(57)【要約】【課題】  高密度実装を可能とし、信頼性が高く十分な振動パワーを得る。【解決手段】  スピーカの部品となる内部コイル１２をＬＳＩ１内部の配線パターンで作成し、また、プリント基板２のＬＳＩ１実装面とは反対の面に、外部コイル３１または永久磁石およびこれらによって支持される可動部材で構成される振動板３を設け、内部コイル１２と外部コイル３１、あるいは永久磁磁石の間に反発する磁力を生じる方向に電流を流すことで、スピーカ内蔵の半導体装置を構築する。なお、プリント基板２の振動板３に対向する面に、くぼみを設けるか穴を設けても良い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路内部の配線パターンにより作成される内部コイルと、
前記半導体集積回路が実装される基板の裏面に実装され、交流電流を流したときに前記内部コイルとの間で反発磁力が作用するように前記配線パターンに接続される外部コイルと、
前記外部コイルを支持する可動材質の振動板と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板の前記振動板に対向する面にくぼみを設ける、もしくは穴を設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部コイルは、半導体集積回路端子を介して前記内部コイルに接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外部コイルは、パッケージの四辺に配したリードフレームを介して前記内部コイルに接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体集積回路内部の配線パターンにより作成される内部コイルと、
前記半導体集積回路が実装される基板の裏面に実装され、交流電流を流したときに前記内部コイルとの間で反発磁力が作用するように取り付けられる永久磁石と、
前記永久磁石を支持する可動材質の振動板と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカを内蔵した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩに多機能の回路を組み込めば部品点数の削減ができ、また、スピーカを小型化すればその分だけ音響装置を小型化できる。しかしながら、依然としてＩＣの他にスピーカを設けなければならないことに変わりはない。スピーカを音響装置に実装する場合には、そのための空間が必要になり、装置を小型化するうえでの障害になっている。また、ＬＳＩとスピーカとが別体である以上、音響装置にはスピーカとＬＳＩとを取り付けなければならず、場合によってはＬＳＩとスピーカの間に配線を施すといった実装作業が必要となるため、製造に手間がかかるという問題もあった。
【０００３】
このため、従来、ＩＣパッケージに圧電素子による発音体を取り付け、パッケージ内のＩＣチップ上の発音駆動回路によって発音体を駆動させる半導体集積回路（例えば、特許文献１参照）、半導体基板の凹部に振動薄膜を形成し、同じく内蔵される駆動手段および信号処理部によって振動薄膜を振動させる音響機能素子を組み込んだ半導体装置（例えば、特許文献２参照）、電子素子を有する半導体基板と、ジルコンチタン酸鉛を主成分とする圧電基板を用いた電気音響素子を、界面の水素または酸素または水素基の水素結合または共有結合により直接結合することによって一体集積化構造とした電子音響集積回路（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平９−５５４４３号公報
【特許文献２】特開平４−９６２６６号公報
【特許文献３】特開平７−１６９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、ＩＣパッケージにスピーカを組み込むことができるが、ＩＣパッケージに可動体である振動体を内蔵させることは、例えば、振動体を経由して内部に水分が侵入する等により信頼性の観点から問題があり、実用化は困難であった。
また、特許文献２、特許文献３に開示された技術によれば、同一半導体基板上に振動体を搭載した半導体装置を提供できるものの、振動振幅の確保ができず、十分な振動パワーを生成することができない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体基板をスピーカの一部として利用することで高密度実装を可能とすると共に、信頼性が高く、十分な振動パワーを得ることのできる、半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために本発明の半導体装置は、半導体集積回路内部の配線パターンにより作成される内部コイルと、前記半導体集積回路が実装される基板の裏面に実装され、交流電流を流したときに前記内部コイルとの間で反発磁力が作用するように前記配線パターンに接続される外部コイルと、前記外部コイルを支持する可動材質の振動板と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明において、前記基板の前記振動板に対向する面にくぼみを設ける、もしくは穴を設けることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明において、前記外部コイルは、半導体集積回路端子を介して前記内部コイルに接続されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において、前記外部コイルは、パッケージの四辺に配したリードフレームを介して前記内部コイルに接続されることを特徴とする。
【００１０】
上記した課題を解決するために本発明の半導体装置は、半導体集積回路内部の配線パターンにより作成される内部コイルと、前記半導体集積回路が実装される基板の裏面に実装され、交流電流を流したときに前記内部コイルとの間で反発磁力が作用するように取り付けられる永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動材質の振動板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スピーカの部品となる内部コイルを集積回路内部の配線パターンで作成し、また、半導体集積回路の実装面とは反対の面に、外部コイルまたは永久磁石およびこれらによって支持される可動部材で構成される振動板を設け、内部コイルと外部コイル、あるいは永久磁磁石の間に反発する磁力を生じる方向に電流を流すことで、スピーカ内蔵の半導体装置を構築でき、また、このとき、半導体基板をスピーカの一部として利用でき、半導体基板の厚みに相当する振動振幅が確保できるため、十分なスピーカ出力を得ることができる。また、このとき、基板の振動板に対向する位置にくぼみを設けるか、穴を空けることで磁場の交通に有利である。更に、振動体の存在により、半導体基板自体は振動しないため、信頼性上問題となることは少なく、また、振動板についても必要なサイズに調整が可能となる。
