JP2005027182A - エレクトレットコンデンサマイクロホン - Google Patents
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Abstract
【課題】リフロー処理が行われた場合においても、エレクトレット層の熱変形に起因する感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止できるエレクトレットコンデンサマイクロホンを提供する。
【解決手段】振動膜３４Ａと背面電極板３８とがスペーサ３６を介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部Ｃと、背面電極板３８の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュ４０と、これらを収容する金属カバー３２とを備えた構成とする。その際、背面電極板３８を振動膜３４Ａへ向けて弾性的に押圧するゲートスプリング２２を備えた構成とし、その押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間に所定の隙間が形成される構成とする。これにより、エレクトレット層３８Ｂのスペーサ当接部位が熱膨張の影響によって潰れてしまうのを未然に防止する。
【選択図】 図１
【解決手段】振動膜３４Ａと背面電極板３８とがスペーサ３６を介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部Ｃと、背面電極板３８の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュ４０と、これらを収容する金属カバー３２とを備えた構成とする。その際、背面電極板３８を振動膜３４Ａへ向けて弾性的に押圧するゲートスプリング２２を備えた構成とし、その押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間に所定の隙間が形成される構成とする。これにより、エレクトレット層３８Ｂのスペーサ当接部位が熱膨張の影響によって潰れてしまうのを未然に防止する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに関するものであり、特に、そのエレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動膜と背面電極板とがスペーサを介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部と、このエレクトレットコンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子とを備えた構成となっている。
【０００３】
その際、多くのエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいては、例えば「特許文献１」にも記載されているように、エレクトレットコンデンサ部が、その背面電極板の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容された構成となっており、この絶縁性ブッシュにより背面電極板と金属カバーとの間の絶縁性を確保するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８７４９４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記「特許文献１」に記載されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいては、振動膜と背面電極板との間隔が所定の設定値に維持されるよう、金属カバーの後端部が絶縁性ブッシュにカシメ固定されているので、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホンに対してリフロー処理が行われるような場合には、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホンの各構成部材が膨張する。このとき、エレクトレットコンデンサ部あるいは絶縁性ブッシュの熱膨張率が金属カバーの熱膨張率よりも大きい場合には、金属カバー内部の構成部材が熱により膨張して各構成部材相互間に圧力が生じた状態で干渉し合うこととなるため、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れてしまうこととなる。そしてこれにより振動膜と背面電極板との間隔が設定値よりも狭くなってしまうので、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性が変化してしまう、という問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、リフロー処理が行われた場合においてもエレクトレット層の熱変形に起因する感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができるエレクトレットコンデンサマイクロホンを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、振動膜と背面電極板との間隔を所定の設定値に維持するのに、従来のようなカシメ固定等に依存した構成ではなく弾性部材を利用した構成を採用することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、
振動膜と背面電極板とがスペーサを介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部と、上記背面電極板の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュと、これらエレクトレットコンデンサ部および絶縁性ブッシュを収容する金属カバーと、上記エレクトレットコンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、を備えてなるエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、
上記背面電極板を上記振動膜へ向けて弾性的に押圧する弾性部材を備えてなり、この弾性部材の押圧作用により上記絶縁性ブッシュと上記金属カバーの後部壁内面との間に所定の隙間が形成されるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動膜にエレクトレット層が形成されたホイルエレクトレット型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであってもよいし、背極板にエレクトレット層が形成されたバックエレクトレット型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであってもよい。
【００１０】
また、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、上記「エレクトレットコンデンサ部」、「絶縁性ブッシュ」、「金属カバー」および「インピーダンス変換素子」以外の部分については、その材質、形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００１１】
上記「絶縁性ブッシュ」は、背面電極板の外周縁部を絶縁支持するように構成されたものであれば、その具体的な支持構造は特に限定されるものではない。ここに「絶縁支持する」とは、背面電極板と金属カバーとの間の絶縁性が確保される態様で支持することを意味するものである。
【００１２】
上記「インピーダンス変換素子」は、コンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換することが可能なものであれば、特定の素子に限定されるものではなく、例えば電界効果トランジスタ等が採用可能である。また、この「インピーダンス変換素子」は、金属カバー内に収容されていてもよいし収容されていなくてもよい。
【００１３】
上記「所定の隙間」は、リフロー処理の際の熱によりエレクトレット層のスペーサ当接部位の潰れ防止を図ることができる大きさであれば、その具体的な値は特に限定されるものではない。
【００１４】
上記「弾性部材」は、背面電極板を振動膜へ向けて弾性的に押圧するように構成されたものであれば、その材質、形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。また、この「弾性部材」は、背面電極板を弾性的に押圧するために背面電極板以外の部材と当接するように配置されることとなるが、その当接対象部材は特に限定されるものではなく、金属カバーの後部壁であってもよいし、それ以外の部材であってもよい。
