JP2010050868A - コンデンサマイクロホンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニットケースの開口端縁をかしめて、ユニットケースと回路基板のグランドパターンとを電気的に接続するにあたって、その電気的接続を長期間にわたって高い信頼性をもって維持する。
【解決手段】金属製で有底円筒状のユニットケース１０と、対向的に配置された振動板２２と固定極２４とを含む音響電気変換器２０と、一方の面３０ａにインピーダンス変換器４０が実装され、他方の面３０ｂには少なくとも外周縁にグランドパターン３１ｃが形成されている回路基板３０とを含み、ユニットケース１０内に音響電気変換器２０と回路基板３０とが収納され、ユニットケースの開口部の端縁１１が全周にわたってかしめられ、このかしめにより内蔵部品がユニットケース１０内に固定され、かつ、ユニットケース１０とグランドパターン３１ｃとが電気的に接続されるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、開口部のかしめ部分の一部分に超音波溶接が施されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言えば、コンデンサマイクロホンユニットの筐体であるユニットケースと、ユニットケース内に配置される回路基板に形成されているグランドパターンとの電気的接続をより確実にする技術に関するものである。

コンデンサマイクロホンユニットのうち、携帯電話機用途などの安価な普及品には、主にエレクトレット型が採用されるとともに、ユニットケースには、かしめ加工が可能な例えばアルミニウム材からなるユニットケースが用いられる。

ユニットケースは有底円筒状であり、底面に相当する一端面側に前部音響端子が穿設され、他端面側は開口部として開放されており、組立の最終工程で他端面側の開口部がかしめられる。

ユニットケース内には、支持リングに張設された振動板と絶縁座に支持された固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる静電型の音響電気変換器と、この音響電気変換器の静電容量の変化を音声信号として出力するための回路基板とが収納される。以下の説明で、ユニットケース内に収納される音響電気変換器と回路基板とを含めて単に「内蔵部品」ということがある。

回路基板の一方の面（ユニットケースの内側に向けられる面；表面）には、所定の電気接続手段を介して音響電気変換器の固定極と接続されるインピーダンス変換器が実装されている。通常、インピーダンス変換器には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられる。

回路基板の他方の面（ユニットケースの外側に向けられる面；裏面）には、インピーダンス変換器の各電極端子のためのハンダ付けランドとグランドパターン（接地パターン）とが形成されている。グランドパターンはユニットケースと接続するため、回路基板の外周縁に沿って形成されている。

組立にあたっては、ユニットケースの他端面側の開口部から音響電気変換器と回路基板とをこの順序で収納したのち、ユニットケースの開口部の端縁の全周をユニットケースの内側に向けてかしめる（カーリングする）。このかしめにより、ユニットケースと回路基板のグランドパターンとが電気的に接続される。

このかしめは、ユニットケースの内蔵部品に適度な圧力を加えて不用意に動かないように固定するためと、振動板に形成されている金属蒸着面を支持リングおよびユニットケースを介して回路基板のグランドパターンと接続するために行われる。

普及品仕様のコンデンサマイクロホンユニットは、上記したように、携帯電話機に組み込まれることが多いが、携帯電話機からは、その使用時においてかなり強い電磁波（例えば、数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度の範囲内では商用電波により市中で生じている電界強度の数万倍に達する電界強度）が放射される。

この電磁波による高周波電流がコンデンサマイクロホンユニットの内部に入り込むと、インピーダンス変換器で検波され、可聴周波数の雑音が発生することがある。この種の雑音発生を防止するうえで、ユニットのシールドは重要な役割を果たす。

しかしながら、ユニットケースの開口端縁にてかしめられる回路基板のグランドパターンは平坦に形成されていることから、かしめむらが生ずると部分的な接触となる。最悪の場合、ユニットケースとグランドパターンは１箇所の点的な接触となり、高周波的なシールドの不完全により雑音が多発する。

ユニットケースとグランドパターンの接触状態は目視では確認できない。また、テスター等で電気抵抗を測定しても、その抵抗値が低いため正確な良否判定は困難である。

通常、ユニットケースはアルミニウム材で、グランドパターンは銅箔より、両者は異種金属であるため、ハンダ付けができない。

そこで、特許文献１には、ユニットケースとグランドパターンとの電気的接続を良好とするため、かしめを２度にわたって行うことが提案されている。

すなわち、第１かしめとして、ユニットケースの開口端縁を全周にわたって断面円弧状にかしめたのち、第２かしめとして、断面円弧状にかしめられた部分の所定箇所をグランドパターンと密着するように押し潰す。

これによれば、ユニットケースとグランドパターンとが確実に接触することになるが、他方において、異種金属の接合であることから、その接合面に湿度が加わると腐食により非導通膜ができ、長期にわたって徐々に電気的接続が劣化するという問題がある。

