(57)【要約】【課題】外部から入力された電圧を直流電圧に変換する電源部から発生するノイズを低減させる。【解決手段】本発明の回路装置である混成集積回路装置１０は、所定の電圧の直流電圧を生成する電源部３５が金属基板１１の上面に形成され、電源部３５に接近した位置に、電源部３５により生成された直流電圧のスイッチングを行う増幅部３６が形成されている。電源部３５を金属基板１１の表面に設けることにより、電源部３５から発生する電磁波（ノイズ）が金属基板１１により遮蔽され、ノイズの外部への漏出が抑制される。【選択図】  図１
2007157772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁層が形成された金属基板と、前記絶縁層の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子とを具備し、
前記金属基板の表面には、外部から入力された電圧を所定の直流電圧に変換する電源部と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子とが設けられたことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
表面に絶縁層が形成された金属基板と、前記絶縁層の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子とを具備し、
前記金属基板の表面には、外部から入力された電圧を所定の直流電圧に変換する電源部と、外部から入力されたアナログ信号に基づいて前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子を含む増幅部が設けられたことを特徴とする回路装置。
【請求項３】
前記増幅部は、外部から入力された前記アナログ信号をＰＷＭ変換してパルス信号に変換するＰＷＭ制御部と、前記パルス信号を昇圧させるドライバ部と、前記ドライバ部から供給されたパルス信号に基づいて前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子とから成ることを特徴とする請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
前記電源部のスイッチング周波数と、前記増幅部のスイッチング周波数とを同期させることを特徴とする請求項２記載の回路装置。
【請求項５】
前記増幅部には、第１クロック信号が入力され、前記電源部には前記第１クロック信号が分周された第２クロック信号が入力されることを特徴とする請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子により生成されたパルス信号が入力されるコイルを、前記金属基板の表面に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路装置。
【請求項７】
前記金属基板は、接地電位に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置に関し、特に、外部から入力された電圧を直流電圧に変換する電源部が金属基板の上面に組み込まれた回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４を参照して、従来の回路装置である混成集積回路装置１００の構成を説明する。図４（Ａ）は従来の混成集積回路装置１００の断面図であり、図４（Ｂ）は混成集積回路装置１００が実装基板１２３に実装された状態を示す断面図である。
【０００３】
図４（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１００の構成を説明する。アルミニウム等の金属から成る金属基板１０１の表面には、絶縁層１０７を介して導電パターン１０２が形成されており、導電パターン１０２の所定の箇所に回路素子１０５が実装されることにより所望の混成集積回路が実現されている。ここで、回路素子１０５としては、ＩＣ、チップ抵抗、チップコンデンサ、パワートランジスタ等が採用され、フェイスアップで実装されるトランジスタは金属細線１０３を介して導電パターン１０２と電気的に接続されている。導電パターン１０２から成るパッド１０２Ａは、金属基板１０１の１側辺に複数個が形成され、このパッド１０２Ａには、半田等を介してリード１０４が固着される（例えば、特許文献１を参照）。この様な構成を有する混成集積回路装置１００の応用分野の１つとして、例えば、オーディオ用のアンプモジュールがある。
【０００４】
図４（Ｂ）を参照して、上記のような構成の混成集積回路装置１００は、実装基板１２３の表面に実装される。具体的には、実装基板１２３の表面に形成された導電路１２４に、リード１０４を固着することで、混成集積回路装置１００が実装されている。実装基板１２３は、例えばガラスエポキシ等の樹脂から成る基板である。
【０００５】
また、実装基板１２３の表面には、混成集積回路装置１００の他にも、電源回路を構成するＩＣ１３０やスイッチング素子１３１が実装される。この電源回路は、商用の電圧を、所定の電圧の直流電圧に変換する機能を有する。最近では、この電源回路として、変換効率に優れたスイッチング電源が多用されている。実装基板１２３に、上記したオーディオアンプが構成された場合は、この電源回路により生成された直流電圧が、導電路１２４およびリード１０４を介して、混成集積回路装置１００の内部に入力されていた。
