(57)【要約】【課題】  携帯情報端末に使用時において、放熱または不要輻射による携帯情報端末内部の電子回路の性能劣化の問題を回避することができるスピーカユニットを提供する。【解決手段】  図（ａ）に示すように、金属によって形成されるフレーム４２と共にスピーカユニット４１の筐体を構成するヨーク４４ａにディジタルアンプ５２が取り付けられる。スピーカユニット４１は端子部４７にて接触端子５７との接触によってディジタルアンプ５２より出力電流を供給される。図（ｂ）に示すように、ベアチップ５３がディジタルアンプ回路基板５５の上にＷＬ−ＣＳＰ（Wafer  Level  Chip  Size  Package）によって直接実装され、ベアチップ５３の周辺回路部品５４が実装され、接触端子５７がスピーカ接続端子に取り付けられる。図（ｃ）に示すように、フレーム４２はヨーク４４ａと熱的および電気的に接続され、ディジタルアンプ５２の取り付けを可能とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットと、
前記マグネットに当接され、マグネット回路部を構成するヨークと、
前記マグネット回路部内に設けられたコイルに取り付けられる振動部と、
前記マグネット回路部および前記振動部を保持するフレーム部と、
前記コイルに音声信号に対応する電流を供給するディジタルアンプと、
を備え、
前記フレーム部または前記ヨークに前記ディジタルアンプが取り付けられることを特徴とするスピーカユニット。
【請求項２】
前記ディジタルアンプの回路の主要部分がベアチップによって構成され、
前記ベアチップが前記ディジタルアンプの回路基板上に直接実装されること、
を特徴とする請求項１に記載のスピーカユニット。
【請求項３】
前記フレーム部が金属製であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかの項に記載のスピーカユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカユニットに係り、特に、ディジタルアンプを内蔵したスピーカユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の携帯情報端末において、小型、高機能化に伴い、回路部品のＩＣ（Integrated  Circuit）化が進み、携帯電話機内の本体回路基板１枚上にて殆どの回路を構成することができるようになっている。しかし、受話用のスピーカのように、筐体に密着して取り付ける必要がある部品については、本体回路基板上に直接取り付けることは困難であり、本体回路基板と接続部材を介して接続されることが多い。
【０００３】
従来、図５に示すように、スピーカユニット４１は信号線３１を介して本体回路基板１に接続される。詳述すると、本体回路基板１に回路部品２とキースイッチ群３とが実装され、金属によって構成されるフレーム４２と共にスピーカユニット４１の筐体をなすヨーク（継鉄）４４ａに取り付けられた端子と回路部品２の一部をなすアンプ２１の出力端子とに信号線３１が接続される。
【０００４】
しかしながら、上述した従来のスピーカユニット４１においては、動作に伴って発熱するアンプ２１が携帯情報端末の筐体内の限られたスペースにおいて取り付けられる本体回路基板１上に実装されるため、アンプ２１に放熱板等の放熱部材を取り付けることができず、アンプ２１が発する熱によって本体回路基板１上に形成される電子回路の性能の劣化を引き起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
この対策として、例えば、特許文献１に開示されているように、振動発生部を保持し回路基板の主面以上の面積を有する保持部材の取付面に、アンプ等の回路基板を固定し、該保持部材によって該回路基板に取り付けられた電子部品から発生する熱を放熱するスピーカが開発されている。
また、電子部品の放熱の問題に対処する従来例として、例えば、特許文献２に開示されているように、電力増幅器をアンテナと熱的に接続して、該電力増幅器が発生する熱の一部をアンテナにより放散する無線通信装置が開発されている。
【特許文献１】特開２０００−１３８７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているスピーカは、保持部材によって回路基板上の電子部品が発生した熱を逃がすので、回路基板を保持部材に取り付ける前よりは放熱の程度はよくなるが、携帯情報端末の筐体内のように限られた空間においては、保持部材から逃がそうとする熱が籠もってしまい、放熱の性能が期待できないという問題があった。
また、特許文献２に開示されている無線通信装置は、アンテナによって電力増幅器が発生する熱の一部を逃がすので、携帯情報端末において伸縮式のアンテナが伸ばされているか格納されているかにより放熱の効果が変化し、またアンテナが格納されている場合、放熱の性能が期待できないという問題があった。