【００１５】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、背面電極板を振動膜へ向けて弾性的に押圧する弾性部材を備えており、この弾性部材の押圧作用により絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間に所定の隙間が形成される構成となっているので、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホンに対してリフロー処理が行われるような場合においても、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れてしまうのを未然に防止することができる。
【００１６】
すなわち、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホンの各構成部材は膨張するが、絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間には所定の隙間が形成されているので、たとえエレクトレットコンデンサ部あるいは絶縁性ブッシュの熱膨張率が金属カバーの熱膨張率よりも大きい場合であっても、これらエレクトレットコンデンサ部および絶縁性ブッシュの部材間に熱膨張影響による圧力干渉が作用しないようにすることができる。したがって、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れて振動膜と背面電極板との間隔が設定値よりも狭くなってしまうのを未然に防止することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性が変化してしまうのを未然に防止することができる。
【００１７】
また、背面電極板は弾性部材により振動膜へ向けて常に弾性的に押圧されているので、リフロー処理の前後いずれにおいても適度な押圧力で背面電極板と振動膜との間隔を一定の値に維持することができる。
【００１８】
このように本願発明によれば、エレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、リフロー処理が行われた場合においてもエレクトレット層の熱変形に起因する感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００１９】
上記構成において、絶縁性ブッシュを金属カバーの熱膨張率以下の熱膨張率を有する材質で構成すれば、弾性部材の押圧作用により絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間に形成すべき隙間を最小限に抑えることができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホンの薄型化および設計自由度の向上を図ることができる。
【００２０】
また上記構成において、金属カバーが合成樹脂製のハウジングに収容された構成とするとともに、ハウジングの後部壁がインサート成形により複数の端子部材と一体的に形成された構成とし、また、これら各端子部材の一端部がハウジングの後部壁内面に導電パターンの一部を形成するようにして露出するとともに、その他端部がハウジングの後部壁外面に外部接続端子部として露出した構成とし、さらに、インピーダンス変換素子が導電パターンの所定部位においてハウジングの後部壁内面に実装された構成とすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンの外部基板への表面実装を、ホルダ等を介在させることなく直接行うことが可能となるが、その際、上記弾性部材が導電パターンの所定部位と当接するように配置された構成とすれば、該弾性部材を導通部材として活用することができる。そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホンを少ない部品点数でかつ薄型化を図った上で外部基板への表面実装に適したものとすることができる。
【００２１】
上記「導電パターン」は、ハウジングの後部壁内面に形成可能なものあれば、その具体的なパターン形状は特に限定されるものではない。また、上記各「外部接続端子部」は、ハウジングの後部壁外面に露出するものであれば、その具体的形状や配置等は特に限定されるものではない。
【００２２】
この場合において、金属カバーの後部壁に後方へ突出する複数の弾性片が該後部壁と一体的に形成された構成とし、これら各弾性片が導電パターンの所定部位と当接するように配置された構成とすれば、ハウジングの前後方向の寸法精度が十分に得られない場合（例えば１対のハウジング構成部材を超音波溶着することによりハウジングが形成される場合等）においても、金属カバーと導電パターンとの導通を確実に図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図である。また、図２は、上記エレクトレットコンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め後方から見て示す斜視図である。
【００２５】
これらの図に示すように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン１０は、正面視において一辺４．５ｍｍ程度の略正方形の外形形状を有する高さ１．８ｍｍ程度の小型マイクロホンであって、略直方体状に形成されたハウジング１２内に、マイクロホンアッセンブリ１４と、接合型の電界効果トランジスタ１６（インピーダンス変換素子）と、２つのコンデンサ１８、２０と、ゲートスプリング２２（弾性部材）とが収容されてなっている。
【００２６】
ハウジング１２は、前向きに開放された液晶ポリマー製のベースハウジング５２と、後向きに開放された液晶ポリマー製のトップトップハウジング５４とが、超音波溶着により固定されてなっている。
【００２７】
マイクロホンアッセンブリ１４は、前後方向に延びる背の低い略矩形筒状の金属カバー３２内に、振動膜サブアッセンブリ３４、スペーサ３６、背面電極板３８および絶縁性ブッシュ４０が収容されてなっている。
【００２８】
図３は、マイクロホンアッセンブリ１４をその構成部品毎に分解して、ゲートスプリング２２と共に、斜め後方から見て示す斜視図である。
【００２９】
この図にも示すように、金属カバー３２は、前部壁に音孔３２ａが形成されたステンレス鋼製のカバー本体３２Ａと、このカバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂに溶接されたステンレス鋼製のコンタクトフレーム３２Ｂとからなっている。
【００３０】
振動膜サブアッセンブリ３４は、振動膜３４Ａが振動膜支持リング３４Ｂの後面に張設固定されてなっている。振動膜３４Ａは、厚みが１．５μｍ程度の円形の高分子フィルム（例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）フィルム）の前面に金属（例えば金あるいはニッケル合金）の蒸着膜が形成されてなっている。振動膜支持リング３４Ｂは、金属カバー３２に略内接する外径を有するステンレス鋼製のリング部材で構成されている。
【００３１】
スペーサ３６は、板厚２５μｍ程度のステンレス鋼製の薄板リングで構成されており、その外径は振動膜支持リング３４Ｂの外径と略同じ値に設定されている。
【００３２】
背面電極板３８は、電極板本体３８Ａと、この電極板本体３８Ａの前面に熱融着されたエレクトレット層３８Ｂとからなり、その外径は振動膜支持リング３４Ｂの外径よりもやや小さい値に設定されている。そして、この背面電極板３８の中央部には、直径０．８ｍｍ程度の円柱状の背圧調整孔３８ａが形成されている。
【００３３】
電極板本体３８Ａは、板厚０．１５ｍｍ程度のステンレス鋼板で構成されている。一方、エレクトレット層３８Ｂは、厚みが２５μｍ程度のＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）フィルムで構成されている。このエレクトレット層３８Ｂには、コロナ放電等による分極処理が施されており、これにより所定の表面電位が付与されている。
【００３４】
金属カバー３２内においては、振動膜３４Ａとエレクトレット層３８Ｂとがスペーサ３６を介して所定の微小間隔をおいて対向しており、これによりコンデンサ部Ｃを構成するようになっている。
【００３５】
