JP2003134595A

JP2003134595A - コンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP2003134595A
Application number: JP2001324815A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Ito; 元陽伊藤
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度で、さらに十分な薄型化を図ることが
できるエレクトレット型のコンデンサマイクロホンを提
供する。【解決手段】背極板１８のスペーサ１６との対向面側
に、スペーサ１６の開口部１６ａのリング状内周エッジ
と接触する部分にリング状の背極板上側溝部１８４が形
成されている為、プレス等で形成されたリング状のスペ
ーサ１６のの開口部１６ａの内周エッジにはバリが存在
するためこれを背極板上側溝部１８４で受けることが可
能になり、従来バリにより背極板１８とスペーサ１６と
振動板サブアッシ１４との位置制度にバラツキがあった
ものを解消することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、エレクトレット
型のコンデンサマイクロホンに関するものであり、特
に、薄型のエレクトレット型のコンデンサマイクロホン
について、高感度化を図るための構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロホンの一形式とし
て、エレクトレット型のコンデンサマイクロホンが知ら
れている。

【０００３】このエレクトレット型のコンデンサマイク
ロホンは、例えば実用新案登録第２５８７６８２号公報
に開示されているように、一端が音孔用開口部を有する
端面壁で構成されるとともに他端が開放された筒状のケ
ース内に、スペーサを介して対向する振動板と背極板と
からなるコンデンサ部と、このコンデンサ部の静電容量
の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変
換素子（能動素子）を実装する基板とが収容された構成
となっている。

【０００４】その際、上記公報にも開示されているよう
に、上記コンデンサ部は、その振動板を一端側に位置さ
せるようにして収容され、上記基板は、コンデンサ部よ
りも他端側において、そのインピーダンス変換素子を一
端側に位置させるようにして収容されることが多い。

【０００５】このエレクトレット型のコンデンサマイク
ロホンは、小型に構成することが比較的容易であるが、
これを近年薄型化が進んでいる携帯電話機等に搭載して
使用する場合には、単に小型化するだけでなく、できる
だけ薄型化することが望まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のエレクトレット型のコンデンサマイクロホンを薄型
化をする場合、コンデンサ部は各種の部品により構成さ
れるため、空間である背面空間部をより薄くし薄型化を
図る場合が多い。しかし、背面空間部を薄くした場合、
感度が低下してしまうという問題が生じていた。また、
背面空間部に存在するインピーダンス変換素子とコンデ
ンサ部の背極板とが干渉しないようにするため、背極板
と基板との間にインピーダンス変換素子の高さよりもあ
る程度大きな間隔を確保する必要がある。このためコン
デンサマイクロホンをあまり薄型化することができず、
近年の薄型化の要請に応えることができないという問題
もあった。

【０００７】本願発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、高感度で、さらに十分な薄型化を図
ることができるエレクトレット型のコンデンサマイクロ
ホンを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、バックプレ
ートに所定の溝を形成することにより、上記目的達成を
図るようにしたものである。

【０００９】すなわち、本願発明に係るコンデンサマイ
クロホンは、音等による振動を検知するための振動膜と
該振動膜を支える非振動部を備えるダイヤフラムと、上
記ダイヤフラムと対をなしコンデンサ部を形成するバッ
クプレートと、上記ダイヤフラムと上記バックプレート
との間に所定の距離を持たせ空間を形成するためのリン
グ状のスペーサと、上記バックプレートは上記ダイヤフ
ラムの振動膜と非振動部の境界部と対向する部分に溝が
形成されていることを特徴とするものである。また、上
記ダイヤフラムは、非振動部であるリング状のフレーム
に振動膜を設けたことにより形成され、上記バックプレ
ートは上記ダイヤフラムのリング状のフレーム内周の振
動膜との境界部と対向する部分にリング状の溝が形成さ
れている、ことを特徴とするものである。また、上記バ
ックプレートは上記スペーサ対向面側に上記スペーサの
リング状内周エッジと接触する部分にリング状の溝が形
成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載
のコンデンサマイクロホン。また、上記バックプレート
は上記ダイヤフラムと対向する面の反対側に、インピー
ダンス変換素子と接続するための端子接続用の溝部が形
成されている、ことを特徴とするものである。

