディスプレイ部分は、それに応じて構成されるとに、(例えば、フランジレセプタクルにおいて溝付きレセプタクル814形状を採用することによって)X方向にもY方向にも指定距離だけ変位することができる。
【0047】
各種実施形態によれば、図9A〜図9Eは、別のフレキシブルコネクタ900のハードウェアレベル図を示す。フレキシブルコネクタ900は、モバイル機器102において、メインロジックボード(MLB)902をモバイル機器102の主筐体内のアンテナ要素と連結するために利用され得る。いくつかの実施形態では、フレキシブルコネクタ900は、前述のフレキシブルコネクタ104の代わりとなり得る。フレキシブルコネクタ900は、アンテナ要素とMLB902との間の相対移動に適応するベンド領域を含むことによって、落下事象又は何らかの他の衝突事象中にアンテナ要素とMLB902との間の接続を維持するように機能する。
【0048】
図9Aに示すように、フレキシブルコネクタ900は、MLB902を、フレキシブル回路904を介してアンテナ要素に接続することができる。フレキシブル回路904は、開口部を含み、締め具906がそこを通過して、MLB902及びアンテナ要素にフレキシブル回路904を機械的かつ電気的に固定することができる。フレキシブル回路904は、アンテナ要素からMLB902にRF信号を導電的に通すための銅トレース層を含むことができる。例えば、MLB902もアンテナ要素も、フレキシブル回路904に、及びそこからRF信号を経路指定するための導電経路を含むことができる。いくつかの実施形態では、MLB902の導電経路は、アンテナ関係する回路及び/又は処理構成要素にRF信号を経路指定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、MLB902は、RF信号をシャーシアースまで通過させるための導電経路を含むことができる。フレキシブル回路904は、締め具906によりアンテナ要素及びMLB902に結合することができ、補剛材908を含むことができる。フレキシブル回路904はまた、補剛材908を越えて延びるベンド領域912aを含む。ベンド領域912aは、フレキシブルコネクタ900に複数の利点を提供する。ベンド領域912aは、MLB902に対するフレキシブル回路904の締め具906間の高低差に適応し、それにより、フレキシブル回路904を締め具906と結合することが可能になる。更に、ベンド領域912aは可撓性材料で形成されるので、ベンド領域912aは、締め具906が接近した時には変形することができ、締め具906がより離れた時には真っ直ぐになることができる。また補剛材908は、フレキシブル回路904のための支持を提供すること、フレキシブル回路904の摩耗を防止すること、モバイル機器102の種々の他のハードウェア構成要素からフレキシブル回路904を電気的に分離することを含む、複数の利点を提供する。更に、補剛材908は、フレキシブル回路904が、落下事象中に他の近くのハードウェア構成要素に接触する可能性を低減することができる。また、補剛材908は、フレキシブル回路904の、補剛材908が取り付けられる部分を補強することによって、フレキシブル回路904の屈曲をベンド領域912aに制限するように機能することができる。例えば、フレキシブル回路904は、補剛材908による補強がない場合にはフレキシブル回路904を変形させる別の構成要素を含むことができる。
【0049】
図9Bは、スプリングクリップコネクタ912bによりベンド領域が生成されるフレキシブルコネクタ900の一実施形態を示す。スプリングクリップコネクタ912bの一端を、フレキシブル回路904の表面に結合する(例えば、はんだ付けする)ことができる。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ912bは、フレキシブル回路904の表面に配設された少なくとも1つの導電経路にはんだ付けされた平坦領域を含むことができる。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ912bは、締め具906及びアンテナ要素にフレキシブル回路904を可撓的に結合する金属(例えば、ステンレススチール、銅、又はアルミニウムなど)構造体、又は非金属導電性構造体、機械的スプリング構造体とすることができる。スプリングクリップコネクタは、力を印加した時に屈曲及び/又は撓曲することができる複数のベンドを形成する太鼓型ジオメトリを有する。ベンドはまた、スプリングクリップコネクタ912bの両端を正確に配置してフレキシブル回路904と締め具906の双方に接触するように、スプリングクリップコネクタの高さを変更するのに役立つ。また、スプリングクリップコネクタ912bは、複数のアーム914を形成する切り欠き部を含むことができる。スプリングクリップコネクタ912bにより形成されるベンド領域の可撓性を確立するために、アーム914の厚さ及び幅を最適化することができる。切り欠き部がない場合よりもアーム914の面積が小さくなるので、スプリングクリップコネクタ912bとフレキシブル回路904との間のはんだ区域を低減することができる。
【0050】
図9Cは、スプリングクリップコネクタ912cがベンド領域を形成する実施形態を示す。スプリングクリップコネクタ912cは、フレキシブル回路904の片側にオフセットした部分916を含む。次いで、部分916は、フレキシブル回路904と電気的に結合することができる接触パッチを形成するために、複数のベンドを形成することができる。スプリングクリップコネクタ912cの部分916を片側にオフセットすることによって、ベンド領域を、補剛材908に対して垂直に変位することができる。スプリングクリップコネクタ912cのこのオフセット構成により、補剛材をより長くし、締め具906と補剛材908との間のスプリングクリップコネクタ912cの長さを増大させることが可能になる。落下事象中に、スプリングクリップコネクタ912cの長さが増大することにより、落下事象により生じる更なる力の散逸を可能にすることができる。
【0051】
