JP6115696B1 - スピーカーモジュール及び電子機器 - Google Patents

Abstract

スピーカーモジュール（２０）は、スイッチング回路素子（２１１）、及び、当該スイッチング回路素子（２１１）に接続されたチョークコイル（２１２）を有するＤＣＤＣコンバータ素子（２１０）と、ＤＣＤＣコンバータ素子（２１０）の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子（２２０）とを備え、スイッチング回路素子（２１１）とスピーカー素子（２２０）との間には、チョークコイル（２１２）を内蔵し、当該スイッチング回路素子（２１１）が実装された磁性体基板（２１）が配置されている。

Description

本発明は、スピーカーモジュールに関し、特に、高密度実装が要求される電子機器に搭載されるスピーカーモジュールに関する。

携帯電話端末等の携帯端末機器では、当該携帯端末機器の小型化、薄型化、さらには多機能化による部品点数の増加に伴い、高密度実装化が強く要求されている。このような高密度実装化を図るため、スピーカー素子等を基板に表面実装する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５３８９８号公報

ここで、携帯端末機器等の電子機器では、高密度実装化を図る観点から、スピーカー素子と、スピーカー素子用の増幅回路素子またはＤＣＤＣコンバータ素子等のスピーカー関連部品とを一体化して、スピーカーモジュールとして構成することが考えられる。

しかしながら、ＤＣＤＣコンバータ素子から放射されるノイズによってスピーカーが影響を受ける場合がある。この場合、スピーカーモジュールとＤＣＤＣコンバータ素子との配置が制約されることとなり、高密度実装化を妨げる要因となる。

そこで、本発明は、高密度実装化が可能なスピーカーモジュール及び電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るスピーカーモジュールは、スイッチング回路素子、及び、当該スイッチング回路素子に接続されたチョークコイルを有するＤＣＤＣコンバータ素子と、前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子とを備え、前記スイッチング回路素子と前記スピーカー素子との間には、前記チョークコイルを内蔵し、当該スイッチング回路素子が実装された磁性体基板が配置されている。

これによれば、スイッチング回路素子とスピーカー素子との間に、チョークコイルを内蔵した磁性体基板が配置されていることにより、放射ノイズを抑制することができる。具体的には、磁性体基板は電磁シールドとして働くため、チョークコイル、スイッチング回路素子及びこれらを接続する配線（導体）からの放射ノイズを抑制することができる。よって、スピーカー素子とＤＣＤＣコンバータ素子とを近接して配置しつつ、スピーカーモジュールの配置自由度の低下を抑制できるため、高密度実装化が図られる。

また、前記スピーカーモジュールは、さらに、前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて増幅することにより、前記電気信号を生成する増幅回路素子を備え、前記増幅回路素子は、前記磁性体基板の前記スイッチング回路素子の実装面に実装されていることにしてもよい。

これによれば、磁性体基板のスイッチング回路素子の実装面に増幅回路素子が実装されているため、放射ノイズを抑制しつつ、大出力化（大音量化）が図られる。また、磁性体基板が増幅回路素子とスピーカー素子との間に配置されるため、スピーカー素子と増幅回路素子とを近接して配置しつつ、スピーカーモジュールの配置自由度の低下を抑制できる。このため、スピーカーモジュールの高密度実装化を図りつつ、大出力化が図られる。

また、前記磁性体基板は、当該磁性体基板の少なくとも一部を貫通するビアを有し、前記スピーカー素子は、前記ビアを介して入力される前記電気信号を変換することにしてもよい。

これによれば、スピーカー素子が、磁性体基板の少なくとも一部を貫通するビアを介して入力される電気信号を音に変換する。このため、当該ビアが貫通する磁性体基板がフェライトビーズとして機能することにより当該電気信号のノイズを抑制することができるので、音質の向上が図られる。

また、前記スピーカー素子は、前記磁性体基板の一方主面に実装されており、前記スイッチング回路素子は、前記磁性体基板の他方主面に実装されていることにしてもよい。

これによれば、磁性体基板の一方主面にスピーカー素子が実装され他方主面にスイッチング回路素子が実装されているため、平面視形状を小型化することができる。つまり、本態様によれば、省スペース性に優れたスピーカーモジュールを実現できる。

また、さらに、一方主面に前記スピーカー素子が実装され、他方主面に前記磁性体基板が実装されているフレキシブル基板を備えることにしてもよい。

これによれば、一方主面にスピーカー素子が実装され、他方主面に磁性体基板が実装されたフレキシブル基板が設けられていることにより、当該フレキシブル基板によって、スピーカーモジュールと他の部品とを接続することが可能となる。このため、スピーカーモジュールの小型化を妨げる要因になり得るコネクタ等の接続部品を設けることなく、スピーカーモジュールと当該他の部品とを接続することが可能となるので、さらなる高密度実装化が図られる。

また、前記フレキシブル基板は、前記スピーカー素子が実装されている第１部分と、前記磁性体基板が実装されている第２部分とを有し、前記第２部分は、前記第１部分に対して屈曲された状態で前記スピーカー素子の側方に配置されていることにしてもよい。

これによれば、第２部分が第１部分に対して屈曲された状態でスピーカー素子の側方に配置されているため、スピーカー素子の側方に磁性体基板が配置されることとなる。このため、スピーカーモジュールの低背化が図られる。

また、さらに、一方主面に前記スピーカー素子が実装され、他方主面に前記磁性体基板が実装されているプリント配線基板を備えることにしてもよい。

これによれば、一方主面にスピーカー素子が実装され、他方主面に磁性体基板が実装されているプリント配線基板を備えるため、汎用性の高い一般的な製造工程でスピーカーモジュールを製造することができる。