【０００７】
また、本体回路基板１上に実装されるアンプ２１を、発熱が問題となるリニアアンプから電力効率に優れ発熱の問題が緩和されるディジタルアンプに変更することにより、放熱に絡む問題を回避することが考えられる。しかし、ディジタルアンプの出力信号には高調波が多く含まれていて、該出力信号を信号線３１に流すことにより、信号線３１から不要輻射Ｒａｄが放射され、携帯情報端末内の電子回路の動作に影響を及ぼすという別の問題を引き起こすという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、例えば、携帯情報端末に使用時において、放熱または不要輻射による携帯情報端末内部の電子回路の性能劣化の問題を回避することができるスピーカユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明では、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、マグネットと、前記マグネットに当接され、マグネット回路部を構成するヨークと、前記マグネット回路部内に設けられたコイルに取り付けられる振動部と、前記マグネット回路部および前記振動部を保持するフレーム部と、前記コイルに音声信号に対応する電流を供給するディジタルアンプとを備え、前記フレーム部または前記ヨークに前記ディジタルアンプが取り付けられることを特徴とする。
この発明によれば、ディジタルアンプがスピーカユニットへの信号線を極力短くしつつ、スピーカユニットに直接取り付けられる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のスピーカユニットであって、前記ディジタルアンプの回路の主要部分がベアチップによって構成され、前記ベアチップが前記ディジタルアンプの回路基板上に直接実装されることを特徴とする。
この発明によれば、ベアチップがディジタルアンプの回路基板の上において占める実装面積を極小化しつつ、該回路基板上に実装される。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれかの項に記載のスピーカユニットであって、前記フレーム部が金属製であることを特徴とする。
この発明によれば、ディジタルアンプがディジタルアンプと電気的および熱的に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、発熱の問題は小さいが信号線からの不要輻射の問題が大きいディジタルアンプを用いても、不要輻射の発生を最小限に抑制することができる効果がある。
【００１３】
請求項２の発明によれば、回路基板上において、小型のシールド部材等を用いて、ディジタルアンプの不要輻射の対策を行うことができる効果がある。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ディジタルアンプの不要輻射対策および放熱を行うことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図２に示すように、ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１は、フレーム４２と共にスピーカユニット４１の筐体をなすヨーク４４ａにディジタルアンプ５２が直接取り付けられた構成になっており、フレキシブル基板３２を介して、本体回路基板１と電気的に接続される。尚、ディジタルアンプ５２はヨーク４４ａと熱的に接続されて取り付けられ、ヨーク４４ａによって放熱される。また、フレキシブル基板３２はディジタルアンプ５２を駆動するための直流電流と後述するアナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号とを、本体回路基板１からディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１へ伝送する。尚、ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１における、ディジタルアンプ５２のスピーカユニット４１への取り付けの詳細については後述する。
【００１６】
本体回路基板１は、図示しない携帯電話機の筐体に組み込まれ、該携帯電話の殆どの回路のパターンを構成する。本体回路基板１は、回路部品２とキースイッチ群３とが実装され、フレキシブル基板３２が取り付けられて、ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１と電気的に接続される。また、本体回路基板１において、従来、アンプ２１が実装されていた領域に別の回路部品２２が実装される。
