JP2011004116A - コンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】振動板保持部材と固定極に対する振動板の密着性を高めるために、振動板保持部材の振動板固着面のみを平面研磨すればよいようにして、部品加工に要するコストを省くことができるコンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホンを得る。
【解決手段】振動板保持部材２に固着され音波を受けて振動する振動板３と、振動板３に間隙をおいて対向し振動板３とともにコンデンサを構成する固定極４と、を備え、振動板保持部材２の振動板固着面２４は平面研磨されており、固定極４は可撓性のある素材からなり、固定極４の振動板保持部材との対向面は振動板保持部材２の平面研磨面に倣って圧接している。
【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およびコンデンサマイクロホンに関するもので、特に、振動板と固定極との間隔をより一層精度よく保つことを可能にして、より一層の性能向上を図ったものである。

コンデンサマイクロホンユニットは、周知のように、振動板保持部材に保持された振動板と、この振動板との間にスペーサが介在することによってこのスペーサの厚さ分だけ間隙をおいて対向する固定極を主要な部品として備えている。図５はコンデンサマイクロホンユニットの例を示しており、ユニットケース１１内に、振動板保持部材１２に保持された振動板１３、スペーサ１５、固定極１４がこの順に嵌め込まれ、さらに、適宜の音響抵抗体、絶縁ホルダ、電極部材などが組み込まれることによってコンデンサマイクロホンユニットが構成されている。

相対向する振動板１３と固定極１４との間でコンデンサを構成し、振動板１３が音波を受けて振動すると振動板１３と固定極１４との間隙が変動し、上記コンデンサの静電容量が変動するので、この静電容量変化を電圧の変化による音声信号として出力するようになっている。振動板１３は適度の張力が与えられた状態で振動板保持部材１２に固着されてユニットケース１１に組み込まれるが、振動板１３の張力が変動すると、マイクロホンユニットの周波数応答特性が変動する。振動板１３の張力が変動する要因の主なものは、マイクロホンユニットを組み立てた状態において振動板保持部材１２に機械的な応力が加わることである。したがって、振動板保持部材１２は、マイクロホンユニットを組み立てた状態において応力が加わっても変形しないように、剛性などの機械的強度が高いことが求められる。

一方、固定極１４は、振動板１３との間の間隔を一定に保ち、安定した静電容量を維持することが求められる。固定極１４を変位させる要因として外部からの音波があるが、固定極１４の機械的強度は振動板１３の機械的強度の３０倍以上あれば、音波による固定極１４の変位は無視することができる。しかし、固定極１４の機械的強度が十分大きいとしても、振動板１３が振動板保持部材１２と固定極１４との間で挟持されている部分で変位すると、マイクロホンユニットの周波数応答特性が変動する。そこで、振動板１３に向き合う振動板保持部材１２と固定極１４双方の対向面を平面研磨して、振動板保持部材１２と固定極１４に対する振動板１３の密着性を高め、振動板保持部材１２と固定極１４による振動板１３の挟持部分が変位しないようにしている。

図６は、従来のコンデンサマイクロホンユニットにおける振動板保持部材１２と振動板１３と固定極１４の部分の例を示している。図６において、振動板１３の外周縁部は振動板保持部材１２の外周縁部に接着などによって固着され、この外周縁部の固着部以外の振動板１３の大半が、音波を受けることにより振動することができる実質的な振動板部分になっている。振動板１３の外周縁部には、振動板保持部材１２との固着面とは反対側にスペーサ１５が重ねられ、スペーサ１５にはさらに固定極１４が重ねられている。前述のように、振動板保持部材１２と固定極１４に対する振動板１３の密着性を高めるために、振動板１３に向き合う振動板保持部材１２と固定極１４の対向面を平面研磨している。ただし、振動板保持部材１２と固定極１４の間には振動板１３とスペーサ１５が介在しているので、振動板保持部材１２と固定極１４が実質的に密着するのは、振動板１３とスペーサ１５にそれぞれ密着する面である。上記振動板保持部材１２の固定極１４との対向面ないしは密着面を図６（ｂ）では符号１２１で示しており、固定極１４の振動板保持部材１２との対向面ないしは密着面を符号１４１で示している。