図４は、マイクロホンアッセンブリ１４のうち、絶縁性ブッシュ４０およびコンタクトフレーム３２Ｂを、ゲートスプリング２２と共に示す正面図である。
【００３６】
この図にも示すように、絶縁性ブッシュ４０は、略矩形状に形成された液晶ポリマー製のフレーム部材であって、その内周面前部には、背面電極板３８の外形形状に沿って４箇所に弓形凹部４０ａが形成されている。そして、背面電極板３８は、この絶縁性ブッシュ４０の弓形凹部４０ａに嵌合固定されている。
【００３７】
ゲートスプリング２２は、ステンレス鋼板を略矩形リング状に打抜き加工するとともにその一部に曲げ加工を施すことにより逆「へ」字状に形成されている。そして、このゲートスプリング２２には、その内部空間へ向けて斜め後方に延びる弾性片２２ａが一体的に形成されている。
【００３８】
コンタクトフレーム３２Ｂは、ステンレス鋼板を略矩形リング状に打抜き加工するとともにその一部に曲げ加工を施すことにより形成されている。このコンタクトフレーム３２Ｂの四辺外周部には、カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂに当接して該カバー本体３２Ａに溶接されるカバー本体当接部３２ｃが各々形成されている。また、このコンタクトフレーム３２Ｂの四隅には、カバー本体３２Ａに内接係合して該カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂとカバー本体当接部３２ｃとの位置決めを図るための位置決め片３２ｄが各々形成されている。さらに、このコンタクトフレーム３２Ｂの四辺内周部には、斜め後方に延びる弾性片３２ｅが各々切り起こしにより形成されている。
【００３９】
図５は、ハウジング１２のベースハウジング５２を電界効果トランジスタ１６およびコンデンサ１８、２０と共に示す正面図である。
【００４０】
この図にも示すように、ベースハウジング５２は、略正方形の後部壁５２Ａと、その外周縁部から前方へ延びる外周壁５２Ｂとからなり、インサート成形により４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃと一体的に形成されている。これら４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃは、帯板状の導電性部材に打抜き加工および曲げ加工を施すことによりインサートとして形成されている。
【００４１】
これら各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの一端部は、後部壁５２Ａの内面に導電パターンＰの一部を構成する３つのランド部５６Ａａ、５６Ｂａ、５６Ｃａとして露出している。一方、各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの他端部は、後部壁５２Ａの外面に４つの外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂとして露出している。これら各外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂは、後部壁５２Ａの各コーナ部近傍において後部壁５２Ａの外面から外周壁５２Ｂの外面へ回り込むようにしてＬ字形に形成されている。その際、各外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂは、後部壁５２Ａに対してはインサート成形により該後部壁５２Ａの外面と面一で形成されており、外周壁５２Ｂに対してはインサート成形後の切断および曲げ加工により該外周壁５２Ｂの外面から板厚分だけ突出するようにして形成されている。
【００４２】
４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃのうち、端子部材５６Ａは、外部基板に表面実装されたとき負荷抵抗を介して電源に接続される出力端子であり、端子部材５６Ｂ１、５６Ｂ２はアース端子であり、残り１つの端子部材５６Ｃはダミー端子である。
【００４３】
ベースハウジング５２の後部壁５２Ａには、導電パターンＰを分断する貫通孔５２ａが形成されている。この貫通孔５２ａはピン挿入あるいはレーザ光照射等により導電パターンＰを分断することにより形成されている。そしてこれによりベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面には、ランド部５６Ａａ、５６Ｃａから電気的に分離した新たなランド部５８が形成されている。
【００４４】
電界効果トランジスタ１６および各コンデンサ１８、２０は、導電パターンＰの所定部位においてベースハウジング５２に実装されている。
【００４５】
電界効果トランジスタ１６は、エレクトレットコンデンサ部Ｃの静電容量の変化を電気インピーダンス変換する素子であって、そのドレイン電極Ｄを端子部材５６Ａのランド部５６Ａａと導通させ、そのソース電極Ｓを端子部材５６Ｂのランド部５６Ｂａと導通させ、そのゲート電極Ｇをランド部５８と導通させるようにして実装されている。また、コンデンサ１８、２０は、ノイズ除去のために設けられる静電容量の異なる２種類のコンデンサであって、端子部材５６Ａのランド部５６Ａａと端子部材５６Ｂのランド部５６Ｂａとに跨るようにして並列で実装されている。
【００４６】
同図において２点鎖線で示すように、ランド部５８には、ゲートスプリング２２の弾性片２２ａの先端部が当接している。このゲートスプリング２２は、無負荷状態では、その前後方向の寸法が、背面電極板３８の後面とベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面との間隔よりもある程度大きい値に設定されており、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の組付完了段階では、その弾性片２２ａが撓んで背面電極板３８を前方へ向けて弾性的に押圧するようになっている。そしてこれにより電界効果トランジスタ１６のゲート電極Ｇを、ランド部５８およびゲートスプリング２２を介して背面電極板本体３８Ａと確実に導通させるようになっている。
【００４７】
このとき、絶縁性ブッシュ４０とコンタクトフレーム３２Ｂとの間には、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の隙間が形成されるようになっている。これは、背面電極板３８と絶縁性ブッシュ４０とが嵌合しているため、ゲートスプリング２２により背面電極板本体３８Ａが前方へ押圧されると同時に絶縁性ブッシュ４０がコンタクトフレーム３２Ｂから離れる方向へ変位することによるものである。
【００４８】
また、同図において２点鎖線で示すように、ランド部５６Ｂａ、５６Ｃａには、コンタクトフレーム３２Ｂの４つの弾性片３２ｅのうち２つの弾性片３２ｅの先端部が当接している。これら各弾性片３２ｅの前後方向の寸法は、コンタクトフレーム３２Ｂの後面とベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面との間隔よりもある程度大きい値に設定されており、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の組付完了段階では各弾性片３２ｅが撓むようになっている。そしてこれにより、電界効果トランジスタ１６のソース電極Ｓを、端子部材５６Ｂ１、５６Ｂ２のランド部５６Ｂａ、コンタクトフレーム３２Ｂ、カバー本体３２Ａおよび振動膜支持リング３４Ｂを介して振動膜３４Ａと導通させるとともに、端子部材５６Ｃのランド部５６Ｃａとも導通させ、この端子部材５６Ｃをもアース端子として使用可能とするようになっている。
【００４９】
ベースハウジング５２の後部壁５２Ａの外面には、所定形状の凹部５２ｂが形成されており、この凹部５２ｂには該凹部５２ｂの深さよりも薄い金属製のシールドプレート６０が設けられている。なお、ランド部５６Ｂａ、５６Ｃａは凹部５２ｂの外面に露出しており、これらランド部５６Ｂａ、５６Ｃａにシールドプレート６０を接触させるようになっている。
【００５０】
トップハウジング５４は、ベースハウジング５２の後部壁と同一形状の前部壁５４Ａと、この前部壁５４Ａの外周縁部から後方へ延びる外周壁５４Ｂとからなっている。このトップハウジング５４の前部壁５４Ａには複数の音孔５４ａが形成されている。
【００５１】
ベースハウジング５２とトップハウジング５４との超音波溶着は、次のようにして行われるようになっている。
【００５２】
