JP2007005913A - Electrostatic electroacoustic transducer - Google Patents

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康雄 杉森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high S/N by reducing parasitic capacitance and increasing an essentially required capacitance thereby enhancing sensitivity. <P>SOLUTION: A fixed electrode 6f is formed to have a size substantially equal to that of a vibrating membrane 3 so that the fixed electrode 6f is superposed on the vibrating membrane 3, and a plurality of supporting pieces 6s held by a holder 7 are formed integrally around the fixed electrode 6f. When attraction acts by a voltage applied between the vibrating membrane 3 and the fixed electrode 6f, interval between the vibrating membrane 3 and the fixed electrode 6f is sustained by an opening 6x made in the fixed electrode 6f at a portion where the vibrating membrane 3 and the fixed electrode 6f touch each other. The fixed electrode 6f is provided with a micropore 6h small enough not to impact on variation in capacitance between the vibrating membrane 3 and the fixed electrode 6f. A gate pattern 9 is a closed path pattern consisting of thin lines intersecting a gate ring 8 at a plurality of positions. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、感度を向上させたコンデンサマイクロホン等、高感度特性を備えた静電型電気音響変換器に関する。   The present invention relates to an electrostatic electroacoustic transducer having high sensitivity characteristics such as a condenser microphone with improved sensitivity.

例えばコンデンサマイクロホン(以下コンデンサマイクロホンを総称してマイクロホンともいう)を例に取ると、このマイクロホンでは、コンデンサによる静電容量の変化を電圧変化として取り出しインピーダンス変換して出力を得ることが行われる。図8は、従来のマイクロホンの一例の断面を示しており、前面に音孔1を有するカプセル2を有し、このカプセル2内に音圧により振動する振動膜3が張られた振動膜リング4、スペーサ5、背極6、ホルダ7及びゲートリング8、ゲートパターン9や接地パターン12等の導体パターンが被着形成され回路素子10が搭載された基板11が内蔵され、この基板11をカプセル2の端部にてかしめ、これら内蔵する部品を固定する構造を示す。なお基板11の外部には、出力端子や接地端子などの端子部13が備えられる。この場合、マイクロホンの感度を左右する要因としては、振動膜3のスティフネス(振動し難さあるいは振動し易さ)、振動膜3と背極6との静電容量、寄生容量、高域あるいは低域の音圧振動を捕捉するための前室あるいは背室の容量、振動膜3と背極6との間に加わる電圧(バイアス)の大小、等があるが、このうち感度を向上させる要因として大事なことは、振動膜3と背極6との間の静電容量の増加、ならびに寄生容量の低減である。   For example, taking a condenser microphone (hereinafter, generically referred to as a condenser microphone) as an example, the microphone takes out a change in capacitance due to the capacitor as a voltage change and converts the impedance to obtain an output. FIG. 8 shows a cross section of an example of a conventional microphone. The diaphragm 2 has a capsule 2 having a sound hole 1 on the front surface, and a diaphragm 3 that vibrates due to sound pressure in the capsule 2. , A spacer 5, a back electrode 6, a holder 7, a gate ring 8, a conductive pattern such as a gate pattern 9 and a ground pattern 12, and a substrate 11 on which a circuit element 10 is mounted are incorporated. The structure of fixing these built-in components by caulking at the end of the is shown. A terminal portion 13 such as an output terminal or a ground terminal is provided outside the substrate 11. In this case, factors affecting the sensitivity of the microphone include the stiffness of the vibrating membrane 3 (difficult to vibrate or easy to vibrate), electrostatic capacitance between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6, parasitic capacitance, high range or low The volume of the front chamber or the back chamber for capturing the sound pressure vibration in the region, the magnitude of the voltage (bias) applied between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6, etc. are among the factors that improve the sensitivity. What is important is an increase in capacitance between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 and a reduction in parasitic capacitance.

図9は、図8の一部を平面から見たもので、背極6が配置された状態でこの背極6に重なる振動膜3及び振動膜リング4の位置関係を示している。ここでは、背極6の外周囲が振動膜リング4と一部重なり、ハッチングは、振動膜リング4内部に張られた振動膜3と背極6との重複部分であり、内部の4個の孔は背極6に形成された通気孔14である構造となっている。この場合、背極6と振動膜リング4との重なりによる容量は、出力信号に関係する背極6と振動膜3とからなる静電容量とは無関係の寄生容量である。このような寄生容量は、マイクロホンの至る所に存在し、問題となる寄生容量は、主に背極6と振動膜リング8との寄生容量、ならびに基板11上に形成されたゲートパタ−ン9と接地パターン12との寄生容量である。   FIG. 9 is a plan view of a part of FIG. 8, and shows the positional relationship between the vibrating membrane 3 and the vibrating membrane ring 4 that overlap with the back electrode 6 in a state where the back electrode 6 is arranged. Here, the outer periphery of the back electrode 6 partially overlaps with the diaphragm ring 4, and hatching is an overlapping part of the diaphragm 3 and the back electrode 6 stretched inside the diaphragm ring 4, The hole has a structure that is a vent hole 14 formed in the back electrode 6. In this case, the capacitance due to the overlap between the back electrode 6 and the diaphragm ring 4 is a parasitic capacitance unrelated to the electrostatic capacitance formed by the back electrode 6 and the diaphragm 3 related to the output signal. Such parasitic capacitance exists throughout the microphone, and the parasitic capacitance in question is mainly the parasitic capacitance between the back electrode 6 and the diaphragm ring 8 and the gate pattern 9 formed on the substrate 11. This is a parasitic capacitance with the ground pattern 12.

