JP2006332930A - 振動板組立体の製造方法およびコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサマイクロホンにおいて、バイアス電圧を高くしても振動板が固定極側に接触（吸着）しない振動板組立体を得る。
【解決手段】 一方の面に延性を有する金属材からなる金属蒸着膜を備えた樹脂フィルム１１に張力をかけることなくリング治具３１を接着剤を介して接着する第１工程（図１（ａ）〜（ｅ））と、リング治具３１に接着された樹脂フィルム１１を、そのフィルム材のガラス転移点以上の温度で張力を加えずに加熱して収縮させる第２工程（図１（ｆ））と、樹脂フィルム１１に所定の張力を加えた状態で支持リング４１を接着剤を介して接着し、その接着剤の硬化を待って樹脂フィルム１１から振動板組立体１１０を切り出す第３工程（図１（ｇ）〜（ｊ））とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンに用いられる振動板組立体の製造方法に関し、さらに詳しく言えば、コンデンサマイクロホンの感度を高めるためバイアス電圧を高めても正常に動作する振動板組立体の製造方法および同振動板組立体を有するコンデンサマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンでは、一方の面に金属蒸着膜を有する樹脂フィルム製の振動板を支持リング（ダイアフラムリング）に張設して振動板組立体とし、この振動板組立体と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してコンデンサを形成し、音波で振動する振動板の変位による静電容量変化で音波を電気信号に変換している。

この変換器には、直流のバイアス電圧が加えられる（ただし、発振検波方式のマイクロホンを除く）。コンデンサマイクロホンの感度はバイアス電圧に依存し、バイアス電圧を高くすることにより感度を高くすることができる。

しかしながら、振動板には固定極との間で静電吸引力が作用するため、安定限界以上のバイアス電圧を加えると、振動板が固定極側に吸い寄せられ、ついには接触しマイクロホンは動作しなくなってしまう。その場合、まず振動板の中央部分が固定極に接触し、さらにバイアス電圧を高めると、その接触範囲が振動板の周縁部分まで広がっていく。

したがって、本発明の課題は、コンデンサマイクロホンにおいて、バイアス電圧を高くしても振動板が固定極側に接触（吸着）しない振動板組立体を得ることにある。また、感度を良好とするため、変換器に高いバイアス電圧を印加できるコンデンサマイクロホンを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コンデンサマイクロホンに用いられ、一方の面に金属蒸着膜を備えた樹脂フィルム製の振動板を支持リングに取り付けてなる振動板組立体の製造方法において、一方の面に延性を有する金属材からなる金属蒸着膜を備えた樹脂フィルムに張力をかけることなく上記支持リングよりも大径のリング治具を接着剤を介して接着する第１工程と、上記リング治具に接着された上記樹脂フィルムを、そのフィルム材のガラス転移点以上の温度で張力を加えずに加熱して収縮させる第２工程と、上記樹脂フィルムに所定の張力を加えた状態で上記支持リングを接着剤を介して接着し、その接着剤の硬化を待って上記マザーの樹脂フィルムから上記振動板組立体を切り出す第３工程とを含むことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記第３工程で上記樹脂フィルムを所定の温度で加熱することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、振動板を支持リングに張設してなる振動板組立体と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる変換器を含むコンデンサマイクロホンにおいて、上記振動板組立体として、上記請求項１ましくは上記請求項２により製造された振動板組立体を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第１工程で一方の面に延性を有する金属材からなる金属蒸着膜を備えた樹脂フィルムに張力をかけることなく支持リング（ダイアフラムリング）よりも大径のリング治具を接着剤を介して接着したのち、第２工程でリング治具に接着された樹脂フィルムを、そのフィルム材のガラス転移点以上の温度で張力を加えずに加熱して収縮させることにより、樹脂フィルムの内部応力が取り除かれ、第３工程で樹脂フィルムに所定の張力を加えた状態で支持リングを接着剤を介して接着し、接着剤が硬化したのち樹脂フィルムから振動板組立体を切り出す。この振動板組立体において、金属蒸着膜はその延性により張力が加えられる方向に延びて塑性変形しているのに対して、樹脂フィルムには張力による内部応力が残るため、振動板は金属蒸着膜側が凸となるような張力が加えられた状態で支持リングに支持される。したがって、金属蒸着膜を反固定極側として振動板組立体を固定極と対向させることにより、樹脂フィルムに残された内部応力にて、固定極との間で生ずるバイアス電圧による静電吸引力に対抗することができる。ちなみに、この製造方法による振動板は、支持リングから切り離した場合、樹脂フィルムに残された内部応力により、金属蒸着面を外側にして丸まるように変形する。

