JP2004072368A - 静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、静電型電気音響変換素子用振動膜及びこの振動膜を利用した静電型電気音響変換素子 - Google Patents
静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、静電型電気音響変換素子用振動膜及びこの振動膜を利用した静電型電気音響変換素子 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】金属材料基板の一方の表面にレジスト層を形成する工程と、レジスト層を金属材料基板上において振動膜の形状に除去し、振動膜を形成すべき領域内に気圧調整用の穴に対応する形状にレジスト層を残す工程と、レジスト層が残された部分を除く他の金属材料基板の表面にニッケル薄膜を被着形成する工程と、ニッケル薄膜が形成された部分に導電リングを導電性接着剤で接着する工程と、金属材料基板をエッチングにより除去する工程と、導電リングの外側を打ち抜く工程と、レジスト層を除去し導電リング内に張られたニッケル薄膜の一部に気圧調整用穴を形成する工程とを含む。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は一般にエレクトレットコンデンサマイク等と呼ばれている静電型電気音響変換素子用の振動膜の製造方法及びこの製造方法で製造された静電型電気音響変換素子用振動膜、この静電型電気音響変換素子用振動膜を用いた静電型電気音響変換素子に関し、特にこの発明による振動膜は耐熱性が高く、更に気圧調整用の穴を有し、この気圧調整用穴の存在により周波数特性を調節することができる静電型電気音響変換素子用の振動膜及びこの振動膜を利用した静電型音響変換素子を提供しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】
図4を用いて先行例の一例を説明する。図中1は金属材料基板を示す。この金属材料基板1としては、例えばアルミニウム母材を用いることができる。金属材料基板1の一方の表面にレジスト層2を被着形成する。レジスト層2は例えばフォトレジスト層を用いることができ、フォトマスクを介して露光することにより、露光した部分を硬化させ、露光しなかった場所を除去して振動膜を形成すべき形状に金属材料基板1を露出させる(図4A参照)。
レジスト層2の材料としては、振動膜を金属材料基板1の露出面に成膜する際に、レジスト層2に被着されない性質の材料が用いられる。
【0003】
金属材料基板1の露出面に振動膜となる例えばニッケル薄膜3を被着形成する。この被着工程は湿式電解メッキが適用される(図4B参照)。
金属材料基板1の裏側にマスク2´を形成し、このマスク2´によりニッケル薄膜3と対向した金属材料基板1をエッチングにより除去し、ニッケル薄膜3を露出させる。露出されたニッケル薄膜3に導電リング4を導電性接着剤により接着する。導電リング4はニッケル薄膜3の熱膨張率と同じ熱膨張率となるニッケル或はステンレスを用いることができる。
導電リング4の外側をプレスで打ち抜くことにより、図5に示す導電リング4の一方の開口面にニッケル薄膜3が張られた静電型電気音響変換素子用の振動膜5を得ることができる。
【0004】
図6及び図7に静電型電気音響変換素子の構造を示す。静電型電気音響変換素子では振動膜とエレクトレット層の位置関係によりバックタイプとフロントタイプとに分けられる。
図6に示す静電型電気音響変換素子は振動膜5の背面側にエレクトレット層6を配置したバックタイプを示す。つまり、この場合には振動膜5の導電リング4は導電材料で形成されたハウジング7の前面板7Aに当接され、振動膜5を電気的にハウジング7に接続する。ハウジング7はハウジング7の背面側に装着されたプリント配線基板8に電気的に接続される。
【0005】
エレクトレット層6はこの例では背極9に支持されており、背極9がゲートリング10を通じてプリント配線基板8に電気的に接続される。
プリント配線基板8には半導体集積回路素子11が実装される。この半導体集積回路素子11で振動膜5と背極9との間に発生した電気信号をインピーダンス変換して出力する。
図8に半導体集積回路素子11の内部構造の一例を示す。半導体集積回路素子11の内部には電界効果トランジスタFETと、この電界効果トランジスタFETをソースフオロアとして動作させるための抵抗器R1と振動膜5と背極9の間に発生する電気信号を取り出す抵抗器R2とを具備し、振動膜5と背極9との間に発生する電圧信号を電界効果トランジスタFETで増幅し、インピーダンス変換して出力端子T1とT2の間から出力する。尚、端子T3は電源端子として動作する。
【0006】
図7に示す静電型電気音響変換素子はハウジング7の前面板7Aの背面にエレクトレット層6が被着され、このエレクトレット層6の背後に振動膜5を配置したフロントタイプの静電型電気音響変換素子の構造を示す。フロントタイプの場合、振動膜5を支持している導電リング4はゲートリング10を通じてプリント配線基板8に電気的に接続され、図8に示した電界効果トランジスタFETのゲートに接続される。またエレクトレット層6はハウジング7を通じて図8に示した端子T2の電位に接続される。
上述したように、バックタイプ及びフロントタイプの静電型電気音響変換素子はハウジング7の内部で振動膜5で仕切られた室が形成されるため、振動膜5に気圧調整用の穴を形成すると感度が上昇することと、気圧調整用の穴の位置及び径を任意に設定することによりマイクロホンの周波数特性を所望の特性に調整できることが知られている。
【0007】
つまり、振動膜5に気圧調整用穴を開けた場合、高域では高域感度の落ちを防ぐことができる。また穴径が大きい程効果がある。特に中央位置の方が良く効く。