【００１０】上記「コンデンサマイクロホン」は、振動
板にエレクトレットの機能が付与されたホイルエレクト
レット型のコンデンサマイクロホンであってもよいし、
背極板にエレクトレットの機能が付与されたバックエレ
クトレット型のコンデンサマイクロホンであってもよ
い。

【００１１】上記「インピーダンス変換素子」は、コン
デンサ部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換す
ることが可能なものであれば、特定の素子に限定される
ものではなく、例えばＪＦＥＴ（接合形ＦＥＴ）等が採
用可能である。

【００１２】

【発明の作用効果】上記構成に示すように、本願発明に
係るコンデンサマイクロホンは、バックプレートの、ダ
イヤフラムの振動膜と非振動部の境界部と対向する部分
に溝が形成されている為、また、非振動部であるリング
状のフレームに振動膜を設けこの境界部と対向する部分
にリング状の溝が形成されている為、バックプレートと
ダイヤフラムが接触している外周部の浮遊領域とダイヤ
フラムの実効領域を切り離すことができるため、結果的
に上記浮遊領域をコンデンサ部から切り離すことができ
るためコンデンサ部の面積等に変更を加えなくても、効
率を上げることが可能になる。

【００１３】したがって本願発明によれば、エレクトレ
ット型のコンデンサマイクロホンにおいて、高感度化を
図ることができる。

【００１４】また、バックプレートのスペーサ対向面側
に、スペーサのリング状内周エッジと接触する部分にリ
ング状の溝が形成されている為、プレス等で形成された
リング状のスペーサの内周エッジにはバリが存在するた
めこれを溝で受けることが可能になり、従来バリにより
バックプレートとスペーサとダイヤフラムとの位置制度
にバラツキがあったものを解消することが可能となる。

【００１５】これにより、エレクトレット型のコンデン
サマイクロホンにおいて、さらなる高感度化及び製造歩
留まりの工場を図ることができる。

【００１６】また、バックプレートは、ダイヤフラムと
対向する面の反対側に、インピーダンス変換素子と接続
するための端子接続用の溝部が形成されている為、バッ
クプレートにインピーダンス変換素子を接続する際に、
接続端子やインピーダンス変換素子そのものをバックプ
レートにめり込ませることが可能になる。

【００１７】これにより、エレクトレット型のコンデン
サマイクロホンを、さらに薄型化することが可能にな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本願発明の
実施の形態について説明する。

【００１９】図１は、本願発明の一実施形態に係るコン
デンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す斜視
図である。また、図２は、図１のII-II 線断面図であ
り、図３は、コンデンサマイクロホンを分解して示す斜
視図である。

【００２０】これらの図に示すように、本実施形態に係
るコンデンサマイクロホン１０は、外径が４．４ｍｍ程
度のエレクトレット型の小型マイクロホンであって、上
下方向に延びる背の低い円筒状のケース１２内に、振動
板サブアッシ１４、スペーサ１６、バックプレートであ
る背極板１８、絶縁性リング２０、導電ゴム２２および
ＪＦＥＴボード２４（基板）が、上からこの順序で収容
されてなっている。

【００２１】ケース１２は、その上端（一端）が内径
０．５ｍｍ程度の音孔３０を有する端面壁１２ａで構成
されるとともに下端（他端）が開放された金属製（例え
ばアルミニウム製）の部材であって、プレス成形等によ
り形成されている。そして、このケース１２は、該ケー
ス１２内に上記各部品を収容した状態で、その開放端部
１２bがＪＦＥＴボード２４の外周縁部に全周にわたっ
てカシメ固定されている。