第３工程で樹脂フィルムを所定の化温度で加熱するようにした請求項２に記載の発明によれば、樹脂フィルムに張力による内部応力をより強く残すことができる。

また、振動板を支持リングに張設してなる振動板組立体と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる変換器を含むコンデンサマイクロホンにおいて、振動板組立体として、請求項１ましくは請求項２により製造された振動板組立体を備える請求項３に記載の発明によれば、金属蒸着膜を反固定極側として振動板組立体を固定極と対向させることにより、樹脂フィルムに残された内部応力にて、固定極との間で生ずるバイアス電圧による静電吸引力に対抗することができるため、より高いバイアス電圧を印加しても振動板が正常に動作し、感度の高いコンデンサマイクロホンが提供される。

次に、図１ないし図３により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１（ａ）〜（ｊ）は本発明による振動板組立体の製造方法に含まれる各工程を説明するための模式図，図２（ａ）〜（ｃ）は各工程での樹脂フィルムの変遷状態を説明するための一部拡大断面図，図３は本発明のコンデンサマイクロホンが備える変換器の一例を示す分解断面図である。

本発明による振動板組立体の製造方法においては、まず、図１（ａ）に示すコンデンサマイクロホンの振動板１０の基材として樹脂フィルム１１を用意する。この樹脂フィルム１１は、図２（ａ）に示すように、一方の面に金属蒸着膜１２を有する樹脂フィルムで、振動板組立体を構成する振動板１０を少なくとも１枚分、好ましくは複数枚分を含む大きさのマザーフィルムである。

樹脂フィルム１１には、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの高分子フィルムが好ましく採用される。本発明において、金属蒸着膜１２には延性（展性）を有することが条件とされるが、その意味で金（Ａｕ）の蒸着膜が最適である。

樹脂フィルム１１の厚さは、１〜１０μｍの範囲内で選択されるとよく、また、金属蒸着膜１２の厚さは、数十オングストローム以上で１０００オングストローム以下が好ましい。蒸着法は真空蒸着が一般的であるが、これ以外の蒸着法によってもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１１を平坦なテーブル２１上に置く。その際、樹脂フィルム１１に張力を加えないように、静電吸着や負圧吸着などで仮固定することが好ましい。

そして、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、樹脂フィルム１１にリング治具３１を接着剤３２を介して接着する。このときにも、樹脂フィルム１１に張力が加えられないようにする。リング治具３１は、例えば図１（ｈ）に示す振動板の支持リング４１よりも大径のリングで、最終工程で樹脂フィルム１１から切り離される。また、接着剤３２には、好ましくはシリコンシーラント（ＲＴＢゴム）を用いる。

図１（ｅ）に示すように、リング治具３１からはみ出している余剰のフィルムを切除したのち、フィルムが十分に収縮する温度で張力を加えずに加熱して、図１（ｆ）に示すように、樹脂フィルム１１を収縮させる。このときの加熱温度は、フィルム材のガラス転移点以上とする。概ね１２０℃以上で２時間以上が好ましい。この加熱工程で、樹脂フィルム１１が収縮し、その内部応力が取り除かれる。

次に、図１（ｇ）〜（ｉ）に示す張力付与工程に移る。この工程では、図１（ｇ）に示すように、リング治具３１よりも小径で表面が平らなテーブル２２と重り２３とが用意され、図１（ｈ）に示すように、樹脂フィルム１１をテーブル２２上に置いてリング治具３１に重り２３をかける。

これにより、図２（ｂ）に示す矢印方向に、樹脂フィルム１１に張力が加えられるとともに、金属蒸着膜１２が延びる。この状態で、支持リング４１を例えば２液エポキシ接着剤４２を介して樹脂フィルム１１に接着したのち、例えば７０℃で２時間程度加熱して接着剤４２を硬化させる。接着剤４２が硬化したら、支持リング４１の外径に沿ってフィルムを切断して、図１（ｊ）に示す振動板組立体１１０を取り出す。