【０００６】
更に、実装基板１２３には、ローパスフィルタを構成するコンデンサやコイルが実装されていた。これらの電子部品により、Ｄ級の増幅を行うオーディオ用のアンプモジュールが構成される場合は、混成集積回路装置１００の内部に、パルス信号を生成するスイッチング素子が内蔵される。そして、混成集積回路装置１００の内部で生成されたパルス信号は、不図示のローパスフィルタにより、アナログ信号に変換される。更に、このアナログ信号は、不図示のスピーカーに供給される。
【特許文献１】特開２０００−１２９８７号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような混成集積回路装置１００では、実装基板１２３に組み込まれた電源回路から発生するノイズが大きい問題があった。具体的には、樹脂等から成る実装基板１２３の表面に直に、電源回路を構成するスイッチング素子１３１が実装されていたので、スイッチング素子１３１等から発生する電磁波（ノイズ）は遮蔽されずに、外部に漏出していた。従って、このノイズが、実装基板１２３に実装された他の電子機器の、機能低下や誤作動を誘発していた。
【０００８】
更に、図４（Ｂ）に示した実装構造では、電源回路を構成するスイッチング素子１３１が、リード１０４および導電路１２４から成る長い経路を介して、混成集積回路装置１００と接続されていた。従って、電源回路と、混成集積回路装置１００を接続する経路のインピーダンスが大きくなり、安定した電源電圧を供給することが困難になる問題があった。
【０００９】
更にまた、上記した経路のインピーダンスを低減させるために、電源回路と混成集積回路装置１００とを接近させると、電源回路に含まれるスイッチング素子と、混成集積回路装置１００に内蔵されたスイッチング素子とが、相互干渉（ビート）を引き起こす問題があった。相互干渉が発生すると、例えば、スピーカーから出力される音声に、ノイズが含まれてしまう。
【００１０】
本発明は、上記した問題を鑑みて成されたものである。従って、本発明の主な目的は、電源回路から発生するノイズを低減させた回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の回路装置は、表面に絶縁層が形成された金属基板と、前記絶縁層の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子とを具備し、前記金属基板の表面には、外部から入力された電圧を所定の直流電圧に変換する電源部と、前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子とが設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の回路装置は、表面に絶縁層が形成された金属基板と、前記絶縁層の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子とを具備し、前記金属基板の表面には、外部から入力された電圧を所定の直流電圧に変換する電源部と、外部から入力されたアナログ信号に基づいて前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子を含む増幅部が設けられたことを特徴とする。
【００１３】
更に本発明の回路装置では、前記増幅部は、外部から入力された前記アナログ信号をＰＷＭ変換してパルス信号に変換するＰＷＭ制御部と、前記パルス信号を昇圧させるドライバ部と、前記ドライバ部から供給されたパルス信号に基づいて前記直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子から成ることを特徴とする。
【００１４】
更に本発明の回路装置では、前記電源部のスイッチング周波数と、前記増幅部のスイッチング周波数とを同期させることを特徴とする。
【００１５】
更に本発明の回路装置では、前記増幅部には、第１クロック信号が入力され、前記電源部には前記第１クロック信号が分周された第２クロック信号が入力されることを特徴とする。
【００１６】
更に本発明の回路装置では、前記スイッチング素子により生成されたパルス信号が入力されるコイルを、前記金属基板の表面に配置したことを特徴とする。
【００１７】
更に本発明の回路装置では、前記金属基板は、接地電位に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の回路装置では、外部から入力された電圧を直流電圧に変換する電源部と、この直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子とを、金属基板の表面に配置した。従って、電源部から発生する電磁波（ノイズ）の大部分は、金属基板により遮断されて外部に放出されない。結果として、他の電子部品の誤動作や停止を防止することができる。
【００１９】
更に、本発明の回路装置によれば、電源部のスイッチング周波数と、電源部から供給される直流電圧のスイッチングを行う増幅部のスイッチング周波数とを同期させている。従って、電源部と増幅部とを接近させても、相互干渉（ビート）は発生しない。
【００２０】
更に、本発明の回路装置では、金属基板の表面にコイルを実装したので、このコイルから発生する電磁波（ノイズ）の大部分は金属基板により遮断される。従って、ノイズの外部への漏出が低減されるので、他の電子機器の誤動作等が防止されている。
