JP4528461B2

JP4528461B2 - エレクトレットコンデンサマイクロフォン

Info

Publication number: JP4528461B2
Application number: JP2001147099A
Authority: JP
Inventors: 陽久田辺; 虎星高山
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Audio Technica KK
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Audio Technica KK
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: TWI229565B; CN1385995A; EP1259094A2; EP1259094A3; JP2002345087A; KR100484999B1; US20020172385A1; CN1178447C; US6898292B2; KR20020087884A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明はセラミックや樹脂等の絶縁材を基板材として構成したエレクトレットコンデンサマイクロフォンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエレクトレットコンデンサマイクロフォンは、大きく分ける音響変換を行うマイクロフォン部と前記マイクロフォン部を収納するケース部とで構成されているが、その構成材質としてはマイクロフォン部を構成している振動板支持体が金属、背極板が金属、回路基板が樹脂基板であり、又ケース部が金属のごとく金属材料を主材料として、一部回路基板等に絶縁材を組み合わせていた。そして前記背極板は金属板にエレクトレット剤をコーティングした後、任意の形状に抜き加工を行って構成していた。しかし、上記のような金属を主材料とした構成では、加工精度や組み立て制度に限界があり、小型で高性能なエレクトレットコンデンサマイクロフォンの実現が困難であった。
【０００３】
上記問題を解決するため、特開２０００−５０３９３号にセラミックを主材料として構成したエレクトレットコンデンサマイクロフォンが提案されており、以下図面により説明する。
【０００４】
図３は従来のセラミックを主材料として構成したエレクトレットコンデンサマイクロフォンの断面図、図４は図３に示すエレクトレットコンデンサマイクロフォンを構成するケース部の分解斜視図であり、エレクトレットコンデンサマイクロフォンは音響変換を行うマイクロフォン部１００と、このマイクロフォン部１００を収納するケース部２００とを備えており、前記ケース部２００は絶縁性部材から成る回路基板２１０と、この回路基板２１０の縁部に積層して取り付けられた４つの枠体、即ち第１の枠体２２０，第２の枠体２３０，第３の枠体２４０、第４の枠体２５０と上面側を覆う蓋体２６０を有している。
【０００５】
前記ケース部２００を構成する各部材は回路基板２１０、第１の枠体２２０，第２の枠体２３０，第３の枠体２４０はいずれもセラミックにより構成され、図４に斜線で示すごとく導電膜による電極が形成されており、これらの電極によってエレメントの実装や相互間の接続がおこなわれる。又第４の枠体２５０は後述するごとく、振動板との接続のために金属材により構成されている。
【０００６】
図３に示すごとく、第１の枠体２２０，第２の枠体２３０、第３の枠体２４０、第４の枠体２５０は何れも同じ外形形状を有するが、内径は第１の枠体２２０，第２の枠体２３０に対して、第３の枠体２４０の方が大きく、さらに第３の枠体２４０よりも第４の枠体２５０の方が大きくなっている。この結果、各枠体の内径形状の差によって第２の枠体２３０の上部には後述する背極基板を搭載するための第１段部２３０ａが形成され、さらに第３の枠体２４０の上部には後述する振動膜ユニットを搭載するための第２段部２４０ａが形成される。
【０００７】
次にマイクロフォン部１００は背極１１０と、この背極１１０の表面に形成されたエレクトレット層１２０、リング状の導電性の振動膜枠１３０に貼着された振動膜１４０と、この振動膜１４０と背極１１０との間に介在される下側スペーサ１５０と、前記振動膜１４０と前記蓋体２６０との間に介在される上側スペーサ１６０とを有している。そして図４に示すごとく絶縁材であるセラミックによって構成された回路基板２１０と、前記３つの枠体、即ち第１の枠体２２０，第２の枠体２３０，第３の枠体２４０には各々接続電極が形成されている。
【０００８】
次に図３によりエレクトレットコンデンサマイクロフォンの組み立て手順を説明する。まず半導体素子等の電気エレメント１７０を実装した前記回路基板２１０の縁部に前記第１の枠体２２０，第２の枠体２３０，第３の枠体２４０、第４の枠体２５０を積層して取り付ける。次に前記第２の枠体２３０の上部に形成された第１段部２３０ａに背極１１０をエレクトレット層１２０が上方を向くように搭載する。さらに第３の枠体２４０の上部に形成された第２段部２４０ａに前記振動膜１４０を前記下側スペーサ１５０と上側スペーサ１６０とを介在させて搭載する。さらに上方より前記蓋体２６０を嵌め込むことにより、前記振動膜１４０と背極１１０とがケース２００に位置決め固定せれてエレクトレットコンデンサマイクロフォンが完成する。
【０００９】
上記構成を有するエレクトレットコンデンサマイクロフォンの動作は、表面に導電膜を有する振動膜１４０と、表面にエレクトレット層１２０が形成された背極１１０とが下側スペーサ１５０を挟んでコンデンサを形成する。そして前記蓋体２６０の開口より加えられる空気の振動により前記振動膜１４０が変位すると、前記コンデンサがこの変位を電気信号に変換し、この電気信号が各枠体に形成された接続電極（図４に開示）を通して回路基板２１０に導かれ、電子エレメント１７０で処理された後に回路基板２１０の裏面の設けられた出力電極より出力される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成を有するエレクトレットコンデンサマイクロフォンは、回路基板及びケース部を構成する各枠体に絶縁材であるセラミックを使用しているため、金属ケースを用いたエレクトレットコンデンサマイクロフォンに比べて、加工精度や組み立て性を向上させる効果を有する。
【００１１】
しかし、上記構成のエレクトレットコンデンサマイクロフォンでも絶縁材であるセラミックを使用する部分を回路基板やケース部の一部に限定しており、マイクロフォン部を構成する背極や振動膜枠、さらにケース部を構成する第４の枠体にも金属を使用しているため、加工精度や熱膨張係数の違いによる温度特性等の点において問題がある。
【００１２】
