JP2009159463A - エレクトレットコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー実装等を行う際の吸引搬送に適し、及び、リフロー実装工程において問題となり得る上述の熱風及び冷却風やカプセルから内部部品への熱伝達に対する対策が施されたＥＣＭを提供する。
【解決手段】エレクトレットコンデンサマイクロホン１００が、天面部材７ａに開口部８を有する導電性のカプセル７、カプセル７の内部に収容される、振動板３と、振動板３の表面の何れか一方に対向して設置される背極板５と、振動板３若しくは背極板５に備えたエレクトレット層５ａとで形成されるコンデンサ部Ｃ、及び、コンデンサ部Ｃとカプセル７の天面部材７ａとの間に設けられ、開口部８を通して露出される部分に音孔６ａを有するキャップ部材６、を備え、キャップ部材６は、吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部Ｖを中央部分に有し、吸引部Ｖの周囲に沿って音孔６ａが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カプセルの内部に、振動板と、その振動板の表面の何れか一方に対向して設置される背極板と、振動板若しくは背極板に備えたエレクトレット層とで形成されるコンデンサ部を備えるエレクトレットコンデンサマイクロホン（以下、「ＥＣＭ」と略称する）に関する。

ＥＣＭは、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等の幅広い電子機器に適用されている。ＥＣＭは、微小な部品であるため、各種機器に対する取り付けに際しては、表面実装技術が用いられる。例えば、配線基板にはんだを塗付しＥＣＭを配設した後、基板を加熱してはんだ付けするリフロー実装方法が用いられる。リフロー実装工程においては、ＥＣＭの配線基板への取り付け速度を高めるため、吸引式の搬送装置を用いてＥＣＭを配線基板上に搬送することがある。

従来のＥＣＭは、筐体であるカプセルの天面の中央に音孔を備えているものが多い。このため、吸引式の搬送装置を用いる場合には、内部の振動板等を損傷させないように音孔以外の箇所を吸引して、配線基板の所定の位置へ搬送する。

実用新案登録第２５４８５４３号公報（第１図）

リフロー実装工程において従来のＥＣＭを搬送する場合、重心から変位した音孔以外の箇所を吸引して搬送することになるため、所定の姿勢を維持したまま搬送することが困難な場合がある。例えば、搬送装置が天面の縁近傍に当接する場合には、ＥＣＭの姿勢が傾き易くなり落下することがある。一方、これらの問題を解決するために、搬送装置の吸引力を大きくすると、カプセルの天面が変形する等の不都合が生じることとなり改善の余地があった。

また、リフロー実装工程を実施する場合には、熱対策を講じる必要もある。例えば、リフロー実装工程において発生する熱風がカプセルの天面に設けられた音孔からカプセル内部に侵入することや、熱を帯びたカプセルから、その熱が内部の部品（例えば、振動板、エレクトレット層）に伝わることなどがある。その場合、カプセル内部に収容された部品が熱によって悪影響を被る可能性もある。加えて、カプセルを冷却する際の冷却風がカプセルの天面に設けられた音孔からカプセル内部に侵入することで、その風によってカプセル内部の部品に悪影響が及ぼされる可能性もある。例えば、熱風及び冷却風によって振動板に弛みが生じたり、熱によるエレクトレット層の分極状態の低下といった悪影響が生じ得る。
しかしながら、従来のＥＣＭではリフロー実装工程において問題となり得る上述の熱風及び冷却風やカプセルから内部部品への熱伝達に対する対策が十分ではなかった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リフロー実装等を行う際の吸引搬送に適し、及び、リフロー実装工程において問題となり得る上述の熱風及び冷却風への対策やカプセルから内部部品への熱伝達への対策が施されたＥＣＭを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの特徴構成は、天面部材に開口部を有する導電性のカプセル、
前記カプセルの内部に収容される、振動板と、前記振動板の表面の何れか一方に対向して設置される背極板と、前記振動板若しくは前記背極板に備えたエレクトレット層とで形成されるコンデンサ部、及び、
前記コンデンサ部と前記カプセルの前記天面部材との間に設けられ、前記開口部を通して露出される部分に音孔を有するキャップ部材、を備え、
前記キャップ部材は、吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部を中央部分に有し、前記吸引部の周囲に沿って前記音孔が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、カプセルとコンデンサ部との間にキャップ部材が設けられているので、カプセルが高温になったとしても、その温度がキャップ部材で緩和されてコンデンサ部に伝わり難くなる。よって、カプセルに収容されたコンデンサ部が、熱により劣化することを抑制できる。特に、コンデンサ部が備えるエレクトレット層に対する熱の影響を抑制できるので、熱によるエレクトレット層の分極状態の低下を抑制できる。
加えて、リフロー実装工程時の熱風や冷却風は、カプセルの開口部によって流路が狭められた部分、及び、キャップ部材の音孔によって流路が狭められた部分を通った後でコンデンサ部に到達する。よって、リフロー実装工程時の熱風や冷却風によってコンデンサ部が損傷を受けないようにできる。例えば、熱風及び冷却風によって振動板に弛みが生じることを抑制できる。