【００２１】
更にまた、本発明では、ノイズ対策が施された電源部と増幅部が内蔵された回路装置を、ユーザーであるセットメーカーに対して供給することができる。従って、セットメーカーが、電源部および増幅部から発生するノイズを考慮する必要が無いので、オーディオ装置等の設計を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照して、本発明の回路装置である混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の代表的な断面図である。
【００２３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、本発明の混成集積回路装置１０は、表面に絶縁層１７が設けられた金属基板１１と、絶縁層１７の表面に形成された導電パターン１２と、導電パターン１２上に固着された回路素子と、金属基板１１の周辺部で導電パターン１２に固着された外部接続手段としてのリード１４とを具備する。本形態では、金属基板１１の表面に、上記した導電パターン１２および回路素子から成る、電源部３５および増幅部３６が形成されている。また、本形態では、金属基板１１の表面に配置される半導体素子１５等を総称して回路素子と呼ぶ。
【００２４】
金属基板１１の材料としては、アルミや銅等の金属または、合金が採用される。ここでは、アルミからなる金属基板１１を採用し、例えばその両面はアルマイト処理されている。絶縁層１７は、金属基板１１の表面全域に形成されており、導電パターン１２と金属基板１１とを絶縁させる働きを有する。また、回路素子から発せられる熱を積極的に金属基板１１に伝達させるために、絶縁層１７はアルミナ等の無機フィラーが高充填された樹脂から成る。
【００２５】
導電パターン１２は、絶縁層１７の表面に設けられており、銅等の金属から形成されている。導電パターン１２の所定の箇所には回路素子が固着され、金属基板１１の側辺には、導電パターン１２から成るパッド１８が複数個配置されている。導電パターン１２の所定の箇所に回路素子が固着されることで、所定の電気回路が金属基板１１上に形成されている。本形態では、金属基板１１の表面には、入力された直流電圧を、所定の電圧値の直流電圧に変換する電源部３５と、この直流電圧のスイッチングを行う増幅部３６が形成される。この事項の詳細については後述する。更に本形態では、ローパスフィルタを構成するコイル２２も金属基板１１の表面に実装される。
【００２６】
回路素子は、導電パターン１２の所定の箇所に、半田や導電ペースト等の接合材を介して実装される。図では、半導体素子１５、チップ素子２１、コイル２２が示されている。回路素子としては、受動素子、能動素子または回路装置等を全般的に採用することができる。受動素子としては、抵抗、コンデンサ、コイル等が採用され、能動素子としては、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ、ＬＳＩ等が採用される。また、パワー系の半導体素子を実装する場合は、導電パターン１２上に固着されたヒートシンクの表面に、その素子が実装されても良い。フェイスアップで実装されるトランジスタおよびＩＣは、金属細線１３を介して導電パターン１２と電気的に接続されている。また、樹脂パッケージされたＩＣが回路素子として導電パターン１２に固着されても良い。
【００２７】
本形態では、金属基板１１の表面に、入力された直流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換する電源部３５と、この直流電圧のスイッチングを行うスイッチング素子を含む増幅部３６が形成されている。これらの部位の詳細は、回路図等を参照して後述する。
【００２８】
更に、本形態では、ローパスフィルタを構成するコイル２２も、回路素子として金属基板１１の表面に配置されている。そして、コイル２２は、一方が上記したスイッチング素子である半導体素子１５と、導電パターン１２を介して接続され、他方が導電パターン１２を介してリード１４と接続されている。更にまた、ローパスフィルタを構成するコンデンサも、金属基板１１の表面に配置することも可能であり、この場合は、コンデンサから発生する電磁波も金属基板１１により遮蔽される効果が得られる。また、本形態では、コイル２２を金属基板１１の上部に配置せずに、混成集積回路装置１０の外部にコイル２２を配置することも可能である。
【００２９】
コイル２２は、リード１４がパッド１８に接続される箇所から、例えば１ｃｍ程度離間した位置に配置されている。このように、コイル２２がリード１４から離間されている理由は、リード１４をパッド１８に半田接続する際に用いるコテ（不図示）が、コイル２２に接触することを防止するためである。従って、近赤外線等を照射することにより、リード１４の半田接続を行う場合は、リード１４の近傍にコイル２２を配置することができる。この場合は、金属基板１１の上面の実装密度を向上させることができる。
【００３０】
リード１４は、半田等の接合材１９を介して導電パターン１２より成るパッド１８に固着されており、外部との電気的入力・出力を行う接続手段としての働きを有する。ここでは、金属基板１１の対向する２つの側辺にリード１４が固着されているが、金属基板１１の１側辺または４側辺にリード１４を設けても良い。