また、前記スピーカー素子は、前記電気信号が流れることにより振動するボイスコイルを有し、前記チョークコイルと前記ボイスコイルとは、巻回軸同士が平行と異なる任意の位置関係となるように配置されていることにしてもよい。

また、本発明は、上記スピーカーモジュールとしてだけでなく、電子機器として実現されてもよい。すなわち、本発明の一態様に係る電子機器は、スピーカーモジュールを備える電子機器であって、前記スピーカーモジュールは、スイッチング回路素子、及び、当該スイッチング回路素子に接続されたチョークコイルを有するＤＣＤＣコンバータ素子と、前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子とを備え、前記スイッチング回路素子と前記スピーカー素子との間には、前記チョークコイルを内蔵し、当該スイッチング回路素子が実装された磁性体基板が配置されている。

本発明によれば、高密度実装化が可能なスピーカーモジュール等を提供することができる。

図１Ａは、実施の形態に係る携帯端末機器の外観の一例を示す上面図である。 図１Ｂは、実施の形態に係る携帯端末機器の内部構成を示す上面図である。 図２は、実施の形態に係る携帯端末機器の機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係るＤＣＤＣコンバータ素子の回路の一例を示す回路図である。 図４は、実施の形態に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す斜視図である。 図５は、実施の形態に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す断面図である。 図６は、実施の形態の変形例１に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す斜視図である。 図７は、実施の形態の変形例１に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す断面図である。 図８は、実施の形態の変形例２に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す斜視図である。 図９は、実施の形態の変形例２に係るスピーカーモジュールの構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。また、以下では、スピーカーモジュールを備える電子機器として、スマートフォン等の小型の携帯端末機器を例に説明する。

（実施の形態）
まず、図１Ａ〜図２を用いて、実施の形態における携帯端末機器の全般的な説明を行う。

図１Ａは、実施の形態に係る携帯端末機器１の外観の一例を示す上面図である。図１Ｂは、実施の形態に係る携帯端末機器１の内部構成を示す上面図である。図２は、実施の形態に係る携帯端末機器１の機能構成の一例を示すブロック図である。具体的には、図１Ｂには、筐体１０の蓋体１１及びディスプレイ３０を外した場合の構成が示されている。また、図２には、スピーカーモジュール２０及びこれに関連する機能構成の一例が示されている。

本実施の形態では、略矩形平板形状の携帯端末機器１の厚さ方向をＺ軸方向、短手方向をＸ軸方向、長手方向をＹ軸方向として説明し、Ｚ軸方向プラス側を携帯端末機器１の前方として説明する。なお、厚さ方向を上下方向として説明する場合もあるが、実際の使用態様において、厚さ方向と上下方向とが一致しない場合もある。

携帯端末機器１は、音を出力する電子機器であり、より具体的には、音楽もしくはブザー音等の音響、または、人の声等の音声を出音する、例えばスマートフォン等の携帯電話端末である。なお、携帯端末機器１は、携帯電話端末には限定されず、音楽専用端末であってもよいし、タブレットコンピュータであってもかまわない。また、本実施の形態では、音響と音声とを特に区別せず、音と記載する。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、携帯端末機器１は、音を出力するスピーカーモジュール２０を備え、本実施の形態では、さらに、筐体１０と、ディスプレイ３０と、メイン基板４０と、プロセッサ５０と、フレキシブル基板６０と、バッテリ７０と、アンテナ８０とを備える。

筐体１０は、スピーカーモジュール２０等を収容する筐体であり、本実施の形態ではディスプレイ３０と共に、携帯端末機器１の外郭筐体を形成する。筐体１０には、スピーカーモジュール２０に対向する位置に、スピーカーモジュール２０から出音された音を携帯端末機器１の外部に出音するための開口部１０ａが設けられている。本実施の形態に係る携帯端末機器１は、開口部１０ａが携帯端末機器１の前面側（Ｚ軸方向プラス側）に設けられているため、ユーザがディスプレイ３０に表示される映像を見ながら音楽を聴く使用態様に好適である。

筐体１０は、当該筐体１０の表蓋を形成する、例えばアルミニウム製の蓋体１１を有する。なお、蓋体１１を含む筐体１０の材質は特に限定されず、アルミニウム以外に金属製であってもよいし、あるいは樹脂製であってもかまわない。また、筐体１０の一部と他部とで異なる材質を用いていてもかまわない。

スピーカーモジュール２０は、スピーカー素子と、当該スピーカー素子用の回路部品とが一体化されたモジュールである。図２に示すように、本実施の形態では、スピーカーモジュール２０は、プロセッサ５０から出力された電気信号である音信号を、バッテリ７０から供給される直流電圧Ｖｃｃを用いて空気振動に変換することにより音を出音するモジュールである。具体的には、スピーカーモジュール２０は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０と、スピーカー素子２２０とを備える。また、本実施の形態では、スピーカーモジュール２０は、さらに、増幅回路素子２３０を備える。スピーカーモジュール２０の各構成要素については、後述する。

ディスプレイ３０は、プロセッサ５０の制御にしたがって映像等を表示する、例えば液晶表示装置である。

メイン基板４０は、プロセッサ５０等の携帯端末機器１の主要な回路部品が実装される、例えばプリント配線基板である。メイン基板４０は、フレキシブル基板６０を介してスピーカーモジュール２０と接続されている。なお、図示していないが、メイン基板４０には、携帯端末機器１の通信相手と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network)、GPS(Global Positioning System）等の無線通信を行うＲＦ回路も実装されている。