実開平０７−３００００号公報

したがって、本発明の課題は、コンデンサマイクロホンユニットの筐体であるユニットケースの開口端縁をかしめて、ユニットケースと回路基板のグランドパターンとを電気的に接続するにあたって、その電気的接続を長期間にわたって高い信頼性をもって維持することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、一端面側に前部音響端子を有し、他端面側が開口部として開放されている金属材からなる円筒状のユニットケースと、支持リングに張設された振動板と絶縁座に支持された固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる音響電気変換器と、一方の面に所定の電気接続手段を介して上記固定極と接続されるインピーダンス変換器が実装され、他方の面には少なくとも外周縁にグランドパターンが形成されており、上記他方の面を外向きとして上記ユニットケースの開口部内に配置される回路基板とを含み、上記ユニットケース内に上記音響電気変換器と上記回路基板とが収納され、上記ユニットケースの開口部の端縁が全周にわたって断面円弧状にかしめられ、上記かしめにより上記音響電気変換器と上記回路基板とが上記ユニットケース内に固定され、かつ、上記ユニットケースと上記回路基板のグランドパターンとが電気的に接続されるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、上記開口部のかしめ部分の一部分に、超音波溶接が施されていることを特徴としている。

本発明において、上記断面円弧状にかしめられたかしめ部分を第１かしめ部として、上記第１かしめ部の所定箇所に上記グランドパターンと密着するように上記第１かしめ部を押し潰してなる第２かしめ部が設けられ、上記第２かしめ部に上記超音波溶接が施されることが好ましい。

より好ましくは、上記第１かしめ部の複数箇所に上記第２かしめ部がほぼ均等間隔で設けられ、上記第２かしめ部の各々に上記超音波溶接が施されるとよい。

本発明によれば、ユニットケースの開口部の端縁と回路基板の外周縁に形成されたグランドパターンとが、かしめによる機械的な接触と超音波溶接による金属の再結晶化とにより、異種金属であっても良好な電気的接続状態が得られる。また、超音波溶接は、その溶接温度が低い（例えば、金属の融点の３５〜５０％程度の温度）ため、内蔵部品を変形させることもない。

また、第２かしめ部は第１かしめ部よりもグランドパターンに対する接触面積が広いため、第２かしめ部に超音波溶接を施すことにより、電気的接続の信頼性をより高めることができる。

次に、図１および図２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は本発明によるコンデンサマイクロホンユニットを示す縦断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図），図２はその底面図である。

図１に示すように、このコンデンサマイクロホンユニット１は、基本的な構成として、ユニットケース１０と、音響電気変換器２０と、回路基板３０とを備える。

この実施形態において、ユニットケース１０はアルミニウム製の有底円筒体からなり、底面に相当する一端面（図１では上端面）に前部音響端子１０ａが穿設されている。ユニットケース１０の他端面（図１では下端面）側は開口部として開口されている。

音響電気変換器２０には、金属製の支持リング２１に所定の張力をもって張設された振動板２２と、絶縁座２５の一端側に支持された円盤状の固定極２４と、それらの間に配置される電気絶縁性のスペーサリング２３とが含まれている。

振動板２２は合成樹脂の薄膜からなり、図示しないがその一方の面には金蒸着膜が形成されている。また、バックエレクトレット型の場合には、固定極２４の表面（振動板２２との対向面）にエレクトレット誘電体膜が設けら、膜エレクトレット型の場合には、振動板２２にエレクトレット誘電体膜が適用される。

振動板２２と固定極２４は、スペーサリング２３を介して対向的に配置され、これにより静電型の音響電気変換器２０が構成される。

回路基板３０は、ユニットケース１０の他端面側の開口部内に配置される外径がユニットケース１０の内径よりも若干小径である円形基板で、その一方の面（ユニットケース１０の内側に向けられる面；表面）３０ａには、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４０が実装されている。

ＦＥＴ４０が備える３つの電極のうち、ゲート電極は、所定の電気的接続手段を介して固定極２４と接続される。この実施形態において、電気的接続手段としてロッド状の中継コンタクト４１が用いられ、良好な接触を確保するため、中継コンタクト４１の周りには圧縮コイルバネ４１ａが設けられている。

図２を参照して、この実施形態において、回路基板３０の他方の面（ユニットケース１０の外側に向けられる面；裏面）３０ｂには、ＦＥＴ４０のドレイン電極用ハンダ付けランド３１ａ，ソース電極用ハンダ付けランド３１ｂおよびグランドパターン（接地パターン）３１ｃが形成されている。このうち、グランドパターン３１ｃは、回路基板３０の外周縁に沿って配置されている。

