JP2000050393A - エレクトレットコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立工程における管理の手間を省くことがで
きるようにする。 【構成】 入力された音響を電気信号として出力するマ
イクロホン部１００と、マイクロホン部１００を収納す
るケース部２００とを備えており、ケース部２００は、
セラミックスシートからなるベース部２１０と、ベース
部２１０の縁部に積層して取り付けられる４つの枠体２
２１、２２２、２２３、２２４から構成されるセラミッ
クスシートからなる枠体部２２０とを有しており、マイ
クロホン部１００は、枠体部２２０に取り付けられる表
面にエレクトレット層が形成された背極１１０と、背極
１１０のエレクトレット層と所定の空間１５０を空けて
取り付けられた振動膜１２０とを有しており、ベース部
２１０及び枠体部２２０には、振動膜１２０からの信号
を伝達するための導電性膜が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトレットコ
ンデンサマイクロホンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエレクトレットコンデンサマイク
ロホンを図９を参照しつつ説明する。この従来のエレク
トレットコンデンサマイクロホンは、主として入力され
た音響を電気信号として出力するマイクロホン部５００
と、このマイクロホン部５００を収納するケース部６０
０とから構成されている。

【０００３】前記マイクロホン部５００は、表面にエレ
クトレット層５１１が形成された固定電極５１０と、こ
の固定電極５１０にスペーサ５２０を介して一定の間隔
をもって対向させられた振動膜５３０と、ゲート端子５
４１が前記固定電極５１０に、ソース端子５４２が前記
振動膜５３０の電極層 (図示省略) にそれぞれ接続され
たインピーダンス変換素子としてのＦＥＴ５４０とを有
している。

【０００４】固定電極５１０とこの固定電極５１０の表
面に形成されたエレクトレット層５１１には、前記固定
電極５１０と振動膜５３０との間の空間５５０を背室６
５０と連通させるための貫通孔５１２が開設されてい
る。

【０００５】一方、前記ケース部６００は、導電性の素
材であるアルミニウムから形成された略有底円筒形状の
ケース本体部６１０と、このケース本体部６１０の開放
側を閉塞するとともに前記ＦＥＴ５４０が実装される基
板部６２０と、前記マイクロホン部５００を保持するホ
ルダ部６３０と、前記振動膜５３０とケース本体部６１
０との間に介在される導電性を有するリング６４０とを
有している。振動膜５３０は、リング状の枠体５３１に
貼着されている。

【０００６】そして、この種のエレクトレットコンデン
サマイクロホンは、音響がケース本体部６１０に開設さ
れた音孔６１１を介して振動膜５３０に伝わり、振動膜
５３０の振動に伴う固定電極５１０のエレクトレット層
５１１とで構成されたコンデンサーの静電容量の変化に
よる電圧の変化を電気信号として出力している。

【０００７】また、より小型化を指向した半導体エレク
トレットコンデンサマイクロホンもある。この半導体エ
レクトレットコンデンサマイクロホンは、図１０に示す
ように、マイクロホン部７００を半導体素子を形成する
技術を応用して構成している。すなわち、このマイクロ
ホン部７００は、インピーダンス変換素子や増幅素子等
からなる集積回路が形成されたウエハ部７１０と、この
表面に形成されたエレクトレット層７２０と、このエレ
クトレット層７２０の上に形成されたスペーサ７３０
と、このスペーサ７３０に取り付けられた振動膜７４０
とを有しており、前記ウエハ部７１０とエレクトレット
層７２０とには貫通孔７１１が開設されている。

【０００８】一方、前記ケース部８００は、導電性の素
材であるアルミニウムから形成された略有底円筒形状の
ケース本体部８１０と、このケース本体部８１０の開放
側を閉塞するとともに前記ケース本体部８１０と導通さ
れるアース板部８２０と、前記マイクロホン部７００を
保持するホルダ部８３０とを有している。

【０００９】前記マイクロホン部７００に形成された貫
通孔７１１は、ケース部８００を構成するホルダ部８３
０に凹設された背室８４０と連通している。

【００１０】このような半導体エレクトレットコンデン
サマイクロホンのマイクロホン部７００の製造工程は次
の通りである。まず、ウエハ部７１０に多数個の集積回
路を形成する。集積回路が形成された側にシリコン酸化
膜を形成する。前記シリコン酸化膜を加熱冷却又は電子
線照射等の適宜な手法によってエレクトレット化してエ
レクトレット層７２０とする。

【００１１】次に、エレクトレット層７２０とウエハ部
７１０とに貫通孔７１１を開設する。この貫通孔７１１
は、レーザ加工や超音波加工によって行われる。さら
に、スペーサ７３０を形成する。

