JP3574770B2 - フロントエレクトレット型コンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンに関し、導電性カプセルとこれに対向する振動膜との間でコンデンサを形成するフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照して、ホイルエレクトレット型のコンデンサマイクロホンを説明する。アルミニウムより成る筒状の導電性カプセル１１はその前面に前面板１１ａが一体に形成されている。前面板１１ａにはその中心部に音孔１２が形成されている。前面板１１ａの外表面にはクロス１３が被覆されている。前面板１１ａの内面の周縁部には、金属材料より成る振動膜リング１４が接触位置決めされており、両者は電気的に接続している。振動膜リング１４の前面板１１ａとは反対側の面にはエレクトレット振動膜１５が張り付けられている。エレクトレット振動膜１５は厚さ１２． ５μｍ程度の比較的に厚い高分子フイルムであるフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）フイルムの一方の面に金属薄膜が成膜され、この高分子フイルムを電気的に分極したものより成る。エレクトレット振動膜１５は、その金属蒸着膜側を振動膜リング１４に電気機械的に接触して取り付けられている。
【０００３】
金属材料より成る板状の背極１７は絶縁材料より成るリング状スペーサ１６を介してエレクトレット振動膜１５に近接対向して取り付けられている。そして、この背極１７は筒状の背極保持体１８の前部端面に保持されている。背極保持体１８の内部に形成される背室１９内にはインピーダンス変換用ＩＣ素子２１が収容位置決めされている。このインピーダンス変換用ＩＣ素子２１の入力端子２２は背極１７に電気的に接続されている。ここで、筒状の導電性カプセル１１の開口端部は配線基板２４により閉塞されており、インピーダンス変換用ＩＣ素子２１の出力端子２３および図示されない共通端子は配線基板２４から突出して配線基板２４の配線に接続される。導電性カプセル１１の開口端部は配線基板２４の背面に折り曲げカシメ付けられている。ホイルエレクトレットコンデンサマイクロホンの場合、エレクトレット振動膜１５を構成する成膜された金属薄膜と背極１７との間でコンデンサを構成している。
【０００４】
図４を参照して、バックエレクトレット型のコンデンサマイクロホンを説明する。先のホイルエレクトレット型コンデンサマイクロホンは、振動膜自体がエレクトレット化されている。これに対して、バックエレクトレット型コンデンサマイクロホンは、背極１７の上表面にエレクトレット高分子フイルム２６が直接に密着形成されている。即ち、背極１７の上面にエレクトレット材としてＦＥＰフイルムを溶着或いは接着形成し、これを分極エレクトレット化している。バックエレクトレット型コンデンサマイクロホンの場合、導電性振動膜２９と背極１７との間でコンデンサを構成している。
【０００５】
図５を参照して、フロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンを説明する。フロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンは、音孔１２が穿設される前面板１１ａの内表面にエレクトレット高分子フイルム２６を被膜形成し、これに近接対向して導電性振動膜２９を位置決め固定した構成を有する。このフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンの場合、導電性カプセル１１の前面板１１ａとこれに対向位置決めされる導電性振動膜２９との間でコンデンサを形成する。ホイルエレクトレット型およびバックエレクトレット型とは異なり、背極１７を有していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
組み立てられたエレクトレット型コンデンサマイクロホンは、最終的には、回路基板に電気機械的に接続されて使用される。この場合、マイクロホンの出力端子と回路基板に形成される電気配線の接続端子との間の電気接続は半田付けにより行なわれるのが通例であった。ところが、今日においては、エレクトレット型マイクロホンの導電性カプセル１１の前面板１１ａに圧力を加え、マイクロホンの出力端子を回路基板の電気配線の接続端子に対して圧接状態に保持して電気接続する手法が採用されている。
【０００７】
ここで、導電性カプセル１１の前面板１１ａに外部から圧力が加えられることの影響について考慮してみるに、図３のホイルエレクトレット型コンデンサマイクロホンの場合、上述した通り、コンデンサはエレクトレット振動膜１５を構成する成膜された金属薄膜と背極１７との間に構成されている。このコンデンサは導電性カプセル１１の前面板１１ａ前面板１１ａとは構造的、機械的に直接結合するものではなく、離隔しているので、前面板１１ａに外部から圧力が加えられても振動膜１５を構成する成膜された金属薄膜と背極１７との間の電極間隔は変動しない。
【０００８】
図４のバックエレクトレット型コンデンサマイクロホンの場合も、同様に、導電性振動膜２９と背極１７とにより構成されるコンデンサは前面板１１ａとは構造的、機械的に直接結合するものではなく、離隔しているので、前面板１１ａに外部から圧力が加えられても両電極の間の間隔は変動しない。