ところで、固定極をプリント回路基板で構成する場合がある。プリント回路基板は、電極の引き回しの自由度や有効静電容量を形成する面の設計の自由度が高い。プリント回路基板からなる固定極は、振動板との対向面に、プリント配線パターンの素材である銅箔層が形成されていて、この銅箔層を平面研磨することにより、振動板保持部材と固定極に対する振動板の密着性を高めている。しかし、一般的にプリント回路基板は平面度が低いため、平面にするための研磨量は多くなる。これに加えて、銅箔層は厚く形成することは困難で、一般的には薄い層からなり、銅箔層の厚さ以上に研磨することは不可能であるから、目標とする固定極の平面度に仕上げることができないことがある。ちなみに、銅箔の厚さは３５μｍ程度であり、これ以上のプリント回路基板の凹凸があると、研磨によって銅箔がなくなってしまい、固定極として機能させることができなくなってしまう。

本発明に直接的に関連のある技術を記載した特許文献を検索することはできなかったが、エレクトレット層を備えた固定極の製造方法に関する技術が特許文献１に記載されている。これは、固定極のエレクトレット層形成面は高い平面度に仕上げられている必要があるが、平面研磨の工程において周辺部にいわゆる「ダレ」が生じるので、「ダレ」が生じてもエレクトレット層が高い平面度に仕上がるように製造工程を工夫したものである。

また、特許文献２には、コンデンサマイクロホンユニットの固定極を、固定極板と、この固定極板の外周側に位置する固定リングと、上記固定極板と固定極リングとの間に介在してこれらを一体に結合する絶縁部と、を備えることによって構成した静電型電気音響変換器が記載されている。特許文献２記載の発明は、無効静電容量を小さくして感度を高めることができる静電型電気音響変換器、例えばコンデンサマイクロホンユニットを提供することを目的としている。

特開２００８−１５４０９８号公報 特開２００６−２０３７４９号公報

従来のコンデンサマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサマイクロホンは、前述のとおり、振動板保持部材および固定極に対する振動板の密着性を高めるために、振動板保持部材と固定極双方の振動板との対向面を平面研磨している。しかし、振動板保持部材と固定極の双方を研磨する必要がなく、例えば振動板保持部材のみを研磨すれば足りるとすれば、部品加工に要するコストを省くことができる。
また、固定極をプリント回路基板で構成したコンデンサマイクロホンユニットにおいて、固定極側を研磨する必要がないとすれば、プリント配線パターンの素材である銅箔層を研磨する必要がないから、研磨代がなくなってしまうといった従来例に見られた不具合を解消することができる。

本発明は、以上のような従来技術に鑑みてなされたもので、振動板保持部材と固定極に対する振動板の密着性を高めるために、振動板保持部材の振動板固着面のみを平面研磨すればよいようにして、部品加工に要するコストを省くことができ、また、固定極を、例えばプリント回路基板のような可撓性のある素材で構成しても不具合を生じないようにしたコンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、振動板保持部材に固着され音波を受けて振動する振動板と、上記振動板に間隙をおいて対向し上記振動板とともにコンデンサを構成する固定極と、を備え、上記振動板保持部材の振動板固着面は平面研磨されており、上記固定極は可撓性のある素材からなり、上記固定極の上記振動板保持部材との対向面は上記振動板保持部材の平面研磨面に倣って圧接していることを最も主要な特徴とする。

本発明に係るコンデンサマイクロホンは、マイクロホンケースに上記本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットを内蔵していることを特徴としている。

固定極の素材を可撓性のある素材とし、固定極と対向する振動板保持部材の振動板固着面を平面研磨し、この平面研磨面に固定極を倣わせるようにしたため、振動板保持部材の振動板固着面を精度よく平面研磨するだけで、振動板保持部材と固定極に対する振動板の密着度を高めることができる。したがって、振動板の張力の変動がなく、コンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホンの音響特性の劣化を防ぐことができる。

本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの実施例の主要部を示すもので、（ａ）は組み立てた状態の縦断面図、（ｂ）は分解縦断面図である。 上記実施例中の振動板保持部材を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は背面図である。 上記実施例中のスペーサを示す正面図である。 上記実施例中の固定極を示す正面図である。 コンデンサマイクロホンユニットの例を示す縦断面図である。 従来のコンデンサマイクロホンユニットの例の主要部を示すもので、（ａ）は組み立てた状態の縦断面図、（ｂ）は分解縦断面図である。

以下、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホンの実施例を、図面を併せて参照しながら説明する。