図10は、マイクロホンの一例の等価回路を示す。すなわち、振動膜3と背極6との静電容量C0による電圧変化が回路素子10の一部であるFET10aのゲートに加えられ、インピーダンス変換されて出力を得るものである。また、FET10aの出力側はコンデンサCを備えた雑音除去フィルタを構成する。ところが、この図10に示すように容量変化に伴う電圧変化として入力されるFET10aのゲートには、図8(b)にも例示するように振動膜3と背極6との本来必要な静電容量C0のほか、背極6と振動膜リング8との寄生容量C1、ならびに基板11上に形成されたゲートパタ−ン9と接地パターン12との寄生容量C1が存在することになる。この寄生容量C1は、本来必要な静電容量C0に加わるバイアス電圧を分圧することになり、この寄生容量C1があるために所望の大きさの静電容量C0の変化が得られにくく、FET10aからの出力信号としては減衰してしまう。
特開2003−209899号公報 特開2003−348696号公報
FIG. 10 shows an equivalent circuit of an example of a microphone. That is, a voltage change due to the electrostatic capacitance C0 between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 is applied to the gate of the FET 10a that is a part of the circuit element 10, and impedance conversion is performed to obtain an output. Further, the output side of the FET 10a constitutes a noise removal filter including a capacitor C. However, as shown in FIG. 10, the gate of the FET 10a that is input as a voltage change accompanying the capacitance change has an electrostatic capacitance that is originally required between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 as illustrated in FIG. 8B. In addition to the capacitance C0, a parasitic capacitance C1 between the back electrode 6 and the diaphragm ring 8 and a parasitic capacitance C1 between the gate pattern 9 formed on the substrate 11 and the ground pattern 12 exist. This parasitic capacitance C1 divides the bias voltage applied to the originally required capacitance C0. Since this parasitic capacitance C1 is present, it is difficult to obtain a desired change in the capacitance C0. As a result, the output signal is attenuated.
JP 2003-209899 A JP 2003-348696 A

特許文献1は、カプセルに内蔵された振動膜リングと背極との間のスペーサを周方向に等間隔のスペーサ片を配置して、無効静電容量を減少させて良好なS/Nを得る技術が開示されている。また、特許文献2は、振動膜の振動部分のみに電極膜を被着形成して浮遊容量を減少させ感度を向上させる技術が開示されている。
従来、このように寄生容量C1を減少する方策が種々提案されているが、寄生容量C1を十分に低減することあるいは本来の出力信号に係わる必要な静電容量C0を大きくすること、についての技術的な改良は未だ途中である。
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-133867 provides a spacer between a diaphragm ring and a back electrode built in a capsule with spacer pieces arranged at equal intervals in the circumferential direction to reduce a reactive capacitance and obtain a good S / N. Technology is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for improving the sensitivity by reducing the stray capacitance by depositing an electrode film only on the vibrating part of the vibrating film.
Conventionally, various measures for reducing the parasitic capacitance C1 have been proposed. Techniques for sufficiently reducing the parasitic capacitance C1 or increasing the necessary capacitance C0 related to the original output signal. Improvements are still in progress.

本発明は、上述の問題に鑑み発明されたもので、寄生容量を低減し、本来必要な静電容量を増大させて感度を向上させ高S/Nを得るようにした静電型電気音響変換器の提供を目的とする。   The present invention has been invented in view of the above-mentioned problems, and is an electrostatic electroacoustic conversion in which parasitic capacitance is reduced, inherently necessary capacitance is increased, sensitivity is improved, and high S / N is obtained. The purpose is to provide vessels.

この目的を達成する本発明は、 カプセル内に振動膜が内部に張られた振動膜リングと上記振動膜に対向して配置された固定電極とこの固定電極を保持するホルダと上記固定電極に接続されたゲートリングとこのゲートリングに接続されたゲートパターンが形成された基板とからなる内蔵部品を有し上記カプセルの端部によって上記基板をかしめて上記内蔵部品を固定し、上記振動膜と固定電極との静電容量の変化を上記ゲートリング及びゲートパターンを介して電圧信号としてインピーダンス変換部に入力し上記振動膜の振動に相応する出力を得る静電型電気音響変換器において、上記振動膜に重なるように上記固定電極の大きさが上記振動膜の大きさと略等しく形成されると共に、上記固定電極の周囲に上記ホルダに保持される複数個の支持片を一体に形成したことを特徴とする。   The present invention which achieves this object is to connect a diaphragm ring with a diaphragm inside the capsule, a fixed electrode disposed opposite the diaphragm, a holder for holding the fixed electrode, and the fixed electrode. A built-in component comprising a gate ring formed on the gate ring and a substrate on which a gate pattern connected to the gate ring is formed, and the built-in component is fixed by caulking the substrate by an end of the capsule, and the vibration membrane is fixed. In the electrostatic electroacoustic transducer, a change in electrostatic capacitance with an electrode is input as a voltage signal to the impedance converter through the gate ring and gate pattern to obtain an output corresponding to the vibration of the vibration membrane. The size of the fixed electrode is formed to be substantially equal to the size of the vibrating membrane so as to overlap, and a plurality of pieces held by the holder around the fixed electrode The supporting pieces, characterized in that integrally formed.