【００３１】
半導体素子１５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、４００ＫＨｚ程度以上の高周波にてスイッチングを行う。半導体素子１５を通過する信号の振幅は、例えば５０Ｖ〜１００Ｖ程度である。本形態では、半導体素子１５は、増幅部３６にも含まれるし、電源部３５にも含まれる。半導体素子１５としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、バイポーラ型トランジスタを採用することも可能である。しかしながら、本形態では、半導体素子１５としてはＭＯＳＦＥＴが好適である。その理由は、これらの素子の中でも、ＭＯＳＦＥＴが高周波帯域でのスイッチング特性に優れているからである。
【００３２】
封止樹脂１６は金属基板１１の表面に形成された導電パターン１２及び回路素子を被覆している。ここでは、金属基板１１の表面には、ポッティングにより封止樹脂１６が形成されている。ポッティングにより封止樹脂１６が形成される場合は、先ず、金属基板１１の周辺部にダム状の樹脂を形成した後に、金属基板１１の中央部付近に封止樹脂１６のポッティングを行う。ここでは、コイル２２の上部は封止樹脂１６から外部に突出し、コイル２２以外の回路素子は、封止樹脂１６により完全に被覆されている。コイル２２は他の回路素子と比較すると大型の素子であるため、コイル２２も含めた全ての回路素子が被覆されるようにポッティングを行うと、樹脂の使用量が増加してコストが増大してしまう。従って、本形態のように、コイル２２の上部を被覆しないように封止樹脂１６を形成することにより、樹脂の使用量を低減して、コストを安くすることができる。封止樹脂１６としては、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の両方が採用可能である。
【００３３】
金属基板１１の表面に形成された電気回路の封止方法としては、トランスファーモールド、インジェクションモールド、ケース材による封止等を採用することもできる。特に、金属から成るケース材を用いて、金属基板１１の表面に形成された電気回路を封止すると、ケース材により電磁波を遮蔽する効果が得られる。更に、ケース材を接地電位に接続すると、この遮蔽の効果を大きくすることができる。
【００３４】
接続部２０は、導電パターン１２と金属基板１１とを電気的に接続する部位である。接続部２０に於いては、固定電位（接地電位または電源電位）に接続された導電パターン１２が金属基板１１と電気的に接続される。具体的には、接続部２０では、絶縁層１７を部分的に除去して金属基板１１が露出され、露出する金属基板１１の表面と導電パターン１２とが、金属細線１３を介して接続されている。接続部２０を設けることにより、金属基板１１を接地電位等と接続することができる。本形態では、接続部２０は、リード１４が固着される箇所とコイル２２との間の空き領域に設けられている。従って、この明き領域が有効に活用されている。更に、本形態では、金属基板１１の表面に設けられるブリッジ回路毎に、接続部２０が設けられる。この事項の詳細は下記する。
【００３５】
本形態では、金属基板１１の表面に、電源部３５と増幅部３６が形成されている。これらの部位は、所定の形状にパターニングされた導電パターン１２と、導電パターン１２に固着された回路素子から成る。
【００３６】
電源部３５は、外部から入力された直流電圧を、所定の電圧値の直流電圧に変換する回路である。電源部３５は、例えば数百ＫＨｚ程度以上の高周波にてスイッチングを行う半導体素子１５（スイッチング素子）を含み、この半導体素子１５がスイッチングすることにより、電磁波（ノイズ）が発生する。そして、この電磁波が外部に放出されてしまうと、他の電子機器の誤動作や停止を招く。本形態では、半導体素子１５等を含む電源部３５が、金属基板１１の表面に組み込まれている。従って、半導体素子１５から発生した電磁波の大部分は、金属基板１１により遮蔽されて外部に放出されない。このことから、電源部３５を構成する半導体素子１５から発生する電磁波に起因した、他の電子機器の誤差同等は抑止されている。
【００３７】
増幅部３６は、外部から入力されたアナログ信号に基づいて、電源部３５から入力された直流電圧のスイッチングを行う電気回路である。増幅部３６も、ＰＷＭ動作を行うので、電磁波（ノイズ）の発生源となる半導体素子１５を含む。ここでは、電源部３５と同様に増幅部３６も、金属基板１１上に配置されるので、増幅部３６を構成する半導体素子１５から発生する電磁波も、大部分が金属基板１１により遮蔽されて外部に漏出しない。
【００３８】
更に本形態では、金属基板１１の上面に於いて、電源部３５と増幅部３６とが隣接して配置されている。従って、導電パターン１２を介して、電源部３５と増幅部３６とを最短の経路で接続することができる。図４（Ｂ）に示した背景技術では、電源部が混成集積回路装置１００の外部に配置されていた。従って、混成集積回路装置１００に内蔵された増幅部と、実装基板１２３の表面に形成された電源部は、実装基板１２３上の導電路１２４およびリード１０４から成る長い経路を介して接続されていた。このことにより、電源部と増幅部とを接続する経路のインピーダンスが大きくなり、電源部から供給される電圧が不安定になる問題を招いていた。本形態では、上述したように、金属基板１１の表面に形成された導電パターン１２のみから成る経路を介して、電源部３５と増幅部３６とが接続される。従って、電源部３５と増幅部３６とを接続する経路のインピーダンスが極めて小さくなり、電源部３５にて生成された直流電圧は、安定して増幅部３６に供給される。
