DE2906497C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektretmikrophon nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Elektretmikrophon dieser Art (DE-OS 24 45 687) erstreckt sich von dem Impedanzwandler ein Draht zu der Gegen­ elektrode. Mit anderen Worten: Die Kammer, die zur Aufnahme des Impedanzwandlers dient, reicht bis zur Rückseite der Gegen­ elektrode. Wenn nun bei einem solchen Mikrophon ein Anschluß des Impedanzwandlers an beispielsweise eine gedruckte Schaltungs­ platte angelötet werden soll, bewirkt die beim Löten entstehende Wärme eine Änderung des Luftdrucks in der Kammer, die an die Rückseite der Gegenelektrode angrenzt. Diese Luftdruckänderung führt zu einer Krümmung der aus Kunstharz bestehenden Elektret­ membran, was die Empfindlichkeit des Mikrophons beeinträch­ tigt. Ferner wird in dem gelöteten Abschnitt eine Öffnung er­ zeugt, um den Raum mit der Außenseite zu verbinden, was zu einer Beeinträchtigung des Frequenzgangs des Mikrophons führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektretmikrophon der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Empfindlichkeit durch Lötarbeiten am Impedanzwandler nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Metallplatte wird einmal eine luft­ dichte Trennung zwischen einem Luftraum hinter der Gegenelektro­ de (zwischen Gegenelektrode und Metallplatte) und der den Impe­ danzwandler aufnehmenden Kammer geschaffen, so daß Lötarbeiten am Impedanzwandler keine direkte Beeinflussung der Elektret­ membran bewirken, zum anderen übernimmt die Metallplatte die Aufgabe, die Gegenelektrode elektrisch mit dem Impedanz­ wandler zu verbinden, ohne daß dazu ein spezieller Draht not­ wendig wäre, und ohne daß ein Durchgangsloch in der Metall­ platte vorhanden sein müßte, welches die luftdichte Abtrennung der den Impedanzwandler aufnehmenden Kammer von dem Luftraum neben der Gegenelektrode aufheben würde.

Zwar ist aus der DE-OS 21 49 192 ein Kondensatormikrophon bekannt, bei dem durch spezielle Ausgestaltung des Gegenelektrodenhalters auf der Rückseite der Gegenelektrode ein Luftraum geschaffen wird, der pneumatisch getrennt ist von einer Impedanzwandler-Aufnahme­ kammer, die unterhalb des Gegenelektrodenhalters vorgesehen ist, jedoch ist bei dieser Anordnung ein Verbindungsdraht von der den Impedanzwandler tragenden Schaltungsplatte durch den Boden des Gegenelektrodenhalters hindurch zu der Gegenelektrode geführt. Diese Konstruktion macht ein kompliziertes Anschließen des Impedanzwandlers mit der Gegenelektrode erforderlich. Nicht nur das Hindurchführen des Drahts durch den Boden des Gegenelektroden­ halters ist mühsam, sondern es besteht gleichzeitig die Gefahr, daß die Öffnung zur Durchführung des Drahts eine Luftverbindung zwischen dem Raum neben der Gegenelektrode und der Aufnahmekammer für den Impedanzwandler schafft. Bei Lötarbeiten am Impedanz­ wandler oder anderen Schaltungselementen unterhalb des Gegen­ elektrodenhalters würde sich demzufolge auch die Luft in dem Raum neben der Gegenelektrode erwärmen, was zu der oben erwähn­ ten unerwünschten Begleiterscheinung führen könnte.

Im Gegensatz dazu ist durch die erfindungsgemäß vorgesehene Metallplatte eine luftdichte Abtrennung der beiden Räume bzw. Kammern möglich, wobei die Metallplatte gleichzeitig zur elektri­ schen Verbindung der Gegenelektrode mit dem Impedanzwandler dient und deshalb auch keine Durchführung für irgendwelche Anschlußdrähte erforderlich sind.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen mit Bezugnahme auf eine Figur erläutert, die in einer Querschnittsdarstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektretmikrophones zeigt.