【００２２】振動板サブアッシ１４（ダイヤフラム）
は、薄い円板状の振動膜２６と、この振動膜２６を固定
支持するリング状の支持フレーム２８とからなってい
る。支持フレーム２８による振動膜２６の固定支持は、
振動膜２６の上面を支持フレーム２８の下面に接着固定
することにより行われており、これにより支持フレーム
２８と振動膜２６とが電気的に接続されるようになって
いる。

【００２３】支持フレーム２８のケース１２側外周部
は、ケース１２に嵌合及び位置決めできるように、面取
り加工されている。この面取り加工は、エッチング等に
より行うことにより、支持フレーム２８がゆがまずに面
取り加工を行うことが可能である。

【００２４】振動膜２６は、厚みが１．５μｍ程度のＰ
ＥＴ(Polyethylene Terephthalate）フィルム２６Ａの
上面に、例えば金（Ａｕ）等の金属蒸着膜２６Ｂが形成
されてなり、その外径はケース１２の内径（４．２ｍｍ
程度）よりもやや小さい値（４．１５ｍｍ程度）に設定
されている。この振動膜２６の中心には、コンデンサマ
イクロホン１０の内外の気圧を調整するためのべントホ
ール２６ａが貫通形成されている。このベントホール２
６ａの内径は３０μｍ程度に設定されている。

【００２５】一方、支持フレーム２８は、金属製（例え
ばリン青銅製）であって、振動膜２６と略同じ外径を有
するとともに３．０ｍｍ程度の内径を有している。な
お、振動板サブアッシ１４がケース１２内に収容された
状態では、振動膜２６の金属蒸着膜２６Ｂが支持フレー
ム２８を介してケース１２と電気的に接続されることと
なる。

【００２６】スペーサ１６は、ケース１２の内径と略同
じ外径を有するフレーム状の部材であって、板厚２５μ
ｍ程度の円形の樹脂フィルムＰＥＴの中央部にプレス等
により大きな開口部１６ａが形成されてなっている。

【００２７】背極板１８は、背極板本体１８０と、この
背極板本体１８０の上面に形成されたエレクトレット１
８２と、この背極板本体１８０の上面に形成された背極
板上側溝部１８４と、この背極板本体１８０の下面に形
成された背極板下側溝部１８６からなっている。

【００２８】背極板本体１８０は、板厚０．２ｍｍ程度
の金属板（例えばステンレス鋼板）からなり、その外形
形状が、略正方形の各頂点位置を絶縁性リング２０に勘
合すべく丸く面取りした形に設定されている。

【００２９】一方、エレクトレット１８２は、厚みが２
５μｍ程度のＦＥＰ（Fluorinated Ethylene Propyle
ne）フィルムからなっている。

【００３０】背極板上側溝部１８４は、深さ０．１ｍｍ
程度のエッチングにより形成された外形直径約３．４ｍ
ｍ程度の溝である。背極板上側溝部１８４は、支持フレ
ーム２８と振動膜２６の円環状のエッジ部と対向しかつ
スペーサ１６の内周面の端部と対向する位置に円環状に
幅０．４ｍｍ程度に形成されている。これにより実働の
コンデンサ部とスペーサ１６等によりコンデンサとして
働かない浮遊領域とを切り離すことができ、それにより
コンデンサマイクロホン１０の浮遊容量を軽減できる。
また、スペーサ１６の内周面の端部と対向する位置に背
極板上側溝部１８４を形成することにより、プレス等に
形成されたスペーサ１６のバリを受けることができ、こ
れにより積み重ね方向で、より高い位置精度が実現でき
る。

【００３１】背極板下側溝部１８６は、深さ０．１ｍｍ
程度のエッチングにより形成された直径約１．０ｍｍ程
度溝である。背極板下側溝部１８６は、導電ゴム２２が
嵌合されるようになっており、これによりＪＦＥＴボー
ド２４との導通が図られる。また深さを持った背極板下
側溝部１８６によりＪＦＥＴボード２４との導通を図る
ことにより、深さを持たない面でＪＦＥＴボード２４と
の導通を図るより深さ分だけ薄型化をすることが可能と
なる。