プロセッサ５０は、スピーカーモジュール２０に音信号を出力する、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）等を含むチップセットである。プロセッサ５０は、半導体メモリ等の記憶媒体に記録された音を示す音データ、または、携帯端末機器１の通信相手から受信した受信信号から復号された音データを、音信号として出力する。

フレキシブル基板６０は、メイン基板４０とスピーカーモジュール２０とを接続する柔軟性を有する基板である。フレキシブル基板６０としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂をベースフィルムとして用い、カーボン銀などの導電性ペーストを導体として用いた、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板等を利用することができる。なお、フレキシブル基板６０の材質は特に限定されず、柔軟性を有していればよい。

バッテリ７０は、スピーカーモジュール２０等の携帯端末機器１の各部品に電源を供給する電池であり、例えば、繰り返し充電及び放電が可能なリチウムイオン二次電池等である。

アンテナ８０は、携帯端末機器１の通信相手と、例えばセルラー方式の無線通信を行うためのアンテナである。アンテナ８０の配置位置は特に限定されないが、例えば、次のような位置に配置される。アンテナ８０は、そのサイズが通信周波数によって規定されるため、高密度実装化が要求される携帯端末機器１の内部において、空間に比較的余裕のある位置に配置される。スピーカーモジュール２０の周囲は、メイン基板４０の周囲に比べて、筐体１０の内部空間を大きく確保しやすいため、本実施の形態では、スピーカーモジュール２０の周囲にアンテナ８０が配置されている。

なお、携帯端末機器１には、図１Ａ〜図２に示した要素に加え、例えば、携帯端末機器１のユーザからの指示を受け付ける操作ボタン、アンテナ８０とメイン基板４０とを接続する通信用のケーブル、バッテリ７０とスピーカーモジュール２０及びメイン基板４０の各々とを接続する電源ケーブル等、他の要素も備えるが、これらについての図示は省略する。

ここで、スピーカーモジュール２０の各構成要素について、図２と併せて、さらに図３を用いて説明する。

図３は、実施の形態に係るＤＣＤＣコンバータ素子２１０の一例を示す回路図である。

ＤＣＤＣコンバータ素子２１０は、入力電圧をスイッチングすることにより、入力電圧と異なる出力電圧を生成する電源回路であり、本実施の形態では、バッテリ７０から供給された直流電圧Ｖｃｃを昇圧することで生成した直流電圧Ｖｄｄを増幅回路素子２３０に供給する、昇圧型のＤＣＤＣコンバータ素子である。

図３に示すように、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０は、スイッチング回路素子２１１、及び、当該スイッチング回路素子２１１に接続されたチョークコイル２１２を有する。また、本実施の形態では、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０は、さらに、コンデンサ２１３、２１４を有する。

スイッチング回路素子２１１は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０に入力された電圧をチョークコイルに２１２に断続的に印加する、本実施の形態ではスイッチングＩＣである。例えば、スイッチング回路素子２１１は、スイッチ素子と、当該スイッチ素子のスイッチングを制御するコントローラとを有し、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の出力電圧と所望の電圧（ここではＶｄｄ）との差分が縮小するように、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０に供給された直流電圧Ｖｃｃをチョークコイルに２１２に断続的に印加する。

チョークコイル２１２は、後述する磁性体基板に内蔵されたコイル素子であり、本実施の形態では、スイッチング回路素子２１１によって直流電圧Ｖｃｃが断続的に印加されることにより、逆起電力により生じる電圧を直流電圧Ｖｃｃに重畳する。これにより、チョークコイル２１２は、直流電圧Ｖｃｃよりも高い電圧を生成することができる。

コンデンサ２１３は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の入力側の平滑コンデンサであり、コンデンサ２１４は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の出力側の平滑コンデンサである。本実施の形態では、コンデンサ２１３、２１４は、チップコンデンサである。

このように構成されたＤＣＤＣコンバータ素子２１０は、バッテリ７０から供給された直流電圧Ｖｃｃをスイッチング回路素子２１１によってスイッチングすることにより、チョークコイル２１２に磁気エネルギーを蓄積または放出させる。これにより、直流電圧Ｖｃｃよりも高い直流電圧Ｖｄｄを生成して増幅回路素子２３０に供給する。

増幅回路素子２３０は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の出力電圧（ここでは直流電圧Ｖｄｄ）を用いて電気信号（ここでは音信号）を生成する、本実施の形態ではアンプＩＣである。具体的には、本実施の形態では、増幅回路素子２３０は、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の出力電圧を用いて増幅することにより、当該電気信号を生成する。より具体的には、増幅回路素子２３０は、プロセッサ５０から出力された音信号を、直流電圧Ｖｄｄを用いて増幅し、増幅した音信号をスピーカー素子２２０に出力する。

ここで、増幅回路素子２３０は、アナログ電気信号の音信号を増幅できる構成であればよいが、スピーカーモジュール２０の音質向上の観点及び携帯端末機器１内のノイズ干渉抑制の観点から、デジタル電気信号の音信号をアナログ変換かつ増幅できる構成であることが好ましい。例えば、増幅回路素子２３０は、オーディオ処理用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）を有することが好ましい。