Zu dem Elektretmikrophon gehört eine zylindrische Kapsel 11, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann. Am Vorderende der Kapsel 11 befindet sich eine Vorderplatte 12, die einstückig mit der Kapsel 11 ausgebildet ist und eine mittige Öffnung 13 zur Schallaufnahme aufweist. Auf der Oberseite der Vorderplatte 12 befindet sich ein den Staubeintritt verhinderndes und Reso­ nanz unterdrückendes Tuch 14, das die Öffnung 13 abdeckt. Inner­ halb der Kapsel 11 befindet sich an die Innenseite der Vorder­ platte 12 anliegend ein flacher Ring 15; innerhalb des Ringes 15 steckt hinter der Vorderplatte 12 eine Elektretmembran 16. Sie besteht aus einer Kunststoff-Folie, die in Dickenrichtung polarisiert ist; auf einer Seite der Kunststoff- Folie ist eine Metallschicht aufgebracht; die Elektretmembran 16 ist mit der metallbeschichteten Oberfläche fest in Kontakt mit dem Ring 15 gehalten. Eine Gegenelektrode 18 befindet sich im Abstand hinter der Elektretmembran 16, wobei ein ring­ förmiger Abstandhalter 17 zwischen dem Ring 15 und der Gegen­ elektrode 18 angeordnet ist.

Hinter der Gegenelektrode 17 befindet sich ein ringförmiger Dämpfer 19, der sich mit seiner Rückseite auf einer Metallplatte 21 abstützt. Sowohl die Gegen­ elektrode 18 wie die Metallplatte 21 werden von einem Gegen­ elektrodenhalter 22 gehalten, der in die Kapsel 11 eingesetzt ist. Der Gegenelektrodenhalter 22 ist zylindrisch ausgebildet und im wesentlichen koaxial innerhalb der Kapsel 11 angeordnet und ist beispielsweise aus einem synthetischen Kunstharz her­ gestellt worden. An dem auf die Membran zu gerichteten Ende weist der Gegenelektrodenhalter 22 eine stufenweise Zunahme des Innendurchmessers auf, so daß eine Stufe zwischen den Abschnit­ ten mit größerem und kleinerem Durchmesser gebildet ist. Die isolierende Metallplatte 21 ruht mit ihrem Rand auf dieser Stufe 23; die Metallplatte 21 wird von der Stufe 23 über den Dämpfer 19 auf die Gegenelektrode 18 zu gedrückt, d. h., in Richtung auf die Vorderplatte 12 der Kapsel 11 zu. Auf der rückseitigen Endfläche des Gegenelektrodenhalters 22 ist eine gedruckte Schaltungsplatte 24 angebracht. Das Hinterende der Kapsel 11 ist nach innen umgebogen und drückt mit dem umgebogenen Rand die Metallplatte 21, den Dämpfer 19, die Gegenelektrode 18, den Abstandhalter 17, über den Gegenelektrodenhalter 22 gegen die Vorderplatte 12, wodurch diese Bestandteile mechanisch als ein einheitlicher Körper fixiert sind. Auf der gedruckten Schal­ tungsplatte 24 ist ein Impedanzwandler 25 befestigt, etwa ein Feldeffekttransistor oder eine integrierte Halbleiterschaltung; ferner ist ein Widerstandselement 26 vorgesehen, das innerhalb des Gegenelektrodenhalters 22 angeordnet ist. Die Anschlüsse dieser Bauelemente sind durch kleine Löcher in der gedruckten Schaltungsplatte 24 nach außen geführt und durch Lötverbindun­ gen mit den Drahtanschlüssen 27 an der Unterseite der gedruck­ ten Schaltungsplatte 24 verbunden.

Zwischen der Metallplatte 21 und der Gegenelektrode 18 ist ein Luftraum 29 ausgebildet, der seinerseits pneumatisch von der den Impedanzwandler 25 aufnehmenden Kammer 28 isoliert ist, nämlich die Metallplatte 21 und die Stufe 23 werden in engem Kontakt zueinander gehalten, so daß ein leichter Luft­ durchlaß dazwischen verhindert ist. In der Gegenelektrode 18 sind Luftlöcher 31 ausgespart, welche von dem Luftraum 29 zu der Rückseite der Elektretmembran 16 führen. Beispielsweise ist der Mittenabschnitt der Metallplatte 21 auf die Gegenelektrode 18 zu ausgewölbt und bildet einen Vorsprung 32, welcher den Kon­ takt zu der Gegenelektrode 18 herstellt, um den elektrischen An­ schluß daran zu gewährleisten. Der Vorsprung 32 kann wahlweise durch Punktschweißung mittels der Gegenelektrode 18 verbunden sein. An die Metallplatte 21 ist ebenfalls mittels Punktschwei­ ßung ein Steueranschluß 33 des Impedanzwandlers 25 angeschlossen.