【００３２】そして背極板１８は、背極板本体１８０を
構成することとなる金属板の表面にエッチングにより背
極板上側溝部１８４及び背極板下側溝部１８６を形成と
同時に略正方形に形成後、フィルム状のエレクトレット
１８２を熱融着(ラミネート)させる。その後、エレクト
レット１８２に成極処理を施して所定の表面電位（例え
ば−４００Ｖ程度）となるように設定し、フィルム状の
エレクトレット１８２を背極板１８の外周に沿って切断
することにより、形成されるようになっている。この背
極板１８は、ケース１２と同心で該ケース１２内に収容
されるようになっている。

【００３３】ケース１２内においては、背極板１８と振
動膜２６とがスペーサ１６を介してその板厚である２５
μｍ程度の間隔をおいて対向し、これによりコンデンサ
部Ｃを構成するようになっている。

【００３４】絶縁性リング２０は、ケース１２の内径と
略同じ外径を有するリング状部材であって、アルミに１
０μm程度のアルマイト処理を施した絶縁性のリングで
ある。この絶縁性リング２０の肉厚は、背極板１８が内
在できる厚さ(０．１ｍｍ程度)に設定されている。

【００３５】導電ゴム２２は、円柱状の導電性のゴムで
形成され、ＪＦＥＴチップ３４と勘合する部分には、嵌
合用の窪み部が形成されている。また導電ゴム２２の直
径は背極板下側溝部１８６に嵌合可能なよう背極板下側
溝部１８６の径に比べ若干小さな径である０．８ｍｍ程
度に設定されている。導電ゴム２２の高さは、組み立て
た際に振動板サブアッシ１４やスペーサ１６、背極板１
８等をケース１２に押圧力を働かせながら固定するよう
な高さである０．４mm程度に設定されている。

【００３６】ＪＦＥＴボード２４は、円形のボード本体
３２に、ＪＦＥＴ（Junction Field-Effect Transist
or）チップ３４と、図示しない３本の端子ピンとが実装
されてなっている。ボード本体３２は、ケース１２の内
径と略同じ外径を有しており、その上下両面には所定の
導電パターンが形成されている。

【００３７】ＪＦＥＴチップ３４は、振動膜２６と背極
板１８との間の静電容量（すなわちコンデンサ部Ｃの静
電容量）の変化を電気インピーダンス変換するインピー
ダンス変換素子であって、ボード本体３２の上面に形成
された導電パターン上に実装されている。

【００３８】これら図示しない３本の端子ピンは、電源
端子ピン、出力端子ピン、アース端子ピンであって、電
源端子ピンおよび出力端子ピンは、導電パターンを介し
て、ＪＦＥＴチップ３４のドレイン電極Ｄおよびソース
電極Ｓに各々電気的に接続されており、アース端子ピン
は、ボード本体３２の下面に形成された導電パターン、
ケース１２および支持フレーム２８を介して振動膜２６
に電気的に接続されている。また、ＪＦＥＴチップ３４
のゲート電極Ｇは、導電ゴム２２、背極板下側溝部１８
６を介して背電極板１８に電気的に接続されている。

【００３９】図４は、本実施形態に係るコンデンサマイ
クロホン１０の組付方法を説明するための斜視図であ
る。

【００４０】図示のように、このコンデンサマイクロホ
ン１０の組付けは、ケース１２を下向きに配置して（端
面壁１２ａが下になるように配置して）、このケース１
２内に、振動板サブアッシ１４、スペーサ１６、絶縁性
リング２０、背極板１８、導電ゴム２２およびＪＦＥＴ
ボード２４を、この順序で上方から挿入した後、ケース
１２の開放端部１２bをカシメることにより行われる。