すなわち、プロセッサ５０とスピーカーモジュール２０とが離れて配置される場合、音信号を伝達する配線（ここではフレキシブル基板６０）が筐体１０内で長く配置される（引き回される）こととなる。アナログ電気信号は、デジタル電気信号に比べて、信号の減衰及び劣化が大きいため、このような配置は、スピーカーモジュール２０の音質の劣化を招く虞がある。また、このような配置では、当該配線がアンテナのように機能してしまうため、音信号に起因するノイズを筐体１０内に放射してしまう。このことは、ＲＦ回路を実装している携帯端末機器１において、当該ＲＦ回路へのノイズ干渉の要因となるため、通信品質の劣化を招く虞がある。また、信号の減衰及び劣化を補填するために、プロセッサ５０から大信号のアナログ電気信号を出力することが考えられる。しかし、このような構成は、大信号を伝達する配線が長く引き回されることによりＲＦ回路へのノイズ干渉を増大させるため、通信品質のさらなる劣化を招く虞がある。

このため、増幅回路素子２３０として音信号をアナログ変換かつ増幅できる構成を用いることにより、スピーカーモジュール２０の音質の向上及び携帯端末機器１内のノイズ干渉の抑制を図ることができる。

次に、このようなスピーカーモジュール２０の構成について、図４及び図５を用いて構造に着目して説明する。

図４は、実施の形態に係るスピーカーモジュール２０の構成の一例を示す斜視図である。図５は、実施の形態に係るスピーカーモジュール２０の構成の一例を示す断面図である。具体的には、図５は、図４のＶ−Ｖ線におけるスピーカーモジュール２０の断面図である。なお、図５では、簡明のため、厳密には別断面にある構成要素を同一図面内に示して説明している場合がある。以降の断面図においても同様である。

これらの図に示すように、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間には、チョークコイル２１２を内蔵し、当該スイッチング回路素子２１１が実装された磁性体基板２１が配置されている。具体的には、本実施の形態では、スピーカー素子２２０が磁性体基板２１の一方主面に実装されており、スイッチング回路素子２１１が磁性体基板２１の他方主面に実装されている。また、本実施の形態では、増幅回路素子２３０が、磁性体基板２１のスイッチング回路素子２１１の実装面（磁性体基板２１の他方主面）に実装されている。

以下、スピーカーモジュール２０の構成について、構造に着目して具体的に説明する。

まず、磁性体基板２１の構造について説明する。

磁性体基板２１は、チョークコイル２１２を内蔵する多層基板であり、複数の磁性体層が積層されることにより形成されている。磁性体基板２１には、チョークコイル２１２を含むＤＣＤＣコンバータ素子２１０を形成するための各種の導体が設けられる。当該導体には、磁性体基板２１の一方主面（Ｚ軸方向プラス側の主面）に設けられ、スピーカー素子２２０を実装するための表面電極（不図示）、磁性体基板２１の他方主面（Ｚ軸方向マイナス側の主面）に設けられ、スイッチング回路素子２１１等を実装するための表面電極（不図示）、各磁性体層の主面に沿って形成された面内導体２１ａ、及び、各磁性体層を厚み方向に貫通して形成された層間導体２１ｂ（ビア）が含まれる。

複数の磁性体層の少なくとも一部の層（ここでは、４層）には、それぞれループ状の面内導体２１ａが設けられており、これら面内導体２１ａの端部が層間導体２１ｂを介して順次接続されることにより、全体としてチョークコイル２１２を形成している。

各磁性体層は、例えば、透磁率が比較的大きい磁性セラミックス基材で構成される。磁性セラミックスには、例えば、磁性フェライトセラミックスが用いられる。具体的には、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケル及び銅のうち少なくとも１つ以上を含むフェライトが用いられ得る。

表面電極、面内導体２１ａ及び層間導体２１ｂには、例えば、銀を主成分とする金属又は合金が用いられ得る。表面電極には、例えば、ニッケル、パラジウム、又は金によるめっきが施されていてもよい。

磁性体基板２１の各層を構成する磁性フェライトセラミックスはいわゆるＬＴＣＣセラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics）であり、磁性体基板２１の焼成温度が銀の融点以下であって、導体に銀を用いることが可能になる。抵抗率の低い銀を用いて面内導体２１ａ及び層間導体２１ｂを構成することで、損失が少なく電力効率などの回路特性に優れたＤＣＤＣコンバータ素子２１０が形成される。特に、導体に銀を用いることで、例えば大気などの酸化性雰囲気下で磁性体基板２１を焼成できる。

次に、磁性体基板２１の一方主面に設けられた各種部品について説明する。

磁性体基板２１の一方主面には、スピーカー素子２２０及びコネクタ２２が実装されている。

スピーカー素子２２０は、本実施の形態では、電気信号（ここでは音信号）が流れることにより振動するボイスコイル２２２を有するボイスコイル型のスピーカー素子である。具体的には、スピーカー素子２２０は、下方に向かって径が小さくなる略円錐形状のコーン２２１（振動板）と、コーン２２１の下端に当接されたボイスコイル２２２と、ボイスコイル２２２を収容するマグネット２２３と、これらを収容するスピーカーボックス２２４とを有する。また、スピーカー素子２２０の下面には端子電極２２５（端子電極２２５ａ）が設けられている。

このように構成されたスピーカー素子２２０は、増幅回路素子２３０で増幅された音信号がボイスコイル２２２に流れることにより磁場が変動し、この磁場の変動でボイスコイル２２２が上下方向に振動する。よって、ボイスコイル２２２に当接されたコーン２２１が上下方向に振動することとなり、電気信号である音信号が空気振動である音に変換される。