この発明によれば、寄生容量を生じさせる振動膜リングに重なる部分の背極を支持片以外除く構成としたことにより、寄生容量そのものを大幅に減少させることができ、感度を向上させ信号の増大により高S/Nを得る。   According to the present invention, the configuration is such that the back pole of the portion overlapping the diaphragm ring causing the parasitic capacitance is removed except for the support piece, so that the parasitic capacitance itself can be greatly reduced, and the sensitivity is increased and the signal is increased. To obtain a high S / N.

以下、図を参照して本発明の静電型電気音響変換器の実施形態について説明する。なお以下の図において図8と同一部分には同符号を付し、必要がなければその説明を省略する。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態であるエレクトレットコンデンサマイクロホンを示すものである。この実施形態では、背極6の前面側にエレクトレット15を被覆したいわゆるバックエレクトレットタイプを示すが、いわゆるフロントエレクトレットタイプも適用可能である。この図1においては、背極6を除いて図8と同様な断面構成を有し、背極6を図2に示すような構成にすることによって、背極6と振動膜リング4との寄生容量を低減するものであり、更に図3にも示すようにゲートリング8と接触する基板11上に形成されたゲートパターン9を細線化することでゲートパターン9と接地パターン12との寄生容量を低減するものである。
Hereinafter, embodiments of the electrostatic electroacoustic transducer of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted if not necessary.
[First embodiment]
FIG. 1 shows an electret condenser microphone according to the first embodiment. In this embodiment, a so-called back electret type in which the electret 15 is covered on the front side of the back electrode 6 is shown, but a so-called front electret type is also applicable. 1 has the same cross-sectional configuration as that of FIG. 8 except for the back electrode 6, and the back electrode 6 is configured as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the gate pattern 9 formed on the substrate 11 in contact with the gate ring 8 is thinned to reduce the parasitic capacitance between the gate pattern 9 and the ground pattern 12. It is to reduce.

図2(a)は、振動膜リング4に対する背極6の配置状態の平面を示す。この図2では、背極6として円形の背極板を周方向に均等に3箇所切り欠いた形状を有し、この切り欠いた形状の振動膜リング4に重なる部分は、支持片6sとなっている。また、この支持片6s以外の部分は、振動膜3と略同じ面積の固定電極6f(図2のハッチング部分)を有している。この結果、振動膜リング4との背極6の重なる部分(投影部分)は3箇所の支持片6sのみとなり、寄生容量は、この支持片6sに当たる部分のみにて発生することとなり、寄生容量は大幅に減少する。   FIG. 2A shows a plane of the arrangement state of the back electrode 6 with respect to the diaphragm ring 4. In FIG. 2, the back electrode 6 has a shape in which a circular back electrode plate is equally cut out at three locations in the circumferential direction, and a portion that overlaps the cutout diaphragm 4 is a support piece 6 s. ing. Further, the portion other than the support piece 6s has a fixed electrode 6f (hatched portion in FIG. 2) having substantially the same area as the vibrating membrane 3. As a result, the portion (projected portion) where the back electrode 6 overlaps with the diaphragm ring 4 is only three support pieces 6s, and the parasitic capacitance is generated only in the portion corresponding to the support piece 6s. Decrease significantly.

図2(a)に示す構成は、支持片6sの周方向長さに対して切り欠き部分の周方向長さを若干長くした構造であるが、寄生容量を更に少なくするためには、切り欠き部分を周方向に更に長く切り欠くことによりこの支持片6sの周方向長さを更に短くすれば実現することができる。このため、支持片6sの周方向長さを極端に短くし例えば支持片6sを棒のように構成すれば、寄生容量は非常にわずかとなる。しかしながら、カプセル2の端部でのかしめ力の発生に伴い、構造上ゲートリング8が基板11を介して背極6を振動膜3側に突き上げることとなり、この突き上げ力によって固定電極6fに対して支持片6sが変形し欠陥を生ずることとなるので、このかしめによる突き上げ力に対して変形しない強度を有する長さの支持片6sが必要になる。したがって、この支持片6sの周方向長さは、かしめ力に耐える範囲内で周方向にできるだけ短くするのが寄生容量低減のために好ましい。   The configuration shown in FIG. 2A is a structure in which the circumferential length of the notched portion is slightly longer than the circumferential length of the support piece 6s. However, in order to further reduce the parasitic capacitance, the notched portion is formed. This can be realized by further shortening the circumferential length of the support piece 6s by cutting out the portion further in the circumferential direction. For this reason, if the circumferential length of the support piece 6s is extremely shortened and the support piece 6s is configured like a rod, for example, the parasitic capacitance becomes very small. However, as the caulking force is generated at the end of the capsule 2, the gate ring 8 structurally pushes the back electrode 6 toward the vibrating membrane 3 through the substrate 11, and the pushing force causes the fixed electrode 6 f to move. Since the support piece 6s is deformed to cause a defect, the support piece 6s having a length that does not deform with respect to the push-up force due to the caulking is required. Therefore, the circumferential length of the support piece 6s is preferably as short as possible in the circumferential direction within a range that can withstand the caulking force in order to reduce parasitic capacitance.