さらに、図３に示すエレクトレットコンデンサマイクロフォンの構成では前記第１の枠体２２０，第２の枠体２３０，第３の枠体２４０、第４の枠体２５０で構成されるケース部のなかに前記背極１１０や振動膜１４０を組み込むという２重構造になるため、小型化が難しいという問題がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ケース部は勿論、マイクロフォン部にも絶縁材を用いることで、より加工精度や組み立て性を向上させ、さらに小型化が可能なエレクトレットコンデンサマイクロフォンを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、本発明におけるエレクトレットコンデンサマイクロフォンの構成は、各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装されると共に前記背極基板は絶縁基板上に背極がパターン形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記振動膜支持枠は絶縁枠体に振動膜と導通を取るための導電パターンが形成され、前記振動膜支持枠の導電パターンに導通を取るごとく振動膜が一体化されて振動膜ユニットを構成していることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記絶縁基板がセラミック基板や樹脂基板であること、又、前記絶縁基がガラス入りエポキシ樹脂基板であるを特徴とする。
【００１７】
また、各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装され動膜支持枠には振動膜が一体化されると共に前記背極基板には背極が膜形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形成されており、前記電気回路基板基板と背極基板と振動膜支持枠とを積層して一体化すること、又、前記の一体化と共に、前記電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とにパターン形成された接続電極により電気的に接続したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明におけるエレクトレットコンデンサマイクロフォンの実施の形態の断面図、図２はは図１に示すエレクトレットコンデンサマイクロフォンを構成する各エレメントの分解斜視図である。
【００１９】
図２において、２は電気回路基板である回路基板であり、前記回路基板２は絶縁基板により構成され、エレメントを実装する為の電極２ａと接続電極２ｂと出願電極２ｃとがパターン形成されている。３は絶縁基板より成る背極基板、４は背極、５はエレクトレット層であり、前記背極基板３の上面側に電極膜による背極４が膜形成され、さらに背極４の上面にエレクトレット層５が膜形成されているとともに、前記背極基板３のコーナ部には接続電極３ａが設けられている。また６はスペーサである。
【００２０】
７は振動膜ユニットであり、前記振動膜ユニット７は絶縁基板より成る振動膜支持枠８の下面側に膜形成された振動膜取り付け電極９に導電性の振動膜１０が固着されることにより両者は導通状態で一体化されている。尚、前記振動膜取り付け電極９は、本実施の形態においては振動膜支持枠８の下面側全体に膜形成したが、必ずしも全面に形成する必要はなく、振動膜１０を前記回路基板２に導通させるのに必要なパターンが有れば十分である。
【００２１】
次に図１によりエレクトレットコンデンサマイクロフォン１の構成を説明する。前記電極２ａに集積回路１１等のエレメントを実装した回路基板２に、背極基板３、スペーサ６、振動膜ユニット７を積層し、接着材等により固着一体化されている。
【００２２】
上記構成を有するエレクトレットコンデンサマイクロフォン１の動作は、表面に導電膜を有する振動膜１０と、表面にエレクトレット層５が形成された背極４とがスペーサ６を挟んでコンデンサを形成する。そして空気の振動により前記振動膜１０が変位すると、前記コンデンサがこの変位を電気信号に変換し、この電気信号が振動膜取り付け電極９、背極基板３に設けられた各接続電極３ａ、回路基板２に設けられた接続電極２ｂ（図２に開示）を通して回路基板２に導かれ、集積回路１１で処理された後に回路基板２の裏面の設けられた出力電極２ｃより出力される。
【００２３】
上記構成において、背極基板３は断面コ字状に成形された絶縁基板の表面に背極４と接続電極３ａを膜形成し、さらに背極４上にエレクトレット層５を膜形成して一体化されており、さらに振動膜ユニット７も絶縁基板より成る振動膜支持枠８に導電性の振動膜１０が固着されることにより一体化されているので、基本的構成が回路基板２、背極基板３、振動膜ユニット７の３体に簡素化された構成となっている。
【００２４】
さらに、前記回路基板２の底面や背極基板３の側面がケースを兼ねる構成となっているため、小型、薄型化が可能となる。また、前記回路基板２、背極基板３、振動膜支持枠８の３部材に用いる絶縁基板の材質は各々任意に選択することが可能だが、前記３部材に同一材質の絶縁基板を用いることによって全体の熱膨張係数を合せることが可能となり、温度変化に伴う音響特性の劣化を防止することが出来る。
【００２５】
図６は本発明におけるエレクトレットコンデンサマイクロフォンの他の実施の形態を示す断面図であり、図１と異なるところは、外周部分に薄い金属製のシールドケース１２を設けたことである。この構成においては振動膜ユニット７を構成する振動膜支持枠８の上面側に前記振動膜取り付け電極９の一部を延ばして設けることにより、振動膜１０と回路基板２との接続を前記シールドケース１２を介して行うことが可能となるため、接続電極の構成を背極基板３と回路基板２の間のみに簡素化して設けることができる。
【００２６】
本発明における絶縁基板としては形状加工が容易で、かつスルーホールを含め電極膜によるパターン形成が可能な材料であることが必要であり、例えばセラミックや樹脂材料が適している。また、小型、薄型化のためには材質的に剛性の高いことが望ましく、この点においてセラミックは良好な材料であり、セラミック基板を用いることで良好な結果を得る事ができた。また樹脂材料では剛性を高めるためにガラス繊維を含有させることが望ましく、ガラス入りエポキシ樹脂を使用した結果良好な結果を得る事が出来た。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば絶縁基板による電気基板、背極基板、振動膜支持枠の３部材を基本構成とし、この３部品に電極膜、エレクトレット層、振動膜等を一体化したものを積層してエレクトレットコンデンサマイクロフォンを構成しているので、小型、薄型化ができるとともに、加工精度及び組み立て性を向上させることができる。さらに、前記３部材に同一材料を使用することにより、温度変化に対する音響特性の改善が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエレクトレットコンデンサマイクロフォンの実施の形態の断面図である。
【図２】図１のエレクトレットコンデンサマイクロフォンを構成する各エレメントの分解斜視図である。
【図３】従来のエレクトレットコンデンサマイクロフォンの断面図である。
【図４】従来のエレクトレットコンデンサマイクロフォンの断面図である。
【図５】図４に示すエレクトレットコンデンサマイクロフォンを構成するケース部の分解斜視図である。
【図６】本発明のエレクトレットコンデンサマイクロフォンの他の実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
１エレクトレットコンデンサマイクロフォン
２回路基板
３背極基板
４背極
５エレクトレット層
６スペーサ
７振動膜ユニット
８振動膜支持枠
１０振動膜