【００４１】すなわち、まず、振動板サブアッシ１４お
よびスペーサ１６を順次ケース１２内に挿入する。その
際、振動板サブアッシ１４については、その支持フレー
ム２８の面取りされた外周面がケース１２の内周面と嵌
合することにより、そのケース１２に対する位置決めを
行う。

【００４２】次に、絶縁性リング２０をケース１２内に
嵌合挿入する。そして次に背極板１８を絶縁性リング２
０内周面に嵌合挿入する。次に、導電ゴム２２を背極板
１８の背極板下側溝部１８６に勘合させる。

【００４３】その後、ＪＦＥＴボード２４をケース１２
内に挿入する。この際、ＪＦＥＴチップ３４の上面にあ
るゲート電極Ｇを導電ゴム２２に押圧力が働くように接
触さる。

【００４４】最後に、ケース１２の開放端部１２bを、
ＪＦＥＴボード２４のボード本体３２の外周縁部に、全
周にわたってカシメ固定する。このカシメ固定は、図示
しないカシメ治具によりケース１２の開放端部１２bを
上方から加圧して該開放端部１２bを内周側へ折り曲げ
ることにより行われるが、その際の加圧力はボード本体
３２を介して絶縁性リング２０に作用する。これにより
背極板１８をケース１２と電気的に絶縁した状態でケー
ス１２に対して位置決めする。またこれにより、絶縁性
リング２０とケース１２、ＪＦＥＴボード２４との間の
シール性を確保して、振動板サブアッシ１４とＪＦＥＴ
ボード２４とで画成される空間の気密性を高める。

【００４５】コンデンサマイクロホン１０の組付けが完
了した状態において、背極板１８とＪＦＥＴボード２４
のボード本体３２との間隔は、絶縁性リング２０の厚さ
によって規定され、その値は０．５ｍｍ程度となり、コ
ンデンサマイクロホン１０の全厚は１．１ｍｍ程度とな
る。また、導電ゴム２２の弾性変形量は絶縁性リング２
０の厚さによって規定される。

【００４６】以上詳述したように、本実施形態に係るコ
ンデンサマイクロホン１０は、背極板１８の、振動膜２
６の振動する部分と支持フレーム２８に支持された非振
動部の境界部と対向する部分に背極板上側溝部１８４が
形成されている為、背極板１８と振動膜２６が接触して
いる外周部の浮遊領域と振動膜２６の実効領域を切り離
すことができるため、結果的に上記浮遊領域をコンデン
サ部Ｃから切り離すことができるためコンデンサ部Cの
面積等に変更を加えなくても、効率を上げることが可能
になる。

【００４７】具体的には、表１に示すように、本実施形
態の溝ありのものとほぼ同等の実効部コンデンサ容量C
をもつ溝なしのものを比較した場合、浮遊コンデンサ容
量cは、本実施形態のものが溝なしのものに比べ約半分
であることがわかる。これにより、実効部の容量が変化
して生じる変位容量に対する全体容量が減少するため、
変位容量／全体容量で求められる効率が改善されること
になる。なお、溝なしのものは、本実施形態で使用した
背極板と同面積の背極板の4角にφ0.7mmの穴をあけ、実
効部の面積を本実施形態のものとほぼ同じにして測定を
行った。

【００４８】

【表１】

【００４９】しかも本実施形態においては、背極板１８
のスペーサ１６との対向面側に、スペーサ１６の開口部
１６ａのリング状内周エッジと接触する部分にリング状
の背極板上側溝部１８４が形成されている為、プレス等
で形成されたリング状のスペーサ１６のの開口部１６ａ
の内周エッジにはバリが存在するためこれを背極板上側
溝部１８４で受けることが可能になり、従来バリにより
背極板１８とスペーサ１６と振動板サブアッシ１４との
位置制度にバラツキがあったものを解消することが可能
となる。