この振動板組立体１１０においては、先の張力付与工程で、金属蒸着膜１２はその延性により張力が加えられる方向に延びて塑性変形しているのに対して、樹脂フィルム１１には張力による内部応力が残るため、図２（ｃ）に誇張して示すように、振動板１０は金属蒸着膜１２側が凸となるような張力が加えられた状態で支持リング４１に支持される。ちなみに、振動板１０は、支持リング４１から切り離した場合、樹脂フィルム１１に残された内部応力により、金属蒸着面１２を外側にして丸まるように変形する。

なお、支持リング４１の接着剤に例えば紫外線硬化型接着剤を使用する場合には、図１（ｉ）の工程での接着剤を硬化させるための加熱は不要となるが、樹脂フィルム１１に張力による内部応力を強く残すため、紫外線硬化型接着剤などの加熱を要しない接着剤を用いる場合も、上記の例と同じく、例えば７０℃で２時間程度加熱することが好ましい。

また、リング治具３１に支持リング４１の数倍程度大きなリング治具を用いることにより、１枚の大判サイズのマザー樹脂フィルム１１から振動板組立体１１０を同時に多数個取りすることができる。

次に、図３により、本発明のコンデンサマイクロホンが備える変換器１００について説明する。この変換器１００には、上記の製造方法によって製造される振動板組立体１１０が用いられる。

変換器１００は、振動板１０を支持リング４１に張設してなる振動板組立体１１０と、電気絶縁性の台座１２１に支持された固定極１２０とを所定の厚さを有する電気絶縁性のスペーサ１３０を介して対向的に組み合わせることにより構成される。

この場合、振動板組立体１１０の振動板１０は、先にも説明し、また図３に誇張して示すように、樹脂フィルム１１に付与された内部応力によって金属蒸着膜１２側が凸となるように支持リング４１に支持されているため、その金属蒸着膜１２側を反固定極側として固定極１２０と対向させる。

変換器１００にかけられる直流のバイアス電圧により、振動板１０と固定極１２０との間に静電吸引力が働くが、本発明によれば、樹脂フィルム１１の内部応力が固定極１２０から離れる方向に作用するため、そのバイアス電圧を高くしても、振動板の吸着による不具合を軽減することができる。したがって、感度および安定度がともに高いコンデンサマイクロホンを実現できる。

なお、図３の変換器１００は後部音響端子１２２を有する単一指向性ユニットとして示されているが、指向性は任意であってよい。また、エレクトレット型コンデンサマイクロホンにも適用可能である。

（ａ）〜（ｊ）本発明による振動板組立体の製造方法に含まれる各工程を説明するための模式図。 （ａ）〜（ｃ）上記各工程での樹脂フィルムの変遷状態を説明するための一部拡大断面図。 本発明のコンデンサマイクロホンが備える変換器の一例を示す分解断面図。

符号の説明

１０ 振動板
１１ 樹脂フィルム
１２ 金属蒸着膜
２１，２２ テーブル
２３ 重り
３１ リング治具
４１ 支持リング
１００ 変換器
１１０ 振動板組立体
１２０ 固定極
１３０ スペーサ

Claims (3)

1. コンデンサマイクロホンに用いられ、一方の面に金属蒸着膜を備えた樹脂フィルム製の振動板を支持リングに取り付けてなる振動板組立体の製造方法において、
   一方の面に延性を有する金属材からなる金属蒸着膜を備えた樹脂フィルムに張力をかけることなく上記支持リングよりも大径のリング治具を接着剤を介して接着する第１工程と、
   上記リング治具に接着された上記樹脂フィルムを、そのフィルム材のガラス転移点以上の温度で張力を加えずに加熱して収縮させる第２工程と、
   上記樹脂フィルムに所定の張力を加えた状態で上記支持リングを接着剤を介して接着し、その接着剤の硬化を待って上記樹脂フィルムから上記振動板組立体を切り出す第３工程とを含むことを特徴とする振動板組立体の製造方法。
2. 上記第３工程で、上記樹脂フィルムを所定の温度で加熱することを特徴とする請求項１に記載の振動板組立体の製造方法。
3. 振動板を支持リングに張設してなる振動板組立体と固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる変換器を含むコンデンサマイクロホンにおいて、
   上記振動板組立体として、上記請求項１ましくは上記請求項２により製造された振動板組立体を備えることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
   

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