CN101945319B - 电容传声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携性优越、能够以低成本实现的电容传声器。电容传声器在筒状框体的内部具备：电容器，以振动膜电极和固定电极构成；信号处理基板，配设在筒状框体的一方的开口侧，具有变换电路，该变换电路将通过振动膜电极的振动而产生的电容器的静电容量的变化变换为电信号并输出；栅环，设置在电容器和信号处理基板之间，使电容器和信号处理基板电导通；开关基板，配设在筒状框体的另一方的开口侧，具有控制变换电路的工作的开关；以及漏环，设置在该开关基板和信号处理基板之间，将对应于开关的操作的开关信号传递到信号处理基板。

Description

电容传声器

技术领域

本发明涉及将以振动膜电极和固定电极构成的电容器的静电容量的变化变换为电信号的电容传声器。

背景技术

历来，在便携式终端、和耳机(earphones)或扬声器之间传递声音信号时，广泛利用以软线(cord)连接便携式终端、和耳机或传声器的方法。在通过这种的方法制作的耳机组或扬声器组中，在软线的一端连接耳机或扬声器，在软线的另一端连接有插入到便携式终端具有的插孔的插头。作为关于这样的耳机套件或扬声器套件的技术，有美国专利申请公开第2008/0166003号说明书中记载的技术。

美国专利申请公开第2008/0166003号说明书中记载的技术是关于在软线的一端连接有耳机，在软线的另一端连接有插头的头戴送受话器(headset)的技术。该头戴送受话器在耳机和插头之间具备开关，在与构成耳机的传声器不同的基板设置有开关机构(例如，开关按钮)。因此，需要设置开关机构的基板，因此开关机构的尺寸变大，在便携性方面成为问题。此外，在为了将开关机构挂在衣服或包等上而在该开关机构设置夹子等的情况下，开关机构的尺寸进一步变大。此外，在传声器也设置夹子等的情况下，由于分别在传声器与开关机构设置夹子等，所以成为成本上升的原因。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种便携性优越、能够以低成本实现的电容传声器。

为了实现该目的的本发明的电容传声器的特征结构是，在筒状框体的内部，具备：电容器，以振动膜电极和固定电极构成；信号处理基板，设置在上述筒状框体的一方的开口部，具有变换电路，该变换电路将通过上述振动膜电极的振动而产生的上述电容器的静电容量的变化变换为电信号并输出；栅环，设置在上述电容器和上述信号处理基板之间，使上述电容器和上述信号处理基板电导通；开关基板，设置在上述筒状框体的另一方的开口部，具有控制上述变换电路的工作的开关；以及漏环，设置在上述开关基板和上述信号处理基板之间，将对应于上述开关的操作的开关信号传递到上述信号处理基板。

根据这样的特征结构，能够使用漏环适宜地将与开关操作相关的开关信号传递到信号处理基板。因此，即使在电容传声器被封装在规定的框体之后，也能够以开关控制工作状态。此外，根据本特征结构，能够以一个封装构成电容传声器和开关，因此能够实现便携性优越的电容传声器。进而，因为以一个封装来构成，所以能够共用框体部分，此外在具备夹子的情况下也能够共用该夹子，因此能够以低成本实现电容传声器。

此外，优选上述栅环的外径形成得比上述漏环的内径小。

根据这样的结构，能够使栅环和漏环为筒状的2层结构。因此，能够分别紧凑地对信号处理基板和开关、以及电容器和信号处理基板进行电连接。因此，能够实现便携性优越的电容传声器。

此外，优选对赋予到上述振动膜电极的振动进行取入的音孔，形成在上述开关基板。

根据这样的结构，能够适宜地对振动膜电极传递与声音相关的振动。因此，能够适宜地对振动膜电极进行集音。

此外，优选对赋予到上述振动膜电极的振动进行取入的音孔，形成在上述信号处理基板。

根据这样的结构，能够在不醒目的部分形成音孔。因此能够防止由于音孔而损害设计。此外，特别是在开关基板和信号处理基板的各自的双方使用音孔的情况下，也能够可逆地使用。

附图说明

图1是表示电容传声器的外形的图。

图2是电容传声器的展开图。

图3是图1的III-III线剖面图。

图4是表示电容传声器的装配状态的图。

图5是表示其它实施方式的电极的图。

附图标记说明

10开关

11开关基板

12振动板(振动膜电极)

