본 발명은 휴대용 단말기 케이스, 이를 이용하는 오디오 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 휴대용 단말기 케이스는 휴대용 단말기의 이어폰 잭에 착탈 가능한 이어폰 모듈을 구비한다. 이어폰 모듈은 휴대용 단말기 케이스의 상부면에 배치되고, 휴대용 단말기의 이어폰 잭의 위치에 대응하여 이어폰 플러그가 일체형 또는 케이블에 연결된 분리형으로 구비된다. 휴대용 단말기 케이스는 이어폰 모듈의 회전 및 복귀 동작에 따라 이어폰 모듈로 오디오 신호를 출력하게 하거나, 휴대용 단말기의 스피커로 오디오 신호를 출력하게 한다. 이러한 본 발명의 휴대용 단말기 케이스는 휴대용 단말기에 설치되는 어플리케이션과 연동해서 전화 통화, 미디어 재생 시, 선택적으로 이어폰 모듈 또는 휴대용 단말기의 스피커로 오디오 신호를 출력하도록 처리한다. 본 발명