Der Dämpfer 19 besteht beispielsweise aus Gummi, Filz, Kunst­ stoff oder dgl. Sofern der Dämpfer 19 aus einem Material be­ steht, das nicht gasdurchlässig ist, wird die Kontaktfläche des Dämpfers 19 mit der Gegenelektrode aufgerauht, wie das bei 34 angedeutet ist. In einem Abschnitt des Abschnittes mit erhöhtem Innendurchmesser des Gegenelektrodenhalters 22, d. h. an einem Abschnitt, dessen Innenwand sich am Umfang der Gegenelektrode 18 abstützt, ist eine Aussparung 35 ausgebildet. Obwohl diese Aus­ sparung sehr klein ist, erlaubt sie eine Luftströmung zwischen dem Luftraum 29 und der Außenseite durch die aufgerauhte Ober­ fläche 34 hindurch oder durch den Dämpfer selbst hindurch, so­ fern dieser aus Filz besteht. Eine aufgerauhte Oberfläche kann auch an der Seite der Metallplatte 21 vorgesehen werden. Die Rauhigkeit der Oberfläche 34 ist zu klein, um mit dem bloßen Auge festgestellt zu werden; sofern beispielsweise der Dämpfer aus Kunststoff besteht, reichen hierzu die beim Walzen erzeug­ ten Kratzspuren aus. Ferner kann eine aufgerauhte Oberfläche an der Gegenelektrode 18 vorgesehen werden. Die Aussparung 35 muß nicht immer lediglich an einer Stelle angeordnet sein, sondern es können eine Anzahl Aussparungen 35 an verschiedenen Stellen vorgesehen werden.

Bei üblichen Elektretmikrophonen werden die Metallplatte 21 und der Dämpfer 19 nicht vorgesehen; dadurch besteht der Luftraum an der Rückseite der Gegenelektrode 18 aus einem einzigen Raum und schließt die Kammer 28 zur Aufnahme des Impedanzwandlers ein. Bei dieser Anordnung dehnt sich als Folge von Lötarbeiten die Luft in der Kammer 28 aus, wodurch es zu einem Anstieg des Luft­ drucks kommt, der über die Luftlöcher 31 auf das Diaphragma 16 einwirkt; da es sich bei der Membran 16 um einen Elektreten handelt, kann sich die Membran in einigen Fällen leicht aus­ dehnen, wodurch dessen Empfindlichkeit verändert wird. Da die unter erhöhtem Druck stehende Luft keinen gezielten Weg zum Ent­ weichen hat, kann diese Luft durch die Anschlußbohrungen in der gedruckten Schaltungsplatte 24, in welcher Löcher für die Löt­ verbindungen 27 ausgebildet sind, entweichen, was dazu führt, daß der Luftraum 28 mit der Außenseite in Verbindung steht, was zu einem Luftverlust führt, was wiederum den Frequenzgang des Mikrophons verschlechtert.

Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Elektretmikrophon der Luftraum 29 gegenüber der den Impedanzwandler aufnehmenden Kammer 28 isoliert, so daß selbst dann, wenn sich die Luft in der Kammer 28 als Folge der Erwärmung bei Lötarbeiten ausdehnt, hiervon keine Auswirkung auf den Luftraum 29 ausgeht, so daß sich die Membran 19 weder ausdehnen kann, noch eine Änderung des Frequenzganges auftritt. Selbst wenn darüber hinaus Löcher in den Lötverbindungen 28 ausgebildet werden, beeinträchtigen diese den Frequenzgang nicht.