【００３９】
図２（Ａ）を参照して、上述した構成の混成集積回路装置１０は、例えばガラスエポキシから成る実装基板２３に実装される。具体的には、実装基板２３の表面に形成された導電路２４に、リード１４が固着されることで、混成集積回路装置１０が実装されている。ここでは、リード１４はガルウイング形状に成形され、半田等の接合材２５を介して導電路２４に面実装されている。リード１４は、実装基板２３に挿入されて固着されても良い。
【００４０】
混成集積回路装置１０が実装基板２３に実装されることにより、例えば、オーディオ用のアンプモジュールが構成される。
【００４１】
ここでは、半導体素子１５等の回路素子が配置された金属基板１１の主面が下方になるように、混成集積回路装置１０が実装基板２３に対して実装されている。更に、金属基板１１の下方に対応する領域の実装基板２３の表面には、導電路２４Ａが形成されている。この導電路２４Ａは、所定の電気回路が実現されるようにパターニングされても良いし、パターニングされていないベタの形状でも良い。更に、導電路２４Ａは接地電位に接続されても良い。
【００４２】
このようにすることで、半導体素子１５等から発生する電磁波を遮蔽する効果を向上させることができる。具体的には、半導体素子１５等から発生する電磁波は、紙面上にて上下方向に発生する。ここで、半導体素子１５から上方向に向かって発生する電磁波は、金属基板１１により遮蔽される。更に、半導体素子１５から下方向に向かって発生する電磁波は、実装基板２３上の導電路２４Ａにより遮蔽される。金属基板１１のみを用いると、紙面上にて上方向に向かって発生する電磁波のみが遮蔽されるが、上記した実装構造にすることにより、半導体素子１５から上方向および下方向に向かって発生する電磁波の両方を遮断することができる。従って、電磁波を遮蔽する効果が大きくなる。
【００４３】
図２（Ｂ）を参照して、金属基板１１に実装されるコイル２２を説明する。コイル２２は、銅等の金属から成る板状の導線３３を、円筒状に巻いて形成されている。導線３３は、樹脂から成る筐体に収納される。コイル２２は、例えば１辺が１ｃｍ程度の立方体形状と成っており、その底部には２つの電極が露出しており、半田等の接合材を用いて面実装が可能である。
【００４４】
コイル２２に内蔵された導線３３の中心軸方向（導線３３が巻かれる方向）は、金属基板１１の表面に対して略垂直である。従って、コイル２２に電流が流れると、その中心軸方向に大きな電磁波が発生するが、この電磁波は金属基板１１により大部分がシールドされる。このことから、コイル２２から発生して外部に伝搬する電磁波が抑制され、他の電子機器の誤作動等が防止されている。更に本形態では、金属基板１１は接地電位に接続されているので、コイル２２から発生する電磁波を遮断する効果が大きい。
【００４５】
特に、本形態で用いるコイル２２には、例えば１００Ｖ程度で数アンペア程度の大電流が通過するので、コイル２２から発生する電磁波も大きい。従って、このようなコイル２２を金属基板１１の表面に実装し、コイル２２から発生する電磁波を金属基板１１により遮断することは、オーディオ機器の誤動作を防止する上で非常に重要である。
【００４６】
更に、本形態では、図２（Ａ）を参照して、コイル２２に接続された導電パターン１２Ａの幅を、他の導電パターン１２の幅よりも広くしている。このことにより、導電パターン１２Ａと金属基板１１との間に容量が発生し、この容量により電気信号に含まれるノイズを除去できる効果がある。換言すると、絶縁層１７を挟み込む導電パターン１２Ａと金属基板１１とが、擬似的なコンデンサを形成している。具体的には、コイル２２とパッド１８との間に形成された配線状の導電パターン１２Ａの幅は、例えば２ｍｍから４ｍｍ程度である。それに対して、金属基板１１の表面に形成される、他の配線状の導電パターン１２の幅は、例えば１ｍｍから２ｍｍ程度である。このように導電パターン１２Ａの幅を広くすることにより、導電パターン１２Ａの面積が大きくなり、導電パターン１２Ａと金属基板１１との間に発生する容量値が大きくなり、導電パターン１２Ａを通過する電気信号に含まれるノイズを除去する効果が大きくなる。
【００４７】
コイル２２に接続された導電パターン１２Ａの電位は、例えば１００Ｖ程度であり、接地電位に接続された金属基板１１とは電位が異なる。また、導電パターン１２Ａと金属基板１１との間には、絶縁体である絶縁層１７が位置している。従って、両者の間には容量が発生し、上述した効果を得ることができる。導電パターン１２Ａにより発生する容量値は、例えば、数十ｐＦ程度である。
【００４８】
図３を参照して、次に、上記した混成集積回路装置１０に内蔵される混成集積回路の電気的構成を説明する。図３（Ａ）は混成集積回路装置１０に内蔵される増幅部３６および電源部３５を主に示す回路図であり、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は波形図である。
【００４９】