すなわち、図５に示すように、超音波溶着前のベースハウジング５２は、その外周壁５２Ｂの前端面５２ｃが全周にわたって略角錐面状に形成されている。一方、超音波溶着前のトップハウジング５４は、その外周壁５４Ｂの後端面５４ｂが全周にわたって平面状に形成されている。そして、これら外周壁５２Ｂの前端面５２ｃと外周壁５４Ｂの後端面５４ｂとを全周にわたって面接触させた状態で超音波振動を付与することにより、主としてベースハウジング５２の外周壁５２Ｂの前端面近傍部位を塑性変形させ、これにより、図１に示すように、外周壁５２Ｂの前端面５２ｃと外周壁５４Ｂの後端面５４ｂとを全周にわたって溶着固定するようになっている。
【００５３】
以上詳述したように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン１０は、背面電極板３８を振動膜３４Ａへ向けて弾性的に押圧するゲートスプリング２２を備えており、このゲートスプリング２２の押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面（すなわちコンタクトフレーム３２Ｂの前面）との間に所定の隙間が形成される構成となっているので、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホン１０に対してリフロー処理が行われるような場合においても、エレクトレット層３８Ｂのスペーサ３６との当接部位が潰れてしまうのを未然に防止することができる。
【００５４】
すなわち、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０の各構成部材は膨張するが、絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間には所定の隙間が形成されているので、仮にエレクトレットコンデンサ部Ｃあるいは絶縁性ブッシュ４０の熱膨張率が金属カバー３２の熱膨張率よりも大きい場合であっても、これらエレクトレットコンデンサ部Ｃおよび絶縁性ブッシュ４０の部材間に熱膨張影響による圧力干渉が作用しないようにすることができる。したがって、熱膨張の影響によりエレクトレット層３８Ｂのスペーサ当接部位が潰れて振動膜３４Ａと背面電極板３８との間隔が設定値よりも狭くなってしまうのを未然に防止することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の感度特性が変化してしまうのを未然に防止することができる。
【００５５】
また、背面電極板３８はゲートスプリング２２により振動膜３４Ａへ向けて常に弾性的に押圧されているので、リフロー処理の前後いずれにおいても適度な押圧力で背面電極板３８と振動膜３４Ａとの間隔を一定の値に維持することができる。
【００５６】
そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０に対してリフロー処理が行われた場合においても、感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００５７】
特に本実施形態においては、絶縁性ブッシュ４０が、ステンレス鋼製の金属カバー３２の熱膨張率以下の熱膨張率を有する液晶ポリマー製であり、また、エレクトレットコンデンサ部Ｃを構成する背面電極板３８および振動膜サブアッセンブリ３４も、振動膜３４Ａおよびエレクトレット層３８Ｂ以外はステンレス鋼製であるので、ゲートスプリング２２の押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間に形成すべき隙間を最小限に抑えることができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の薄型化および設計自由度の向上を図ることができる。なお、絶縁性ブッシュ４０を液晶ポリマー製とする代わりにセラミックス製等とした場合においても、その熱膨張率を金属カバー３２の熱膨張率以下とすることができる。
【００５８】
また本実施形態においては、金属カバー３２が合成樹脂製のハウジング１２に収容されており、そのベースハウジング５２がインサート成形により複数の端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃと一体的に形成されており、また、これら各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの一端部がベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面に導電パターンＰの一部を形成するようにして露出するとともに、その他端部が後部壁５２Ａの外面に外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂとして露出しており、さらに、電界効果トランジスタ１６が導電パターンＰの所定部位において後部壁５２Ａの内面に実装されているので、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０の外部基板への表面実装を、ホルダ等を介在させることなく直接行うことが可能となるが、その際、ゲートスプリング２２が導電パターンＰの所定部位と当接するように配置されているので、該ゲートスプリング２２を導通部材として活用することができる。そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０を少ない部品点数でかつ薄型化を図った上で外部基板への表面実装に適したものとすることができる。
【００５９】
さらに本実施形態においては、金属カバー３２の後部壁を構成するコンタクトフレーム３２Ｂに、後方へ突出する複数の弾性片３２ｅが該コンタクトフレーム３２Ｂと一体的に形成されており、これら各弾性片３２Ｂが導電パターンＰの所定部位と当接するように配置されているので、本実施形態のようにベースハウジング５２とトップトップハウジング５４との固定が超音波溶着によって行われる場合にはハウジング１２の前後方向の寸法精度が十分に得られないにもかかわらず、金属カバー３２と導電パターンＰとの導通を確実に図ることができる。
【００６０】
なお上記実施形態においては、金属カバー３２が、カバー本体３２Ａとコンタクトフレーム３２Ｂとを溶接することにより構成されているが、このようにする代わりに、カバー本体３２Ａとコンタクトフレーム３２Ｂとを係合あるいは単に当接させた構成とすることも可能であり、また、カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂを内周側へ折り曲げた構成等とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図
【図２】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め後方から見て示す斜視図
【図３】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンのマイクロホンアッセンブリを、その構成部品毎に分解して、ゲートスプリングと共に、斜め後方から見て示す斜視図
【図４】上記マイクロホンアッセンブリのうち、絶縁性ブッシュおよびコンタクトフレームを、ゲートスプリングと共に示す正面図
【図５】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンのハウジングのベースハウジングを、電界効果トランジスタおよびコンデンサと共に示す正面図
【符号の説明】
１０ エレクトレットコンデンサマイクロホン
１２ ハウジング
１４ マイクロホンアッセンブリ
１６ 電界効果トランジスタ（インピーダンス変換素子）
１８、２０ コンデンサ
２２ ゲートスプリング（弾性部材）
３２ 金属カバー
３２Ａ カバー本体
３２Ｂ コンタクトフレーム
３２ａ 音孔
３２ｂ 開放後端縁
３２ｃ カバー本体当接部
３２ｄ 位置決め片
３２ｅ 弾性片
３４ 振動膜サブアッセンブリ
３４Ａ 振動膜
３４Ｂ 振動膜支持リング
３６ スペーサ
３８ 背面電極板
３８Ａ 背面電極板本体
３８Ｂ エレクトレット層
４０ 絶縁性ブッシュ
４０ａ 弓形凹部
５２ ベースハウジング
５２Ａ 後部壁
５２Ｂ 外周壁
５２ａ 貫通孔
５２ｂ 凹部
５２ｃ 前端面
５４ トップハウジング
５４Ａ 前部壁
５４Ｂ 外周壁
５４ａ 音孔
５４ｂ 後端面
５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃ 端子部材
５６Ａａ、５６Ｂａ、５６Ｃａ ランド部
５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂ 外部接続端子部
５８ ランド部
６０ シールドプレート
Ｃ エレクトレットコンデンサ部