【００５０】これにより、エレクトレット型のコンデン
サマイクロホン１０において、さらなる高感度化及び製
造歩留まりの向上を図ることができる。

【００５１】また本実施形態においては、背極板１８
は、振動板サブアッシ１４と対向する面の反対側に、Ｊ
ＦＥＴチップ３４とを電気的に接続するための端子接続
用の背極板下側溝部１８６が形成されている為、背極板
１８にＪＦＥＴチップ３４を電気的に接続する際に、接
続端子である導電ゴム２２を背極板１８にめり込ませる
ことが可能になる。これにより、エレクトレット型のコ
ンデンサマイクロホンを、さらに薄型化することが可能
になる。

【００５２】なお、本実施形態に係るコンデンサマイク
ロホン１０は、背極板下側溝部１８６に導電ゴム２２を
介してＪＦＥＴチップ３４との導通を図ったが、導電性
接着剤などを用いＪＦＥＴチップ３４そのものを背極板
下側溝部１８６にはめ込み、背極板１８にめり込ませて
もよい。

【００５３】また、本実施形態に係るコンデンサマイク
ロホン１０の導電ゴム２２は、ＪＦＥＴチップ３４との
嵌合用の窪み部が形成さた円柱の導電性のゴムを使用し
たが、これに限定されるものではなく、ＪＦＥＴチップ
３４と背極板１８との導通のとれるものであれば良い。
また、背極板１８とＪＦＥＴチップ３４の間に押圧力を
働かせるものであれば更に良い。例えば、導電ゴム２２
のかわりに板ばね等を用いても良く、背極板１８とＪＦ
ＥＴチップ３４の間に押圧力を働かせつつ導通を確保で
きるものであれば特によい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態に係るコンデンサマイク
ロホンを上向きに配置した状態で示す斜視図

【図２】図１のII-II 線断面図

【図３】上記コンデンサマイクロホンを分解して示す斜
視図

【図４】上記コンデンサマイクロホンの組付方法を説明
するための斜視図

【符号の説明】

１０コンデンサマイクロホン１２ケース１２ａ端面壁１２ｂ開放端部１２c 内周面１４振動板サブアッシ１６スペーサ１６ａ開口部１８背極板１８０背極板本体１８２エレクトレット１８４背極板上側溝部１８６背極板下側溝部２０絶縁性リング２２導電ゴム２４ＪＦＥＴボード（基板）２６振動膜２６ＡＰＥＴフィルム２６Ｂ金属蒸着膜２６ａべントホール２８支持フレーム３０音孔３２ボード本体３４ＪＦＥＴチップＣコンデンサ部Ｄドレイン電極Ｇゲート電極Ｓソース電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音等による振動を検知するための振動膜と
該振動膜を支える非振動部を備えるダイヤフラムと、上
記ダイヤフラムと対をなしコンデンサ部を形成するバッ
クプレートと、上記ダイヤフラムと上記バックプレート
との間に所定の距離を持たせ空間を形成するためのリン
グ状のスペーサと、上記バックプレートは上記ダイヤフ
ラムの振動膜と非振動部の境界部と対向する部分に溝が
形成されている、ことを特徴とするコンデンサマイクロ
ホン。
【請求項２】上記ダイヤフラムは、非振動部であるリ
ング状のフレームに振動膜を設けたことにより形成さ
れ、上記バックプレートは上記ダイヤフラムのリング状
のフレーム内周と振動膜との境界部と対向する部分にリ
ング状の溝が形成されている、ことを特徴とする請求項
１記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】上記バックプレートは上記スペーサ対向面
側に上記スペーサのリング状内周エッジと接触する部分
にリング状の溝が形成されている、ことを特徴とする請
求項１または２記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】上記バックプレートは上記ダイヤフラム
と対向する面の反対側に、インピーダンス変換素子と接
続するための端子接続用の溝部が形成されている、こと
を特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のコ
ンデンサマイクロホン。