JP2001169391A - 圧電素子を使用した薄型マイク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音声変換能力に優れた薄型マイクの提供。 【課題】 円形で凸面状の圧電素子膜と、圧電素子膜の
周縁部の凸面側および凹面側をそれぞれ押さえる一対の
導電性リングと、各導電性リングと一体構造の導線取り
付け部と、圧電素子膜と導電性リングを互いに接着する
接着剤層と、圧電素子膜の凹面側の導電性リングが取り
付けられた基板とを有する薄型マイク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄型のマイクロフォ
ンに関し、より具体的には、携帯電話、ヘッドセット等
に好適に使用される、音圧電圧変換素子として圧電素子
を使用した軽量、薄型のマイクに関する。

【０００２】

【従来の技術】電話機等に使用されるマイクとしては、
カーボン型とエレクトレット型があるが、薄型のマイク
としては従来エレクトレット型のマイクが使用されてい
る。

【０００３】エレクトレット型のマイクとは圧力・電圧
変換素子としてエレクトレット素子を使用したものであ
る。エレクトレット素子とは、強い電界にさらされるこ
とで外部の電界が消えた後にも電荷が残る性質を有する
高分子またはセラミック等の材料である。エレクトレッ
ト型のマイクは、一般に金属コーティングを有するエレ
クトレット素子の薄膜と金属板を短い距離を開けて平行
に設け、音圧によって薄膜が振動することで金属コーテ
ィングと金属板との間に電流が流れるよう構成したもの
である。

【０００４】一方、圧電素子を使用したマイクは、例え
ば特許出願公表昭和６２年代５０２８１６号に提案され
ているもののように、圧電素子の外力によって結晶にひ
ずみが生じると起電力を生じる性質を利用したものであ
る。つまり、エレクトレット型の素子が使用状態におい
ては常に電荷を帯びているのに対して、圧電素子は通常
は電荷を帯びておらず外力が加わることによって初めて
起電力を生じるものである。

【０００５】本明細書においてはエレクトレットおよび
圧電素子の定義は原則として上記のとおりであるが、一
般には、エレクトレット型の用語は、上記の両者を含む
意味で使用されることもある。したがって、本明細書に
おいてはエレクトレット型と圧電素子型の両者を含む意
味でエレクトレットの用語を用いた場合、特に、広義の
エレクトレット型と称することにする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】マイクの小型化にはエ
レクトレット型のマイクが有利であると考えられてきた
が、携帯電話等の薄型機器の一層の小型化、特に、薄型
化が求められるようになってくるとエレクトレット型の
マイクでは十分対応することができなくなっているのが
現状である。これは、エレクトレット型のマイクそのも
のがある程度の体積を必要とすることに加えて、インピ
ーダンス変換回路および増幅回路が必須であるためにそ
のための回路等を必要とするためである。

【０００７】このような背景から、更なる薄型化が可能
なマイクが必要とされている。また、携帯電話等におい
ても音質の向上が図られ、必要とされる音声再現性のレ
ベルが一層向上することを考慮すると、現状のエレクト
レット型マイク以上の正確な音声変換能力を有するマイ
クが必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】現状のマイクが有する上
記のような課題に鑑み、本願発明は、薄型で正確な音声
変換能力を有するマイクを提供することを目的とする。

【０００９】当該目的を達成するために、本発明は、マ
イクの音圧・電圧変換素子として圧電素子を使用し、こ
れを薄型で正確な音声変換能力を実現するために数々の
改良を加えたものである。より具体的には、本発明は、
円形で凸面状の圧電素子膜と、圧電素子膜の周縁部の凸
面側および凹面側をそれぞれ押さえる一対の導電性リン
グと、各導電性リングと一体構造の導線取り付け部と、
圧電素子膜と導電性リングを互いに接着する接着剤層
と、圧電素子膜の凹面側の導電性リングが取り付けられ
た基板とを有する薄型マイクを提供する。

