JP2006148772A - Speaker unit - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a speaker unit, and more particularly to a speaker unit incorporating a digital amplifier.
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。 In recent years, in portable information terminals such as cellular phones, with the progress of miniaturization and high functionality, circuit components have been made into ICs (Integrated Circuits), and most circuits are configured on one main circuit board in a cellular phone. Can be done. However, it is difficult to directly attach components that need to be closely attached to the housing, such as a speaker for reception, to be connected to the main circuit board via a connection member. There are many.
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。
Conventionally, as shown in FIG. 5, the
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。
However, in the above-described
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。
Further, as a conventional example for dealing with the problem of heat dissipation of electronic components, for example, as disclosed in
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。
However, since the speaker disclosed in Patent Document 1 releases heat generated by the electronic components on the circuit board by the holding member, the degree of heat radiation is better than that before attaching the circuit board to the holding member. In such a limited space as in the case, there is a problem that heat to escape from the holding member is trapped, and heat dissipation performance cannot be expected.
In addition, since the wireless communication device disclosed in
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。
Further, by changing the
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to avoid the problem of deterioration of the performance of the electronic circuit inside the portable information terminal due to heat radiation or unnecessary radiation, for example, when used in the portable information terminal. It is to provide a speaker unit capable of
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。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnet, a yoke that is in contact with the magnet and forms a magnet circuit unit, a vibration unit that is attached to a coil provided in the magnet circuit unit, the magnet circuit unit, and the vibration And a digital amplifier that supplies a current corresponding to an audio signal to the coil, and the digital amplifier is attached to the frame part or the yoke.
According to the present invention, the digital amplifier is directly attached to the speaker unit while shortening the signal line to the speaker unit as much as possible.
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。
The invention of
According to the present invention, the bare chip is mounted on the circuit board while minimizing the mounting area occupied on the circuit board of the digital amplifier.
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。
A third aspect of the present invention is the speaker unit according to the first or second aspect, wherein the frame portion is made of metal.
According to the present invention, the digital amplifier is electrically and thermally connected to the digital amplifier.
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。 According to the first aspect of the present invention, even if a digital amplifier is used which has a small problem of heat generation but a large problem of unnecessary radiation from the signal line, it is possible to minimize the generation of unnecessary radiation.
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。
According to the invention of
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。
According to the invention of
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 2, the digital amplifier built-in
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。
The main body circuit board 1 is incorporated in a casing of a mobile phone (not shown), and constitutes most circuit patterns of the mobile phone. The
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。
The
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。
3A and 3B are block diagrams showing an example of the circuit configuration of the
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。
FIG. 3A shows one circuit configuration example of the
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。
In the
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。
FIG. 3B shows another circuit configuration example of the
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。
As shown in FIG. 1A, the
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。
The
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。
As shown in FIG. 1C, the
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。
The inner periphery of the
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。
The
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。
The
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。
Next, the operation of the mobile phone configured by incorporating the digital amplifier built-in
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。
First, the user depresses a specific key switch of the
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。
Then, a DC current and an analog audio signal or a digital audio signal are transmitted from the main circuit board 1 to the
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。
According to this embodiment, the
In particular, in the cellular phone, the main circuit board 1 and the
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。
Further, according to the present embodiment, since the
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。
In this embodiment, it is assumed that the
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。
In the present embodiment, it is assumed that the
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。
Further, since the direct current for driving the
In addition, as described above, since alternating current with high energy does not flow on the pattern of the
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。
In addition, since the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, since high-energy alternating current does not flow on the pattern of the
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。
As a modification of the present embodiment, the
Even if the
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change in the range which does not deviate from the summary of this invention is also included.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main body circuit board, 2, 22 ... Circuit components, 3 ... Key switch group, 21 ... Amplifier, 31 ... Signal line, 32 ... Flexible board, 41, 41a ...・ Speaker unit, 42... Frame, 43 .. magnet, 44 a... Yoke (yoke), 44 b... Center piece, 45 .. voice coil (coil), 46. (Vibration part), 47 ... terminal part, 48 ... voice form (vibration part), 49a ... edge, 49b ... damper, 51, 51a ... speaker unit with built-in digital amplifier, 52 ...
Claims (3)
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。 Magnets,
A yoke that is in contact with the magnet and forms a magnet circuit portion;
A vibration part attached to a coil provided in the magnet circuit part;
A frame part for holding the magnet circuit part and the vibration part;
A digital amplifier for supplying a current corresponding to an audio signal to the coil;
With
The speaker unit, wherein the digital amplifier is attached to the frame portion or the yoke.
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。 The main part of the circuit of the digital amplifier is constituted by a bare chip,
The bare chip is mounted directly on the circuit board of the digital amplifier;
The speaker unit according to claim 1.
The speaker unit according to claim 1, wherein the frame portion is made of metal.
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JP6296669B1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-03-20 | 株式会社オーディオテクニカ | Digitally driven headphones |
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