12a振动部

12b保持部

13隔板

14背电极(固定电极)

14a孔

15栅环

16漏环

16a绝缘材料

17信号处理基板

18封壳(筒状框体)

20a销钉连接器

20b销钉连接器

80音孔

81音孔

100电容传声器

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。本电容传声器100在具备以能够工作的方式控制该电容传声器100的开关10的基础上紧凑地构成，详细在后面叙述。图1(a)是本实施方式的电容传声器100的表面的立体图，图1(b)是电容传声器100的背面的立体图。

如图1所示，电容传声器100是以筒状的封壳(capsule)18覆盖周围而形成。在该筒状的封壳18的一方的开口侧配设开关基板11(参照图1(a))，在另一方的开口侧配设信号处理基板17(参照图1(b))。在信号处理基板17形成通孔61a、61b，配设贯通该通孔61a、61b的一对销钉连接器(pin connector)20a、20b。

在开关基板11具备对电容传声器100的工作进行控制的开关10，开关10与该开关基板11具有规定的缝隙，详细在后面叙述。再有，该开关10在图1(a)中仅示出了布线图案，但实际上在布线图案的铅直上方配设开关按钮30(后述)而构成。此外，如图1(b)所示，在信号处理基板17具备音孔81(后述)。

在一对销钉连接器20a、20b中，一方成为电容传声器100的输入输出端子，另一方成为GND端子。在电容传声器100是如所谓麦克风的那样将集音了的声音作为声音信号向连接于外部的终端输出的方式的情况下，一对销钉连接器20a、20b的一方成为输出端子，另一方成为GND端子。另一方面，在电容传声器100是如所谓耳机那样从连接于外部的终端传递声音信号的方式的情况下，一对销钉连接器20a、20b的一方成为输入端子，另一方成为GND端子。这样的一对销钉连接器20a、20b作为连接于外部的终端的连接端子而使用。再有，在以下的说明中，电容传声器100作为具有对来自外部的声音进行集音的麦克风的功能的装置进行说明。

图2是电容传声器100的部分展开图。此外，图3是图1所示的电容传声器100的III-III线剖面图。在以下的说明中适宜地参照图2和图3进行说明。电容传声器100由开关10、开关基板11、振动板12、隔板13、背电极14、栅环15、漏环16、信号处理基板17、封壳18的各构件构成。这些各构件以同芯筒状组装，在作为筒状框体的封壳18内具备。

振动板12由具有中央部分的振动部12a、和包围该振动部12a的周围的保持部12b的圆板形状构成。在本实施方式中，振动部12a通过驻极体(electret)膜构成。驻极体膜是对导电率低的材料(例如高分子材料、二氧化硅膜等)进行加热熔融并且一边施加直流电压一边在电极间使其固化，之后去除电极而形成。这样形成的驻极体膜与电极接触的面正地或负地带电，半永久地保持分极状态。

保持部12b以能够维持这样的振动部12a的驻极体膜的分极状态的方式以绝缘材料形成。由这样结构构成的振动板12能够通过在空中传播的音(声音)使振动部12a振动而进行集音。再有，振动板12相当于本申请发明的“振动膜电极”。此外，背电极14以导电性材料构成，以圆板形状形成。此外，在背电极14形成贯通该背电极14的多个孔14a。背电极14与振动板12不同，不被在空中传播的声音振动而固定在筒状框体内。该背电极14相当于本申请发明的“固定电极”。

此外，在背电极14和振动板12之间，为了对背电极14和保持部12b进行电绝缘而配设有由绝缘材料构成的环状的隔板13。因此，在背电极14和振动板12的振动部12a之间的空间25中形成电介质层(空气层)(参照图3)。因此，以背电极14和振动板12构成电容器。