【００１２】前記スペーサ７３０に振動膜７４０を取り
付ける。すると、エレクトレット層７２０と振動膜７４
０との間には、スペーサ７３０の厚さに相当する空間７
５０が形成される。なお、振動膜７４０の上面には電極
膜７４１が予め形成されている。また、振動膜７４０
は、リング状の枠体７４２に貼着されている。

【００１３】ウエハに形成された多数のマイクロホン部
７００は、ダイシングソーで分割される。この分割され
たマイクロホン部７００のウエハ部７１０の裏面側に端
子７６０が取り付けられて、マイクロホン部７００とし
て完成する。

【００１４】このように形成されたマイクロホン部７０
０は、セラミックス等からなるケース部８００のホルダ
部８３０に保持されるとともに、ホルダ部８３０の背面
側に取り付けられたアース板８２０とともに、ケース本
体部８１０に取り付けられる。この際、振動膜７４０
は、ケース本体部８１０の音孔８１１に正対させる。ま
た、前記空間７５０は、貫通孔７１１を介して背室８４
０に連通される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の２種類のエレクトレットコンデンサマイクロホ
ンでは、ケース部或いは振動膜が貼着されたリング状の
枠体にＶ字形状の溝を形成しておき、この溝を介して背
室と外部とを連通させていたが、ケース部やリング状の
枠体はアルミニウムで形成されているため、小型のエレ
クトレットコンデンサマイクロホンでは寸法精度の面か
ら管理が困難であった。また、ケース部にＶ字形状の溝
を形成する場合には、組立工程におけるカシメ時の管理
が困難であった。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、組立工程における管理の手間を省くことができるエ
レクトレットコンデンサマイクロホンを提供することを
目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエレクトレ
ットコンデンサマイクロホンは、入力された音響を電気
信号として出力するマイクロホン部と、このマイクロホ
ン部を収納するケース部とを備えており、前記ケース部
は、セラミックスシートからなるベース部と、このベー
ス部に積層して取り付けられる１又は２以上の枠体から
構成されるセラミックスシートからなる枠体部とを有し
ており、前記マイクロホン部は、前記枠体部に取り付け
られる表面にエレクトレット層が形成された背極と、こ
の背極のエレクトレット層と所定の空間を空けて取り付
けられた振動膜とを有しており、前記ベース部及び枠体
部には、振動膜からの信号を伝達するための導電性膜が
形成されている。

【００１８】また、前記枠体部には、ベース部と枠体部
の枠体と背極とで囲まれた空間である背室を外部と連通
させる通気孔が形成されている。

【００１９】さらに、前記枠体部は、このベース部に取
り付けられる略額縁状の第１の枠体と、この第１の枠体
の上に取り付けられる略額縁状の第２の枠体と、この第
２の枠体の上に取り付けられる略額縁状の第３の枠体と
を有している。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの概略的
断面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係るエレク
トレットコンデンサマイクロホンを構成するケース部の
蓋体以外の概略的分解斜視図、図３は本発明の第１の実
施の形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン
を構成するケース部から第４の枠体及び蓋体を除いた状
態の概略的斜視図、図４は本発明の第２の実施の形態に
係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの概略的断
面図、図５は本発明の第３の実施の形態に係るエレクト
レットコンデンサマイクロホンに用いられる枠体部を構
成する第１の枠体の概略的斜視図、図６は本発明の第４
の実施の形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロ
ホンの概略的断面図、図７は本発明の第４の実施の形態
に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンを構成す
るケース部の蓋体以外の概略的分解斜視図、図８は本発
明の第１の実施の形態に係るエレクトレットコンデンサ
マイクロホンを構成するケース部から第４の枠体及び蓋
体を除いた状態の概略的斜視図である。

【００２１】本実施例に係るエレクトレットコンデンサ
マイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力
するマイクロホン部１００と、このマイクロホン部１０
０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、絶縁性部材からなるベース部２１０と、
このベース部２１０の縁部に積層して取り付けられる４
つの枠体２２１、２２２、２２３、２２４からなる枠体
部２２０とを有しており、前記マイクロホン部１００
は、前記枠体部２２０に取り付けられる表面にエレクト
レット層 (図示省略) が形成された背極１１０と、この
背極１１０のエレクトレット層と所定の空間１５０を空
けて取り付けられた振動膜１２０とを備えており、前記
ベース部２１０及び枠体部２２０には、振動膜１２０か
らの信号を伝達するための導電性膜としての外部端子２
１１、導電部２１１Ｂ、２２２Ｂ、２２３Ｂが形成され
ており、前記枠体部２２０にはベース部２１０と枠体部
２２０と背極１１０とで囲まれた空間である背室３００
と外部とを連通させる通気孔２２１ａが形成されてい
る。