低域では位置は中央でも周辺でも大きな差はないが、穴径が大きい程感度の落ちが高域にズレてくるので帯域が狭くなる。つまり、低域を落とせばノイズを下げ、周辺の音を拾い難くすることができる。従って、例えば携帯電話機用のマイクロホンを製造する場合には振動膜5に比較的大きい径(50μm以上)の気圧調整穴を形成するとよい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、振動膜5に気圧調整用穴を形成すると各種の効果が得られるが、従来は振動膜に気圧調整用穴を開けるにはレーザ光を利用している。レーザ光により振動膜に気圧調整用穴を形成するには導電リング4にニッケル薄膜3を貼り付けた後で行うから、製造に時間が掛かり、また手間が掛かることから製造コストが高くなる欠点がある。更に、開けられた気圧調整用穴の周囲の形状がギザギザした形状となり、穴の径を特定できない不都合がある。つまり、所望の径の穴を正確に形成することが難しい欠点がある。また、50μm以下の径の穴を形成することも難しい欠点もある。
【0009】
この発明の目的はニッケル薄膜の成膜と同時に気圧調整用穴を形成することができ、従って廉価なコストで気圧調整用穴を具備した振動膜を得ることができる静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案しようとするものである。
更に、この発明では所望の直径を持つ気圧調整用穴を正確に形成することができる静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法及びこの製造方法で製造された振動膜と、この振動膜を組み込んで構成した静電型電気音響変換素子を提案するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明では、金属材料基板の一方の表面にレジスト層を形成する工程と、上記金属材料基板上において振動膜の形状にレジスト層を除去し、更に振動膜を形成すべき領域内に気圧調整用穴の形状にレジスト層を残す工程と、レジスト層が残された部分を除く他の金属材料基板の表面にニッケル薄膜を被着形成する工程と、ニッケル薄膜が形成された部分に導電リングを導電性接着剤で接着する工程と、金属材料基板をエッチングにより除去する工程と、導電リングの外側を打ち抜く工程と、レジスト層を除去し導電リング内に張られたニッケル薄膜の一部に気圧調整用穴を形成する工程とを含む静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
【0011】
この発明では更に、請求項1で提案した静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、金属材料基板をアルミニウム母材とした静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
この発明では更に、請求項1又は2記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法の何れかにおいて、ニッケル薄膜を形成する工程は無電解メッキによって実行する静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
この発明では更に、導電性材料によって形成された導電リングと、この導電リングの一方の開口端面に導電性接着剤によって貼付られ、導電リングの一方の開口面に張られたニッケル薄膜と、このニッケル薄膜に形成された気圧調整用穴とを具備している静電型電気音響変換素子用振動膜を提案する。
【0012】
この発明では更に上記請求項4記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の導電リングが導電性材料で形成された筒形のハウジングの前面板に当接して配置され、この導電リングに張られたニッケル薄膜がスペーサを介してエレクトレット層と対向してハウジングに格納されている静電型電気音響変換素子を提案する。
この発明では更に、上記静電型電気音響変換素子用振動膜の導電リングが導電材料で形成された筒状のハウジングの後端面に装着された配線基板と電気的に接続され、ニッケル薄膜がスペーサを介してハウジングの前面板の背面に被着されたエレクトレット層と対向してハウジングに格納されている静電型電気音響変換素子を提案する。
【0013】
作用
この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法によればニッケル薄膜に形成される気圧調整用穴はフォトレジスト層によって形成される形状に従って形成されるから、円滑な円弧を持つ形状に形成することができる。よって穴の径を特定することができる。然も、穴の径も目的とする直径に正確に合致させることができる。従ってこの発明によれば目的とする周波数特性を持つ静電型電気音響変換素子を容易に得ることができる。また、ニッケル薄膜を形成する工程で同時に気圧調整用穴を形成するから気圧調整用穴を形成するに必要な製造コストの上昇はわずかである。よって正確な穴径を持つ気圧調整用穴を具備した振動膜を廉価に製造することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1を用いてこの発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を説明する。図4と対応する部分には同一符号を付して示す。
金属材料基板(アルミニウム母材)の一方の面の全面に例えば光硬化性のフォトレジストで構成されるレジスト層2を被着形成する(図1A)。
レジスト層2に露光を施し、ニッケル薄膜を形成すべき部分以外のレジスト層2を硬化させて残し、ニッケル薄膜を形成すべき部分のレジスト層2を除去する。このとき気圧調整穴を形成すべき部分にレジスト層2が残される(図1B)。
【0015】