これに対して、従来のフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンは、図５により図示説明される如く、音孔１２が穿設される前面板１１ａの内表面にエレクトレット高分子フイルム２６を被膜形成している。即ち、このエレクトレット高分子フイルム２６は、導電性カプセル１１の前面板１１ａとこれに対向位置決めされる導電性振動膜２９との間に介在した状態でコンデンサを形成している。ここで、導電性カプセル１１の前面板１１ａが加圧されると、コンデンサを構成する前面板１１ａと、これに対向する導電性振動膜２９との間の電極間隔は変動し、この変動に起因して、マイクロホンの音圧検出の感度に変動を来す。特に、コンデンサを構成する前面板１１ａとこれに対向する導電性振動膜２９との間に介在するエレクトレット高分子フイルム２６は誘電率の極めて大なるものであるので、その分音圧検出の感度の変動は大なるものとなる。
【０００９】
この発明は、マイクロホン音孔の穿設される導電性カプセル１１の前面板１１ａが加圧されてもマイクロホンの音圧検出の感度に変動の生じない上述の問題を解消したフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１：導電性カプセル１１と、周縁に周縁リング部１７ａが形成され下面にエレクトレット高分子フイルム２６が接合される導電性補強板１７’と、周縁部に導電性振動膜保持リング１４を接合して保持される導電性振動膜２９と、リング状スペーサ１６とを具備し、導電性補強板１７’の周縁リング部１７ａを前面板１１ａに係合した状態で導電性カプセル１１内に収容し、導電性振動膜２９をリング状スペーサ１６を介在させてエレクトレット高分子フイルム２６に対向させて導電性カプセル１１内に収容したフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンを構成した。
【００１１】
そして、請求項２：請求項１に記載されるフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンにおいて、導電性補強板保持体１８’とインピーダンス変換用ＩＣ素子２１を載置し電気接続した配線基板２４とを具備し、配線基板２４をこれと導電性振動膜保持リング１４との間に導電性補強板保持体１８’を介在させた状態で導電性カプセル１１内に収容し、導電性カプセル１１の開口端部を配線基板２４の背面にカシメ付けたフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンを構成した。
【００１２】
また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れかに記載されるフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンにおいて、筒状導電性カプセル１１とこれに収容される部材との間の間隙に筒状合性樹脂成形部材３０を収容したフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンを構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１において、従来例における部材と共通する部材には共通する参照符号を付与している。アルミニウムより成る筒状の導電性カプセル１１には、導電性カプセルの底部である前面板１１ａが一体に形成されている。前面板１１ａには、その中心部に音孔１２が形成されている。１７’はこの発明により導入される導電性補強板であり、剛性の大なる金属材料により構成される。この導電性補強板１７’の周縁には周縁リング部１７ａが形成されている。導電性カプセル１１の前面板１１ａの内面の周縁部には導電性補強板１７’の周縁リング部１７ａが接触位置決めされており、この前面板１１ａと周縁リング部１７ａは相互に電気機械的に接続している。導電性補強板１７’には貫通孔１７ｂが複数個形成され、背極上下面を連通している。そして、この導電性補強板１７’の図における下面全面には、エレクトレット高分子フイルム２６が熱溶着されている。エレクトレット高分子フイルム２６は、厚さ１２． ５μｍ程度の比較的に厚い高分子フイルムであるフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）フイルムより成り、電気的に分極される。リング状スペーサ１６は、導電性補強板１７’の下面に溶着されるエレクトレット高分子フイルム２６と導電性振動膜２９の周縁部との間に介在して導電性振動膜２９に対してエレクトレット高分子フイルム２６との間の振動の余地を与えている。導電性振動膜２９の周縁部には金属材料より成る導電性振動膜保持リング１４が接合され、これにより導電性振動膜２９の形状は保持されている。導電性補強板１７’は、導電性振動膜保持リング１４を介在させて筒状の金属材料より成る導電性補強板保持体１８’により支持されている。３０は筒状合性樹脂成形部材であり、筒状の導電性カプセル１１とこれに収容される部材との間の間隙に収容され、筒状の導電性カプセル１１とこれに収容される部材との間を電気的に隔離し、機械的な係合を強固にする。
【００１４】
ここで、筒状の導電性カプセル１１の開口端部はインピーダンス変換用ＩＣ素子２１を載置し、電気接続した配線基板２４により以下の通りに閉塞される。即ち、下面にエレクトレット高分子フイルム２６が熱溶着されている導電性補強板１７’、リング状スペーサ１６、導電性振動膜保持リング１４により周縁部を保持された導電性振動膜２９、導電性補強板保持体１８’をこの順に筒状の導電性カプセル１１内に収容する。最後に、導電性カプセル１１の開口端部をインピーダンス変換用ＩＣ素子２１を載置、電気接続した配線基板２４により閉塞し、開口端部を配線基板２４の背面に折り曲げカシメ付ける。