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｐ 導電パターン
Ｓ ソース電極
【発明の属する技術分野】
本願発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに関するものであり、特に、そのエレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動膜と背面電極板とがスペーサを介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部と、このエレクトレットコンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子とを備えた構成となっている。
【０００３】
その際、多くのエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいては、例えば「特許文献１」にも記載されているように、エレクトレットコンデンサ部が、その背面電極板の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容された構成となっており、この絶縁性ブッシュにより背面電極板と金属カバーとの間の絶縁性を確保するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８７４９４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記「特許文献１」に記載されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいては、振動膜と背面電極板との間隔が所定の設定値に維持されるよう、金属カバーの後端部が絶縁性ブッシュにカシメ固定されているので、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホンに対してリフロー処理が行われるような場合には、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホンの各構成部材が膨張する。このとき、エレクトレットコンデンサ部あるいは絶縁性ブッシュの熱膨張率が金属カバーの熱膨張率よりも大きい場合には、金属カバー内部の構成部材が熱により膨張して各構成部材相互間に圧力が生じた状態で干渉し合うこととなるため、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れてしまうこととなる。そしてこれにより振動膜と背面電極板との間隔が設定値よりも狭くなってしまうので、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性が変化してしまう、という問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、リフロー処理が行われた場合においてもエレクトレット層の熱変形に起因する感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができるエレクトレットコンデンサマイクロホンを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、振動膜と背面電極板との間隔を所定の設定値に維持するのに、従来のようなカシメ固定等に依存した構成ではなく弾性部材を利用した構成を採用することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、
振動膜と背面電極板とがスペーサを介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部と、上記背面電極板の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュと、これらエレクトレットコンデンサ部および絶縁性ブッシュを収容する金属カバーと、上記エレクトレットコンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、を備えてなるエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、
上記背面電極板を上記振動膜へ向けて弾性的に押圧する弾性部材を備えてなり、この弾性部材の押圧作用により上記絶縁性ブッシュと上記金属カバーの後部壁内面との間に所定の隙間が形成されるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動膜にエレクトレット層が形成されたホイルエレクトレット型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであってもよいし、背極板にエレクトレット層が形成されたバックエレクトレット型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであってもよい。
【００１０】
また、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、上記「エレクトレットコンデンサ部」、「絶縁性ブッシュ」、「金属カバー」および「インピーダンス変換素子」以外の部分については、その材質、形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００１１】
上記「絶縁性ブッシュ」は、背面電極板の外周縁部を絶縁支持するように構成されたものであれば、その具体的な支持構造は特に限定されるものではない。ここに「絶縁支持する」とは、背面電極板と金属カバーとの間の絶縁性が確保される態様で支持することを意味するものである。
【００１２】
上記「インピーダンス変換素子」は、コンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換することが可能なものであれば、特定の素子に限定されるものではなく、例えば電界効果トランジスタ等が採用可能である。また、この「インピーダンス変換素子」は、金属カバー内に収容されていてもよいし収容されていなくてもよい。
【００１３】
上記「所定の隙間」は、リフロー処理の際の熱によりエレクトレット層のスペーサ当接部位の潰れ防止を図ることができる大きさであれば、その具体的な値は特に限定されるものではない。
【００１４】
上記「弾性部材」は、背面電極板を振動膜へ向けて弾性的に押圧するように構成されたものであれば、その材質、形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。また、この「弾性部材」は、背面電極板を弾性的に押圧するために背面電極板以外の部材と当接するように配置されることとなるが、その当接対象部材は特に限定されるものではなく、金属カバーの後部壁であってもよいし、それ以外の部材であってもよい。
【００１５】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンは、背面電極板を振動膜へ向けて弾性的に押圧する弾性部材を備えており、この弾性部材の押圧作用により絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間に所定の隙間が形成される構成となっているので、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホンに対してリフロー処理が行われるような場合においても、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れてしまうのを未然に防止することができる。
【００１６】
すなわち、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホンの各構成部材は膨張するが、絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間には所定の隙間が形成されているので、たとえエレクトレットコンデンサ部あるいは絶縁性ブッシュの熱膨張率が金属カバーの熱膨張率よりも大きい場合であっても、これらエレクトレットコンデンサ部および絶縁性ブッシュの部材間に熱膨張影響による圧力干渉が作用しないようにすることができる。したがって、エレクトレット層のスペーサ当接部位が潰れて振動膜と背面電極板との間隔が設定値よりも狭くなってしまうのを未然に防止することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性が変化してしまうのを未然に防止することができる。
【００１７】