ドレイン電極用ハンダ付けランド３１ａには、図示しないマイクケーブルの例えば給電線が接続され、ソース電極用ハンダ付けランド３１ｂには、上記マイクケーブルの例えば信号線が接続され、グランドパターン３１ｃには、上記マイクケーブルの例えばシールド線が接続される。

この実施形態におけるコンデンサマイクロホンユニット１は単一指向性であるため、回路基板３０に後部音響端子３２を備えるとともに、絶縁座２５と固定極２４には、それぞれ音孔（音波導入孔）２５ａ，２４ａが穿設されている。

これにより、後部音響端子３２からの音波が、音孔２５ａ，２４ａを介して振動板２２に背面に作用するようになっている。なお、固定極２４と音孔２５ａとの間には、所定の音響抵抗材２６が配置されている。

このコンデンサマイクロホンユニット１を組み立てるには、ユニットケース１０内に、一例として、振動板２２が張設された支持リング２１、スペーサリング２３、固定極２４が取り付けられた絶縁座２５、中継コンタクト４１および回路基板３０をこの順序で収納する。

そして、ユニットケース１０の他端面側の開口端縁１１を、その全周にわたって断面円弧状にかしめ（カーリング）して第１かしめ部１１ａを形成する。これにより、内蔵部品（音響電気変換器２０，回路基板３０等）が固定されるとともに、ユニットケース１０がグランドパターン３１ｃに接触する。

次に、第１かしめ部１１ａの所定箇所、この実施形態では１２０゜間隔で３箇所に第２かしめ部１１ｂをさらに形成する。第２かしめ部１１ｂは、例えばマイナスドライバ等の先の尖った工具にて第１かしめ部１１ａを押し潰すことにより形成することができる。

その後、第２かしめ部１１ｂに加圧，超音波加振してユニットケース１０とグランドパターン３１ｃとを超音波溶接する。

この超音波溶接により、ユニットケース１０とグランドパターン３１ｃとの接合面に比較的低温加工金属の特性をもった薄い粒状構造をした金属の再結晶が生ずるため、長期にわたっての高い信頼性を有する電気的接続状態が得られる。

これにより、振動板２２に形成されている金蒸着膜−支持リング２１−ユニットケース１０−回路基板３０のグランドパターン３１ｃの電気的接続が確実に行われ、携帯電話機等から放射される強力な電磁波に対してほぼ完全なシールドが実現される。

また、超音波溶接は、その溶接温度が低い（例えば、金属の融点の３５〜５０％程度の温度）ため、音響電気変換器２０等の内蔵部品を変形させることもない。

上記実施形態では、好ましい例として、第２かしめ部１１ｂに超音波溶接を施しているが、場合によっては、第１かしめ部１１ａおよび／または第２かしめ部１１ｂに超音波溶接を施してもよい。

本発明によるコンデンサマイクロホンユニットを示す縦断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）。 図１の底面図。

符号の説明

１ コンデンサマイクロホンユニット
１０ ユニットケース
１０ａ 前部音響端子
１１ 開口部の端縁（開口端縁）
１１ａ 第１かしめ部
１１ｂ 第２かしめ部
２０ 音響電気変換器
２１ 支持リング
２２ 振動板
２３ スペーサリング
２４ 固定極
２５ 絶縁座
３０ 回路基板
３１ｃ グランドパターン
３２ 後部音響端子
４０ インピーダンス変換器（ＦＥＴ）
４１ 中継コンタクト

Claims (3)

1. 一端面側に前部音響端子を有し、他端面側が開口部として開放されている金属材からなる円筒状のユニットケースと、支持リングに張設された振動板と絶縁座に支持された固定極とをスペーサを介して対向的に配置してなる音響電気変換器と、一方の面に所定の電気接続手段を介して上記固定極と接続されるインピーダンス変換器が実装され、他方の面には少なくとも外周縁にグランドパターンが形成されており、上記他方の面を外向きとして上記ユニットケースの開口部内に配置される回路基板とを含み、上記ユニットケース内に上記音響電気変換器と上記回路基板とが収納され、上記ユニットケースの開口部の端縁が全周にわたって断面円弧状にかしめられ、上記かしめにより上記音響電気変換器と上記回路基板とが上記ユニットケース内に固定され、かつ、上記ユニットケースと上記回路基板のグランドパターンとが電気的に接続されるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
   上記開口部のかしめ部分の一部分に、超音波溶接が施されていることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
2. 上記断面円弧状にかしめられたかしめ部分を第１かしめ部として、上記第１かしめ部の所定箇所に上記グランドパターンと密着するように上記第１かしめ部を押し潰してなる第２かしめ部が設けられ、上記第２かしめ部に上記超音波溶接が施されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
3. 上記第１かしめ部の複数箇所に上記第２かしめ部がほぼ均等間隔で設けられ、上記第２かしめ部の各々に上記超音波溶接が施されていることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサマイクロホンユニット。

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