図2(b)は、支持片6sを周方向に4個均等に配置した構造例を示す。この図2(b)に示すケースは、支持片6sの数を図2(a)の場合よりも多くしているが、この図2(b)に示す例でもかしめ力に耐える範囲内で支持片6sの周方向長さをなるべく短く形成するのが、寄生容量低減のためには好ましいことは言うまでもない。
こうして、支持片6sによって従来よりも寄生容量は大幅に減少し、しかも支持片6sの数を多くしたり周方向長さを長く加減すれば、寄生容量の低減は抑えられる代わり大きなかしめ力にも対抗することができるのに対し、支持片6sの数を少なくしたり周方向長さを短く加減すれば、寄生容量は極めて減少するがかしめ力に対向しにくくなる。したがって、かしめ力に応じて支持片6sの数や周方向長さを替えることで、寄生容量を減少させることで、できる限りの寄生容量の減少を図ることができる。なお、背極6の支持片6s以外の切り欠き部分は、径方向に振動膜リング4のみならず振動膜3の対向部分にも及んでいる。これは、振動膜リング4近くの振動膜3は、振動膜3の中央に比べ音圧に伴う振動に寄与しにくくよって静電容量変化を取り出しにくく、他方この切り欠き部分により振動膜3及び背極6間の空気の流通が可能になり振動膜3の音圧に応じた振動を促す機能をもたせたものである。
FIG. 2B shows a structural example in which four support pieces 6s are evenly arranged in the circumferential direction. In the case shown in FIG. 2B, the number of support pieces 6s is larger than that in the case of FIG. 2A, but the example shown in FIG. 2B is also supported within the range that can withstand the caulking force. Needless to say, the circumferential length of the piece 6s is preferably as short as possible in order to reduce the parasitic capacitance.
In this way, the parasitic capacity is greatly reduced by the support piece 6s than before, and if the number of the support pieces 6s is increased or the length in the circumferential direction is increased or decreased, the reduction of the parasitic capacity can be suppressed and the large caulking force can be obtained. On the other hand, if the number of support pieces 6s is reduced or the length in the circumferential direction is reduced, the parasitic capacitance is greatly reduced, but it is difficult to face the caulking force. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced as much as possible by reducing the parasitic capacitance by changing the number of support pieces 6s and the circumferential length according to the caulking force. In addition, the notch portion other than the support piece 6 s of the back electrode 6 extends not only to the vibrating membrane ring 4 but also to the facing portion of the vibrating membrane 3 in the radial direction. This is because the vibration film 3 near the vibration film ring 4 is less likely to contribute to the vibration associated with the sound pressure than the center of the vibration film 3 and thus is difficult to take out a change in capacitance. This allows air to flow between the poles 6 and has a function of urging vibration according to the sound pressure of the vibrating membrane 3.

この結果、振動膜3とほぼ同じ大きさの固定電極6fを有する背極6にあって固定電極6fと一体に複数の支持片6sを形成し、この支持片6sをかしめ力に対する強度に耐える限度にてその周方向長さをできるだけ短くすることで、寄生容量を極端に低減することができる。
図3は、図1に示すマイクロホンの分解斜視図である。この図3に示すようにカプセル2内に上から順に、振動膜3が張られた振動膜リング4、スペーサ5、図2(b)に例示する背極6、ホルダ7、ホルダ7内に配置されて上端が背極6と接触するゲートリング8、このゲートリング8の下端と接触するゲートパターン9及び回路素子10更には外部の接地パターン12及び端子部13を備えた基板11が配置される。ここにおいて、背極6と振動膜3及び振動膜リング4との関係は、図2(b)に示すように背極6の支持片6sが振動膜リング4と重なり、背極6の固定電極6fが振動膜3と重なるようになっている。
As a result, a plurality of support pieces 6s are formed integrally with the fixed electrode 6f in the back electrode 6 having the fixed electrode 6f having the same size as that of the vibrating membrane 3, and the support piece 6s can withstand the strength against the caulking force. By making the circumferential length as short as possible, the parasitic capacitance can be extremely reduced.
3 is an exploded perspective view of the microphone shown in FIG. As shown in FIG. 3, the capsule 2 is disposed in the capsule 2 in order from the top, the diaphragm ring 4 with the diaphragm 3 stretched, the spacer 5, the back electrode 6 illustrated in FIG. 2B, the holder 7, and the holder 7. A gate ring 8 whose upper end is in contact with the back electrode 6, a gate pattern 9 and circuit element 10 in contact with the lower end of the gate ring 8, and a substrate 11 having an external ground pattern 12 and a terminal portion 13 are disposed. . Here, the relationship between the back electrode 6 and the diaphragm 3 and the diaphragm ring 4 is that the support piece 6s of the back electrode 6 overlaps the diaphragm ring 4 as shown in FIG. 6 f overlaps with the vibration film 3.