信号处理基板17配置在筒状框体的一方的开口侧，具有变换电路，该变换电路将通过振动板12的振动而产生的电容器的静电容量的变化变换为电信号而输出。如上所述，本电容传声器100被组装在筒状框体的内部。因此，筒状框体具有相向的2个开口。信号处理基板17配设在该筒状框体具有的开口的一方。该开口如图2和图3所示那样优选是接近背电极14一侧的开口。如后述那样，这是为了将来自背电极的电信号传递到信号处理基板17。此外，变换电路使用FET(Field effecttransistor，场效应晶体管)、电阻器、电容器等构成，但因为是公知技术所以省略说明。

这里，如上述那样以背电极14和振动板12形成电容器。此外，振动板12(振动部12a)通过在空中传播的声音而振动。因此，通过振动部12a被声音振动，电容器的静电容量变化。即，对应于通过电容传声器100集音的声音，电容器的静电容量变化。该静电容量经由后述的栅环15从背电极14传递到信号处理基板17具备的变换电路。变换电路将从电容器传递的静电容量(静电容量的变化)变换为电信号。

栅环(gate ring)15设置在电容器和信号处理基板17之间，使电容器和信号处理基板17电导通。电容器指的是通过上述背电极14和振动板12形成的电容器。因此，如图2和图3所示，栅环15设置在背电极14和信号处理基板17之间。此外，栅环15由导电材料构成，以圆环状形成。因此，能够从背电极14对信号处理基板17传递静电容量的变化。

开关基板11配设在筒状框体的另一方的开口侧，具有控制变换电路的工作的开关10。如上所述，本电容传声器100被组装在筒状框体的内部，在该筒状框体的开口的一方配设信号处理基板17。开关基板11在该筒状框体具有的开口的另一方、即与配设信号处理基板17的开口侧相向的开口侧配设。因此，配设该开关基板11的一侧的开口如图2和图3所示那样相当于接近振动板12一侧的开口。如后述那样，这是为了容易按下开关10具备的开关按钮30。

开关10以作为单极的开闭开关而发挥功能的方式被构图(patterning)。通过按下未图示的开关按钮30，开闭开关成为闭状态，通过再次按下，开闭开关成为开状态。以该闭状态成为变换电路能够工作的方式进行控制，以开状态成为变换电路成为工作停止的方式进行控制。因此，用户通过按下开关按钮30，能够进行所希望的工作。不用说，当然也能使用仅在用户按下的期间成为闭状态的开闭开关。再有，虽然没有图示，但该开关10与上述开关基板11电连接而配设。即，与作为上述单极的开闭开关的构图对应的端子，连接于开关基板11。因此，能够在开关基板11一侧特别指定开关10的闭状态和开状态的区别。

漏环(drain ring)16设置在开关基板11和信号处理基板17之间，将与开关10(开关按钮30)的操作对应的开关信号传递到信号处理基板17。在这里，如上述那样，开关按钮30被用户按下。这时，输出与开关10的开闭状态对应的开关信号。例如，如果是闭状态的话输出变换电路成为能够工作的开关信号，如果是开状态的话输出变换电路成为工作停止的开关信号。漏环16由导电材料构成，以圆环状形成，被信号处理基板17和开关基板11夹着而配设。因此，能够从开关基板11对信号处理基板17适宜地传递开关信号。

在这里，栅环15和漏环16以筒状形成，栅环15的外径形成得比漏环16的内径小。如上所述，构成图2所示的电容传声器100的各构件形成为同芯筒状。因此，关于栅环15和漏环16，也以同芯的筒状形成。此外，如图2和图3所示那样，以在漏环16的中心部分(漏环16形成的筒的中心部分)能够内包栅环15的方式分别设定内径和外径。再有，在漏环16的内周部，形成为为了使栅环15和漏环16相互绝缘而具有绝缘材料16a。

封壳18由绝缘材料构成，以圆筒状形成。该封壳18以覆盖构成上述开关10、开关基板11、振动板12、隔板13、背电极14、栅环15、漏环16、信号处理基板17的筒状的最外周的方式而被具备。因此，通过封壳18能够电气地并且机械地保护上述各构件。

本发明的电容传声器100以上述方式构成。在以下，对在电容传声器100附设了开关按钮30的方式进行说明。图4是在电容传声器100附设了开关按钮30的电容传声器单元200的剖面图。电容传声器100将一对销钉连接器20a、20b插入设置在主基板60的一对孔而被支撑。此外，在开关10的上表面具备开关按钮30。而且，以将电容传声器100与开关按钮30和主基板60一起被内包的方式，例如以树脂制的罩构件70覆盖侧面。因此，以电容传声器100、开关按钮30、主基板60、罩构件70形成空间90。