ここで、本実施の形態では、磁性体基板２１に、当該磁性体基板２１の少なくとも一部（ここでは全部）を貫通してスピーカー素子２２０の入力端子である端子電極２２５ａと接続される層間導体２１ｂ１が設けられている。具体的には、層間導体２１ｂ１は、磁性体基板２１の一方主面に実装されたスピーカー素子２２０の端子電極２２５ａと、磁性体基板２１の他方主面に実装された増幅回路素子２３０の出力端子とを接続する。よって、スピーカー素子２２０は、磁性体基板２１の少なくとも一部を貫通する層間導体２１ｂ１を介して入力される電気信号を音に変換する。

コネクタ２２は、フレキシブル基板６０とスピーカーモジュール２０とを接続する、例えばＦＰＣ接続コネクタである。

次に、磁性体基板２１の他方主面に設けられた各種部品について説明する。

磁性体基板２１の他方主面には、スピーカーモジュール２０を構成する各種の回路部品が実装されており、さらに、これら回路部品を覆うシールドケース２４が設けられている。具体的には、磁性体基板２１の他方主面には、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０を構成するスイッチング回路素子２１１、コンデンサ２１３、２１４、及び増幅回路素子２３０等のＩＣ及びチップ部品が実装されている。これらの回路部品は、例えば、面内導体２１ａ及び層間導体２１ｂを介して互いに接続されている。

シールドケース２４は、接地された金属ケースであり、例えば、銀、銅、鉄及びアルミニウムのうち少なくとも１つ以上を含む金属または合金の薄板で構成される。例えば、シールドケース２４は、磁性体基板２１の側壁に露出されたスピーカーモジュール２０のグランド電位の層間導体（不図示）に電気的に接続されることで接地される。このようなシールドケース２４を設けることにより、磁性体基板２１の他方主面に実装された各種の回路部品の機械的な保護を図りつつ、当該回路部品から放射される電磁気ノイズを抑制することができる。よって、スピーカーモジュール２０とアンテナ８０等の高周波関連部品とのノイズ干渉の影響を抑制することができため、配置の自由度が大きくなり、高密度実装化が図られる。

なお、スピーカー素子２２０のグランドとＤＣＤＣコンバータ素子２１０のグランドは、スピーカーモジュール２０においては、別々のグランドとすることが好ましい。これにより、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０のグランドに重畳した伝搬ノイズがスピーカー素子２２０側に伝わるのを抑制することができる。

次に、本実施の形態に係るスピーカーモジュール２０によって奏される効果について、発明者らが本発明に至った経緯に基づいて説明する。

近年、スピーカー素子への大音量化の要求に伴い、スピーカー素子用の増幅回路素子、及び、当該増幅回路素子用の電源であるＤＣＤＣコンバータ素子を設ける構成が知られている。

ここで、一般的に、スピーカー素子では、定格入力を超える大きさの電気信号が入力された場合、音ワレ等の音質の劣化、スピーカー素子の破損等の不具合が生じる虞がある。このため、スピーカー素子の不具合を抑制して音質の向上を図るためには、ＤＣＤＣコンバータ素子及び増幅回路素子からスピーカー素子に入力される電気信号が適切に調整されることが必要である。

ただし、電気信号は、配線等の引き回しにより配線長が長くなるほど、信号の劣化及びノイズ干渉の影響を受けやすい。よって、電気信号が適切に調整されるためには、スピーカー素子に関連する部品（スピーカー素子、ＤＣＤＣコンバータ素子、増幅回路素子）が近接して配置されることが望ましい。

しかしながら、ＤＣＤＣコンバータ素子からは、当該ＤＣＤＣコンバータ素子のスイッチング動作によって、比較的大きなノイズが放射される。このため、高密度実装化にともなって、スピーカー素子に関連する部品の近くにアンテナまたはＲＦＩＣ等の高周波関連部品が配置されると、ＤＣＤＣコンバータ素子から放射されるノイズによって高周波関連部品に不具合が生じる場合がある。この場合、スピーカー素子に関連する部品と高周波関連部品との配置が制約されることとなり、高密度実装化を妨げる要因となる。

そこで、本実施の形態に係るスピーカーモジュール２０では、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間に、チョークコイル２１２を内蔵した磁性体基板２１が配置されていることにより、放射ノイズを抑制することができる。具体的には、磁性体基板２１は電磁シールドとして働くため、チョークコイル２１２、スイッチング回路素子２１１及びこれらを接続する配線（導体）からの放射ノイズを抑制することができる。よって、スピーカー素子２２０とＤＣＤＣコンバータ素子２１０とを近接して配置しつつ、スピーカーモジュール２０の配置自由度の低下を抑制できるため、高密度実装化が図られる。さらに、スピーカー素子２２０とＤＣＤＣコンバータ素子２１０とを近接して配置することができるため、スピーカーモジュール２０の音質の向上も図られる。

また、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間に磁性体基板２１が配置されているため、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との干渉を抑制することができる。よって、スピーカーモジュール２０の小型化及び音質の向上が図られる。

また、チョークコイル２１２が磁性体基板２１に内蔵されているために、チョークコイル２１２が閉磁路型コイルとなるので、チョークコイル２１２とスピーカー素子２２０との間の干渉を極めて生じにくくすることができる。このような構成は、磁性体基板２１に搭載されるスピーカー素子２２０として磁場の変動を利用して電気信号を音に変換する例えばボイスコイル型のスピーカー素子が用いられる場合に、高密度実装を図りつつ音質の低下を抑制できるため、特に有用である。

また、チョークコイル２１２が磁性体基板２１に内蔵されているために、チョークコイル２１２で囲まれる磁性体基板２１の部分をチョークコイル２１２の磁性体コアとして用いることができる。このため、Ｌ値の増大、Ｒｄｃ（直流抵抗）の抑制、直流重畳特性の改善等、チョークコイル２１２の各種特性の改善を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、磁性体基板２１のスイッチング回路素子２１１の実装面に増幅回路素子２３０が実装されているため、放射ノイズを抑制しつつ、大出力化（大音量化）が図られる。また、磁性体基板２１が増幅回路素子２３０とスピーカー素子２２０との間に配置されるため、スピーカー素子２２０と増幅回路素子２３０とを近接して配置しつつ、スピーカーモジュールの配置自由度の低下を抑制できる。このため、スピーカーモジュール２０の高密度実装化を図りつつ、大出力化が図られる。

このような構成は、入力される音信号が小信号となり得る、スマートフォン等の小型の携帯端末機器に搭載されるスピーカーモジュールにおいて、特に有用である。

また、本実施の形態によれば、スピーカー素子２２０が、磁性体基板２１の少なくとも一部を貫通するビア（ここでは層間導体２１ｂ１）を介して入力される電気信号を音に変換する。このため、当該ビアが貫通する磁性体基板２１がフェライトビーズとして機能することにより当該電気信号のノイズを抑制することができるので、音質の向上が図られる。

また、本実施の形態によれば、磁性体基板２１の一方主面にスピーカー素子２２０が実装され他方主面にスイッチング回路素子２１１が実装されているため、平面視形状を小型化することができる。つまり、本実施の形態によれば、省スペース性に優れたスピーカーモジュール２０を実現できる。

なお、スピーカーモジュールの態様は、上記実施の形態と異なる態様であってもかまわない。そこで、以下、実施の形態における各種の変形例について説明する。また、以下では、実施の形態と同等の事項については適宜説明を省略し、主に実施の形態と異なる点について説明する。

（変形例１）
まず、実施の形態の変形例１に係る携帯端末機器のスピーカーモジュールについて、図６及び図７を用いて説明する。

上記実施の形態では、スピーカー素子２２０、磁性体基板２１及びスイッチング回路素子２１１が上下方向（Ｚ軸方向）に並んで配置されていた。これに対し、本変形例では、これらが上下方向に直交する方向に並んで配置されている。

図６は、実施の形態の変形例１に係るスピーカーモジュール２０Ａの構成の一例を示す斜視図である。図７は、実施の形態の変形例１に係るスピーカーモジュール２０Ａの構成の一例を示す断面図である。具体的には、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線におけるスピーカーモジュール２０Ａの断面図である。なお、図６では、後述するモジュールボックス１２４を透過させて内方が示されている。

これらの図に示すように、本変形例に係るスピーカーモジュール２０Ａは、実施の形態に係るスピーカーモジュール２０と比べて、フレキシブル基板６０及びシールドケース２４に代わりフレキシブル基板１６０及びモジュールボックス１２４を備え、コネクタ２２を備えない。

フレキシブル基板１６０は、一方主面にスピーカー素子２２０が実装され、他方主面に磁性体基板２１Ａが実装されている、柔軟性を有する基板である。本変形例では、フレキシブル基板１６０は、一方の端部がメイン基板４０に接続され、他方の端部がモジュールボックス１２４に設けられた開口１２４ａに挿通されてスピーカーモジュール２０Ａと一体化されている。フレキシブル基板１６０としては、フレキシブル基板６０と同様の材質を用いることができる。

具体的には、フレキシブル基板１６０は、スピーカー素子２２０が実装されている第１部分１６１と、磁性体基板２１Ａが実装されている第２部分１６２とを有する。第１部分１６１は、実施の形態のフレキシブル基板６０と同様に、一方の端部がメイン基板４０に接続され、プロセッサ５０から出力された音信号を、スピーカーモジュール２０Ａに伝達する機能も兼ねる。第２部分１６２は、第１部分１６１に対して屈曲された状態でスピーカー素子２２０の側方に配置されている。

このように、スピーカー素子２２０が一方主面に実装された第１部分１６１に対して、磁性体基板２１Ａが他方主面に実装された第２部分１６２が折り曲げられることにより、スピーカー素子２２０、磁性体基板２１Ａ及びスイッチング回路素子２１１が上下方向に直交する水平方向（本実施の形態ではＸ軸方向）に並んで配置されることとなる。

また、このとき、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２とは、巻回軸同士が平行と異なる任意の位置関係（本変形例では、Ｙ軸方向に見て直交する位置関係）となるように配置されている。具体的には、チョークコイル２１２の巻回軸は水平方向（図７ではＸ軸方向）と平行に位置し、ボイスコイル２２２の巻回軸は上下方向（図７ではＺ軸方向）と平行に位置している。

また、コンデンサ２１３、２１４等のチップ部品は、実施の形態では磁性体基板２１に実装されていたが、本変形例ではフレキシブル基板１６０に実装されており、具体的には、第１部分１６１の他方主面に実装されている。なお、当該チップ部品の配置位置は特に限定されず、磁性体基板２１に実装されていてもかまわない。

以上のように構成された本変形例によれば、上記実施の形態と同様に、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間に、チョークコイル２１２を内蔵した磁性体基板２１Ａが配置されていることにより、放射ノイズを抑制することができる。このため、上記実施の形態と同様の効果が奏される。

また、本変形例によれば、一方主面にスピーカー素子２２０が実装され、他方主面に磁性体基板２１Ａが実装されたフレキシブル基板１６０が設けられていることにより、当該フレキシブル基板１６０によって、スピーカーモジュール２０Ａと他の部品（本変形例ではプロセッサ５０）とを接続することが可能となる。このため、スピーカーモジュール２０Ａの小型化を妨げる要因になり得るコネクタ等の接続部品を設けることなく、スピーカーモジュール２０Ａと当該他の部品とを接続することが可能となるので、さらなる高密度実装化が図られる。

また、本変形例によれば、第２部分１６２が第１部分１６１に対して屈曲された状態でスピーカー素子２２０の側方に配置されているため、スピーカー素子２２０の側方に磁性体基板２１Ａが配置されることとなる。このため、スピーカーモジュール２０Ａの低背化が図られる。このような構成は、薄型化が強く要求されるスマートフォン等の小型の携帯端末機器に搭載されるスピーカーモジュールにおいて、特に有用である。

また、本変形例によれば、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２とが、巻回軸同士が平行と異なる任意の位置関係（本変形例ではＹ軸方向に見て直交する位置関係）となるように配置されているため、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２との間で生じ得る干渉を抑制することができる。具体的には、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２とを当該位置関係で配置することにより、一方のコイルで発生した磁束が他方のコイルに鎖交しにくくなる。このため、当該干渉を抑制することができる。

なお、チョークコイル２１２の巻回軸とボイスコイル２２２の巻回軸とは、平行と異なる任意の位置関係であればよく、ねじれの位置関係であってもよいし、交差する位置関係であってもかまわない。ただし、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２との干渉を抑制する観点から、チョークコイル２１２の巻回軸とボイスコイル２２２の巻回軸とを含む平面（本変形例ではＸＺ平面）に対して垂直に見て、チョークコイル２１２とボイスコイル２２２とが巻回軸同士が直交する位置関係で配置されていることが好ましい。

（変形例２）
次に、実施の形態の変形例２に係る携帯端末機器のスピーカーモジュールについて、図８及び図９を用いて説明する。

上記実施の形態では、スピーカー素子２２０は磁性体基板２１に実装されていた。これに対し、本変形例では、スピーカー素子２２０は後述するプリント配線基板に実装されている。

図８は、実施の形態の変形例２に係るスピーカーモジュール２０Ｂの構成の一例を示す斜視図である。図９は、実施の形態の変形例２に係るスピーカーモジュール２０Ｂの構成の一例を示す断面図である。具体的には、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線におけるスピーカーモジュール２０Ｂの断面図である。

これらの図に示すように、変形例に係るスピーカーモジュール２０Ｂは、実施の形態に係るスピーカーモジュール２０に比べて、プリント配線基板２７を備え、磁性体基板２１に代わり磁性体基板２１Ｂを備える。

プリント配線基板２７（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）は、一方主面にスピーカー素子２２０が実装され、他方主面に磁性体基板２１Ｂが実装された基板である。プリント配線基板２７の他方主面には、実施の形態で磁性体基板２１に実装されていたコンデンサ２１３、２１４等のチップ部品も実装されている。

つまり、本変形例に係る磁性体基板２１Ｂには、当該チップ部品が実装されず、スイッチング回路素子２１１及び増幅回路素子２３０等のＩＣが実装されている。

以上のように構成された本変形例によれば、上記実施の形態と同様に、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間に、チョークコイル２１２を内蔵した磁性体基板２１Ｂが配置されていることにより、放射ノイズを抑制することができる。このため、上記実施の形態と同様の効果が奏される。

また、本変形例によれば、一方主面にスピーカー素子２２０が実装され、他方主面に磁性体基板２１Ｂが実装されているプリント配線基板２７を備えるため、汎用性の高い一般的な製造工程でスピーカーモジュール２０Ｂを製造することができる。

（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る電子機器として携帯端末機器１を例に説明したが、本発明は、個々の実施の形態及びその変形例には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及びその変形例に施したものや、異なる実施の形態及びその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

また、上記説明では、携帯端末機器を例に説明したが、本発明は、例えば据置型の音楽専用端末等の電子機器に適用してもかまわない。つまり、本発明は、次のようなスピーカーモジュールを備える電子機器に適用することができる。すなわち、当該スピーカーモジュールは、スイッチング回路素子２１１、及び、当該スイッチング回路素子２１１に接続されたチョークコイル２１２を有するＤＣＤＣコンバータ素子２１０と、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子２２０とを備える。ここで、スイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間には、チョークコイル２１２を内蔵し、当該スイッチング回路素子２１１が実装された磁性体基板が配置されている。

このような電子機器によれば、上記の携帯端末機器と同様の効果が奏される。つまり、磁性体基板がスイッチング回路素子２１１とスピーカー素子２２０との間に配置されていることにより、ＤＣＤＣコンバータ素子からの放射ノイズを抑制しつつ、スピーカーモジュールの小型化が図られる。よって、電子機器の高密度実装化が図られる。

また、スピーカー素子２２０は、ボイスコイル２２２を有するボイスコイル型のスピーカー素子に限定されない。例えば、スピーカー素子２２０として、圧電素子を有する圧電スピーカー等の他のタイプのスピーカー素子を用いてもかまわない。

また、ＤＣＤＣコンバータ素子２１０は、昇圧コンバータに限定されず、降圧コンバータ素子であってもかまわないし、昇降圧コンバータ素子であってもかまわない。

また、増幅回路素子２３０は、磁性体基板のスイッチング回路素子２１１の実装面に実装されていなくてもよく、磁性体基板の当該実装面と異なる側壁等に実装されてもかまわない。また、上記の変形例３では、増幅回路素子２３０は、プリント配線基板２７に実装されてもかまわない。