【００１７】
回路部品２は、携帯電話機の機能を実現するための回路（制御回路、高周波回路等）を構成する。キースイッチ群３はテンキー等の操作キーを構成し、筐体に取り付けられたキーパッド（図示しない）等を介してユーザに押されることにより、それぞれに割り振られている操作を実現する。
【００１８】
図３（ａ）および（ｂ）はディジタルアンプ５２の回路構成例を示すブロック図である。ディジタルアンプ５２は、アナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号（ＰＣＭ（Pulse  Code  Modulation）（パルスコード変調）信号）を入力端ＩＮから入力してＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）（パルス幅変調）変換処理を行い、処理されたＰＷＭ信号を電力増幅する。ディジタルアンプ５２は図示しないローパスフィルタを介して出力端ＯＵＴからスピーカユニット４１に出力する。
【００１９】
図３（ａ）に、ディジタルアンプ５２の１つの回路構成例を示す。上記回路構成のディジタルアンプ５２は、基準信号となる三角波信号を生成する三角波発生回路１５１と、コンパレータ１５２と、パワードライバ１５３と、ソースに電源電圧＋Ｖｄｄが供給されるスイッチングトランジスタ１５４と、ソースに電源電圧−Ｖｄｄが供給されるスイッチングトランジスタ１５５とから構成される。該ディジタルアンプ５２は、アナログオーディオ信号を入力端ＩＮから入力して、電力増幅したＰＷＭ信号を、スイッチングトランジスタ１５４のドレインとスイッチングトランジスタ１５５のドレインとの接続点である出力端ＯＵＴから出力する。
【００２０】
上記回路構成のディジタルアンプ５２において、アナログオーディオ信号がコンパレータ１５２の一方の入力端に入力され、コンパレータ１５２がこのアナログオーディオ信号と三角波発生回路１５１から出力される三角波信号とを比較することにより、ＰＷＭ信号を生成してパワードライバ１５３に出力する。パワードライバ１５３は、該ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングトランジスタ１５４、１５５を駆動し、電力増幅したＰＷＭ信号を出力端ＯＵＴから出力する。この電力増幅されたＰＷＭ信号は、ローパスフィルタによってキャリア周波数成分が除去され、電力増幅されたアナログ量のオーディオ信号となってスピーカユニット４１に供給される。
【００２１】
また、図３（ｂ）に、ディジタルアンプ５２のもう１つの回路構成例を示す。上記回路構成のディジタルアンプ５２は、ΔΣ変調回路１６１と、パルス密度変調（ＰＤＭ（Pulse  Density  Modulation））信号からＰＷＭ信号への変換を行うＰＤＭ／ＰＷＭ変換回路１６２と、パワードライバ１５３と、ソースに電源電圧＋Ｖｄｄが供給されるスイッチングトランジスタ１５４と、ソースに電源電圧−Ｖｄｄが供給されるスイッチングトランジスタ１５５とから構成される。該ディジタルアンプ５２は、ディジタルオーディオ信号を入力端ＩＮから入力して、電力増幅したＰＷＭ信号を、スイッチングトランジスタ１５４のドレインとスイッチングトランジスタ１５５のドレインとの接続点である出力端ＯＵＴから出力する。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、ディジタルアンプ５２は、スピーカユニット４１のヨーク４４ａに取り付けられる。また、図１（ｂ）に示すように、ディジタルアンプ５２は、該回路の主要部分を半導体基板上に集積したベアチップ５３と、ベアチップ５３の周辺回路部品５４と、ベアチップ５３および周辺回路部品５４を実装したディジタルアンプ回路基板５５（回路基板）と、ディジタルアンプ５２の出力電流を取り出すスピーカ接続端子５６と、スピーカユニット４１の端子部４７と接触して、スピーカ接続端子５６からの出力電流を端子部４７に供給する接触端子５７とから構成される。
【００２３】
ベアチップ５３は、ディジタルアンプ回路基板５５の上に、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer  Level  Chip  Size  Package）によって、直接取り付けられる。すなわち、ベアチップ５３は、ハンダボールによって、ディジタルアンプ回路基板５５に直接ハンダ付けされる。接触端子５７は、スピーカ接続端子５６に取り付けられる。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、スピーカユニット４１は、金属によって構成されるフレーム４２と、マグネット４３と、ヨーク４４ａと、センターピース４４ｂと、ボイスコイル４５（コイル）と、振動板４６（振動部）と、ボイスフォーム４８（振動部）と、エッジ４９ａと、ダンパ４９ｂとから構成される。尚、端子部４７は図示を省略している。