また、基板11上に例えばメッキにより形成されたゲートパターン9は、例えば0.15mmの線幅を有して図3のように正6角形状に形成されている。この正6角形状としたのは、ゲートリング8が基板11の正常位置にあるとき6本の細線(6本の辺(線分))に接触し、ゲートリング8が基板11上をわずかに移動した(ずれた)場合でも、細線からなるゲートパターン9の複数箇所をゲートリング8の下端に接触させるためである。したがって、ゲートリング8が基板11上の移動(ずれ)範囲内で最もずれた状態でも、正6角形状の複数箇所にてゲートパターン9のどこかに接触するように頂角及び辺(線分)が決定されここでは正6角形のゲートパターン9が形成される。なお、本実施形態では、図3のように正6角形状にゲートパターン9を形成したが、ゲートリング8の移動(ずれ)範囲内に形成された正多角形を含む多角形でもよく、ゲートパターン9の頂角及び辺(線分)の複数箇所のどこかに接触することを条件として種々の形状が考えられる。さらには、多角形でなくとも、例えばゲートリング8の移動範囲にてジグザグの細線をつなげてゲートパターン9を形成するようにしてもよい。こうして、ゲートリング8の移動範囲内で細線からなる閉路パターンを形成することによって、このゲートパターン9と接地パターン12との寄生容量を低減させることができる。因みに従来では、図8にて図示するようにゲートパターン9は、一例としてゲートリング8の幅に合わせて0.65mm程の幅のリング状に形成されている。
〔第2実施形態〕
上述の説明は、寄生容量の低減について述べたのであるが、マイクロホンの感度向上のためには振動膜3と背極6とからなる静電容量自体を増大させることも重要である。この静電容量増大のためには、振動膜3と背極6とを可能な限り接近させることが効果的であり、従来では振動膜3の中央と背極6との空隙が25μm〜30μmであったが、現在本発明者によって約半分12.5μmの空隙寸法まで縮められている。この場合、空隙はコンデンサマイクロホンにあって振動膜3と背極6との間に加えられる電圧によって吸引力が働いてもかつ音圧による振動が加わっても振動膜3の中央と背極6とが接触しないことが条件となるので、この空隙の短縮は静電容量の増大も含めて画期的なことではある。
Further, the gate pattern 9 formed on the substrate 11 by plating, for example, has a line width of 0.15 mm, for example, and is formed in a regular hexagonal shape as shown in FIG. The regular hexagonal shape is such that when the gate ring 8 is at a normal position of the substrate 11, it contacts six fine lines (six sides (segments)), and the gate ring 8 slightly moves over the substrate 11. This is because a plurality of portions of the gate pattern 9 made of fine lines are brought into contact with the lower end of the gate ring 8 even when moved (shifted). Therefore, even when the gate ring 8 is most displaced within the movement (displacement) range on the substrate 11, the apex angle and the side (line segment) are in contact with somewhere in the gate pattern 9 at a plurality of regular hexagonal locations. Here, a regular hexagonal gate pattern 9 is formed. In the present embodiment, the gate pattern 9 is formed in a regular hexagonal shape as shown in FIG. 3, but it may be a polygon including a regular polygon formed within the movement (shift) range of the gate ring 8, Various shapes are conceivable on the condition that the apex angle and side (line segment) of the pattern 9 are in contact with somewhere. Furthermore, the gate pattern 9 may be formed by connecting zigzag fine lines in the moving range of the gate ring 8, for example, even if it is not a polygon. Thus, by forming a closed circuit pattern made of a thin line within the moving range of the gate ring 8, the parasitic capacitance between the gate pattern 9 and the ground pattern 12 can be reduced. Incidentally, as shown in FIG. 8, the gate pattern 9 is conventionally formed in a ring shape having a width of about 0.65 mm in accordance with the width of the gate ring 8 as an example.
[Second Embodiment]
Although the above description has described the reduction of the parasitic capacitance, it is also important to increase the capacitance itself composed of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 in order to improve the sensitivity of the microphone. In order to increase the capacitance, it is effective to bring the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 as close as possible. Conventionally, the gap between the center of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 is 25 μm to 30 μm. However, the present inventors have reduced the gap size to about 12.5 μm by about half. In this case, the air gap is in the condenser microphone, and even if an attractive force is applied by the voltage applied between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 and vibration due to sound pressure is applied, the center of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 Therefore, the shortening of the air gap is epoch-making including an increase in capacitance.