図9Dは、スプリングクリップコネクタ912dがベンド領域を形成するフレキシブルコネクタ900の一実施形態を示す。スプリングクリップコネクタ912dは、段付きクリップを含む。段付きクリップコネクタは、接続を電気的に短絡させるリスクを最小限に抑えることができる。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ912dは、1つ以上のベンドの後に他の電気構成要素との電気的接触を提供することができ、それにより、スプリングクリップコネクタ912dがMLB902への電気的接触を提供することが可能になる。スプリングクリップコネクタ912dは、複数のアーム918を形成する切り欠き部を含むことができる。ベンド領域の可撓性を調整するために、アーム918の厚さ及び幅を最適化することができる。更に、アーム918の表面積は、切り欠き部がない場合よりも小さく、それにより、スプリングクリップコネクタをフレックスに結合する時に必要なはんだが低減される。いくつかの実施形態では、段付きクリップは、MLB902とアンテナ要素との間の最短経路とすることができる。構成要素間の経路を短くすることによって、電気抵抗を低減することができ、それにより、フレキシブルコネクタ900の効率が増大する。
【0052】
図9Eは、スプリングクリップコネクタ912eがベンド領域を形成するフレキシブルコネクタ900の一実施形態を示す。この実施形態では、スプリングクリップコネクタ912eは、2つの別個の構成要素、即ち、スクリューナックル920及び金属縁922で形成され、それらは、導電経路を形成するために1つに機械プレスされる。スクリューナックル920は、締め具906がそこを通してスクリューナックル920をアンテナ要素に結合することができる開口部を含む、金属製の平坦なシートで形成することができる。また、スクリューナックル920は、屈曲し、MLB902を向いた接触パッチを形成する突起を含むことができる。また、フレキシブル回路904に結合した第1の端部と、スクリューナックル920の接触パッチに対して力を加える第2の端部とを有する金属製のシートについて、金属縁922を形成することができる。金属縁922の第2の端部は、金属縁922の複数のベンドにより、接触パッチに対して付勢するばね力を加える。いくつかの実施形態では、金属縁とスクリューナックルとの間の接触は、摩擦及びばね張力のみにより維持することができる。落下事象は、スクリューナックル及び金属縁への電気的接触及び/又は物理的接触を瞬間的に失わせることがあるが、内部ばね付勢に起因して、これらの接触が自己回復され得る。更に、いくつかの実施形態では、スクリューナックル920及び金属縁922は、落下事象中に電気的接触及び/又は物理的接触を中断することなく、互いに対して摺動することができる。
【0053】
本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、任意の他の一般的な結合器具を使用して、スプリングクリップコネクタをMLB902に結合することができることを理解されたい。例えば、ベンド領域912a及び補剛材908は、単一の部品を形成することができる。いくつかの実施形態では、スプリングクリップコネクタ又はフラットコネクタは、金属(例えば、ステンレススチール、銅、又はアルミニウムなど)、又は非金属の導電性機械的スプリング構造体とすることができる。
【0054】
いくつかの構成では、スプリングクリップコネクタは、(X軸とY軸とZ軸とを有する3次元グラフに関して)X方向、Y方向及びZ方向に1つ以上のベンドを有してもよく、ベンドをフラットコネクタと組み合わせると、モバイル機器102がフレキシブルコネクタ900におけるあらゆる永続的損傷を持続させることなく、落下事象中にフレキシブル回路を屈曲する、又は可撓的に変形することが可能になる。この機能は、フレキシブルコネクタ900の内部ハードウェア構成要素のための自己回復メカニズムであると考えることができる。いくつかの実施形態では、フレキシブル回路は、アンテナ工学の当業者には容易に理解されるように、アンテナの機能及び動作に(例えば、RFインピーダンス整合に)必要なインダクタ要素を備えることができる。各種構成では、フレックスのインダクタは、(製造中に)銅トレースとして、フラットコネクタ又はスプリングクリップコネクタ内に埋め込んでもよい。代替的には、インダクタは、アドオン回路要素としてフレキシブル回路に結合(例えば、はんだ付け)されたディスクリート回路構成要素として具体化することができる。
【0055】
前述の説明では、記述する実施形態の包括的な理解をもたらすために、説明を目的として特定の専門用語を使用した。しかしながら、それらの具体的詳細の全ては、説明される実施形態を実施するために必須のものではないことが、当業者には明らかとなるはずである。それゆえ、上述の具体的な実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提示される。それらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に、説明される実施形態を限定することも意図するものではない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが当業者には明らかであろう。

(57)【要約】

【課題】フレキシブルコネクタ及びモバイル機器を提供する。【解決手段】フレキシブルコネクタは、アンテナが規定する設計要件の一部としてインラインインダクタンスすると同時に、フレキシブルコネクタが落下事象に耐えることができるように、モバイル機器の筐体内でモバイル機器のアンテナをモバイル機器のメインロジックボード902に結合するフレキシブルスプリングコネクタ構成要素を備えて構成することができる。(X軸、Y軸及びZ軸を有する3次元グラフに関して)Z方向に意図的に拘束しながら、X方向及びY方向にモバイル機器のディスプレイを制御可能に変位させることを可能にするピン−ねじ配列を使用して、ディスプレイをモバイル機器の筐体に結合することができる。この構成により、落下事象中にディスプレイが整列しなくなることを防止することができる。


【パテントレビュー】

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