Bei einer Untersuchung des Mikrophones wird ein Anschlußstück mit dem zu lötende Anschluß verbunden; in diesem Falle tritt, selbst wenn das Anschlußstück gegen den Anschluß gedrückt wird, um eine Luftdruckänderung in der Kammer 28 hervorzurufen, keine Auswirkung auf den Luftdruck in dem Luftraum 29 auf, so daß keine Möglichkeit zur Einwirkung auf die Membran 16 besteht, um den Frequenzgang zu verändern. Da keine Schwierigkeiten auftreten können, selbst wenn die den Impedanzwandler aufnehmende Kammer 28 mit der Außenseite in Verbindung steht, ist es möglich, ein zur Lagefeststellung dienendes Loch 38 in der gedruckten Schal­ tungsplatte 24 auszubilden, um den Anschluß eines Meßinstrumen­ tes zu ermöglichen, um die charakteristischen Eigenschaften des Mikrophones automatisch zu messen. Sofern das der Lagefest­ stellung dienende Loch 38 nicht vorgesehen ist, kann zur Er­ leichterung der Luftströmung zwischen der Kammer 28 und der Außenseite eine Nut 39, beispielsweise mit einer Tiefe von 0,1 mm in der Stufe 23 an der Stelle der Aussparung 35 ausge­ bildet werden, um eine Luftströmung zwischen der Kammer 28 und der Aussparung 35 zu ermöglichen. Als Folge wird sich eine Luft­ druckänderung in der Kammer 28 unmittelbar durch die Nut 39 hin­ durch mit dem Außenluftdruck ausgleichen. Da der gegenüber der Kammer 28 isolierte Luftraum 29 ein kleines Volumen aufweist, ist es möglich, auch bei hohen Frequenzen eine gute Empfind­ lichkeit zu erhalten, d. h. es wird ein breites Frequenzband erhalten, das sowohl die tiefen Frequenzen wie die hohen Frequen­ zen abdeckt, und der Einfluß des Abdecktuches 14 auf den Fre­ quenzgang ist vermindert. Das Tuch 14 kann einfach auf die Vor­ derplatte 12 geklebt sein; ferner kann es sich hierbei um einen aufgerauhten Vliesstoff handeln, der ein ansprechendes Aussehen hat, sich nicht leicht durchscheuern läßt oder ausfranst und automatisch auf die Vorderplatte 12 aufgesteckt werden kann.

Dank der Anwendung des Dämpfers 19 können die Innenteile des Mikrophones ausreichend festgehalten sein, indem die Nachgiebig­ keit oder die Federeigenschaft des Dämpfers ausgenutzt wird. Dies gewährleistet eine gute elektrische Verbindung zwischen einem Erdanschluß 37, der am Rand der Unterseite der gedruckten Schaltungsplatte 24 ausgebildet ist, und dem umgebogenen Abschnitt der Kapsel 11. Hierzu befindet sich die auf die Elektretmembran 16 zu gerichtete Endfläche des Gegenelektrodenhalters 22 hinter der Vorderseite der Gegenelektrode 18 und bildet einen schmalen Zwischenraum 40 zwischen dem Gegenelektrodenhalter 22 und dem Abstandshalter 17. Durch entsprechende Auswahl der Höhe des Zwischenraumes 40, d. h. durch Anwendung einer entsprechenden Druckkraft des Kapselhinterendes auf die gedruckte Schaltungs­ platte, ist es möglich, den Luftstrom zwischen dem Luftraum 29 und der Außenseite zu steuern. Da der Luftstrom zwischen dem Luftraum 29 und der Außenseite durch die sehr kleinen Lücken erfolgt, die durch die aufgerauhte Oberfläche 34 und die Aus­ sparung 35 gebildet sind, ist es möglich, daß der Druck in dem Luftraum 29 dem Außendruck in einem solchen Ausmaß folgt, daß ein Luftaustritt die charakteristischen Eigenschaften des Mikro­ phones nicht beeinträchtigt.

Obwohl ein Dämpfer 19 und eine iso­ lierende Metallplatte 21 vorgesehen sind, kann das Mikrophon leicht zusammengebaut werden, indem aufeinanderfolgend die Be­ standteile an den vorgesehenen Platz gesetzt werden, wie das bei einem üblichen Mikrophon der Fall ist. Da weiterhin der Vorsprung 32 einstückig mit der Metallplatte 21 ausgebildet ist, wird der Kontakt zur Gegenelektrode 18 um diese elektrisch anzuschließen, automatisch erzeugt; es sind daher keine besonde­ ren Maßnahmen erforderlich, um die Metallplatte 21 mit der Ge­ genelektrode 18 zu verbinden. Die Aussparung 35 kann weiterhin auch rund um den gesamten Außenumfang des Dämpfers 19 ausge­ bildet sein. Selbst, wenn sich der Innenluftdruck als Folge einer Änderung der Umgebungstemperatur ändert, folgt dieser leicht dem Außenluftdruck. Zum Beispiel kann bei einem Mikro­ phon, dessen Kapsel 11 einen Durchmesser von ungefähr 10 mm und eine Höhe von ungefähr 6,5 mm aufweist, als Dämpfer 19 eine 0,8 mm dicke Polyäthylenfolie dienen, und es werden drei jeweils 3 mm breite Aussparungen 35 in gleichmäßigen Abständen zueinander ausgebildet.