図３（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０には、外部から入力される直流電圧を、所定の電圧値の直流電圧に変換する電源部３５と、外部から入力されるアナログ信号に基づいて直流電圧のスイッチングを行う増幅部３６が主に組み込まれている。ここでは、増幅部３６を構成するＰＷＭ制御部２６は混成集積回路装置１０の外部に位置しているが、ＰＷＭ制御部２６を混成集積回路装置１０に内蔵させることも可能である。更に、本形態では、増幅部３６から出力されるパルス信号をアナログ信号に変換するローパスフィルタを構成するコイル２２Ａ、２２Ｂも、混成集積回路装置１０に内蔵されている。
【００５０】
増幅部３６は、ＰＷＭ制御部２６と、ドライバ２７Ａ、２７Ｂと、スイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４からなり、外部から入力されたアナログ信号を、デジタル信号（パルス信号）に変換する機能を有する。ここで、ＰＷＭ制御部２６、ドライバ２７Ａ、２７Ｂは、例えばＩＣで実現されている。そしてスイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４は、例えばＭＯＳＦＥＴにより実現されている。
【００５１】
ＰＷＭ制御部２６では、外部から入力されたオーディオ信号であるアナログ信号が、デジタル信号（パルス信号）に変調される。即ち、ＰＷＭ制御部２６では、入力されるアナログ信号の振幅を、振幅が一定のパルスの幅に変調（変換）するＰＷＭ変換が行われる。生成されたパルス信号は、ドライバ２７Ａ、２７Ｂに出力される。
【００５２】
ドライバ２７Ａ、２７Ｂは、ＰＷＭ制御部２６から入力されるパルス信号を昇圧させる機能を有する。ＰＷＭ制御部２６から得られる信号は、例えば数Ｖ程度の小信号であり、ＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４を駆動させるためには電圧が不十分である。従って、例えば、電源回路３９から印加される電圧が＋５０Ｖである場合、ドライバ２７Ａに入力された数Ｖ程度のパルス信号は、＋６０Ｖ以上に昇圧される必要がある。その理由は、ソース電極の電圧が＋５０Ｖ程度になるスイッチング素子Ｆ１をオン動作させるためには、＋６０Ｖ程度の電圧が必要であるからである。このようにすることで、スイッチング素子Ｆ１等のオンオフ動作を確実に行うことができる。
【００５３】
ブリッジ回路を構成するスイッチング素子Ｆ１、Ｆ２のゲート電極には、ドライバ２７Ａからパルス信号が印加される。スイッチング素子Ｆ１のドレイン電極は電源回路３９に接続され、ソース電極はスイッチング素子Ｆ２のドレイン電極に接続される。更に、スイッチング素子Ｆ２のソース電極はＧＮＤ（接地電位）に接続される。そして、スイッチング素子Ｆ１とスイッチング素子Ｆ２との中点からパルス信号が取り出され、このパルス信号は、ローパスフィルタ３２Ａを構成するコイル２２Ａに入力される。本形態では、コイル２２Ａは、ローパスフィルタ３２Ａの一部であり、混成集積回路装置１０に内蔵され、金属基板１１の上面に配置されている。一方、ローパスフィルタ３２Ａを構成するコンデンサ２９Ａは混成集積回路装置１０の外部に位置している。
【００５４】
スイッチング素子Ｆ１、Ｆ２から成るブリッジ回路により生成されたパルス信号は、ローパスフィルタ３２Ａにより復調されてアナログ信号となり、このアナログ信号はスピーカー３０Ａに入力される。結果として、スピーカー３０Ａから所定の音が発生する。
【００５５】
スイッチング素子Ｆ３、Ｆ４は、上記と同様にブリッジ回路を構成している。即ち、スイッチング素子Ｆ３のドレイン電極が電源回路３９と接続され、ソース電極はスイッチング素子Ｆ４のドレイン電極に接続される。更に、スイッチング素子Ｆ４のソース電極はＧＮＤに接続される。そして、ドライバ２７Ｂの出力に基づいて、スイッチング素子Ｆ３、Ｆ４はスイッチングを行い、パルス信号が生成される。このパルス信号は、コイル２２Ｂおよびコンデンサ２９Ｂから成るローパスフィルタ３２Ｂにより復調されてアナログ信号となる。さらに、このアナログ信号はスピーカー３０Ａに入力される。
【００５６】
本形態では、スイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４から成るフルブリッジ回路が形成されているが、ハーフブリッジ回路が構成されても良い。
【００５７】
電源部３５は、電源回路３８、３９を含み、外部から供給された商用の電圧を、所定の電圧の直流電圧に変換する機能を有する。換言すると、電源部３５は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。電源回路３８と電源回路３９とでは、生成される直流電圧の電圧値が異なる。電源回路３９は、スイッチング素子Ｆ１等に直流電圧を供給しており、電源回路３８は、ドライバ２７Ａ、２７Ｂに直流電圧を供給している。尚、本形態では、電源部３５として、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されているが、交流電圧を直流電圧に変換する電源部３５が採用されても良い。
【００５８】
電源回路３８には、例えば８Ｖ〜１６Ｖ程度の直流電圧が外部から入力され、この電圧が５〜２０Ｖ程度の直流電圧に変換される。電源回路３８は、入力された電圧を昇圧または降圧する機能を有する。電源回路３８により生成された直流電圧は、パルス信号の昇圧を行うドライバ２７Ａ、２７Ｂに供給される。電源回路３８としては、例えば、シリーズレギュレータが採用可能である。電源回路３８としては、電源回路３８と同様に、スイッチング電源回路を採用することも可能であるが、スイッチング電源回路は、変換効率が高い長所を有すると共に、コストが高いという短所を有する。従って、消費電力が小さいドライバ２７Ａ、２７Ｂに対して直流電圧を供給する電源回路３８としては、低コストのシリーズレギュレータを用いるのが好適である。