ところが、この空隙の短縮は、振動膜3と背極6との空間を縮めることになり、振動膜3の動き易さを損なう。この実施形態では、図4に示すように背極6に略均等に微細孔6hを形成し、この微細孔6hを空気流通口として機能させたものである。この多数の微細孔6hは、振動膜3と背極6とによって構成されるコンデンサの静電容量変化の取得に影響を及ぼさない程度の大きさを有し、例えば0.2mm以下の径を有する微細孔である。ここで、背極6に微細孔とはいえ多数の孔をあける以上、面積に比例する静電容量値としては若干でも減少するのであるが、振動膜3と背極6との接近による静電容量の増大に比べきわめてわずかの減少であり、音圧に伴う静電容量変化としてコンデンサからは十分なる電圧変化が得られれば良いという観点から、0.2mm径を得たものである。したがって、例えば微細孔6hの大きさひとつを取ってみても、例えば0.2mm以下の孔であれば静電容量変化の取得に影響を及ぼさない程度としてその大きさの限度を得ることができる。図4(a)(b)は、背極6を切り欠いて支持片6sを形成した図2の例を用いて図示したものである。しかし、微細孔6hを形成する本実施形態は、静電容量を増大するように前述の空隙を短縮し微細孔を開けることであり、背極を切り欠かない図9に示す例についても適用することができる。なおこの場合、図9の通気孔14がある場合も微細孔のみで通気孔14をなくした構造の双方が考えられる。
〔第3実施形態〕
図5は、更に他の実施形態を示し、この実施形態では、第2実施形態に基づいて更に振動膜3と背極6とを近づけて静電容量を増大させたものである。すなわち、振動膜3と背極6とを接近させてゆくと、振動膜3の中央と背極6とが接触することになる。この接触部分の背極6に開口6xを開けて背極6と振動膜3にわずかな空隙を持たせることにより、振動膜3と背極6とを接近させたものである。振動膜3を振動膜リング4に音圧によって振動可能に一定の張力にて張られるが、振動膜3が弛む部分は振動膜リング4の中央である。したがって、この振動膜3の弛む部分について背極6に接触する部分を見越して開口6xを形成することにより、振動膜3を背極6に接触させないできわめて接近させることができる。なお、図5に示すように振動膜リング4の中央に当たる背極6に開口6xを形成するのであるが、この開口6xは通気孔ともなり得る。しかし、この開口6xは、振動膜3を背極6に接近させて静電容量を増大させる機能を有する関係上、静電容量を減少させるほどの大きな径の開口には形成されない。
However, the shortening of the air gap shortens the space between the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 and impairs the ease of movement of the vibrating membrane 3. In this embodiment, as shown in FIG. 4, minute holes 6h are formed in the back electrode 6 substantially evenly, and these minute holes 6h function as air circulation ports. The large number of fine holes 6h have a size that does not affect the acquisition of the capacitance change of the capacitor constituted by the vibrating membrane 3 and the back electrode 6, and has a diameter of 0.2 mm or less, for example. It is a micropore. Here, although a large number of fine holes are formed in the back electrode 6, the capacitance value proportional to the area is slightly reduced, but the electrostatic capacitance due to the proximity of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 is reduced. The diameter is 0.2 mm from the viewpoint that it is sufficient to obtain a sufficient voltage change from the capacitor as a change in capacitance due to the sound pressure. Therefore, even if, for example, the size of the fine hole 6h is taken, if the hole is, for example, 0.2 mm or less, the limit of the size can be obtained as much as it does not affect the acquisition of the capacitance change. 4 (a) and 4 (b) are illustrated using the example of FIG. 2 in which the back pole 6 is notched to form the support piece 6s. However, the present embodiment in which the fine hole 6h is formed is to shorten the above-mentioned gap and open the fine hole so as to increase the capacitance, and also applies to the example shown in FIG. be able to. In this case, both of the structures having only the fine holes and eliminating the air holes 14 are conceivable even when the air holes 14 of FIG. 9 are provided.
[Third Embodiment]
FIG. 5 shows still another embodiment. In this embodiment, the capacitance is further increased by bringing the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 closer to each other based on the second embodiment. That is, when the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 are brought close to each other, the center of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 come into contact with each other. The vibrating membrane 3 and the back electrode 6 are brought close to each other by opening an opening 6x in the back electrode 6 of the contact portion so that the back electrode 6 and the vibrating membrane 3 have a slight gap. The vibrating membrane 3 is stretched to the vibrating membrane ring 4 with a certain tension so as to be vibrated by sound pressure, but the portion where the vibrating membrane 3 is loosened is the center of the vibrating membrane ring 4. Therefore, by forming the opening 6x in anticipation of the portion of the vibrating membrane 3 that comes into contact with the back electrode 6, the vibrating membrane 3 can be brought very close without contacting the back electrode 6. In addition, as shown in FIG. 5, the opening 6x is formed in the back pole 6 which hits the center of the diaphragm ring 4, but this opening 6x can also be a vent hole. However, the opening 6x is not formed in an opening having a diameter large enough to decrease the capacitance because of having a function of increasing the capacitance by bringing the vibrating membrane 3 closer to the back electrode 6.