また、背面電極板は弾性部材により振動膜へ向けて常に弾性的に押圧されているので、リフロー処理の前後いずれにおいても適度な押圧力で背面電極板と振動膜との間隔を一定の値に維持することができる。
【００１８】
このように本願発明によれば、エレクトレットコンデンサ部が絶縁性ブッシュと共に金属カバーに収容されたエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、リフロー処理が行われた場合においてもエレクトレット層の熱変形に起因する感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００１９】
上記構成において、絶縁性ブッシュを金属カバーの熱膨張率以下の熱膨張率を有する材質で構成すれば、弾性部材の押圧作用により絶縁性ブッシュと金属カバーの後部壁内面との間に形成すべき隙間を最小限に抑えることができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホンの薄型化および設計自由度の向上を図ることができる。
【００２０】
また上記構成において、金属カバーが合成樹脂製のハウジングに収容された構成とするとともに、ハウジングの後部壁がインサート成形により複数の端子部材と一体的に形成された構成とし、また、これら各端子部材の一端部がハウジングの後部壁内面に導電パターンの一部を形成するようにして露出するとともに、その他端部がハウジングの後部壁外面に外部接続端子部として露出した構成とし、さらに、インピーダンス変換素子が導電パターンの所定部位においてハウジングの後部壁内面に実装された構成とすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンの外部基板への表面実装を、ホルダ等を介在させることなく直接行うことが可能となるが、その際、上記弾性部材が導電パターンの所定部位と当接するように配置された構成とすれば、該弾性部材を導通部材として活用することができる。そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホンを少ない部品点数でかつ薄型化を図った上で外部基板への表面実装に適したものとすることができる。
【００２１】
上記「導電パターン」は、ハウジングの後部壁内面に形成可能なものあれば、その具体的なパターン形状は特に限定されるものではない。また、上記各「外部接続端子部」は、ハウジングの後部壁外面に露出するものであれば、その具体的形状や配置等は特に限定されるものではない。
【００２２】
この場合において、金属カバーの後部壁に後方へ突出する複数の弾性片が該後部壁と一体的に形成された構成とし、これら各弾性片が導電パターンの所定部位と当接するように配置された構成とすれば、ハウジングの前後方向の寸法精度が十分に得られない場合（例えば１対のハウジング構成部材を超音波溶着することによりハウジングが形成される場合等）においても、金属カバーと導電パターンとの導通を確実に図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図である。また、図２は、上記エレクトレットコンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め後方から見て示す斜視図である。
【００２５】
これらの図に示すように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン１０は、正面視において一辺４．５ｍｍ程度の略正方形の外形形状を有する高さ１．８ｍｍ程度の小型マイクロホンであって、略直方体状に形成されたハウジング１２内に、マイクロホンアッセンブリ１４と、接合型の電界効果トランジスタ１６（インピーダンス変換素子）と、２つのコンデンサ１８、２０と、ゲートスプリング２２（弾性部材）とが収容されてなっている。
【００２６】
ハウジング１２は、前向きに開放された液晶ポリマー製のベースハウジング５２と、後向きに開放された液晶ポリマー製のトップトップハウジング５４とが、超音波溶着により固定されてなっている。
【００２７】
マイクロホンアッセンブリ１４は、前後方向に延びる背の低い略矩形筒状の金属カバー３２内に、振動膜サブアッセンブリ３４、スペーサ３６、背面電極板３８および絶縁性ブッシュ４０が収容されてなっている。
【００２８】
図３は、マイクロホンアッセンブリ１４をその構成部品毎に分解して、ゲートスプリング２２と共に、斜め後方から見て示す斜視図である。
【００２９】
この図にも示すように、金属カバー３２は、前部壁に音孔３２ａが形成されたステンレス鋼製のカバー本体３２Ａと、このカバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂに溶接されたステンレス鋼製のコンタクトフレーム３２Ｂとからなっている。
【００３０】
振動膜サブアッセンブリ３４は、振動膜３４Ａが振動膜支持リング３４Ｂの後面に張設固定されてなっている。振動膜３４Ａは、厚みが１．５μｍ程度の円形の高分子フィルム（例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）フィルム）の前面に金属（例えば金あるいはニッケル合金）の蒸着膜が形成されてなっている。振動膜支持リング３４Ｂは、金属カバー３２に略内接する外径を有するステンレス鋼製のリング部材で構成されている。
【００３１】
スペーサ３６は、板厚２５μｍ程度のステンレス鋼製の薄板リングで構成されており、その外径は振動膜支持リング３４Ｂの外径と略同じ値に設定されている。
【００３２】
背面電極板３８は、電極板本体３８Ａと、この電極板本体３８Ａの前面に熱融着されたエレクトレット層３８Ｂとからなり、その外径は振動膜支持リング３４Ｂの外径よりもやや小さい値に設定されている。そして、この背面電極板３８の中央部には、直径０．８ｍｍ程度の円柱状の背圧調整孔３８ａが形成されている。
【００３３】
電極板本体３８Ａは、板厚０．１５ｍｍ程度のステンレス鋼板で構成されている。一方、エレクトレット層３８Ｂは、厚みが２５μｍ程度のＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）フィルムで構成されている。このエレクトレット層３８Ｂには、コロナ放電等による分極処理が施されており、これにより所定の表面電位が付与されている。
【００３４】
金属カバー３２内においては、振動膜３４Ａとエレクトレット層３８Ｂとがスペーサ３６を介して所定の微小間隔をおいて対向しており、これによりコンデンサ部Ｃを構成するようになっている。
【００３５】
図４は、マイクロホンアッセンブリ１４のうち、絶縁性ブッシュ４０およびコンタクトフレーム３２Ｂを、ゲートスプリング２２と共に示す正面図である。
【００３６】
この図にも示すように、絶縁性ブッシュ４０は、略矩形状に形成された液晶ポリマー製のフレーム部材であって、その内周面前部には、背面電極板３８の外形形状に沿って４箇所に弓形凹部４０ａが形成されている。そして、背面電極板３８は、この絶縁性ブッシュ４０の弓形凹部４０ａに嵌合固定されている。
【００３７】
ゲートスプリング２２は、ステンレス鋼板を略矩形リング状に打抜き加工するとともにその一部に曲げ加工を施すことにより逆「へ」字状に形成されている。そして、このゲートスプリング２２には、その内部空間へ向けて斜め後方に延びる弾性片２２ａが一体的に形成されている。
【００３８】
コンタクトフレーム３２Ｂは、ステンレス鋼板を略矩形リング状に打抜き加工するとともにその一部に曲げ加工を施すことにより形成されている。このコンタクトフレーム３２Ｂの四辺外周部には、カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂに当接して該カバー本体３２Ａに溶接されるカバー本体当接部３２ｃが各々形成されている。また、このコンタクトフレーム３２Ｂの四隅には、カバー本体３２Ａに内接係合して該カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂとカバー本体当接部３２ｃとの位置決めを図るための位置決め片３２ｄが各々形成されている。さらに、このコンタクトフレーム３２Ｂの四辺内周部には、斜め後方に延びる弾性片３２ｅが各々切り起こしにより形成されている。
【００３９】
図５は、ハウジング１２のベースハウジング５２を電界効果トランジスタ１６およびコンデンサ１８、２０と共に示す正面図である。
【００４０】