【００５９】
電源回路３９は、外部から８Ｖ〜１６Ｖ程度の直流電圧が入力され、この電圧を＋５０Ｖ程度の直流電圧に昇圧して、スイッチング素子Ｆ１等に供給している。本形態では、電源回路３９として、スイッチング電源回路が採用されている。スイッチング電源回路は、他の電源回路と比較すると変換効率が非常に良い。更に、電源回路３９は、増幅部３６を構成するスイッチング素子Ｆ１等に対して大電流を供給している。従って、高効率なスイッチング電源回路を電源回路３９として採用することにより、電源回路３９によるエネルギーの損失を小さくすることができる。更に、本形態では、増幅部３６自体が効率の良いＤ級の増幅回路（デジタルアンプ）である。このことから、Ｄ級の増幅回路である増幅部３６と、スイッチング電源回路である電源回路３９とを組み合わせることにより、装置全体に於けるエネルギーの損失を小さくすることができる。
【００６０】
本形態では、上記した電源回路３８、３９を、混成集積回路装置１０の金属基板１１上に配置している。このようにすることで、電源回路３８、３９を構成するスイッチング素子等から発生する電磁波が、金属基板１１により遮蔽され、電磁波の外部への漏出が抑制される。更に、本形態では、金属基板１１上に於いて、増幅部３６の近傍に電源部３５を配置している。このことにより、電源部３５と増幅部３６とが、金属基板１１の上面に形成された導電パターン１２を介して、短い経路にて接続される。従って、この経路のインピーダンスが低減されるので、所定の電圧の直流電圧を、電源部３５から増幅部３６に安定して供給することができる。特に電源回路３９は、例えば５０Ｖ程度の高い電圧を、スイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４に対して供給するので、上記した経路を短くして電圧降下を抑止することは重要である。
【００６１】
更に本形態では、増幅部３６の動作周波数と、電源回路３９の動作周波数とを同期させている。このことにより、金属基板１１上に於いて、増幅部３６と電源回路３９とを隣接しても、相互干渉（ビート）の発生を抑止することができる。
【００６２】
具体的には、外部から入力されたクロック信号（第１クロック信号）は、増幅部３６のＰＷＭ制御部２６に入力される。更に、この第１クロック信号は分周回路３７に入力されて分周される。分周回路３７では、例えば４００ＫＨｚ程度の周波数の第１クロック信号を分周して、１００ＫＨｚや２００ＫＨｚ程度の周波数の第２クロック信号が生成される。生成された第２クロック信号は、スイッチング電源である電源回路３９に入力される。
【００６３】
増幅部３６に含まれるＰＷＭ制御部２６、ドライバ２７Ａ、２７Ｂ、スイッチング素子Ｆ１〜Ｆ４は、４００ＫＨｚ程度の第１クロック信号に基づいて動作する。更に、電源回路３９に含まれるスイッチング素子等は、第１クロック信号を分周することにより生成された１００ＫＨｚ程度の第２クロック信号に基づいて動作する。尚、図では分周回路３７は、混成集積回路装置１０の外部に位置しているが、分周回路３７を混成集積回路装置１０に内蔵させることも可能である。
【００６４】
上記のように電源回路３９と増幅部３６の動作周波数を同期させることにより、相互干渉（ビート）の発生を抑制することができる。具体的には、上記した電源回路３９と増幅部３６とは、両者を接続する経路のインピーダンスの低減等を目的として、金属基板１１上にて隣接されている。従って、電源回路３９と増幅部３６との動作周波数が異なると、相互干渉が発生し、結果的にスピーカー３０Ａから出力される音声にノイズが含まれてしまう恐れがある。そこで本形態では、増幅部３６と電源回路３９との動作周波数を同期させて、この相互干渉の問題を回避している。
【００６５】
図３（Ｂ）は増幅部３６に含まれるスイッチング素子Ｆ１等のスイッチングの動作を示す波形図であり、図３（Ｃ）は電源回路３９に含まれるスイッチング素子の動作を示す波形図である。
【００６６】
図３（Ｂ）に示すスイッチング素子Ｆ１の波形は、周波数が４００ＫＨｚであり、周期Ｔ１は２．５μsecである。即ち、スイッチング素子Ｆ１は、２．５μsec毎にオンオフを繰り返す。増幅部３６を構成するスイッチング素子Ｆ１等の動作周波数（第１クロック信号）は、例えば４００ＫＨｚ〜８００ＫＨｚ程度である。
【００６７】
それに対して、図３（Ｃ）に示す電源回路３９を構成するスイッチング素子の動作周波数は、例えば、増幅部３６に含まれるスイッチング素子Ｆ１の動作周波数の半分である２００ＫＨｚである。従って、周期Ｔ２は上記した周期Ｔ１の倍（５．０μsec）となり、電源回路を構成するスイッチング素子は５．０μsec毎にオンオフを繰り返す。
【００６８】
ここで、電源回路３９に入力される第２クロック信号の周波数と、ＰＷＭ制御部２６に入力される第１クロックの周波数は同じでも良いが、第２クロック信号は第１クロック信号よりも遅い方が好適である。その理由は、電源回路３９に入力される第２クロック信号の周波数が例えば４００ＭＨｚ程度に早いと、電源回路３９の損失が大きくなってしまうからである。電源回路３９に入力される第２クロック信号の周波数としては、５０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ程度が好適である。この範囲の周波数であれば、電源回路３９が電圧の変換を行う際の損失を小さくすることができる。