【００２２】まず、ベース部２１０は、焼成するとセラ
ミックスとなるセラミックスシートからなり、所望の形
状に切断される。このベース部２１０の上面から正面を
経て裏面には、エレクトレットコンデンサマイクロホン
の３つの外部端子２１１が形成されている。かかる外部
端子２１１は、金属メッキによる導電性膜から構成され
ている。

【００２３】このベース部２１０の上側縁部には、略額
縁状の第１の枠体２２１が取り付けられる。この第１の
枠体２２１も、ベース部２１０と同様にセラミックスシ
ートから構成されている。また、この第１の枠体２２１
は、通気孔２２１ａとなる切欠部２２１Ａが形成されて
いる。さらに、この第１の枠体２２１の上面から内面を
経て裏面には、前記外部端子２１１と導通される３つの
導電部２２１Ｂが金属メッキによる導電性膜によって形
成されている。

【００２４】また、前記第１の枠体２２１の上には、略
額縁状の第２の枠体２２２が取り付けられる。この第２
の枠体２２２も、ベース部２１０等と同様にセラミック
スシートから構成されている。また、この第２の枠体２
２２は、第１の枠体２２１より肉厚に形成されている。
これは、ベース部２１０に実装される集積回路４００が
第２の枠体２２２からはみ出さないようにするためであ
る。従って、この第２の枠体２２２の厚さ寸法は、第１
の枠体２２１と合わせて集積回路４００の厚さ寸法より
大きく設定されている。

【００２５】また、この第２の枠体２２２の上面から内
面を経て裏面にも、前記外部端子２１１と導通される３
つの導電部２２２Ｂが金属メッキによる導電性膜によっ
て形成されている。

【００２６】さらに、前記第２の枠体２２２の上には、
略額縁状の第３の枠体２２３が取り付けれらている。こ
の第３の枠体２２３は、外径は第１の枠体２２１や第２
の枠体２２２と同一に設定されているが、内径は第１の
枠体２２１や第２の枠体２２２より大きく設定されてい
る。従って、この第３の枠体２２３を第２の枠体２２２
の上に取り付けると背極用段部２２２Ａが形成される。
この背極用段部２２２Ａは、後述する背極１１０が取り
付けられる部分である。また、この第３の枠体２２３の
厚さ寸法は、背極１１０の厚さ寸法と同一に設定されて
いる。

【００２７】また、この第３の枠体２２２にも、前記外
部端子２１１と導通される導電部２２３Ｂが金属メッキ
による導電性膜によって形成されている。ただし、この
第３の枠体２２３の導電部２２３Ｂは、後述する第４の
枠体２２４とも導通するようになっている。

【００２８】また、ケース部２００は上述した部材のみ
ならず、蓋体２３０及び第４の枠体２２４も有してい
る。

【００２９】前記第４の枠体２２４は、枠体部２２０の
一部を構成している。しかし、この第４の枠体２２４
は、第１〜第３の枠体２２１〜２２３とは違って鋼材か
ら構成されている。この第４の枠体２２４は、第１〜第
３の枠体２２１〜２２３とは外径は同一に設定されてい
るが、内径は第３の枠体２２３より大きく設定されてい
る。従って、この第４の枠体２２４を第３の枠体２２３
に取り付けると、振動膜用段部２２３Ａが形成される。

【００３０】また、蓋体２３０は、前記ベース部２１０
及び枠体部２２０とともにケース部２００を構成してい
る。この蓋体２３０には、音孔２３１が開設されるとと
もに、裏面外周縁部側に突脈２３２が形成されている。
この突脈２３２は、蓋体２３０を取り付けると、第４の
枠体２２４の内側に密着するようになっている。

【００３１】一方、マイクロホン部１００は、背極１１
０と、リング状の導電性の枠体１２１に貼着された振動
膜１２０と、この振動膜１２０と背極１１０との間に介
在される下側スペーサ１３０と、前記振動膜１２０と前
記蓋体２３０との間に介在される上側スペーサ１４０と
を有している。

【００３２】前記背極１１０には、表面にエレクトレッ
ト層 (図示省略) が形成されており、このエレクトレッ
ト層とともに貫通孔１１１が開設されている。かかる背
極１１０を前記背極用段部２２２Ａに取り付けことによ
り、ベース部２１０と第１〜第３の枠体部２２１〜２２
３と背極１１０とで囲まれる背室３００が形成される。

