DE1247401B

DE1247401B - Elektretmikrophon und Verfahren zu dessen Montage

Info

Publication number: DE1247401B
Application number: DET29573A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Miroslav Horsky; Dipl-Ing Vlastimil Koukal; Otokar Krakora
Original assignee: Tesla AS
Current assignee: Tesla AS
Priority date: 1964-10-24
Filing date: 1965-10-13
Publication date: 1967-08-17
Also published as: NL6513592A; GB1093836A; US3474197A

Description

Elektretmikrophon und Verfahren zu dessen Montage Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektretmikrophon, das aus einer Kapsel, einer Membran und einem keramischen zylindrischen, mit einer Elektrode und Kanälen versehenen Elektretkörper besteht, welcher auf einer Grundplatte befestigt ist: Es ist ein Elektretmikrophon mit einem organischen Elektret, nämlich Karnaubawachs, bekanntgeworden, welches als dünne Schicht auf eine Metallelektrode aufgetragen ist. Dieses Elektretmaterial hat sich jedoch nicht durchsetzen können; weil es durch Wärme, Feuchtigkeit und Druck wesentlich zu beeinflussen ist. Ein anderes Kondensatormikrophon, welches auch aus Membran, festem Dielektrikum und einer Gegenelektrode besteht, weist ein folienförmiges Dielektrikum aus einem Polyvinylchlorid mit gleichen isolierenden und dielekttischen Eigenschaften auf, welches lose auf der Gegenelektrode aufliegt und auf welchem wiederum die schwingungsfähige Elektrode umgespannt aufliegt. Diese Art von Elektretmikrophonen betrifft die vorliegende Erfindung nicht. Die Erfindung betrifft viehmehr Elektretmikrophone mit. einem keramischen Elektretkörper, welcher sich durch höhere mechanische Widerstandsfähigkeit und durch eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Wärme, Feuchtigkeit und Druck auszeichnet.
In. der Regel ist der Elektret des Mikrophons in der Form einer kreisförmigen oder elliptischen Scheibe (der sogenanute »Elektretkörper«) hergestellt. Manche Elektretkörper sind im ganzen Querschnitt oder wenigstens an einigen Teilen mit öffnungen versehen, wodurch die elektroakustischen Eigenschaften des Mikrophons beeinflußt werden. Alle Teile des Mikrophons sind im Mikrophonkörper mittels eines Systems von geeigneten Scheiben befestigt. Diese Art der mechanischen. Befestigung hat sich jedoch als nicht zweckmäßig erwiesen, weil hierdurch der Elektret nicht genügend und nicht genügend dauerhaft festzulegen ist. Der Elektretkörper muß sehr sorgfältig von den übrigen Teilen des Mikrophons abisoliert werden. Das Elektretmikrophon stellt nämlich eine Spannungsquelle mit einer sehr hohen Ausgangsimpedanz dar, deren reale Komponente eine Größenordnung von 107 52 erreicht. Sogar durch die geringsten Spuren von Unreinigkeiten oder Feuchtigkeit bzw. einen kleinen- Ableitwiderstand der Isolierwandungsteile wird die Funktion des ganzen Mikrophons wesentlich ungünstig beeinflußt. Die Tätigkeit des Mikrophons ist auch sehr durch die Einstellung des optimalen Luftspalts zwischen der Membran und dem Elektxetkörper beeinträchtigt. Durch die bisher bekannten Anordnungen von Elektretmikrophonen werden nicht alle an diese Art von Mikrophonen zu stellenden Forderungen erfüllt. Es ist nämlich sehr schwierig,. die Befestigungsglieder mit ausreichender Genauigkeit herzustellen, und zwar unter anderem auch deswegen, weil diese aus einem sehr gut isolierenden Material hergestellt werden müssen, z. B. aus Keramik. Solche Bestandteile werden in der Regel gebrannt, beim Brennen schrumpfen sie dann zusammen und müssen mit großem Arbeitsaufwand nachgeschliffen werden. Zwischen dem Elektretkörper und der Elektrode befinden sich mikroskopische Poren, die sowohl den elektrischen als auch den mechanischen Kontakt zwischen der Elektrode und dem Elektretkörper verhindern. Die bekannten Anordnungen sind .mechanisch nicht genügend stabil, und die Einstellung des optimalen Luftspaltes ist daher sehr schwierig. Aus -den angeführten Gründen wird das Mikrophon, das mit einem anorganischen Elektretkörper- versehen ist; bisher nicht in größerem Umfang- hergestellt, obwohl es eine ganze Reihe von sehr guten Eigenschaften aufweist und bereits eine Zeitlang bekannt ist. Die Erfindung vermeidet die Nachteile des bekannten mit einem keramischen Elektret aufgebauten Mikrophons und schafft eine Möglichkeit zur Herstellung eines Elektretmikrophons, das mechanisch genügend stabil ist und eine dauerhafte Einstellung eines optimalen Luftspaltes gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß der Elektretkörper an der als Grundfläche dienenden Seite eine blinde Öffnung aufweist, "daß diese Grundfläche mit einer festhaftenden metallischen Elektrode versehen ist, deren Metall auch die Wände der blinden Öffnung überzieht, und daß in diese mit Elektrodenmetall bezogene blinde Öffnung eine Befestigungsarmatur eingelötet ist, die den Elektretkörper mit der Grundplatte verbindet.
Die Kanälchen sind an der Stirnseite des Elektretkörpers angeordnet. Der Elektretkörper kann aus beliebigem Elektretmaterial hergestellt werden. Es kann beispielsweise 70 bis 98 Molprozent BaTi03 enthalten. Weiterhin können folgende Komponenten vertreten sein:

0 bis 6 Malprozent PbTi03,

0 bis 15 Molprozent CaTi03,

0 bis 2 Molprozent M90,

0 bis 8 Molprozent PbSn03,

0 bis 10 Molprozent CaSn03 und

0 bis 5 Molprozent Bit (Sn03)3.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und ein in der Konstruktion und Herstellung einfaches, gegen äußere Einflüsse, z. B. atmosphärische und mechanische, unempfindliches Elektretmikrophon zu schaffen, das mechanisch genügend stabil ist und eine dauerhafte Einstellung des optimalen Luftspaltes zuläßt.
Das erfindungsgemäße Elektretmikrophon zeichnet sich dadurch aus, daß der zylindrische Elektretkörper mit einer an seiner Grundfläche festhaftenden Elektrode versehen ist, die leitend mit der Befestigungsarmatur verbunden ist, wobei der Elektretkörper mittels der Befestigungsarmatur mit der Grundplatte verbunden ist. Der Elektretkörper hat in seiner Grundffäche in der Längsachse eine blinde Öffnung, deren Wände mit einem Elektrodenmetall bezogen sind, in welche die Befestigungsarmatur 'angelötet ist. Die Kanälchen sind an der Stirnseite des Elektretkörpers angeordnet. Der Elektretkörper kann aus beliebigem Elektretmaterial hergestellt werden. Es kann beispielsweise 70 bis 98 Molprozent BaTiO., enthalten. Weiterhin können folgende Komponenten vertreten sein:

0 bis 6 Molprozent PbTi03,

0 bis 15 Molprozent CaTi03,

0 bis 2 Molprozent Mg0,

0 bis 8 Molprozent PbSn03,

0 bis 10 Molprozent CaSn03 und

0 bis 5 Molprozent Bit (Sn03)3.

In den oben angeführten Grenzen kann die Gewichtszusammensetzung des Elektretkörpers beliebig sein. Es ist aber besonders vorteilhaft, wenn die Komponenten des Elektretkörpers einem der unten angeführten Beispiele entsprechen. Der,Erfindungsbereich wird natürlich durch diese Beispiele weder erschöpft noch begrenzt.

Einige zu empfehlende Beispiele:

1. 77 bis 90 Molprozent BaTiO.,

3 bis 6 Molprozent PbTi0",

3 bis 15 Molprozent CaTi03,

0,5 bis 2 Molprozent Mg0.

2. 94,0 Molprozent BaTiO.,

2,5 Molprozent PbSn03,

2,5 Molprozent CaSn03,

1,0 Molprozent Bi (SnQ3)3.

3. 95,0 Molprozent BaTiO.,

3,5 Molprozent CaSn03,

1,5 Molprozent Bit (Sn03)"

4. 92,0 Molprozent BaTiO.,

0,5 Molprozent PbSn03,

7,0 Molprozent CaSn03,

0,5 Molprozent Bit (SnO3) 3.