【００１２】
また、外部コイルは、半導体集積回路端子を介して内部コイルに接続することでＷＣＳＰ（Water-level Chip Size Package）で実現でき、外部コイルは、パッケージの四辺に配したリードフレームを介して内部コイルに接続することでＱＦＰ（Quad flat Package）等によっても実現が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、ＷＣＳＰに実装される本発明の半導体装置の断面構造の一例を示す図である。図１に示されるように、内部コイル１２は、ＬＳＩ１内部のアンプの配線パターンにより作成される。また、外部コイル３１、およびこの外部コイル３１によって支持される可動部材で構成される振動板３が外付けされる。そして両コイル１２、３１に対し、ＬＳＩ１内部に音声信号１１を流したときに反発する磁力（図中、矢印）が働くような接続が行なわれる。
なお、ここでは、外部コイル３１は振動板３の内部に設けられているように図示されているが、ＬＳＩ１のプリント基板２実装面と対向する表面に実装されても良い。また、ここでは振動板３として通常のスピーカで使用されているコーン紙が使用される。
【００１４】
すなわち、外部コイル３１は、ＬＳＩ１が実装されるプリント基板２の裏面に実装され、音声信号１１に対応する交流電流を流したときに内磁コイル１２との間で反発磁力が作用するようにＬＳＩ端子１３を介して内部の配線パターン（内部コイル１２）に接続される。このことにより、外部コイル３１は可動材質の振動板３で支持されているため、反発磁力により振動し、その振動は振動板３に伝播して音が発生する。
【００１５】
なお、ここでは、プリント基板２の振動板３に対向する位置には穴が設けられている。これは、振動板３の振動振幅を確保するために設けられるものである。また、プリント基板２と振動板３で挟まれた空間は、振動板３が振動するための空気の通行部になっている。更に、穴の存在により磁場の交通に有利である。
【００１６】
図２は、ＷＣＳＰに実装される本発明の他の実施形態を示す断面図である。ここでは、プリント基板２の振動板３に対向する位置にくぼみ（凹部）が設けられている。プリント基板２の透磁率によっては、図１に示した実施形態のように穴を空けるまでもなく、磁場が確保できる場合に有効である。また、この場合、プリント基板２と振動板３の間に距離を置くことで空気の通行部を形成している。
【００１７】
図３は、ＷＣＳＰに実装される本発明の更に他の実施形態を示す断面図である。ここに示されるように、プリント基板２に対し振動動３を、所定の振動振幅に相当する分の距離（ｄ）を隔てて配置することで図２に示した実施形態の穴もくぼみも不要になる。但し、この場合、プリント基板には、磁場の交通が可能な程度の透磁率を有することとする。  なお、図１〜図３に示す各実施形態のいずれにおいても、外部コイル３１は永久磁石で代替してもよい。
【００１８】
図４は、通常のパッケージに実装される、例えば、ＱＦＰに実装される本発明の半導体装置の断面構造を示す図である。ここでは、プリント基板２に穴を空けた例のみ示されている。
図１に示す実施形態との差異は、外部接続される外部コイル３１が、パッケージ４の四辺に配したリードフレーム（外部入出力用ピン４１）を介して内部の配線パターン（内部コイル１２）に接続されることにあり、他は同様である。ここでも外部コイル３１が可動材質の振動板３で支持されているため、両コイル１２、３１の接続関係により生成される反発磁力によって振動し、その振動は振動板３に伝播することで音が発生する。
なお、ここでは、プリント基板２の振動板３に対向する面に穴を空けた例のみ示したが、図２に示す実施形態と同様、相当箇所にくぼみを設ける、あるいは、図３に示す実施形態同様、プリント基板２を加工することなく、振動板３を、所定の振幅を確保できるように隔てて配置しても良い。    
【００１９】
以上説明のように本発明は、スピーカの部品となる内部コイル１２をＬＳＩ内部の配線パターンで作成し、また、ＬＳＩ実装面とは反対の基板面に、外部コイル３１または永久磁石およびこれらによって支持される可動部材で構成される振動板３を設け、内部コイル１２と外部コイル３１、あるいは永久磁磁石の間に反発する磁力を生じる方向に電流を流すことで、スピーカ内蔵の半導体装置を構築できる。
また、このとき、プリント基板２をスピーカの一部として利用でき、プリント基板２の厚みに相当する振動振幅が確保できるため、十分なスピーカ出力を得ることができる。更に、振動体３の存在により、プリント基板２自体は振動しないため、信頼性上問題となることは少なく、また、振動板３についても必要なサイズに調整が可能となる。
【００２０】
また、外部コイル３１は、図１に示されるように、ＬＳＩ端子１３を介して内部コイル１２に接続することでＷＣＳＰ実装が可能であり、また、図２に示されるように、パッケージ４の四辺に配したリードフレーム４１を介して内部コイル１２に接続することでＱＦＰ実装も実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＷＣＳＰに実装される本発明の半導体装置の断面構造を示す図である。
【図２】ＷＣＳＰに実装される本発明の半導体装置の他の断面構造を示す図である。
【図３】ＷＣＳＰに実装される本発明の半導体装置の更に他の断面構造を示す図である。
【図４】通常のパッケージに実装される、例えば、ＱＦＰに実装される断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…ＬＳＩ、２…プリント基板、３…振動板、１１…音声信号、１２…内部コイル、１３…ＬＳＩ端子、３１…外部コイル、４１…リードフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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