【００１０】本発明はまた、上記に示した薄型のマイク
を製作するのに適した製造方法を提供するものである。
当該製造方法は、より具体的には、平面状の圧電素子膜
を型押しによって円形で凸面状の圧電素子膜に成形する
工程と、一対の導電性リングおよび該リングと一体構造
の導線取り付け部を製作する工程と、それぞれの導電性
リングの導線取り付け部に導線を取り付ける工程と、圧
電素子膜の周縁部の凸面側および凹面側に接着剤を塗布
する工程と、導線取り付け部に導線が取り付けられた一
対の導電性リングを、互いの導線取り付け部が重ならな
いように、圧電素子膜に塗布した接着剤に押圧接着する
工程とを有する薄型マイクの製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るマイクおよびその製
造方法を、添付の図面を参照しつつ、以下に詳細に説明
する。

【００１２】図１は、本発明に基づく薄型マイクの音圧
／電圧変換装置部分を示す斜視図である。圧電素子から
成る膜４は、その周縁部を上部および下部からそれぞれ
第１および第２の導電性リング５，３によって挟持され
ている。第１の導電性リング５には第１の導線取り付け
部７が、第２の導電性リング３には第２の導線取り付け
部８がそれぞれ一体に設けられている。この導線取り付
け部７および８には、図１に示されているように、既知
の方法によって導線が接続される。圧電素子の素材とし
ては、例えば、フッ化ビニリデンあるいはその共重合体
等の高分子ピエゾフィルムが好適に用いられる。

【００１３】図１に示されているように、導線の接続が
容易で、且つ、導線の接続によって全体としての厚さが
増大しないよう、第１と第２の導線取り付け部は、互い
に重ならない形状と位置である。

【００１４】図２に示されているように、第２の導電性
リング３にはさらに、絶縁材リング２が設けられ、その
下にはさらに導電性基板１が設けられている。図２から
明らかなように、圧電素子の膜４は中央部が上方に向け
て凸であり、圧電素子膜４と基板１とによって形成され
る空間には、例えばポリウレタンフォーム等の軽量で弾
力性のある充填材が充填されている。

【００１５】図２には図示されていないが、圧電素子膜
４と第１および第２のリング５,３を接着するには接着
剤が用いられている。接着剤としては導電性の接着剤を
使用しても良いが、特に導電性で無いエポキシ等の接着
剤を使用しても十分に機能することが確認された。これ
は、接着剤層を介して圧電素子膜４と第１および第２の
リングとを押圧することによって、少なくとも部分的に
圧電素子膜４と第１および第２のリングが直接接触し、
電気の導通が図られることによるものと考えられる。し
たがって、リングの接着剤を塗布する側の表面を粗面化
しておけば、接着強度の向上だけでなく、電気的導通の
確保も行うことができるので一層好ましい。

【００１６】図２に示されているように、圧電素子膜４
の凸部の頂点が第１のリング５よりも突出しない高さに
しておくことによって、全体の厚さを押さえることがで
きるだけでなく、外部からの接触等によって傷がつかな
いよう圧電素子膜を保護することもできる。

【００１７】図３は、本実施例に基づく音圧／電圧変換
素子を上方から見た平面図であるが、第１および第２の
導電性リングは、円形の孔を有しており、したがって、
圧電素子膜は円形の境界を固定されたシェルあるいは膜
構造である。図３から明らかなように、第１および第２
の導電性リングは、一方を裏返せば他方に一致する形
状、つまり、部材としてはまったく同一形状のものを一
方だけ裏返して使用しており、この用に構成することに
よって部品の種類を一層低減することができる。

【００１８】上記の構造からなる変換素子において、圧
電素子膜に圧力の上昇と下降からなる音圧が加えられる
と、圧力によって変形を受け、この変形が膜の表面と裏
面との間に起電力を生じ、この電流を端子である第１お
よび第２のリングから取り出して電気信号として使用す
ることになる。

【００１９】次に、上記に示した薄型マイクの製造方法
について説明する。図４は、マイクの構成部品それぞれ
が見えるように分解して示した分解斜視図である。圧電
素子膜４は、圧電素材から成る膜を円形に切り出した後
に、型押処理を行ってふくらみを持った形状に成形す
る。導線取り付け部７，８と一体に成形された第１およ
び第２のリング５，３、絶縁材２、基板１をそれぞれ所
定の形状に成形する。つぎに、これらの構成部品を接着
等によって組み立てることになるが、圧電素子膜４とリ
ング５，３とを接着する前に、リード線を導線取り付け
部７，８に接着することが好ましい。これは、リード線
を導線取り付け部に接着する際の熱で圧電素子膜が損傷
することを防止するためである。