この図にも示すように、ベースハウジング５２は、略正方形の後部壁５２Ａと、その外周縁部から前方へ延びる外周壁５２Ｂとからなり、インサート成形により４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃと一体的に形成されている。これら４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃは、帯板状の導電性部材に打抜き加工および曲げ加工を施すことによりインサートとして形成されている。
【００４１】
これら各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの一端部は、後部壁５２Ａの内面に導電パターンＰの一部を構成する３つのランド部５６Ａａ、５６Ｂａ、５６Ｃａとして露出している。一方、各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの他端部は、後部壁５２Ａの外面に４つの外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂとして露出している。これら各外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂは、後部壁５２Ａの各コーナ部近傍において後部壁５２Ａの外面から外周壁５２Ｂの外面へ回り込むようにしてＬ字形に形成されている。その際、各外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂは、後部壁５２Ａに対してはインサート成形により該後部壁５２Ａの外面と面一で形成されており、外周壁５２Ｂに対してはインサート成形後の切断および曲げ加工により該外周壁５２Ｂの外面から板厚分だけ突出するようにして形成されている。
【００４２】
４つの端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃのうち、端子部材５６Ａは、外部基板に表面実装されたとき負荷抵抗を介して電源に接続される出力端子であり、端子部材５６Ｂ１、５６Ｂ２はアース端子であり、残り１つの端子部材５６Ｃはダミー端子である。
【００４３】
ベースハウジング５２の後部壁５２Ａには、導電パターンＰを分断する貫通孔５２ａが形成されている。この貫通孔５２ａはピン挿入あるいはレーザ光照射等により導電パターンＰを分断することにより形成されている。そしてこれによりベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面には、ランド部５６Ａａ、５６Ｃａから電気的に分離した新たなランド部５８が形成されている。
【００４４】
電界効果トランジスタ１６および各コンデンサ１８、２０は、導電パターンＰの所定部位においてベースハウジング５２に実装されている。
【００４５】
電界効果トランジスタ１６は、エレクトレットコンデンサ部Ｃの静電容量の変化を電気インピーダンス変換する素子であって、そのドレイン電極Ｄを端子部材５６Ａのランド部５６Ａａと導通させ、そのソース電極Ｓを端子部材５６Ｂのランド部５６Ｂａと導通させ、そのゲート電極Ｇをランド部５８と導通させるようにして実装されている。また、コンデンサ１８、２０は、ノイズ除去のために設けられる静電容量の異なる２種類のコンデンサであって、端子部材５６Ａのランド部５６Ａａと端子部材５６Ｂのランド部５６Ｂａとに跨るようにして並列で実装されている。
【００４６】
同図において２点鎖線で示すように、ランド部５８には、ゲートスプリング２２の弾性片２２ａの先端部が当接している。このゲートスプリング２２は、無負荷状態では、その前後方向の寸法が、背面電極板３８の後面とベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面との間隔よりもある程度大きい値に設定されており、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の組付完了段階では、その弾性片２２ａが撓んで背面電極板３８を前方へ向けて弾性的に押圧するようになっている。そしてこれにより電界効果トランジスタ１６のゲート電極Ｇを、ランド部５８およびゲートスプリング２２を介して背面電極板本体３８Ａと確実に導通させるようになっている。
【００４７】
このとき、絶縁性ブッシュ４０とコンタクトフレーム３２Ｂとの間には、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の隙間が形成されるようになっている。これは、背面電極板３８と絶縁性ブッシュ４０とが嵌合しているため、ゲートスプリング２２により背面電極板本体３８Ａが前方へ押圧されると同時に絶縁性ブッシュ４０がコンタクトフレーム３２Ｂから離れる方向へ変位することによるものである。
【００４８】
また、同図において２点鎖線で示すように、ランド部５６Ｂａ、５６Ｃａには、コンタクトフレーム３２Ｂの４つの弾性片３２ｅのうち２つの弾性片３２ｅの先端部が当接している。これら各弾性片３２ｅの前後方向の寸法は、コンタクトフレーム３２Ｂの後面とベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面との間隔よりもある程度大きい値に設定されており、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の組付完了段階では各弾性片３２ｅが撓むようになっている。そしてこれにより、電界効果トランジスタ１６のソース電極Ｓを、端子部材５６Ｂ１、５６Ｂ２のランド部５６Ｂａ、コンタクトフレーム３２Ｂ、カバー本体３２Ａおよび振動膜支持リング３４Ｂを介して振動膜３４Ａと導通させるとともに、端子部材５６Ｃのランド部５６Ｃａとも導通させ、この端子部材５６Ｃをもアース端子として使用可能とするようになっている。
【００４９】
ベースハウジング５２の後部壁５２Ａの外面には、所定形状の凹部５２ｂが形成されており、この凹部５２ｂには該凹部５２ｂの深さよりも薄い金属製のシールドプレート６０が設けられている。なお、ランド部５６Ｂａ、５６Ｃａは凹部５２ｂの外面に露出しており、これらランド部５６Ｂａ、５６Ｃａにシールドプレート６０を接触させるようになっている。
【００５０】
トップハウジング５４は、ベースハウジング５２の後部壁と同一形状の前部壁５４Ａと、この前部壁５４Ａの外周縁部から後方へ延びる外周壁５４Ｂとからなっている。このトップハウジング５４の前部壁５４Ａには複数の音孔５４ａが形成されている。
【００５１】
ベースハウジング５２とトップハウジング５４との超音波溶着は、次のようにして行われるようになっている。
【００５２】
すなわち、図５に示すように、超音波溶着前のベースハウジング５２は、その外周壁５２Ｂの前端面５２ｃが全周にわたって略角錐面状に形成されている。一方、超音波溶着前のトップハウジング５４は、その外周壁５４Ｂの後端面５４ｂが全周にわたって平面状に形成されている。そして、これら外周壁５２Ｂの前端面５２ｃと外周壁５４Ｂの後端面５４ｂとを全周にわたって面接触させた状態で超音波振動を付与することにより、主としてベースハウジング５２の外周壁５２Ｂの前端面近傍部位を塑性変形させ、これにより、図１に示すように、外周壁５２Ｂの前端面５２ｃと外周壁５４Ｂの後端面５４ｂとを全周にわたって溶着固定するようになっている。
【００５３】
以上詳述したように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン１０は、背面電極板３８を振動膜３４Ａへ向けて弾性的に押圧するゲートスプリング２２を備えており、このゲートスプリング２２の押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面（すなわちコンタクトフレーム３２Ｂの前面）との間に所定の隙間が形成される構成となっているので、外部基板への表面実装等のためにエレクトレットコンデンサマイクロホン１０に対してリフロー処理が行われるような場合においても、エレクトレット層３８Ｂのスペーサ３６との当接部位が潰れてしまうのを未然に防止することができる。
【００５４】
すなわち、リフロー処理の際に加えられる熱により、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０の各構成部材は膨張するが、絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間には所定の隙間が形成されているので、仮にエレクトレットコンデンサ部Ｃあるいは絶縁性ブッシュ４０の熱膨張率が金属カバー３２の熱膨張率よりも大きい場合であっても、これらエレクトレットコンデンサ部Ｃおよび絶縁性ブッシュ４０の部材間に熱膨張影響による圧力干渉が作用しないようにすることができる。したがって、熱膨張の影響によりエレクトレット層３８Ｂのスペーサ当接部位が潰れて振動膜３４Ａと背面電極板３８との間隔が設定値よりも狭くなってしまうのを未然に防止することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の感度特性が変化してしまうのを未然に防止することができる。