また、吸引部がエレクトレットコンデンサマイクロホンのカプセルの天面部材の中央に備えられているため、上記吸引式の搬送装置の吸引ノズルをエレクトレットコンデンサマイクロホンの重心とほぼ一致する天面の中央に合わせて吸引することができる。このため、搬送時のエレクトレットコンデンサマイクロホンの姿勢が変化し難くなり、吸引を確実に行える。更に、吸引時に吸引箇所に掛かるモーメントが小さくなるため、吸引式の搬送装置の吸引力を小さくでき、天面の変形を抑制することができる。また更に、音孔がカプセルの天面部材に設けられている吸引部に存在しないため、吸引式の搬送装置の吸引ノズルがカプセル内の振動板や背極板等を吸引により損傷させることなく安全に搬送することができる。
従って、リフロー実装等を行う際の吸引搬送に適し、及び、リフロー実装工程において問題となり得る上述の熱風及び冷却風やカプセルから内部部品への熱伝達に対する対策が施されたエレクトレットコンデンサマイクロホンを提供できる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの別の特徴構成は、前記音孔は、前記吸引部の周囲を囲む円弧状のスリットである点にある。

上記特徴構成によれば、所定の面積の開口を有する音孔をカプセルの中央になるべく近い位置に設けることができるため、集音性能を向上させることができる。
更に、音孔をスリット形状とすることで、同じ開口面積を有する円型や角型の音孔に比べて、開口幅が小さくなり、カプセル内へ熱風及び冷却風や粉塵、水滴等が侵入しにくくなる。このため、エレクトレットコンデンサマイクロホンの耐久性や信頼性を向上させることができる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの別の特徴構成は、前記キャップは、周辺部分の第１領域と、当該第１領域に囲まれる中央部分が外側に突出するように形成した第２領域とで構成されており、
前記吸引部が前記第２領域に形成されている点にある。

上記特徴構成によれば、キャップ部材とカプセル内部に備えられているコンデンサ部との間に空間が形成される。その結果、キャップ部材が熱せられたとしても、その熱がコンデンサ部に伝わり難くなる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの別の特徴構成は、前記第２領域に前記音孔が形成される点にある。

上記特徴構成によれば、外側に突出した第２領域に音孔が形成されるので、外部からの音波をその音孔からカプセル内部に良好に取り込むことができる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの別の特徴構成は、前記第１領域と前記第２領域との境界に、前記音孔が形成される点にある。

上記特徴構成によれば、音孔がキャップ部材の上記第１領域及び上記第２領域に対して所定の角度を有して形成されるため、より一層、熱風及び冷却風や粉塵、水滴等などがカプセル内に侵入しにくい構造となる。この結果、エレクトレットコンデンサマイクロホンの耐久性・信頼性をより向上させることができる。
更に、搬送装置の吸引ノズルが吸引部から外れた位置に当接した場合でも、吸引ノズルが当該音孔を密封することはなく、カプセル内部の振動板や背極板が損傷するのを防止することができる。

以下に図面を参照して本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホン（以下、「ＥＣＭ」と略称する）の構成について説明する。図１はＥＣＭ１００の分解斜視図であり、図２はＥＣＭ１００の断面図である。
図１及び図２に示すように、ＥＣＭ１００は、円筒状の側面部材７ｂと天面部材７ａとで構成されるカプセル７の内部に各種部品を収容して構成されている。カプセル７の内部には、その天面部材７ａの側から順に、キャップ部材６、背極板５、スペーサリング４、振動板３、ゲートリング２及び基板１が収容されている。そして、カプセル７の側面部材７ｂの端部が、基板１をカプセル７内部へとかしめることで、上述した各種部品がカプセル７の内部で固定される。カプセル７は金属などの導電性部材を用いて形成される。
本実施形態では、カプセル７が円筒形状である例について説明するが、カプセル７を角筒形状に形成してもよい。