【００６９】
本形態では、増幅部３６と電源回路３９との動作周波数が同期しているので、増幅部３６に含まれるスイッチング素子Ｆ１等が立ち上がるタイミングと、電源回路３９に含まれるスイッチング素子が立ち上がるタイミングが同時になる。従って、このタイミングがずれることに依るスパイクの発生が抑止され、相互干渉が抑止されている。
【００７０】
更に本形態では、混成集積回路装置１０の表面に組み込まれた電気回路の動作を安定化させるために、接続部２０Ａ、２０Ｂを設け、コイル２２を装置内部に内蔵させている。これらの事項の詳細を以下に述べる。
【００７１】
図３（Ａ）の回路図を参照して、本形態では、ローパスフィルタを構成するコイル２２Ａ、２２Ｂが混成集積回路装置１０に内蔵されている。従って、コイル２２Ａ、２２Ｂから電磁波が発生しても、その電磁波は混成集積回路装置１０の金属基板１１により遮蔽されるので、外部に位置する電子機器は悪影響を受けない。
【００７２】
更に本形態では、高速で動作するスイッチング素子Ｆ１、Ｆ２の近傍で、接地電位と接続された導電パターン１２と金属基板１１とを電気的に接続する接続部２０Ａを設けている。更に、不図示のバイパスコンデンサも設けている。このことにより、スイッチング素子Ｆ１、Ｆ２が高速で動作しても、この動作が電気信号（パルス信号やアナログ信号）に与える悪影響を小さくすることができる。接続部２０Ａは、導電パターン１２と金属基板１１とを電気的に接続させる部位である。
【００７３】
具体的には、例えば、スイッチング素子Ｆ１等が高速でスイッチングを行うことにより、スイッチング素子Ｆ１近傍の金属基板１１の電位は変化する。そこで、本発明では、スイッチング素子Ｆ１近傍の金属基板１１を、接続部２０Ａを介してバイパスコンデンサと接続することにより、その電位をバイパスコンデンサで吸収している。従って、スイッチング素子Ｆ１近傍の金属基板１１の著しい電位の変化が抑制され、その電位が常に接地電位に固定される。このような効果は、スイッチング素子Ｆ３、Ｆ４に対応して設けられる接続部２０Ｂに関しても同様である。
【００７４】
更にまた、本形態では、混成集積回路装置１０にコイル２２Ａ、２２Ｂが内蔵されているので、信号値が急峻に変化するパルス信号は外部に出力されず、コイル２２Ａ、２２Ｂにより平滑化された信号が外部に出力される。従って、図２に示したリード１４および導電路２４から成る経路を、パルス信号が通過しないので、この経路から多量のノイズが発生することが抑止されている。また、増幅部３６により変換されたパルス信号が通過する経路（導電パターン１２）は、全てが混成集積回路装置１０の金属基板１１の表面に位置している。従って、パルス信号がこの経路を通過することにより発生するノイズは、金属基板１１により遮蔽される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（Ａ）は本発明の混成集積回路装置を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の混成集積回路装置が実装基板に実装された構造を示す断面図であり、（Ｂ）は金属基板に実装されるコイルの詳細を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は本発明の混成集積回路装置に組み込まれた電気回路を示す回路図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は電気信号の波形図である。
【図４】（Ａ）は従来の混成集積回路装置を示す断面図であり、（Ｂ）は従来の混成集積回路装置が実装基板に実装された構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ｆ１〜Ｆ４      スイッチング素子
１０            混成集積回路装置
１１            金属基板
１２            導電パターン
１３            金属細線
１４            リード
１５            半導体素子
１６            封止樹脂
１７            絶縁層
１８            パッド
１９            接合材
２０            接続部
２１            チップ素子
２２            コイル
２３            実装基板
２４            導電路
２５            接合材
２６            ＰＷＭ制御部
２７Ａ、２７Ｂ  ドライバ
３０Ａ          スピーカー
３２Ａ、３２Ｂ  ローパスフィルタ
３３            導線
３５            電源部
３６            増幅部
３７            分周回路
３８            電源回路
３９            電源回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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