JP2012178619A - 半導体マイクロホン - Google Patents
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Abstract
【課題】音圧の変化を忠実に捉える為にマイクロホンの振動膜には適正なテンションを確保する必要があり，振動膜を引っ張りながら貼り付ける，更には振動膜の引っ張り代の処理など課題がある。
【解決手段】樹脂ケース上部の反り或は復元力を利用する事により，振動膜の適正なテンションを確保すると共に振動膜とケースを一体成型，或は溶着によって貼りつけるので部品点数が削減出来る。
【選択図】図２
【解決手段】樹脂ケース上部の反り或は復元力を利用する事により，振動膜の適正なテンションを確保すると共に振動膜とケースを一体成型，或は溶着によって貼りつけるので部品点数が削減出来る。
【選択図】図２
Description
振動膜の振動を電気的音響信号に変換するマイクロホンに関する。
図１は，従来の上記マイクロホン装置の構造の例で，１１はケース，１２はスペーサーＡ，１３は振動膜，１４はスペーサーＢ，１５は半導体部，１６は基板，１７は後方回路と電気的に接続するための端子である。
マイクロホンを構成する１２乃至１６の部品は，１１ケースの中に固定して収納され，１７電源・出力端子は１６基板が収納されることにより自ずと所定の位置に配置される。
１３振動膜に到達した音圧は１３振動膜を振動させ，その結果として１５半導体部の発振周波数に影響を与え，１５半導体部はその内部に設けられている復調回路により音圧を電気的音響信号に変換し，１６基板に設けられた１７出力端子から出力する。
高い変換性能を得るには，１３振動膜と１５半導体部の位置関係の精度及び安定性が重要で，１４スペーサーＢの厚さ及び１１ケースの内に１２乃至１６の部品を固定する際の精度は厳しく管理されている。
音圧に忠実な振動特性を得るため，１３振動膜は１４スペーサーＢに撓みが無い様に貼付けられている。また，温度変化による１３振動膜と１４スペーサーＢの伸縮についても考慮されている。
［特開平１１−６９４９３］
［特開２００８−１４７７４３］
［特開２００５−１４３０６５］
［特開２００８−１４７７４３］
［特開２００５−１４３０６５］
上述のマイクロホンを製造するには以下の課題がある。
図１に示すマイクロホンにおいて，音圧の変化を忠実に電気信号に変換する為には撓みが無い様に適正なテンションを１３振動膜に持たせる必要がある。これを実現する方法としては，１３振動膜を引っ張りながら１４スペーサーＢに貼り付ける。
或は１３振動膜を１４スペーサーＢに貼り付けた後，１３振動膜の振動特性を確認しながら１８テンション調節リングを１４スペーサーＢ内に圧入し，１３振動膜の外周部を押しあげるといった方法で１３振動膜のテンションを確保する方法がある。
しかし，これ等の方法に於いては，１３振動膜を引っ張る為の掴み代が必要となり，貼り付け後不要な掴み代をカットする必要がある。あるいはテンションを確認しながら１８テンション調節リングを適切に１４スペーサーＢに圧入，押し上げそして固定することが心要である。
加えて接着剤による貼り付けである為，接着強度の確保と接着剤の１４スペーサーＢの内側へのはみ出しを因とする振動特性への悪影響防止など接着剤の塗布量の管理が必要である。
更に図１に示すマイクロホンに於いては１５半導体部に内蔵されるＬＣ発振回路によって発生する磁界が１３振動膜の中央部に配置されている１９透磁性材料又は導電性材料の振動の影響を受けるので，ＬＣ発振回路を構成するインダクタンスが変化し，そしてその結果ＬＣ発振回路の発振周波数が変化する。
この場合１３振動膜と１５半導体部の間隔は概ね１００μｍ程度であり，且つ音圧による１３振動膜の振幅は数μｍであることから，１３振動膜と１５半導体部の間隔を規定する１４スペーサーＢの厚み誤差を±１０μｍ程度に抑える必要がある等，精度の高い部品を多く使う必要があると同時に，高い組立精度が要求される。
又１３振動膜を１４スペーサーＢに貼付ける際の接着剤の塗布量を少なくすれば塗布厚み誤差は低減できるが，一方で長期使用に耐える接着強度を満たす為に，一定量以上を塗布する必要があり，高い接着剤の塗布量の管理が不可欠である。
本発明に係るマイクロホン装置は，図２に示す通り，２０樹脂ケースに１３振動膜及び１５半導体部を搭載した１６基板を直接取り付けるので部品点数，組立工数の低減ができる。