【００１５】
以上のフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンにおいて、導電性振動膜２９がコンデンサの一方の電極を構成し、金属材料より成る導電性補強板１７’がコンデンサの他方の電極を構成している。この一方の電極である導電性振動膜２９は金属材料より成る導電性振動膜保持リング１４、導電性補強板保持体１８’および配線基板２４の配線を介してインピーダンス変換回路を構成する電界効果トランジスタのゲートに接続する。他方の電極である導電性補強板１７’は金属材料より成る導電性カプセル１１および配線基板２４の配線を介して接地端子に電気接続する。導電性カプセル１１の前面板１１ａの音孔１２を介してマイクロホン内に音響振動が進入すると、これに起因して導電性振動膜２９は振動し、この振動に対応する導電性振動膜２９と導電性補強板１７’との間の電気容量変化は電気信号として出力される。
【００１６】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明に依れば、周縁に周縁リング部１７ａが形成され、下面にエレクトレット高分子フイルム２６が接合される導電性補強板１７’と、周縁部に導電性振動膜保持リング１４を接合して保持される導電性振動膜２９と、リング状スペーサ１６とを具備して、導電性補強板１７’の周縁リング部１７ａを前面板１１ａに係合した状態で導電性カプセル１１内に収容し、導電性振動膜２９をリング状スペーサ１６を介在させてエレクトレット高分子フイルム２６に対向させる構成を採用し、この導電性補強板１７’と導電性振動膜２９との間でコンデンサを構成している。即ち、このコンデンサを構成する導電性補強板１７’は前面板１１ａとは独立していて前面板１１ａの内の圧力が加えられて変形する領域とは機械的結合は緩い。前面板１１ａから導電性補強板１７’に伝達される圧力が緩和される上に、導電性補強板１７’自体が剛性が大に構成されているところから、導電性補強板１７’の変形は小さくなる。従って、その分コンデンサの容量変動は小さく、マイクロホンとしての音圧検出の感度の変動は小さい。更に、導電性カプセル１１の前面板１１ａと導電性補強板１７’の上面の間に僅かの間隙が形成されるので、前面板１１ａの変形はこの間隙において吸収されて導電性補強板１７’に対する圧力の伝達は更に小さくなる。
【００１７】
そして、筒状の導電性カプセル１１とこれに収容される部材との間の間隙に筒状合性樹脂成形部材３０を収容することにより、導電性カプセル１１の内側面と導電性補強板１７’の側面とが強固に相互係合される。従って、前面板１１ａに加えられた圧力が導電性補強板１７’に伝達しても、導電性補強板１７’は導電性カプセル１１により機械的に強固に保持されているので、変形の余地は更に小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】補強板を説明する図。
【図３】従来例を説明する図。
【図４】他の従来例を説明する図。
【図５】更なる他の従来例を説明する図。
【符号の説明】
１１ 導電性カプセル
１１ａ 前面板
１２ 音孔
１４ 導電性振動膜保持リング
１６ リング状スペーサ
１７’ 導電性補強板
１７ａ 周縁リング部
１７ｂ 貫通孔
１８’ 導電性補強板保持体
２１ インピーダンス変換用ＩＣ素子
２４ 配線基板
２６ エレクトレット高分子フイルム
２９ 導電性振動膜
３０ 筒状合性樹脂成形部材

Claims (3)

1. 導電性カプセルと、周縁に周縁リング部が形成され下面にエレクトレット高分子フイルムが接合される導電性補強板と、周縁部に導電性振動膜保持リングを接合して保持される導電性振動膜と、リング状スペーサとを具備し、
   導電性補強板の周縁リング部を前面板に係合した状態で導電性カプセル内に収容し、導電性振動膜をリング状スペーサを介在させてエレクトレット高分子フイルムに対向させて導電性カプセル内に収容したことを特徴とするフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホン。
2. 請求項１に記載されるフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンにおいて、
   導電性補強板保持体とインピーダンス変換用ＩＣ素子を載置し電気接続した配線基板とを具備し、配線基板をこれと導電性振動膜保持リングとの間に導電性補強板保持体を介在させた状態で導電性カプセル内に収容し、導電性カプセルの開口端部を配線基板の背面にカシメ付けたことを特徴とするフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホン。
3. 請求項１および請求項２の内の何れかに記載されるフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホンにおいて、
   筒状の導電性カプセルとこれに収容される部材との間の間隙に筒状合性樹脂成形部材を収容したことを特徴とするフロントエレクトレット型コンデンサマイクロホン。

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