図5(a)(b)は、背極6を切り欠いて支持片6sを形成した図2の例を用いて図示したものである。しかし、開口6xを形成する本実施形態は、静電容量を増大するように空隙を短縮することであり、背極6を切り欠かない図9に示す例についても適用することができる。
これまでの説明は、コンデンサマイクロホンのうちエレクトレットを備えた構造のマイクロホンについて述べてきた。しかし、前述の振動膜3及び背極6の構造は、いわゆるバイアス型のコンデンサマイクロホンについても適用することができる。図6は、振動膜3にバイアスリング16を介してバイアス電圧をかける構造のマイクロホンを例示するものである。また、背極6にバイアス電圧をかける構造のものについては図6中バイアスリング16、カプセル内部に張られた絶縁体膜17は不要になり、ゲートリング8を介してバイアス電圧が背極6にかけられる。また、図7は、このバイアス型のコンデンサマイクロホンについて基板11上に形成されたゲートパターンを図示したものである。この図7中基板11に搭載される回路素子10には、FET及び二つのコンデンサCのほかバイアスICならびに高周波カットコンデンサCcを含む。こうして、バイアス型コンデンサマイクロホンについても前記第1、第2、第3実施形態を適用することができる。
5 (a) and 5 (b) are illustrated using the example of FIG. 2 in which the back pole 6 is notched and the support piece 6s is formed. However, the present embodiment in which the opening 6x is formed is to shorten the gap so as to increase the capacitance, and can also be applied to the example shown in FIG. 9 in which the back electrode 6 is not cut out.
The description so far has described a microphone having a structure including an electret among condenser microphones. However, the structure of the vibrating membrane 3 and the back electrode 6 described above can also be applied to a so-called bias type condenser microphone. FIG. 6 illustrates a microphone having a structure in which a bias voltage is applied to the vibrating membrane 3 via the bias ring 16. Further, in the structure having a bias voltage applied to the back electrode 6, the bias ring 16 in FIG. 6 and the insulator film 17 stretched inside the capsule become unnecessary, and the bias voltage is applied to the back electrode 6 through the gate ring 8. It is done. FIG. 7 shows a gate pattern formed on the substrate 11 for this bias type condenser microphone. The circuit element 10 mounted on the substrate 11 in FIG. 7 includes a bias IC and a high frequency cut capacitor Cc in addition to the FET and the two capacitors C. Thus, the first, second and third embodiments can be applied to the bias condenser microphone.

本発明の第1実施形態のマイクロホンの断面図である。It is sectional drawing of the microphone of 1st Embodiment of this invention. 振動膜リングと背極との位置関係図である。It is a positional relationship figure of a diaphragm ring and a back pole. 第1実施形態の分解構成図である。It is a disassembled block diagram of 1st Embodiment. 第2実施形態の振動膜リングと背極との位置関係図である。It is a positional relationship figure of the diaphragm ring and back pole of a 2nd embodiment. 第3実施形態の振動膜リングと背極との位置関係図である。It is a positional relationship figure of a diaphragm ring and a back pole of a 3rd embodiment. バイアス型コンデンサマイクロホンの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of a bias type | mold condenser microphone. ゲートパターンを例示する基板の斜視図である。It is a perspective view of the board | substrate which illustrates a gate pattern. 従来説明のためのマイクロホンの断面図である。It is sectional drawing of the microphone for conventional description. 従来の振動膜リングと背極との位置関係図である。It is a positional relationship figure of the conventional diaphragm ring and a back pole. マイクロホンの一例の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of an example of a microphone.

Claims (4)