Claims

各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装されると共に前記背極基板は絶縁基板上に背極がパターン形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形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フォン。
前記振動膜支持枠は絶縁枠体に振動膜との導通を取るための導電パターンが形成され、前記振動膜支持枠の導電パターンと導通をとる形で前記振動膜が一体化されて振動膜ユニットを構成している請求項１記載のエレクトレットコンデンサマイクロフォン。
前記絶縁基板がセラミック基板である請求項１又は２記載のエレクトレットコンデンサマイクロフォン。
前記絶縁基板が樹脂基板である請求項１又は２記載のエレクトレットコンデンサマイクロフォン。
前記絶縁基板がガラス入りエポキシ樹脂基板である請求項４記載のエレクトレットコンデンサマイクロフォン。
各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装され、振動膜支持枠には振動膜が一体化されると共に前記背極基板には背極がパターン形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形成されており、前記電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを積層して一体化す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フォン。
各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装され、振動膜支持枠には振動膜が一体化されると共に前記背極基板には背極がパターン形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形成されており、前記電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを積層して一体化すると共に、前記電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とにパターン形成された接続電極により電気的に接続したことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロフォン。
各々絶縁基板に導電パターンを形成して構成された電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを有し、前記電気回路基板には半導体等の電気エレメントが実装され、振動膜支持枠には振動膜が一体化されると共に前記背極基板には背極がパターン形成され、さらに背極上にエレクトレット層が膜形成されており、前記電気回路基板と背極基板と振動膜支持枠とを積層して一体化すると共に、前記電気回路基板と背極基板とにパターン形成された接続電極により電気的に接続し、且つ振動膜支持枠と電気回路基板との導通をシールドケースを通じて行うことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロフォン。