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Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrofone im Allgemeinen und im Besonderen eine „Rückplatten”-Baugruppe für einen Kondensatormikrofonwandler.
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Ein Mikrofon besitzt mindestens eine Wandlerbaugruppe, die allgemein als „Kapsel” bekannt ist, die Schallwellen detektiert und die Schallwellen in ein elektrisches Signal wandelt. Ein Kondensatormikrofon besitzt eine Kapsel die üblicherweise eine Metallscheibe enthält, bekannt als „Rückplatte”, die in einer Position mit einem Abstand und isoliert von einer Metall (oder metallbeschichteten) Membran befestigt ist. Die Rückplatte und die Membran sind mit elektrischen Anschlüssen verbunden und fungieren als gegenüberliegende Platten eines Kondensators, der eine direkt zur Größe und dem Abstand der Membran und der Rückplatte proportionale Kapazität hat. Die Bauteile und Abstandsdimensionen in der Kondensatormikrofonkapsel sind üblicherweise sehr klein, wobei die Membran etwa 6 μm stark und in einem Abstand von etwa 40 μm von der Rückplatte angeordnet ist.
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Wenn die Membran durch Schallwellen in Schwingungen versetzt wird, bewegt sie sich zur Rückplatte und von dieser weg, wodurch sich der Abstand zwischen Membran und Rückplatte verändert, was eine Änderung der Kapazität verursacht. Wenn ein geeigneter elektrischer Schaltkreis mit der Rückplatte und der Membran verbunden ist, wird die Änderung der Kapazität detektiert und ein elektrisches Signal erzeugt.
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Die Kondensatormikrofonrückplatte umfasst eine Baugruppe enthaltend eine planare Metallscheibe und eine Halterung, wobei die Halterung geeignet ist, die Scheibe mit einer Kapselbaugruppe zu verbinden und die Scheibe von der Membran zu isolieren. Für einen beträchtlichen Zeitraum wurden Rückplattenbaugruppen hergestellt durch anfängliche Fertigung der Metallscheibe mit einem Fräsprozess; Umspritzung einer Kunststoffhalterung um den Umfang der Scheibe, einen zweiten Schritt des Fräsens zur Endbearbeitung der planaren Oberflächen und Fertigung eines Felds von ersten Öffnungen in der Scheibe und Haltern, die in einer ersten Richtung, senkrecht zu den planaren Oberflächen der Scheibe angelegt sind, einen dritten Schritt des Fräsens zur Herstellung wenigstens einer zweiten Öffnung und Haltern, die in eine zweite Richtung, parallel zu den planaren Oberflächen angelegt ist; und Gewindeschneiden der zweiten Öffnungen um einem elektrischen Anschluss eine Gewindeeingriff mit der Scheibe zu ermöglichen. Die Rückplattenbaugruppe wird anschließend mit der Kapselbaugruppe mit einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln durch einige der ersten Öffnungen verbunden.
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Während dieses Verfahren zur Herstellung von Rückplattenbaugruppen für einige Zeit erfolgreich angewandt wurde, weist es doch eine Anzahl von Nachteilen auf. Beispielsweise weist das Verfahren viele verschiedene Schritte auf, wobei jeder Schritt die Komplexität und den Spielraum für Fehler und Kosten erhöht. Das ist insbesondere der Fall, wenn weitere maschinelle Einrichtungen erforderlich sind, um jeden zusätzlichen Schritt des Verfahrens durchzuführen. Darüber hinaus kann sich der Schritt des Fräsens und Gewindeschneidens der zweiten Öffnungen als schwierig erweisen, da dieses die Kunststoffhalterung deformieren kann, was wiederum den Abstand zwischen Rückplatte und Membran beeinflussen und die Qualität des von der Kapsel erzeugten elektrischen Signals herabsetzen kann.
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Daher wäre es wünschenswert, eine alternative Rückplattenbaugruppe für eine Kondensatormikrofonkapsel bereitzustellen, die in einem einfacheren, schnelleren, einheitlicheren und/oder kosteneffizienteren Verfahren als aus dem Stand der Technik bekannt hergestellt wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Baugruppe für eine Kondensatormikrofonkapsel bereitgestellt, die Baugruppe umfasst:
eine Platte mit gegenüberliegenden planaren Oberflächen und einem oder mehreren Reitern, die sich seitlich von dem Umfangsbereich erstrecken, wobei mindestens ein Reiter dazu geeignet ist, einen elektischen Anschluß aufzunehmen; und
eine Halterung die um mindestens einen Teil des Umfangsbereichs angeordnet ist.