本実施形態では、背極板５とスペーサ４と振動板３とでコンデンサ部Ｃが構成され、そのコンデンサ部Ｃによってカプセル７の内部に侵入した音波が検出される。背極板５は、固定電極５ｂと、振動板３と対向する側の固定電極５ｂの表面に設けられたエレクトレット層５ａとで構成される。このように、エレクトレット層５を設けたことで背極板５は定電位に維持される。背極板５及びエレクトレット層５ａには複数の孔部５ｃが形成されており、カプセル７の内部に侵入した音波はその孔部５ｃを通って振動板３に到達できる。振動板３は、音波を受けて振動する振動膜３ｂと、その振動膜３ｂの周囲を保持する振動膜リング３ａとで構成される。背極板５と振動板３との間には、絶縁性のスペーサリング４が設けられている。また、カプセル７の内側壁には、収容される各種部品との短絡を防止する目的で絶縁材料７ｃがコーティングされている。カプセル７の内部に収容される各種部品の熱による損傷を防止するためには、この絶縁材料７ｃは、セラミックなどの高い耐熱性を有する材料であることが好ましい。

振動板３は、導電性のゲートリング２を介して基板１上の回路パターン（図示せず）と電気的に接続される。背極板５の固定電極５ｂは、キャップ部材６を介してカプセル７と電気的に接続され、そのカプセル７を介して基板１上の回路パターンと電気的に接続される。また、基板１上には、上記回路パターンと電気的に接続されるＩＣ素子９が設けられる。
以上のように構成することで、音波を受けて振動膜３ｂが振動すると、その振動膜３ｂの変位がコンデンサ部Ｃ（背極板５及び振動板３）の静電容量の変化として上記ＩＣ素子９に伝達される。つまり、ＥＣＭ１００において、音波が電気信号に変換される。

カプセル７は、その天面部材７ａに開口部８を有する。上述したコンデンサ部Ｃとカプセル７の天面部材７ａとの間には、板状のキャップ部材６が設けられている。キャップ部材６の、上記開口部８を通して露出される部分には、コンデンサ部Ｃへ音波を導入するための音孔６ａが設けられている。

図３は、キャップ部材６がカプセル７の内部に収容された状態を示す図であり、図４は、キャップ部材６の断面斜視図である。図示するように、キャップ部材６は、周辺部分の第１領域６ｂと、その第１領域６ｂに囲まれる中央部分が外側に突出するように形成した第２領域６ｃとで構成されている。キャップ部材６の中央部分の第２領域６ｃは、吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部Ｖとして機能する。この吸引部Ｖは、搬送装置の吸引ノズルのノズル面積以上あればよい。これにより、吸引部Ｖに対する吸引ノズル端面の当接状態が安定する。
また、第２領域６ｃの中心を吸引することで、ＥＣＭ１００を水平姿勢で搬送する場合には、ちょうど重心の上方位置を保持することとなる。このため、搬送時のＥＣＭ１００の姿勢の変化を抑制しＥＣＭ１００が落下し難くなる。この結果、搬送装置の吸引力を小さく設定することができ、カプセル７の変形を防止したり、小型の搬送装置を適用したりすることが可能となる。
更に、キャップ部材６とカプセル７の内部に備えられているコンデンサ部Ｃとの間に空間が形成されることで、キャップ部材６が熱せられたとしても、その熱がコンデンサ部Ｃに伝わり難くなる。

第２領域６ｃとしての上記吸引部Ｖの周囲には、円弧状でスリット形状を有する音孔６ａを設けている。音孔６ａの開口幅は、従来からある円型音孔６ａの直径などに比べて狭く形成してある。これにより、カプセル７の内部への熱風及び冷却風や粉塵、水滴等の侵入を効果的に防止できる。具体的には、キャップ部材６の第２領域６ｃに形成される音孔６ａは、キャップ部材６に溝を形成することで、円弧状のスリット形状にされている。或いは、図５に示すように、キャップ部材６を押し曲げることによって、音孔６ａを円弧状のスリット形状にしてもよい。