カプセル内に振動膜が内部に張られた振動膜リングと上記振動膜に対向して配置された固定電極とこの固定電極を保持するホルダと上記固定電極に接続されたゲートリングとこのゲートリングに接続されたゲートパターンが形成された基板とからなる内蔵部品を有し上記カプセルの端部によって上記基板をかしめて上記内蔵部品を固定し、上記振動膜と固定電極との静電容量の変化を上記ゲートリング及びゲートパターンを介して電圧信号としてインピーダンス変換部に入力し上記振動膜の振動に相応する出力を得る静電型電気音響変換器において、
上記振動膜に重なるように上記固定電極の大きさが上記振動膜の大きさと略等しく形成されると共に、上記固定電極の周囲に上記ホルダに保持される複数個の支持片を一体に形成したことを特徴とする静電型電気音響変換器。
A vibrating membrane ring in which a vibrating membrane is stretched inside a capsule, a fixed electrode disposed opposite to the vibrating membrane, a holder for holding the fixed electrode, a gate ring connected to the fixed electrode, and the gate ring A built-in component composed of a substrate on which a connected gate pattern is formed, and the substrate is squeezed by the end of the capsule to fix the built-in component, and the capacitance of the vibrating membrane and the fixed electrode is changed. In the electrostatic electroacoustic transducer that obtains an output corresponding to the vibration of the diaphragm by inputting the voltage signal to the impedance converter through the gate ring and the gate pattern.
The size of the fixed electrode is formed substantially equal to the size of the vibration membrane so as to overlap the vibration membrane, and a plurality of support pieces held by the holder are integrally formed around the fixed electrode. An electrostatic electroacoustic transducer characterized by the above.
カプセル内に振動膜が内部に張られた振動膜リングと上記振動膜に対向して配置された固定電極とこの固定電極を保持するホルダと上記固定電極に接続されたゲートリングとこのゲートリングに接続されたゲートパターンが形成された基板とからなる内蔵部品を有し上記カプセルの端部によって上記基板をかしめて上記内蔵部品を固定し、上記振動膜と固定電極との静電容量の変化を上記ゲートリング及びゲートパターンを介して電圧信号としてインピーダンス変換部に入力し上記振動膜の振動に相応する出力を得る静電型電気音響変換器において、
上記振動膜と上記固定電極との間に印加される電圧による吸引力が作用した場合、上記振動膜と上記固定電極とが接触する部分の上記固定電極に開口を有して上記振動膜と上記固定電極との間隔を保つことを特徴とする静電型電気音響変換器。
A vibrating membrane ring in which a vibrating membrane is stretched inside a capsule, a fixed electrode disposed opposite to the vibrating membrane, a holder for holding the fixed electrode, a gate ring connected to the fixed electrode, and the gate ring A built-in component composed of a substrate on which a connected gate pattern is formed, and the substrate is squeezed by the end of the capsule to fix the built-in component, and the capacitance of the vibrating membrane and the fixed electrode is changed. In the electrostatic electroacoustic transducer that obtains an output corresponding to the vibration of the diaphragm by inputting the voltage signal to the impedance converter through the gate ring and the gate pattern.
When a suction force is applied between the vibrating membrane and the fixed electrode, an opening is formed in the fixed electrode at a portion where the vibrating membrane and the fixed electrode are in contact with each other. An electrostatic electroacoustic transducer characterized by maintaining a distance from a fixed electrode.
カプセル内に振動膜が内部に張られた振動膜リングと上記振動膜に対向して配置された固定電極とこの固定電極を保持するホルダと上記固定電極に接続されたゲートリングとこのゲートリングに接続されたゲートパターンが形成された基板とからなる内蔵部品を有し上記カプセルの端部によって上記基板をかしめて上記内蔵部品を固定し、上記振動膜と固定電極との静電容量の変化を上記ゲートリング及びゲートパターンを介して電圧信号としてインピーダンス変換部に入力し上記振動膜の振動に相応する出力を得る静電型電気音響変換器において、
上記固定電極に上記振動膜と上記固定電極との間の静電容量変化の取得に影響を及ぼさない程度の微細孔を備えたことを特徴とする静電型電気音響変換器。
A vibrating membrane ring in which a vibrating membrane is stretched inside a capsule, a fixed electrode disposed opposite to the vibrating membrane, a holder for holding the fixed electrode, a gate ring connected to the fixed electrode, and the gate ring A built-in component composed of a substrate on which a connected gate pattern is formed, and the substrate is squeezed by the end of the capsule to fix the built-in component, and the capacitance of the vibrating membrane and the fixed electrode is changed. In the electrostatic electroacoustic transducer that obtains an output corresponding to the vibration of the diaphragm by inputting the voltage signal to the impedance converter through the gate ring and the gate pattern.
An electrostatic electroacoustic transducer characterized in that the fixed electrode is provided with micropores that do not affect the acquisition of a change in capacitance between the vibrating membrane and the fixed electrode.
カプセル内に振動膜が内部に張られた振動膜リングと上記振動膜に対向して配置された固定電極とこの固定電極を保持するホルダと上記固定電極に接続されたゲートリングとこのゲートリングに接続されたゲートパターンが形成された基板とからなる内蔵部品を有し上記カプセルの端部によって上記基板をかしめて上記内蔵部品を固定し、上記振動膜と固定電極との静電容量の変化を上記ゲートリング及びゲートパターンを介して電圧信号としてインピーダンス変換部に入力し上記振動膜の振動に相応する出力を得る静電型電気音響変換器において、
上記ゲートパターンは、上記ゲートリングと複数箇所にて交わる細線からなる閉路パターンであることを特徴とする静電型電気音響変換器。
A vibrating membrane ring in which a vibrating membrane is stretched inside a capsule, a fixed electrode disposed opposite to the vibrating membrane, a holder for holding the fixed electrode, a gate ring connected to the fixed electrode, and the gate ring A built-in component composed of a substrate on which a connected gate pattern is formed, and the substrate is squeezed by the end of the capsule to fix the built-in component, and the capacitance of the vibrating membrane and the fixed electrode is changed. In the electrostatic electroacoustic transducer that obtains an output corresponding to the vibration of the diaphragm by inputting the voltage signal to the impedance converter through the gate ring and the gate pattern.
The electrostatic electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the gate pattern is a closed circuit pattern composed of fine lines intersecting with the gate ring at a plurality of locations.
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