【００２０】したがって、リード線を導線取り付け部
７，８に結線したリング５、３に接着剤を塗布して、間
に圧電素子膜をはさんで押圧することで強固な接着を図
ると同時に、圧電素子膜とリングの電気的な接続を達成
する。この前に、リング５，３の表面を粗面化しておけ
ば一層強固な接着を図ることができ、電気的接続も確実
になる点はすでに述べたとおりである。

【００２１】なお、導電性基盤は電気的シールドを得る
ためにグランドに接地することが望ましい。以後は、絶
縁材、基板と圧電素子膜、リング等を適宜接着すること
によって完成する。上記のようにして得られた圧電素子
膜を使用した薄型マイクは、増幅回路等を必要としない
ため、単体として薄型であるのみならず増幅回路等を必
要とするエレクトレット型マイクに比較して全体として
極めて薄型で、同時に優れた音声変換能力を有するもの
である。

【００２２】さらに、上記の薄型マイクは、水分やほこ
り等を吸着する傾向が無く、過酷な使用環境での使用に
耐えるとともに、長期の使用にも安定した性能を発揮す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に係る薄型マイクの実施例を
示す斜視図である。

【図２】 図２は、本発明に係る薄型マイクの図１に示
した実施例の断面図である。

【図３】 図３は、本発明に係る薄型マイクの図１に示
した実施例の平面図である。

【図４】 図４は、本発明に係る薄型マイクの構成部品
を示した分解斜視図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形で凸面状の圧電素子膜と、 圧電素子膜の周縁部の凸面側および凹面側をそれぞれ押
   さえる一対の導電性リングと、 各導電性リングと一体構造の導線取り付け部と、 圧電素子膜と導電性リングを互いに接着する接着剤層
   と、 圧電素子膜の凹面側の導電性リングが取り付けられた基
   板とを有する薄型マイク。
2. 【請求項２】 圧電素子は概略円形で、凸部の膨らみの
   高さは、膨らみの頂部が導電性リングから突出しないよ
   う、導電性リングと接着剤層の厚さの合計以下であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の薄型マイク。
3. 【請求項３】 導電性リングの接着剤層と接する表面が
   粗面化処理されていることを特徴とする請求項１または
   ２のいずれかに記載の薄型マイク。
4. 【請求項４】 圧電素子膜の凸面側に設けられた第１の
   導電性リングと一体構造の第１の導線取り付け部と、圧
   電素子膜の凹面側に設けられた第２の導電性リングと一
   体構造の第２の導線取り付け部とは、互いに重ならない
   ようにずれて設けられていることを特徴とする前記請求
   項のいずれかに記載の薄型マイク。
5. 【請求項５】 圧電素子膜は高分子ピエゾフィルムから
   なることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の薄
   型マイク。
6. 【請求項６】 圧電素子膜は、フッ化ビニリデンまたは
   その共重合体であることを特徴とする前記請求項のいず
   れかに記載の薄型マイク。
7. 【請求項７】 前記接着剤はエポキシ系接着剤であるこ
   とを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の薄型マイ
   ク。
8. 【請求項８】 圧電素子膜の凹部は充填物が充填されて
   いることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の薄
   型マイク。
9. 【請求項９】 前記充填物はウレタンフォームであるこ
   とを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の薄型マイ
   ク。
10. 【請求項１０】 平面状の圧電素子膜を型押しによって
    円形で凸面状の圧電素子膜に成形する工程と、 一対の導電性リングおよび該リングと一体構造の導線取
    り付け部を製作する工程と、 それぞれの導電性リングの導線取り付け部に導線を取り
    付ける工程と、 圧電素子膜の周縁部の凸面側および凹面側に接着剤を塗
    布する工程と、 導線取り付け部に導線が取り付けられた一対の導電性リ
    ングを、互いの導線取り付け部が重ならないように、圧
    電素子膜に塗布した接着剤に押圧接着する工程とを有す
    る薄型マイクの製造方法。