【００５５】
また、背面電極板３８はゲートスプリング２２により振動膜３４Ａへ向けて常に弾性的に押圧されているので、リフロー処理の前後いずれにおいても適度な押圧力で背面電極板３８と振動膜３４Ａとの間隔を一定の値に維持することができる。
【００５６】
そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０に対してリフロー処理が行われた場合においても、感度特性の変化が生じてしまうのを未然に防止することができる。
【００５７】
特に本実施形態においては、絶縁性ブッシュ４０が、ステンレス鋼製の金属カバー３２の熱膨張率以下の熱膨張率を有する液晶ポリマー製であり、また、エレクトレットコンデンサ部Ｃを構成する背面電極板３８および振動膜サブアッセンブリ３４も、振動膜３４Ａおよびエレクトレット層３８Ｂ以外はステンレス鋼製であるので、ゲートスプリング２２の押圧作用により絶縁性ブッシュ４０と金属カバー３２の後部壁内面との間に形成すべき隙間を最小限に抑えることができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン１０の薄型化および設計自由度の向上を図ることができる。なお、絶縁性ブッシュ４０を液晶ポリマー製とする代わりにセラミックス製等とした場合においても、その熱膨張率を金属カバー３２の熱膨張率以下とすることができる。
【００５８】
また本実施形態においては、金属カバー３２が合成樹脂製のハウジング１２に収容されており、そのベースハウジング５２がインサート成形により複数の端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃと一体的に形成されており、また、これら各端子部材５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃの一端部がベースハウジング５２の後部壁５２Ａの内面に導電パターンＰの一部を形成するようにして露出するとともに、その他端部が後部壁５２Ａの外面に外部接続端子部５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂとして露出しており、さらに、電界効果トランジスタ１６が導電パターンＰの所定部位において後部壁５２Ａの内面に実装されているので、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０の外部基板への表面実装を、ホルダ等を介在させることなく直接行うことが可能となるが、その際、ゲートスプリング２２が導電パターンＰの所定部位と当接するように配置されているので、該ゲートスプリング２２を導通部材として活用することができる。そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン１０を少ない部品点数でかつ薄型化を図った上で外部基板への表面実装に適したものとすることができる。
【００５９】
さらに本実施形態においては、金属カバー３２の後部壁を構成するコンタクトフレーム３２Ｂに、後方へ突出する複数の弾性片３２ｅが該コンタクトフレーム３２Ｂと一体的に形成されており、これら各弾性片３２Ｂが導電パターンＰの所定部位と当接するように配置されているので、本実施形態のようにベースハウジング５２とトップトップハウジング５４との固定が超音波溶着によって行われる場合にはハウジング１２の前後方向の寸法精度が十分に得られないにもかかわらず、金属カバー３２と導電パターンＰとの導通を確実に図ることができる。
【００６０】
なお上記実施形態においては、金属カバー３２が、カバー本体３２Ａとコンタクトフレーム３２Ｂとを溶接することにより構成されているが、このようにする代わりに、カバー本体３２Ａとコンタクトフレーム３２Ｂとを係合あるいは単に当接させた構成とすることも可能であり、また、カバー本体３２Ａの開放後端縁３２ｂを内周側へ折り曲げた構成等とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図
【図２】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め後方から見て示す斜視図
【図３】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンのマイクロホンアッセンブリを、その構成部品毎に分解して、ゲートスプリングと共に、斜め後方から見て示す斜視図
【図４】上記マイクロホンアッセンブリのうち、絶縁性ブッシュおよびコンタクトフレームを、ゲートスプリングと共に示す正面図
【図５】上記エレクトレットコンデンサマイクロホンのハウジングのベースハウジングを、電界効果トランジスタおよびコンデンサと共に示す正面図
【符号の説明】
１０ エレクトレットコンデンサマイクロホン
１２ ハウジング
１４ マイクロホンアッセンブリ
１６ 電界効果トランジスタ（インピーダンス変換素子）
１８、２０ コンデンサ
２２ ゲートスプリング（弾性部材）
３２ 金属カバー
３２Ａ カバー本体
３２Ｂ コンタクトフレーム
３２ａ 音孔
３２ｂ 開放後端縁
３２ｃ カバー本体当接部
３２ｄ 位置決め片
３２ｅ 弾性片
３４ 振動膜サブアッセンブリ
３４Ａ 振動膜
３４Ｂ 振動膜支持リング
３６ スペーサ
３８ 背面電極板
３８Ａ 背面電極板本体
３８Ｂ エレクトレット層
４０ 絶縁性ブッシュ
４０ａ 弓形凹部
５２ ベースハウジング
５２Ａ 後部壁
５２Ｂ 外周壁
５２ａ 貫通孔
５２ｂ 凹部
５２ｃ 前端面
５４ トップハウジング
５４Ａ 前部壁
５４Ｂ 外周壁
５４ａ 音孔
５４ｂ 後端面
５６Ａ、５６Ｂ１、５６Ｂ２、５６Ｃ 端子部材
５６Ａａ、５６Ｂａ、５６Ｃａ ランド部
５６Ａｂ、５６Ｂ１ｂ、５６Ｂ２ｂ、５６Ｃｂ 外部接続端子部
５８ ランド部
６０ シールドプレート
Ｃ エレクトレットコンデンサ部
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｐ 導電パターン
Ｓ ソース電極
Claims (4)
- 振動膜と背面電極板とがスペーサを介して対向配置されてなるエレクトレットコンデンサ部と、上記背面電極板の外周縁部を絶縁支持する絶縁性ブッシュと、これらエレクトレットコンデンサ部および絶縁性ブッシュを収容する金属カバーと、上記エレクトレットコンデンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、を備えてなるエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、
上記背面電極板を上記振動膜へ向けて弾性的に押圧する弾性部材を備えてなり、この弾性部材の押圧作用により上記絶縁性ブッシュと上記金属カバーの後部壁内面との間に所定の隙間が形成されるように構成されている、ことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホン。 - 上記絶縁性ブッシュが、上記金属カバーの熱膨張率以下の熱膨張率を有する材質で構成されている、ことを特徴とする請求項１記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
- 上記金属カバーが、合成樹脂製のハウジングに収容されており、
上記ハウジングの後部壁が、インサート成形により複数の端子部材と一体的に形成されており、
上記各端子部材の一端部が、上記ハウジングの後部壁内面に導電パターンの一部を形成するようにして露出するとともに、上記各端子部材の他端部が、上記ハウジングの後部壁外面に外部接続端子部として露出しており、
上記インピーダンス変換素子が、上記導電パターンの所定部位において上記ハウジングの後部壁内面に実装されており、
上記弾性部材が、上記導電パターンの所定部位と当接するように配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。 - 上記金属カバーの後部壁に、後方へ突出する複数の弾性片が該後部壁と一体的に形成されており、
これら各弾性片が、上記導電パターンの所定部位と当接するように配置されている、ことを特徴とする請求項３記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
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