【００２５】
振動板４６の内周は、ボイスフォーム４８に固定され、ボイスフォーム４８は、ダンパ１４を介してフレーム４２の内周に支持される。また、振動板４６の外周は、エッジ４９ａを介してフレーム４２の外周に支持され、これにより、振動板４６は振動可能に支持される。ボイスコイル４５は、マグネット４３とセンターピース４４ｂとの間のギャップ部分に配置されるように、ボイスフォーム４８に固定される。
【００２６】
ヨーク４４ａは、フレーム４２に固定される。円環状のマグネット４３が円筒状の磁性体のヨーク４４ａの内側に固定され、ヨーク４４ａの内側の円柱状の凸部に円柱状の磁性体のセンターピース４４ｂが固定される。従って、マグネット４３、４３、ヨーク４４ａ、センターピース４４ｂによりマグネット回路が構成され、マグネット４３とセンターピース４４ｂとの間に磁場が形成される。
【００２７】
ボイスコイル４５は、ディジタルアンプ５２からオーディオ信号に対応した電流が流され、ギャップの磁束により電流値に応じてボイスコイル４５が振動する。ボイスコイル４５は、ボイスフォーム４８を介して振動板４６に接続され、ボイスコイル４５の振動に応じて振動板４６が振動し、オーディオ信号に対応した音が再生される。
【００２８】
次に、本実施形態におけるディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１および本体回路基板１を筐体に組み込んで構成された携帯電話機の動作について図２を参照して説明する。
【００２９】
先ず、ユーザは特定のキーのキーパッドを押すことにより、キースイッチ群３の特定のキースイッチを押下し、携帯電話機の電源を投入し、動作可能な状態にする。そして、テンキーに対応するキーパッドを押すことにより通話を行う。
【００３０】
そして、該通話時に回路部品２から構成される電子回路によって、本体回路基板１からフレキシブル基板３２を介してディジタルアンプ５２へ直流電流およびアナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号が伝送される。ディジタルアンプ５２はアナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号を増幅してローパスフィルタを介してスピーカユニット４１に出力する。このとき、ディジタルアンプ５２から発生した熱は、ヨーク４４ａから放熱される。
【００３１】
本実施形態によれば、スピーカユニット４１にディジタルアンプ５２を熱的に接続しつつ直接取り付けたことにより、ディジタルアンプ５２からスピーカユニット４１への信号の供給を行う信号線の長さを最短にすることができ、発熱の問題は小さいが信号線からの不要輻射の問題が大きいディジタルアンプ５２を用いても、不要輻射の発生を最小限に抑制することができる。
特に、携帯電話機においては、筐体内の限られたスペースに本体回路基板１や回路部品２等が密集しており、アンプからの発熱または不要輻射を放熱部材や、シールド部材等によって対策することが難しく、アンプからの発熱または不要輻射そのものを低減することが望ましいので、本発明は有効である。
【００３２】
また、本実施形態によれば、ディジタルアンプ５２の回路の主要部分を半導体基板上に集積したベアチップ５３を、ディジタルアンプ回路基板５５の上に、ＷＬ−ＣＳＰによって、直接取り付けるため、ベアチップ５３がディジタルアンプ回路基板５５の上において占める実装面積を極小化することができ、小型のシールド部材等を用いて、ヨーク４４ａにも電気的に接続することにより、不要輻射の対策を行うことができる。
【００３３】
尚、本実施形態においては、ベアチップ５３をディジタルアンプ回路基板５５の上にＷＬ−ＣＳＰによって直接取り付けることを想定したが、ＣＯＢ（Chip  On  Board）によって取り付けてもよい。
【００３４】
また、本実施形態においては、ディジタルアンプ５２をスピーカユニット４１のヨーク４４ａに取り付けることを想定したが、ディジタルアンプ５２をフレーム４１に取り付けてもよい。ここで、フレーム４２が金属によって形成されているので、フレーム４２をディジタルアンプ５２と電気的および熱的に接続して取り付けることにより、不要輻射対策および放熱を行うことができる。
【００３５】
また、フレキシブル基板３２のパターンには、ディジタルアンプ５２を駆動するための直流電流とディジタルアンプ５２によって増幅される前のアナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号が伝送されるため、従来のように、アンプ２１によって増幅された信号のライン、つまり、エネルギーが高い交流のラインがないので、ディジタルアンプ５２の出力電力を上げても、不要輻射の問題を回避することができる。