レジスト層2が除去されて金属材料基板1が露出された部分にニッケル薄膜3を被着形成する。このニッケル薄膜3の形成には無電解メッキ法を用いる。無電解メッキとは電解を用いずに化学的還元作用でメッキ金属を析出させる方法で、メッキを施す部分の形状に関係なく、1.0μm以下の均一な膜厚のメッキ層を形成することができる。但し、金属面にはメッキ層を形成できるが、レジスト層2の面にはメッキ層は形成されない。従って、図1Cに示すように、無電解メッキにより金属材料基板1が露出している部分のみにニッケル薄膜3を被着形成することができる。
また、無電解メッキ法を適用することにより、メッキ液に混入する還元剤又は安定剤の量によりメッキ層の硬度を調整できる特質を有する。例えば、安定剤としてリン含有率を調整してニッケル・リン合金を析出させると、低リン、中リン、高リンの硬度に設定することができる。振動膜として利用する場合、硬度が高いほど共振周波数を高くすることができる。
【0016】
ニッケル薄膜3の周縁に導電リング4を導電性接着剤(熱硬化性)にて貼り付ける(図2A)。
アルカリ系エッチング材で金属材料基板1を剥離処理する。アルカリ系エッチング材はアルミは解けるがニッケルは解けない。従って、図2Bに示すように金属材料基板1を除去することができる。
図2Bに示す状態で導電リング4の外側をプレス機により打ち抜くことにより、各振動膜5を分離し、その後洗浄することにより気圧調整用穴の形成部分に存在したレジスト層2を除去して図3に拡大して示す振動膜5が得られる。この振動膜5は気圧調整用穴3Aを具備している。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法によればレジスト層2によって気圧調整用穴3Aを形成したから、凹凸のない円弧を持つ穴(直径を正確に特定することができる穴)を形成することができる。特に気圧調整用穴3Aの直径を目的とする径に正確に合致させて形成することができるから、マイクロホンとしての周波数特性を目的とする周波数特性に設定することができる。
また、同一の直系を持つ気圧調整用穴3Aを具備した振動膜を図6及び図7に示したバックタイプ及びフロントタイプの静電型電気音響変換素子に実装することにより、周波数特性が揃った電気音響変換素子を容易に多量生産することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を説明するための工程図。
【図2】図1の続きを説明するための工程図。
【図3】図1及び図2を用いて説明した製造方法によって製造された振動膜を示す拡大断面図。
【図4】従来の技術を説明するための工程図。
【図5】従来の振動膜の構造を説明するための斜視図。
【図6】バックタイプの静電型電気音響変換素子の構造を説明するための拡大断面図。
【図7】フロントタイプの静電型電気音響変換素子の構造を説明するための拡大断面図。
【図8】図6及び図7に示した静電型電気音響変換素子の電気的な回路構造を説明するための接続図。
【符号の説明】
1 金属材料基板 7 ハウジング
2 レジスト層 7A ハウジングの前面板
3 ニッケル薄膜 8 プリント配線基板
4 導電リング 9 背極
5 振動膜 10 ゲートリング
6 エレクトレット層 11 半導体集積回路素子
Claims (6)
- A.金属材料基板の一方の表面にレジスト層を形成する工程と、
B.上記金属材料基板上において振動膜の形状にレジスト層を除去し、更に振動膜を形成すべき部分の領域内に気圧調整用穴の形状にレジスト層を残す工程と、
C.レジスト層が残された部分を除く上記金属材料基板の表面にニッケル薄膜を被着形成する工程と、
D.上記ニッケル薄膜が形成された部分に導電リングを導電性接着剤で接着する工程と、
E.上記金属材料基板をエッチングにより除去する工程と、
F.上記導電リングの外側を打ち抜く工程と、
G.上記レジスト層を除去し上記導電リング内に張られたニッケル薄膜の一部に電圧調整用穴を形成する工程と、
とを含むことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。 - 請求項1記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、上記金属材料基板をアルミニウム母材としたことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
- 請求項1又は2記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法の何れかにおいて、上記ニッケル薄膜を形成する工程は無電解メッキによって実行することを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
- A.導電性材料によって形成された導電リングと、
B.この導電リングの一方の開口端面に導電性接着剤によって貼付られ、導電リングの一方の開口面に張られたニッケル薄膜と、
C.このニッケル薄膜に形成された気圧調整用穴と、
を具備していることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜。 - 請求項4記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の導電リングが導電性材料で形成された筒形のハウジングの前面板に当接して配置され、この導電リングに張られたニッケル薄膜が背面側に配置されたスペーサを介してエレクトレット層と対向して上記ハウジングに格納されていることを特徴とする静電型電気音響変換素子。
- 請求項4記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の導電リングが導電材料で形成された筒状のハウジングの背面側の端面に装着された配線基板と電気的に接続され、上記ニッケル薄膜がスペーサを介して上記ハウジングの前面板の背面に被着されたエレクトレット層と対向して上記ハウジングに格納されていることを特徴とする静電型電気音響変換素子。
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