【００３３】前記振動膜１２０の裏面には、電極膜 (図
示省略) が予め形成されている。すると、エレクトレッ
ト層と振動膜１２０との間には、後述する下側スペーサ
１３０の厚さに相当する空間１５０が形成される。な
お、振動膜１２０としては、ＰＰＳフィルム等が用いら
れる。この振動膜１２０は、上述したように導電性を有
するリング状の枠体１２１に貼着されている。

【００３４】前記振動膜用段部２２３Ａに下側スペーサ
１３０を取り付け、この下側スペーサ１３０の上に振動
膜１２０を取り付ける。すると、背極１１０のエレクト
レット層と振動膜１２０との間に下側スペーサ１３０の
厚さ寸法に相当する空間１５０が形成される。すなわ
ち、エレクトレット層と振動膜１２０との間でコンデン
サーを形成するのである。

【００３５】前記振動膜１２０に上側スペーサ１４０を
載せた状態で、蓋体２３０を取り付けると、突脈２３２
が上側スペーサ１４０を押さえ込んだ状態で第４の枠体
２２４に取り付けられる。

【００３６】振動膜１２０の電極膜は、枠体１２１→第
４の枠体２２４→第３の枠体２２３の導電膜２２３Ｂ→
第２の枠体２２２の導電膜２２２Ｂ→第１の枠体２２１
の導電膜２２１Ｂ→ベース部２１０の外部端子２１１と
いうように導通される。

【００３７】このように構成されたエレクトレットコン
デンサマイクロホンは、ケース部２００を構成するベー
ス部２１０と第１〜第３の枠体部２２１〜２２３は焼成
することによって、一体化される。

【００３８】次に、このように構成されたエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンの作用について説明する。前
記音孔２３１を通じて音波がケース部２００の蓋体２３
０と振動膜１２０との間の空間１６０に侵入し、振動膜
１２０を振動させる。この振動膜１２０の振動によっ
て、振動膜１２０とエレクトレット層との間の空間１５
０の容積が変化し、この変化に伴って振動膜１２０とエ
レクトレット膜との間の静電容量が変化する。そして、
前記静電容量の変化が電圧の変化として、前記経路を経
て外部端子２１１に出力される。

【００３９】また、振動膜１２０の振動による前記空間
１５０の容量の変化によって発生した圧力は、第１の枠
体２２１に形成された切欠部２２１Ａである通気孔２２
１ａを介して外部に伝わる。これによって、音響の補正
を行うことができる。

【００４０】なお、上述した実施の形態では、第１の枠
体２２１に切欠部２２１Ａを形成し、これを通気孔２２
１ａとしたが、図５に示すように、第１の枠体２２１に
溝部２２１Ｃを形成し、これを通気孔２２１ａとしても
よい。このように第１の枠体２２１に溝部２２１Ｃを形
成するだけであると、切欠部２２１Ａの場合より第１の
枠体２２１の強度を上げることができるので好都合であ
る。

【００４１】また、この通気孔２２１ａの大きさは、音
響特性、特に５００Ｈｚ以下の低域の特性に大きく関わ
るので、要求される仕様に応じて適宜決定されるべきも
のである。

【００４２】さらに、上述した実施の形態では、枠体部
２２０は、第１〜第４の枠体２２１〜２２４の４つの枠
体から構成されるとしたが、図４に示すように、枠体部
２２０′を３つの枠体２１１′〜２２３′から構成する
ことも可能である。すなわち、第１の枠体２２１と第２
の枠体２２２とを一体化した枠体２２１′を用いるので
ある。従って、前記枠体２２１′の裏面側には、通気孔
２２１ａ′を構成する溝部２２１Ａ′が形成される。

【００４３】他の枠体２２２′、２２３′は、上述した
実施の形態における第３の枠体２２３′、第４の枠体２
２４′と同等である。

【００４４】上述した実施の形態では、第１の枠体２２
１、２２１′に通気孔２２１ａ、２２１′ａとなる切欠
部２２１Ａや溝部２２１′Ａを設けたが、図６〜図８に
示すようにしてもよい。

【００４５】すなわち、図７に示すように、枠体部２２
０を構成する４つの枠体２２１、２２２、２２３、２２
４の内側縁部に、これらを重ねた場合に連通して通気孔
２２１″ａを形成する凹部２２１Ｃ、２２２Ｃ、２２３
Ｃ、２２４Ｃを形成するのである。また、蓋体２３０に
も、前記凹部２２１Ｃ、２２２Ｃ、２２３Ｃ、２２４Ｃ
と連通する凹部２３３を形成しておく。