また、上述したようにフレキシブル基板３２のパターン上にエネルギーが高い交流が流れないため、直流電流の損失が許される範囲にてフレキシブル基板３２の長さを長くすることができ、携帯電話機の筐体内において、スピーカユニットの配置の自由度を増すことができる。
【００３６】
また、ディジタルアンプ５２がスピーカユニット４１に取り付けられるので、本体回路基板１において、アンプを実装するスペースが不要になり、該スペースに他の回路部品２２を実装して、携帯電話機の高機能化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、上述したように、フレキシブル基板３２のパターン上にエネルギーが高い交流が流れないため、不要輻射の低減が顕著であるので、不要輻射の低減の効果とコストとの兼ね合いにて、ディジタルアンプ５２をディジタルアンプ回路基板５５の上に通常の実装によって取り付けてもよい。
【００３８】
また、本実施形態の変形例として、図４（ａ）に示すように、ディジタルアンプ５２を取付金具６１を介して、フレーム４２に取り付けてもよい。また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、上述したスピーカユニット４１と異なる形状のスピーカユニット４１ａにディジタルアンプ５２を取付金具６１を介して、フレーム４２に取り付けてもよい。尚、図４（ｂ）、（ｃ）は、ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１ａを異なる角度にて見た図である。この場合、ディジタルアンプ５２において、図１（ａ）、（ｂ）に示す接触端子５７に代わり、リード線６２によって、スピーカ接続端子５６と端子部４７とが接続され、ボイスコイル４５にオーディオ信号に対応した電流が供給される。
以上のようにディジタルアンプ５２をフレーム４２に取り付けても、ディジタルアンプ５２がフレーム４２と電気的および熱的に接続されるので、基本となる実施形態と同様に、ディジタルアンプ５２の不要輻射対策および放熱を行うことができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態のディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１における、ディジタルアンプ５２のスピーカユニット４１への取り付け図およびディジタルアンプ５２およびスピーカユニット４１の内部構造を示す図である。
【図２】同実施形態において、ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１を携帯電話機の本体回路基板１に接続した構成を示す図である。
【図３】同実施形態におけるディジタルアンプ５２の回路構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例のディジタルアンプ内蔵スピーカユニット５１、５１ａにおける、ディジタルアンプ５２のスピーカユニット４１、４１ａへの取り付け図である。
【図５】従来において、スピーカユニット４１を携帯電話機の本体回路基板１に接続した構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・本体回路基板、２、２２・・・回路部品、３・・・キースイッチ群、２１・・・アンプ、３１・・・信号線、３２・・・フレキシブル基板、４１、４１ａ・・・スピーカユニット、４２・・・フレーム、４３・・・マグネット、４４ａ・・・ヨーク（継鉄）、４４ｂ・・・センターピース、４５・・・ボイスコイル（コイル）、４６・・・振動板（振動部）、４７・・・端子部、４８・・・ボイスフォーム（振動部）、４９ａ・・・エッジ、４９ｂ・・・ダンパ、５１、５１ａ・・・ディジタルアンプ内蔵スピーカユニット、５２・・・ディジタルアンプ、５３・・・ベアチップ、５４・・・周辺回路部品、５５・・・ディジタルアンプ回路基板（回路基板）、５６・・・スピーカ接続端子、５７・・・接触端子、６１・・・取付金具、６２・・・リード線、１５１・・・三角波発生回路、１５２・・・コンパレータ、１５３・・・パワードライバ、１５４、１５５・・・スイッチングトランジスタ、１６１・・・ΔΣ変調回路、１６２・・・ＰＤＭ（Pulse  Density  Modulation）／ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）変換回路、Ｒａｄ・・・不要輻射
【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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