Bei der Montage des erfindungsgemäßen Mikrophons ist vorteilhaft so vorzugehen, daß in die Mikrophonkapsel ein nichtpolarisierter Elektretkörper gegelt und der geeignete Luftspalt zwischen der Membran und dem Elektretkörper eingestellt wird. Nachher wird in an sich bekannter Weise die Polarisation des Elektretkörpers durchgeführt, worauf die Mikrophonkapsel geschlossen wird. Würde die Montage des Mikrophons- in der bisher bekannten Weise vorgenommen, d. h. wenn der Elektretkörper allein polarisiert und erst nach Beendigung der Polarisation in die Mikrophonkapsel gelegt werden würde, käme es bei der Montage des Elektretkörpers und besonders beim Einstellen des optimalen Luftspaltes zwischen der Membran und dem Elektretkörper zur Verunreinigung des Elektretkörpers und zum Kurzschluß desselben. Solche Elektretkörper würden niedrigere elektrische Parameter, besonders niedrigere Werte der elektrischen Ladung aufweisen. Infolgedessen würde das Mikrophon z. B. eine bemerkenswerte Empfindlichkeitssenkung aufweisen.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein AusfÜhrungsbeispiel der Erfindung.
Fi g.1 zeigt das Mikrophon- im schematischen Schnitt; F i g. 2 zeigt den zylindrischen Elektretkörper im Achsenschnitt, F i g. 3 in Draufsicht.
Der Elektretkörper 2 ist mittels der Befestigungsarmatur 5 und der Schraubenmutter 6 mit der Grundplatte 4 verbunden, die parallel zur Membran 1 angeordnet ist. Der Elektretkörper 2 hat in seiner Grundfläche in der Längsachse eine mit Elektrodenmetall 3 bezogene blinde Öffnung 8; in welche die Befestigungsarmatur 5 eingelassen und angelötet ist. Zur Befestigungsarmatur 5 wird eine Zuleitung zum Verstärker angeschaltet, während die zweite Zuleitung mit der Membran verbunden wird. A m ganzen Umfang des Elektretkörpers befinden sich Kanälchen 7, wodurch die elektroakustischen Eigenschaften des Mikrophons beeinflußt werden können.
Das erfindungsgemäße Elektreimikrophon beseitigt die Mängel der bisherigen Ausführungen, seine Konstruktion und Herstellung ist einfach, die schwierige Bildung der Öffnungen im Elektretkörper entfällt, die untere Elektrode haftet fest an dem Elektret, und es besteht keine Beschädigungsgefahr bei der Verbindung des Elektrets mit der Elektrode. Das erfindungsgemäße Elektretmikrophon ist gegen die Wirkung von atmosphärischen und mechanischen Einflüssen sehr widerstandsfähig.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektretmikrophon, das aus einer Kapsel, einer Membran und einem keramischen zylindrischen, mit einer Elektrode und Kanälen versehenen Elektretkörper besteht, welcher auf einer Grundplatte befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Elektretkörper (2) an der als Grundfläche dienenden Seite eine blinde Öffnung (8) aufweist, daß diese Grundfläche mit einer festhaftenden metallischen Elektrode (3) versehen ist, deren Metall auch die Wände der blinden Öffnung (8) überzieht, und daß in diese mit Elektrodenmetall bezogene blinde Öffnung (8) eine Befestigungsarmatur (5) eingelötet ist, die den Elektretkörper (2) mit der Grundplatte (4) verbindet.
2. Elektretmikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanälchen (7) an der Stirnseite des Elektretkörpers (2) angeordnet sind.
3. Elektretmikrophon gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektretkörper 70 bis 90 Molprozent BaTi03, 3 bis 6 Molprozent PbTi03, 6 bis 15 Molprozent CaTi03 und 0,5 bis 2 Molprozent Mg0 enthält.
4. Elektretmikrophon gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektretkörper 70 bis 98 Molprozent BaTi03, 0 bis 6 Molprozent PbTi03, 0 bis 15 Molprozent CaTi03, 0 bis 2 Molprozent Mg0, 0 bis 8 Molprozent PbSnOg, 0 bis 10 Molprozent CaSn03 und 0 bis 5 Molprozent Bit (Sn03)a

enthält.
5. Elektretmikrophon gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektretkörper 92 bis 98 Molprozent BaTi03, 0 bis 4 Molprozent PbSn03, 1 bis 7 Molprozent CaSn03 und 0 bis 2,5 Molprozent Bi (Sn03)s enthält.
6. Verfahren zur Montage des Elektretmikrophons gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mikrophonkapsel ein nichtpolarisierter Elektretkörper (2) gelegt und der geeignete Luftspalt zwischen der Membran (1) und dem Elektretkörper (2) eingestellt wird, wonach in an sich bekannter Weise die Polarisation des Elektretkörpers durchgeführt wird, worauf die Mikrophonkapsel geschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 864 696; britische Patentschrift Nr. 438 672-USA.-Patentschrift Nr. 2 284 039.