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Weitere Aspekte werden ebenfalls offenbart.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, die Folgendes zeigen:
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1 zeigt eine Aufsicht auf eine Rückplattenbaugruppe, teilweise hergestellt;
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2 zeigt eine Seitenansicht der Rückplattenbaugruppe dargestellt in 1;
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3 zeigt eine Aufsicht auf die Rückplattenbaugruppe, vollständig hergestellt;
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4 zeigt eine Seitenansicht der Rückplattenbaugruppe dargestellt in 3;
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5 zeigt einen Graph von Dämpfung gegen die Frequenz in logarithmischer Skalierung (engl: „rhythmic scale frequency”), für eine Rückplattenbaugruppe nach dem Stand der Technik; und
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6 zeigt einen Graph von Dämpfung gegen die Frequenz in logarithmischer Skalierung (engl: „rhythmic scale frequency”), für eine Rückplattenbaugruppe dargestellt in den 3 und 4.
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1 zeigt eine teilweise fertiggestellte Rückplattenbaugruppe 1. Die Baugruppe 1 umfasst eine Platte 2 mit zwei gegenüberliegenden planaren Oberflächen 3, 4, die über die Seitenwände 5 verbunden sind. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Platte 2 als runde Scheibe ausgestaltet, wobei jedoch eingeräumt wird, dass die Platte 2 auch in anderen Formen ausgestaltet werden kann. Die Platte 2 weist eine Mehrzahl an sich seitlich von der Platte erstreckenden Reitern 6 auf, wobei jeder Reiter 6 in einem Abstand von den Seitenwänden 5 an einer Endfläche 7 endet. Die Reiter 6 sind in gleichmäßigen Abständen in einem ringförmigen Bereich um den Umfang der Platte 2 angeordnet und besitzen eine geringere Stärke als die Platte 2, die der Abstand der planaren Oberflächen 3, 4 ist. Vorzugsweise weist die Platte 2 vier Reiter 6 auf, jedoch kann die Platte 2 ausgestaltet sein um mehr oder weniger Reiter 6, abhängig von Ausgestaltungserfordernissen, aufzuweisen, einschließlich eines einzelnen Reiters 6, der sich seitwärts von der Platte 2 um den ringförmigen Bereich erstreckt. Mindestens ein Reiter 6 ist dazu geeignet, einen elektrischen Anschluss aufzunehmen (nicht dargestellt). In dem dargestellten Beispiel weisen zwei der Reiter 8 und 9 Öffnungen 10 auf, die sich radial einwärts von den entsprechenden Endflächen 7 erstrecken. Jede Öffnung 10 ist mit einem Gewinde versehen, wodurch die elektrischen Anschlüsse in Gewindeeingriff mit der Platte 2 stehen können. Die Platte 2 besitzt ferner eine Lippe 11, die seitwärts von der Platte 2 hervorsteht und sich zumindest um einen Teil des ringförmigen Bereichs erstreckt.
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Die Baugruppe 1 beinhaltet ebenfalls eine Halterung 20, die an der Platte 2 befestigt ist. Die Halterung 20 umschließt wenigstens teilweise den ringförmigen Umfangsbereich der Platte 2, verbunden mit der Lippe 11 und den Seitenwänden 5. Vorzugsweise umschließt die Halterung 20 wenigstens einige der Reiter 6. Die Halterung 20 ist aus einem elektrisch isolierendem Material hergestellt, wie zum Beispiel Kunststoff, wodurch die Platte 2 von anderen Bauteilen, mit denen die Halterung 20 verbunden ist, isoliert ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht der Baugruppe 1, darstellend einen der Reiter 8, der durch eine mit einem Gewinde versehende Öffnung dazu geeignet ist mit einem elektrischen Anschluss verbunden zu werden. Die Halterung 20 besitzt eine Aussparung 21 angeordnet über der Öffnung 10, die Zugang für einen elektrischen Anschluss durch die Halterung 20 bietet um diesen mit der Platte 2 zu verbinden.
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Die Baugruppe 1 ist hergestellt worden, indem zuerst ein Materialrohling (in diesem Fall eine Messingplatte) mit einer Frässpindel (nicht dargestellt) gefräst wurde, um die Platte 2, aufweisend Reiter 6 und eine Lippe 11, zu fertigen. Während dieses Bearbeitungsschritts wird eine Stirnfläche 7 mindestens eines Reiters 8, 9 gefräst, um eine Öffnung 10 auszuformen. Ferner wird in die Öffnung 10 ein Gewinde geschnitten, mit der Frässpindel, die ein Gewindeschneidwerkzeug führt, oder aber auch in einem getrennten Arbeitsschritt.
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Die Platte 2 wird anschließend in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeugs (nicht dargestellt) eingesetzt, das ausgelegt ist die Platte 2 in bestimmter Ausrichtung aufzunehmen, wobei zumindest einige der Reiter 6 mit Strukturen in der Kavität interagieren. Aufgeschmolzener Kunststoff wird in die Kavität gespritzt um die Halterung 20 in Verbindung mit der Platte 2 auszuformen, wobei die Halterung 20 an der Lippe 11 und den Seitenwänden 5 befestigt wird. Das Spritzgießwerkzeug besitzt Bereiche, die in die Kavität reichen und jede Öffnung 10 abdecken, wodurch die Aussparung 21 in der Halterung 20 über jeder Öffnung 10 ausgeformt wird.