図１において、符号２は振動板保持部材を、３は振動板を、４は固定極を、５はスペーサをそれぞれ示している。振動板保持部材２は、図２に示すように、外形が四角形に形成された例えば金属製の板状の素材からなり、この板状の素材の一面側の外周縁部が突堤状に形成されている。換言すれば、振動板保持部材２の一面側には、上記突堤状の部分を残して、板状の素材を厚さ方向に一定の深さに掘り下げた凹陥部２１が形成されていることになる。上記突堤状の部分が振動板固着面２４になっていて、この振動板固着面２４に振動板３の外周縁部が接着などによって固着されている。振動板保持部材２には、これを厚さ方向に貫いて、音波を通す適宜数の窓孔２２が形成されている。

従来一般のコンデンサマイクロホンに用いられている振動板保持部材はリング状（円環状）に形成されていて、機械強度ないしは剛性が比較的低いものである。しかし、図示の実施例における振動板保持部材２は、上記のように板状の金属素材から製作することにより、振動板保持部材２の機械強度ないしは剛性を、固定極４の機械強度ないしは剛性に対して相当に高くしてある。その理由は、振動板保持部材２の振動板固着面２４を精度よく平面研磨するだけで、振動板保持部材２と固定極４に対する振動板３の密着性を高めることができるようにするためである。この点は後で詳細に説明する。

振動板３は、例えば厚さが２μｍ程度のフィルム状の素材からなり、これに適宜の張力が与えられた状態でその外周縁部が振動板保持部材２の上記振動板固着面２４に固着されている。振動板３の外形も振動板保持部材２の外形に合わせて四角形になっている。

振動板３を一体に保持した振動板保持部材２には、その振動板固着面２４に固着されている振動板３にスペーサ５が重ねて配置され、スペーサ５にはさらに固定極４が重ねられている。スペーサ５は、例えばステンレス鋼の薄板からなり、図３に示すように、振動板保持部材２の振動板固着面２４の形状に合わせて四角形の枠形に形成されている。振動板３と固定極４との間にスペーサ５が介在し、これらの各部材は互いに圧着されることにより、振動板３と固定極４との間に、スペーサ５の厚さに相当する間隙が形成されている。

振動板保持部材２は機械強度ないしは剛性が高いのに対し、固定極５の機械強度ないしは剛性は低く、可撓性を有している。したがって、固定極５を振動板保持部材２の振動板固着面２４に向かって押圧したとき、この固定極５の上記振動板固着面２４との対向面が上記振動板固着面２４に倣って圧接するようになっている。

固定極４は、図４に示すように、振動板保持部材２、振動板３およびスペーサ５の外形と同様に外形が四角形状に形成されている。固定極４は上記のように可撓性の素材からなる。この実施例では、厚さが０．５ｍｍ程度のガラス・エポキシからなるプリント回路基板によって固定極４が形成されている。したがって、振動板保持部材２の機械的強度ないしは剛性は、固定極４の機械的強度ないしは剛性の３０倍以上にすることができる。固定極４には、後部音響端子となる複数の円形の孔４１が形成され、また、固定極４の前面すなわち振動板３との対向面には、プリントパターンによって内側導電部４２と外側導電部４４が形成されている。内側導電部４２は、振動板３が実質的に振動板として振動することができる領域に対向して四角形状に形成され、外側導電部４４は内側導電部４２を取り囲んで、スペーサ５とほぼ同形の四角形の枠状に形成されている。固定極３の外周縁の一部は外側に突出し、この突出部には内側導電部４２に電気的に通じる端子パターン４３が形成されている。内側導電部４２は、固定極４と振動板３で形成されるコンデンサの一方の電極を構成し、端子パターン４３は、上記コンデンサの一方の電極を外部回路に接続するための端子を構成している。

固定極４の外側導電部４４は、固定極４の振動板３と対向する側の面をほぼ全体にわたって同一面にするために形成されている。すなわち、プリント配線基板からなる固定極４の、振動板３と対向する側の面は、内側導電部４２が形成されていれば固定極として機能するが、内側導電部４２のみが形成されているとすれば、この内側導電部４２とその外周縁部とで段差が生じる。そこで、内側導電部４２と同じ厚さの外側導電部４４を形成して、内側導電部４２と外側導電部４４を同一面にしている。こうすることによって、振動板保持部材２で保持されている振動板３と固定極４との間にスペーサ５を介在させるだけで、振動板３と固定極４との間にスペーサ５の厚さに相当する間隙を形成することができる。