また、スイッチング回路素子２１１及び増幅回路素子２３０の各々は、ＩＣとして１パッケージで構成されていなくてもよく、ディスクリート部品を組み合わせることで構成されていてもかまわない。

また、スピーカー素子２２０は、磁性体基板２１の少なくとも一部を貫通する層間導体２１ｂを介して入力される電気信号を変換すればよく、磁性体基板２１の全てを貫通する層間導体２１ｂを介して入力される電気信号を変換しなくてもかまわない。このような構成によれば、全てを貫通する場合に比べてノイズ抑制の効果は多少劣るものの、層間導体２１ｂが貫通する磁性体層がフェライトビーズとして機能することで、当該電気信号のノイズを抑制することができる。

なお、スピーカー素子２２０は、スイッチング回路素子２１１との間に磁性体基板２１が配置される位置に設けられていればよく、層間導体２１ｂを介して入力される電気信号を変換しなくてもかまわない。例えば、スピーカー素子２２０は、磁性体基板２１の内部に配置されず側壁に露出した層間導体を介して入力される電気信号を変換してもかまわない。

また、変形例２ではフレキシブル基板１６０が屈曲された例について説明したが、フレキシブル基板１６０は屈曲されていなくてもよく、例えば、スピーカー素子２２０と磁性体基板２１Ａとがフレキシブル基板１６０を挟み込むように配置されていてもかまわない。このような構成であっても、コネクタ等の接続部品を設けることなく、スピーカーモジュール２０Ａと当該他の部品とを接続することが可能となるので、接続部品を設けた場合に比べて、さらなる高密度実装化が図られる。

本発明は、磁性体基板を用いた超小型のスピーカーモジュールとして、高密度実装化が要求される携帯端末機器等の電子機器に広く利用できる。

１ 携帯端末機器
１０ 筐体
１０ａ 開口部
１１ 蓋体
２０、２０Ａ、２０Ｂ スピーカーモジュール
２１、２１Ａ、２１Ｂ 磁性体基板
２１ａ 面内導体
２１ｂ、２１ｂ１ 層間導体
２２ コネクタ
２４ シールドケース
２７ プリント配線基板
３０ ディスプレイ
４０ メイン基板
５０ プロセッサ
６０、１６０ フレキシブル基板
７０ バッテリ
８０ アンテナ
１２４ モジュールボックス
１２４ａ 開口
１６１ 第１部分
１６２ 第２部分
２１０ ＤＣＤＣコンバータ素子
２１１ スイッチング回路素子
２１２ チョークコイル
２１３、２１４ コンデンサ
２２０ スピーカー素子
２２１ コーン
２２２ ボイスコイル
２２３ マグネット
２２４ スピーカーボックス
２２５、２２５ａ 端子電極
２３０ 増幅回路素子

Claims (9)

1. スイッチング回路素子、及び、当該スイッチング回路素子に接続されたチョークコイルを有するＤＣＤＣコンバータ素子と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子とを備え、
   前記スイッチング回路素子と前記スピーカー素子との間には、前記チョークコイルを内蔵し、当該スイッチング回路素子が実装された磁性体基板が配置されている、
   スピーカーモジュール。
2. 前記スピーカーモジュールは、さらに、前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて増幅することにより、前記電気信号を生成する増幅回路素子を備え、
   前記増幅回路素子は、前記磁性体基板の前記スイッチング回路素子の実装面に実装されている、
   請求項１に記載のスピーカーモジュール。
3. 前記磁性体基板は、当該磁性体基板の少なくとも一部を貫通するビアを有し、
   前記スピーカー素子は、前記ビアを介して入力される前記電気信号を変換する、
   請求項１または２に記載のスピーカーモジュール。
4. 前記スピーカー素子は、前記磁性体基板の一方主面に実装されており、
   前記スイッチング回路素子は、前記磁性体基板の他方主面に実装されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカーモジュール。
5. さらに、一方主面に前記スピーカー素子が実装され、他方主面に前記磁性体基板が実装されているフレキシブル基板を備える、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカーモジュール。
6. 前記フレキシブル基板は、
   前記スピーカー素子が実装されている第１部分と、前記磁性体基板が実装されている第２部分とを有し、
   前記第２部分は、前記第１部分に対して屈曲された状態で前記スピーカー素子の側方に配置されている、
   請求項５に記載のスピーカーモジュール。
7. さらに、一方主面に前記スピーカー素子が実装され、他方主面に前記磁性体基板が実装されているプリント配線基板を備える、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカーモジュール。
8. 前記スピーカー素子は、前記電気信号が流れることにより振動するボイスコイルを有し、
   前記チョークコイルと前記ボイスコイルとは、巻回軸同士が平行と異なる任意の位置関係となるように配置されている、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のスピーカーモジュール。
9. スピーカーモジュールを備える電子機器であって、
   前記スピーカーモジュールは、
   スイッチング回路素子、及び、当該スイッチング回路素子に接続されたチョークコイルを有するＤＣＤＣコンバータ素子と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ素子の出力電圧を用いて生成された電気信号を音に変換するスピーカー素子とを備え、
   前記スイッチング回路素子と前記スピーカー素子との間には、前記チョークコイルを内蔵し、当該スイッチング回路素子が実装された磁性体基板が配置されている、
   電子機器。

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