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3 zeigt die Baugruppe 1 nach ihrer Fertigung. Die Platte 2 besitzt eine Mehrzahl von Schallöffnungen 12, die sich zumindest zu einem Teil durch die Platte 2 von der planaren Oberfläche 3 aus erstrecken. Die Halterung 20 weist eine Anordnung von sich durch die Halterung 20 erstreckenden Befestigungsöffnungen 22 auf, die ausgelegt sind, den entsprechenden Befestigungsmitteln zu erlauben durchzugreifen und die Baugruppe 1 an einer Kapselbaugruppe (nicht dargestellt) zu befestigen. Die Platte 2 besitzt ferner eine Nut 13 angeordnet in einem alternativen ringförmigen Bereich, die einen Luftspalt bereitstellt, wenn die Baugruppe 1 mit der Kapselbaugruppe verbunden ist.
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4 zeigt eine Seitenansicht der Baugruppe 1. Die Platte 2 hat bündige planare Oberflächen 3, 4 mit der Ober- und Unterseite 23, 24 der Halterung.
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Die Baugruppe 1 wird ausgehend vom in den 1 und 2 dargestellten Stadium teilweiser Fertigstellung zum in den 3 und 4 dargestellten Stadium vollständiger Fertigstellung in einem einzigen Frässchritt fertiggestellt, der die Schallöffnungen 12, Nut 13, Befestigungsöffnungen 22 erzeugt, und die Ober- und Unterseiten 3, 4, 23 und 24 endbearbeitet.
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5 zeigt einen Graph von Dämpfung gegen die Frequenz in logarithmischer Skalierung (engt: „rhythmic scale frequency”) für eine Kapselbaugruppe (nicht dargestellt) die eine alternative Rückplattenbaugruppe (nicht dargestellt) umfasst, die einen ähnlichen Aufbau wie die Rückplattenbaugruppe 1 hat, der jedoch die Reiter 6 fehlen und deren Öffnungen 10 in einem weiteren Fertigungsschritt, nach der Herstellung und Spritzgießen der Platte 2 und der Halterung 20, gebohrt und mit Gewinde versehen wurden.
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6 zeigt ebenfalls einen Graph von Dämpfung gegen die Frequenz in logarithmischer Skalierung (engl: „rhythmic scale frequency”) für die Kapselbaugruppe, die verwendet wurde den Graphen in 5 zu erzeugen und die die Rückplattenbaugruppe 1 enthält.
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5 zeigt die von der alternativen Rückplattenbaugruppe resultierende Dämpfung, die signifikant bei niederfrequenten Schwingungen variiert, insbesondere bei Schwingungen unterhalb von 40 Hz. Das ist allgemein als Niederfrequenzverlust bekannt und ist im Allgemeinen unerwünscht, da dieses die Qualität von mit der Kapselbaugruppe aufgenommenen Tonaufnahmen herabsetzen kann. Demgegenüber zeigt 6, dass die resultierende Dämpfung von Baugruppen 1 weniger variiert, insbesondere im Niederfrequenzbereich.
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Dies ist teilweise auf den zusätzlichen bei der Fertigung der alternativen Rückplattenbaugruppe angewandten Herstellungsschritt zurückzuführen, der oft die Halterung 20 deformiert und die Ausrichtung der Platte 2 beeinflusst, wenn diese mit der Kapselbaugruppe verbunden ist. Da der Abstand zwischen der Rückplatte und der Membran üblicherweise sehr klein ist (etwa 40 μm), kann jede Veränderung dieses Abstands die Veränderung der von der Kapselbaugruppe detektierten Kapazität beeinflussen und so auch das erzeugte Signal beeinflussen.
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Da dieser zusätzliche Herstellungsschritt bei der Herstellung der Baugruppe 1 nicht erforderlich ist, reduziert sich die Gefahr die Halterung 20 zu deformieren, was zu einem gleichmäßigeren Abstand zwischen Rückplattenbaugruppe 1 und der Membran führt, was die Frequenzverluste reduziert.
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Es ist offensichtlich, dass naheliegende Abwandlungen oder Modifikationen gemacht werden können, die in Übereinstimmung mit der grundlegenden Idee der vorliegenden Erfindung sind und die Teil der Erfindung sein sollen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückplattenbaugruppe
- 2
- Platte
- 3, 4
- planare Oberfläche
- 5
- Seitenwände
- 6, 8, 9
- Reiter
- 7
- Endfläche
- 10
- Öffnung
- 11
- Lippe
- 12
- Schallöffnung
- 13
- Nut
- 20
- Halterung
- 21
- Aussparung
- 22
- Befestigungöffnungen
- 23
- Oberseite
- 24
- Unterseite