【００４６】上述した実施の形態のようにケース部２０
０の側面に通気孔２２１ａ、２２１′ａを形成すると、
側面に配置された他の電子部品等との関係によって、通
気孔２２１ａ、２２１′ａが閉塞されるおそれがある
が、エレクトレットコンデンサマイクロホンの上方には
他の電子部品等は設置されないのが普通であるので、ケ
ース部２００の上面に開設された通気孔２２１″ａは他
の電子部品等によって閉塞されるおそれがない。従っ
て、ベース部２１０と枠体部２２０の枠体２２１、２２
２、２２３、２２４と背極１１０とで囲まれた空間であ
る背室３００を外部と連通させる通気孔２２１″ａが確
実に確保されるので、低域の特性が設計されたものとは
違ったものになるおそれが少ない。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係るエレクトレットコンデンサ
マイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力
するマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納する
ケース部とを備えており、前記ケース部は、セラミック
スシートからなるベース部と、このベース部に積層して
取り付けられる１又は２以上の枠体から構成されるセラ
ミックスシートからなる枠体部とを有しており、前記マ
イクロホン部は、前記枠体部に取り付けられる表面にエ
レクトレット層が形成された背極と、この背極のエレク
トレット層と所定の空間を空けて取り付けられた振動膜
とを有しており、前記ベース部及び枠体部には、振動膜
からの信号を伝達するための導電性膜が形成されてい
る。

【００４８】従って、このエレクトレットコンデンサマ
イクロホンでは、ケース部にセラミックスを使用するの
で、面実装タイプとすることができる。すなわち、ケー
ス部がセラミックスであると、２５０℃〜３００℃の高
温に耐えられるので、リフロー半田による実装が可能に
なるためである。また、ケース部をセラミックスで構成
すると、背室の気圧を調整するための通気孔を形成する
際の寸法や製造工程の管理が大幅に簡略化されるので、
製造上からも有利である。

【００４９】また、前記枠体部には、ベース部と枠体部
の枠体と背極とで囲まれた空間である背室を外部と連通
させる通気孔が形成されているので、低域の特性を任意
のものに設定することが可能である。

【００５０】さらに、前記枠体部は、このベース部に取
り付けられる略額縁状の第１の枠体と、この第１の枠体
の上に取り付けられる略額縁状の第２の枠体と、この第
２の枠体の上に取り付けられる略額縁状の第３の枠体と
を有している。このように枠体部を積層して構成する
と、枠体部の製造を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンの概略的断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンを構成するケース部の蓋体以
外の概略的分解斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンを構成するケース部から第４
の枠体及び蓋体を除いた状態の概略的斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンの概略的断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンに用いられる枠体部を構成す
る第１の枠体の概略的斜視図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンの概略的断面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンを構成するケース部の蓋体以
外の概略的分解斜視図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係るエレクトレッ
トコンデンサマイクロホンを構成するケース部から第４
の枠体及び蓋体を除いた状態の概略的斜視図である。

【図９】従来のエレクトレットコンデンサマイクロホン
の概略的断面図である。

【図１０】従来のエレクトレットコンデンサマイクロホ
ンの概略的断面図である。

【符号の説明】

１００ マイクロホン部 １１０ 背極 １２０ 振動膜 １５０ 空間 ２００ ケース部 ２１０ ベース部 ２２０ 枠体部 ２２１ａ 通気孔 ３００ 背室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉森 康雄 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 (72)発明者 大澤 周治 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 Ｆターム(参考） 5D021 CC08 CC18 CC19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された音響を電気信号として出力す
   るマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納するケ
   ース部とを具備しており、前記ケース部は、セラミック
   スシートからなるベース部と、このベース部に積層して
   取り付けられる１又は２以上の枠体から構成されるセラ
   ミックスシートからなる枠体部とを有しており、前記マ
   イクロホン部は、前記枠体部に取り付けられる表面にエ
   レクトレット層が形成された背極と、この背極のエレク
   トレット層と所定の空間を空けて取り付けられた振動膜
   とを有しており、前記ベース部及び枠体部には、振動膜
   からの信号を伝達するための導電性膜が形成されている
   ことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホ
   ン。
2. 【請求項２】 前記枠体部には、ベース部と枠体部の枠
   体と背極とで囲まれた空間である背室を外部と連通させ
   る通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１記
   載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
3. 【請求項３】 前記枠体部は、このベース部に取り付け
   られる略額縁状の第１の枠体と、この第１の枠体の上に
   取り付けられる略額縁状の第２の枠体と、この第２の枠
   体の上に取り付けられる略額縁状の第３の枠体とを有し
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載のエレクト
   レットコンデンサマイクロホン。