本実施形態のＥＣＭ１００では、図２に示すように、音孔６ａの位置は、背極板５の孔部５ｃとは重ならないように配置されている。よって、異物が音孔６ａから侵入したとしても、その異物は背極板５によって阻止される。つまり、異物が背極板５の孔部５ｃを通って振動板３の方にまで侵入することを阻止できる。更に、カプセル７の外部からの風（リフロー実装工程での熱風や冷却風）が振動膜３ｂに直接当たらないようになっている。加えて、コンデンサ部Ｃ（背極板５）とカプセル７の天面部材７ａとの間にはキャップ部材６が介装されているので、カプセル７の温度が上昇したとしても、コンデンサ部Ｃに伝わる熱はキャップ部材６によって緩和される。
以上の結果、コンデンサ部Ｃが熱による悪影響を被ることが防止される。具体的には、コンデンサ部Ｃが備えるエレクトレット層５ａに対する熱の影響を抑制できるので、熱によるエレクトレット層５ａの分極状態の低下を抑制できる。また、熱風及び冷却風によって振動板３ｂに弛みが生じることを抑制できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記コンデンサ部Ｃの構成は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、カプセル７に収容されているコンデンサ部Ｃにおいて、背極板５がキャップ部材６の側にある構成について説明したが、それとは逆に、振動板３がキャップ部材６の側にある構成に改変してもよい。また、上記実施形態では、背極板５がエレクトレット層を備える例について説明したが、振動板がエレクトレット層を備えるように構成してもよい。

＜２＞
上記実施形態では、音孔６ａが円弧状のスリット形状である例について説明したが、音孔６ａの形状は適宜変更可能である。例えば、複数個の微小な円孔や角孔が円弧状に連続して配設された形態の音孔６ａを形成してもよい。このような音孔であっても、円弧状でスリット形状を有する音孔とほぼ同様の機能を発揮する。
また、上述した複数個の微小な円孔や角孔が環状に連続して配設された形態の音孔６ａを形成してもよい。或いは、音孔６ａの形状を、中心から放射状に広がる円弧状又は曲線状又は直線状又は折れ線状のスリットとしてもよい。

＜３＞
上記実施形態において、音孔の形成位置を変更してもよい。例えば、図６に示すキャップ部材の断面図のように、音孔６ａを第１領域と第２領域との境界に形成してもよい。このように、音孔６ａがキャップ部材６の上記第１領域６ｂ及び上記第２領域６ｃに対して所定の角度を有して形成されるため、音孔６ａが上記第１領域６ｂ及び上記第２領域６ｃに備えられる場合に比べて、より一層、熱風及び冷却風や粉塵、水滴等がカプセル７内に侵入しにくい構造となる。この結果、ＥＣＭ１００の耐久性・信頼性をより向上させることができる。
さらに、搬送装置の吸引ノズルが吸引部Ｖから外れた位置に当接した場合でも、吸引ノズルが音孔６ａを密封することはなく、カプセル７の内部の振動板３や背極板５が損傷するのを防止できる。

本発明は、リフロー実装技術に対応したＥＣＭに利用できる。

エレクトレットコンデンサマイクロホンの分解斜視図 エレクトレットコンデンサマイクロホンの断面図 キャップ部材がカプセルの内部に収容された状態を示す図 キャップ部材の断面斜視図（１） キャップ部材の断面斜視図（２） 別実施形態のキャップ部材の断面図

符号の説明

３ 振動板
５ 背極板
５ａ エレクトレット層
６ キャップ部材
６ａ 音孔
６ｂ 第１領域
６ｃ 第２領域
７ カプセル
７ａ 天面部材
８ 開口部
１００ エレクトレットコンデンサマイクロホン（ＥＣＭ）
Ｃ コンデンサ部
Ｖ 吸引部

Claims (5)

1. 天面部材に開口部を有する導電性のカプセル、
   前記カプセルの内部に収容される、振動板と、前記振動板の表面の何れか一方に対向して設置される背極板と、前記振動板若しくは前記背極板に備えたエレクトレット層とで形成されるコンデンサ部、及び、
   前記コンデンサ部と前記カプセルの前記天面部材との間に設けられ、前記開口部を通して露出される部分に音孔を有するキャップ部材、を備え、
   前記キャップ部材は、吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部を中央部分に有し、前記吸引部の周囲に沿って前記音孔が設けられているエレクトレットコンデンサマイクロホン。
2. 前記音孔は、前記吸引部の周囲を囲む円弧状のスリットである請求項１記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
3. 前記キャップ部材は、周辺部分の第１領域と、当該第１領域に囲まれる中央部分が外側に突出するように形成した第２領域とで構成されており、
   前記吸引部が前記第２領域に形成されている請求項１又は２記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
4. 前記第２領域に前記音孔が形成される請求項３記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
5. 前記第１領域と前記第２領域との境界に、前記音孔が形成される請求項３記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。

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