在罩构件70，在侧面设置有连通上述空间90和外部的开口71。该开口71是由规定的内径构成的孔，成为对声音引起的振动进行取入的窗口。此外，也可以在主基板60也设置开口62。像这样通过在主基板60设置开口62，能够降低对声音引起的振动进行取入的指向性。

此外，优选对赋予到振动板12的振动进行取入的音孔80，形成在开关基板11。优选音孔80至少在振动板12的振动部12a的铅直上方形成。通过在这样的位置形成音孔80，能够适宜地将振动传递到振动板12。在空中传播来的声音(振动)沿着图4所示的虚线A到达振动板12。即，经由开口71(或开口62)、空间90、开关10和开关基板11之间的连通孔91、音孔80，传递到振动板12。因此，振动部12a通过传递的声音而振动，电容传声器100能够适宜地检测静电容量的变化。

在上述实施方式中，说明了优选在开关基板11形成的音孔80至少在振动板12的振动部12a的铅直上方形成。可是，本发明的应用范围并不局限于此。当然也可以在振动板12的振动部12a的铅直上方以外的部位形成音孔80。

此外，如图4所示，当然也可以采用将对赋予到振动板12的振动进行取入的音孔81，形成在信号处理基板17的结构。在空中传播来的声音(振动)沿着图4所示的虚线B到达振动板12。即，经由开口62、音孔81、形成在背电极14的孔14a，到达振动板12。通过采用这样的结构，能够适宜地进行集音。此外，通过不设置开口71而仅设置开口62，能够使开口62不醒目。因此，不会损害制品的设计。

在上述实施方式中，说明了销钉连接器20a、20b的一方是输出端子、另一方是GND端子。可是，本发明的应用范围并不局限于此。当然也可以不使用销钉连接器20a、20b，如图5那样采用面安装型的电极(land，焊盘20c、20d)。

在上述实施方式中，说明了电容传声器100是具有麦克风的功能的装置。可是，本发明的应用范围并不局限于此。当然也能够应用于具有耳机的功能的装置。

在上述实施方式中，说明了在振动部12a形成驻极体膜。可是，本发明的应用范围并不局限于此。例如，当然也能够如所谓的背极式驻极体型那样，采用在背电极14层叠的膜上形成驻极体膜(驻极体电荷储存，electret charge)的结构

本发明能够在将以振动膜电极和固定电极构成的电容器的静电容量的变化变换为电信号的电容传声器中利用。

Claims (4)

1.一种电容传声器(100)，其特征在于，在筒状框体(18)的内部具备以下部件：

电容器，以振动膜电极(12)和固定电极(14)构成；

信号处理基板(17)，具有变换电路，所述信号处理基板(17)配设在所述筒状框体(18)的一方的开口侧，所述变换电路将通过所述振动膜电极(12)的振动而产生的所述电容器的静电容量的变化变换为电信号并输出；

栅环(15)，使所述电容器和所述信号处理基板(17)电导通，所述栅环(15)设置在所述电容器和所述信号处理基板(17)之间；

开关基板(11)，具有开关(10)，所述开关(10)控制所述变换电路的工作，所述开关基板(11)配设在所述筒状框体(18)的另一方的开口侧；以及

漏环(16)，将对应于所述开关(10)的操作的开关信号传递到所述信号处理基板(17)，所述漏环(16)设置在所述开关基板(11)和所述信号处理基板(17)之间。

2.根据权利要求1所述的电容传声器(100)，其特征在于，

所述栅环(15)的外径形成得比所述漏环(16)的内径小。

3.根据权利要求1或2所述的电容传声器(100)，其特征在于，

对赋予到所述振动膜电极(12)的振动进行取入的音孔(80)，形成在所述开关基板(11)。

4.根据权利要求1或2所述的电容传声器(100)，其特征在于，

对赋予到所述振动膜电极(12)的振动进行取入的音孔(81)，形成在所述信号处理基板(17)。

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