Claims (10)

1. Elektretmikrophon mit
einer zylindrischen Kapsel mit einer mit einer zentralen Öffnung versehenen Vorderplatte (12),
einer Elektretmembran (16) innerhalb dieser Kapsel hin­ ter der Vorderplatte,
einer Gegenelektrode (18) im Abstand zur Rückseite der Elektretmembran (16),
einem zylindrischen, koaxial innerhalb der Kapsel angeord­ neten Halter (22) für die Gegenelektrode, und
einem Impedanzwandler (25) innerhalb einer mit Hilfe des Gegenelektrodenhalters (22) gebildeten Kammer (28),
dadurch gekennzeichnet, daß
eine trennende Metallplatte (21) im Abstand zur Rückseite der Gegenelektrode (18) von einer, durch eine Zunahme des Innendurchmessers des Gegenelektrodenhalters (22) gebil­ deten, Stufe (23) gehalten ist,
so daß zwischen Gegenelektrode (18) und Metallplatte (21) ein Luftraum (29) gebildet ist und auf der anderen Seite der trennenden Metallplatte (21) auf den Impedanzwand­ ler (25) zu die den Impedanzwandler (25) aufnehmende Kammer (28) gebildet ist,
wobei der Luftraum (29) und die Kammer (28) durch die Me­ tallplatte (21) voneinander luftdicht getrennt sind,
ein Anschluß (33) des Impedanzwandlers (25) elektrisch an die trennende Metallplatte (21) angeschlossen ist, und
der Mittenabschnitt der Metallplatte (21) eine auf die Gegenelektrode gerichtete Auswölbung (32) aufweist, die als Vorsprung den mechanischen und elektrischen Kontakt zu der Gegenelektrode (18) bildet.

2. Elektretmikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Rückseite des Gegenelektrodenhalters (22) eine gedruckte Schaltungsplatte (24) angeordnet ist, auf der der Impedanzwandler (25) befestigt ist, und das Hinterende der Kapsel um die Rückseite der gedruckten Schaltungsplatte (24) herumgebogen ist, um die Schaltungs­ platte in Richtung auf die Vorderplatte (12) zu zu drücken.

3. Elektretmikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gegenelektrode (18) und der Metallplatte (21) ein ringförmiger Dämpfer (19) ange­ ordnet ist, welcher den Luftraum (29) in radialer Richtung begrenzt.

4. Elektretmikrophon nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf der Elektretmembran (16) zu ge­ richtete Stirnseite des Gegenelektrodenhalters (22) gegen­ über der Vorderseite der Gegenelektrode zurückgesetzt ist, und das Hinterende der Kapsel nach innen abgebogen ist, um den Gegenelektrodenhalter gegen die Vorderplatte zu pressen; und der Dämpfer (19) federnd ausgebildet ist, um die Bestandteile in der Kapsel mechanisch zu stabili­ sieren.

5. Elektretmikrophon nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer (19) aus einem Material mit solcher Gasdurchlässigkeit besteht, daß die akusti­ schen Eigenschaften des Mikrophones nicht beeinträchtigt werden.

6. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Berührungs­ flächen zwischen Dämpfer (19) und Gegenelektrode (18) aufgerauht ist, um in dem Grenzbereich zwischen diesen einen so kleinen Luftdurchlaß auszubilden, daß davon die akustischen Eigenschaften des Mikrophones nicht beein­ trächtigt werden.

7. Elektretmikrophon nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens ein Abschnitt der Gegenelektrode (18) innerhalb des Gegenelektrodenhalters (22) befindet, und daß gegenüber dem Dämpfer (19) in der auf die Gegenelektrode weisenden Stirnseite des Gegen­ elektrodenhalters (22) mindestens eine Aussparung (35) ausgebildet ist.

8. Elektretmikrophon nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Stufe des Gegenelektrodenhalters (22) im Bereich der Aussparung eine Nut (39) ausgebildet ist, die eine Luftströmung zwischen der den Impedanzwand­ ler (25) aufnehmenden Kammer (28) und dieser Aussparung (35) zuläßt.

9. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Außenseite der Vorderplatte ein Vliesstoff (14) oder dgl. befindet, um die mittige Öffnung (13) abzudecken.

10. Elektretmikrophon nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der gedruckten Schaltungs­ platte (24) eine Öffnung (38) zur Lagefeststellung ausge­ bildet ist.