上記振動板保持部材２、振動板３、スペーサ５、固定極４はこの順にユニットホルダケースに組み込まれ、さらに、ＦＥＴなどからなるインピーダンス変換素子を含む電気回路が組み込まれることによってコンデンサマイクロホンユニットが構成される。コンデンサマイクロホンユニットを組み立てるのに先立ち、上記振動板保持部材２の振動板固着面２４（図１（ｂ）、図２（ｂ）参照）は平面研磨され、平面度が精度よく仕上げられている。この平面研磨面に振動板３が固着され、この平面研磨面と固定極４の外側導電部４４とが振動板３およびスペーサ５を間に介在させて押圧され、これら各部材が互いに圧接している。

以上説明した実施例によれば、振動板保持部材２の振動板固着面２４は平面研磨され、可撓性のある素材からなる固定極４は、振動板保持部材２に向かって押圧されることにより、スペーサ５との対向面である外側導電部４４が振動板保持部材の平面研磨面に倣って圧接する。したがって、振動板保持部材２と振動板３、振動板３とスペーサ５、スペーサ５と固定極４の密着度が高まり、振動板３の張力の変動がなく、振動板３と固定極４との間隙を精度よく維持して、コンデンサマイクロホンユニットの音響特性の劣化を防ぐことができる。また、振動板保持部材２のみを平面研磨すればよく、振動板保持部材２に向かって圧接させられる固定極４は平面研磨する必要はないから、製造工程を簡略化することができる。

また、図示の実施例は、振動板保持部材２、振動板３、スペーサ５、固定極４の外形が四角形になっているため、振動板３が有効に振動する面積を広くすることができる利点がある。もっとも、本発明は、上記各部材を四角形にすることを必須の構成要件とするものではなく、円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。

図示の実施例はさらに、固定極４の振動板３側の面に内側導電部４２と外側導電部４４を形成することにより、内側導電部４２のみが振動板３との間でコンデンサを形成するようにしている。そのため、浮遊容量の比率を極僅かにすることができ、Ｓ／Ｎ比などの音響特性を高めることができる。

固定極４を、図示の実施例のように、プリント回路基板で構成しても、その銅箔層を平面研磨する必要はないから、平面研磨によって銅箔層がなくなって固定極として機能しなくなるといった不具合が生じることを回避することができる。

以上説明したコンデンサマイクロホンユニットは、これをマイクロホンケース内に組み込み、さらに、マイクロホンケース内に、必要な回路基板、コネクタなどを組み込むことにより、コンデンサマイクロホンを構成することができる。

本発明は、高い加工精度が要求される比較的高性能のコンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホンとして適している。

２ 振動板保持部材
３ 振動板
４ 固定極
５ スペーサ
２４ 振動板固着面

Claims (8)

1. 振動板保持部材に固着され音波を受けて振動する振動板と、
   上記振動板に間隙をおいて対向し上記振動板とともにコンデンサを構成する固定極と、を備え、
   上記振動板保持部材の振動板固着面は平面研磨されており、
   上記固定極は可撓性のある素材からなり、
   上記固定極の上記振動板保持部材との対向面は上記振動板保持部材の平面研磨面に倣って圧接しているコンデンサマイクロホンユニット。
2. 振動板と固定極の間にスペーサが介在することにより振動板と固定極の間に間隙が形成されている請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
3. 振動板保持部材は固定極よりも硬い素材からなる請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
4. 固定極はプリント回路基板からなる請求項１、２または３記載のコンデンサマイクロホンユニット。
5. 振動板保持部材は板状の素材からなり、板状の素材の一面側の外周縁部が突堤状に形成され、この突堤状の部分が振動板固着面になっている請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
6. 板状の素材からなる振動板保持部材には、音波を通す窓孔が形成されている請求項５記載のコンデンサマイクロホンユニット。
7. 振動板、振動板保持部材、固定極およびスペーサの外形は四角形である請求項２記載のコンデンサマイクロホンユニット。
8. マイクロホンケース内にコンデンサマイクロホンユニットを組み込んだコンデンサマイクロホンであって、上記コンデンサマイクロホンユニットは請求項１乃至７のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニットであるコンデンサマイクロホン。

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