即ち，２０樹脂ケースと１３振動膜を一体成型し，成型後の２０樹脂ケース上部の外側への反りを利用し１３振動膜にテンションが確保できる。
或は，図３に示す２５絞リングを２０樹脂ケースにセットし，２０樹脂ケースの上方を内側に絞込んだ状態で１３振動膜を２０樹脂ケースに溶着する。溶着の後，２５絞リングを取り除けば２０樹脂ケース上部の復元力により１３振動膜にテンションが確保できる。又
１３振動膜を２０樹脂ケースに溶着した後，図４示すように２６テンションリングを２０樹脂ケース内に圧入する事により２０樹脂ケースの上部を押し広げ，１３振動膜にテンションを確保する方法も可能である。そして
１５半導体部の組み込みについては，図９或は図１０に示すように基板を介さないで１５半導体部を２０樹脂ケースに直接取り付ける方法，或は図１１に示すように基板を介さないで予め１５半導体部を取り付けた２９補助樹脂を２０樹脂ケースに組み付ける方法も有効である。
接着剤を用いないで振動膜を貼り付ける事が出来る点又振動膜にテンションを与える為の掴み代が不要である点に加え，マイクロホンを構成する部品点数が少なく単純である為安価に製造できる。
１３振動膜用フイルムには，イミドフイルムの片面に１９透磁性材料又は導電性材料をスパッタリングし，次に１３振動膜の中心部分に１９透磁性材料又は導電性材料部を残すべく，エッチングを施す。そして１３振動膜を所定のサイズにカットする。
そして図５に示すように２０樹脂ケースと前記イミドフィルムを一体成型すると樹脂がスパッタリング，エッチングに拠って生じたイミドフィルムの凸凹に入り込み１３振動膜は２０樹脂ケースに貼り付けられる。そして
２０樹脂ケースに取り付けられた１３振動膜のテンションは２０樹脂ケースの温度が下がるに従い徐々に増し，常温においては所望のテンションが得られる。
すなわち図６に示すように２０樹脂ケースには２４肉盗み部及び２３スリットが設けられており，成型後，樹脂の温度が下がると２０樹脂ケースは外向きに反るので１３振動膜が撓まない様にテンションが加わる。
この反り具合によるテンションについては成型条件，樹脂の肉厚，スリットの数及び肉盗みの量などを適正に行うことにより所定の強さが得られる。
又図３及び図７に示すように１３振動膜が貼り付けられる部分が内側に倒れこむように２５絞リング或は治具で２０樹脂ケースを一時的に絞り，この状態で２２ガイドを設けた２０樹脂ケースの所定の場所に１３振動膜を置き，２０樹脂ケースと１３振動膜とを溶量によって，貼り付け，そして２５絞りリングを取り除けば，絞り込まれた２０樹脂ケースの上部が元に戻ろうとするので適正なテンションが１３振動膜に得られる。
１３振動膜についてはケミカルエッチングにより２１樹脂ケース・振動膜接着部の接着面を粗く加工する方法も可能である。
図９，図１０或は図１１に示すように２０樹脂ケース或は２９補助樹脂に１５半導体部を圧入或は接着する事により基板の無いマイクロホンを構成することが可能である。
図２に於ける１５半導体部と１６基板との接続又は図９，図１０或は図１１に於ける１５半導体部と２８主基板との接続については１７電源・出力端子をスルホールによって１５半導体部の下面に配置する事が可能であり，この事は所謂ワイヤーボンディングによる配線と比べ小型化が可能である。
図２に示す１６基板と或は図９，図１０又は図１１に示す１５半導体部と２８主基板との接続はマイクロホンの中心からの距離が異なる場所に１７電源・出力端子を配置し，これに対応する２７主基板上の電源・出力接続パターンを図８で示すような同心円状に配することによりマイクロホンの２８主基板への実装においてマイクロホンの向きをフリーに設定出来るので，マイクロホンに特段の印を設ける心要が無い。
又１６基板上の１７電源・出力端子或は図９，図１０及び図１１の１５半導体部の１７電源・出力端子を同心円状のパターン電極とし，２８主基板上には接続用パッドを設ける場合であっても，マイクロホンの向きをフリーに設定出来る。
小型で安価なリフローによる自動実装が可能なマイクロホンが実現できるので，携帯電話などに応用できる。
１１ ケース
１２ スペーサーＡ
１３ 振動膜
１４ スペーサーＢ
１５ 半導体部
１６ 基板
１７ 電源・出力端子
１８ テンション調節リング
１９ 透磁性材料又は導電性材料部
２０ 樹脂ケース
２１ 樹脂ケース・振動膜接着部
２２ ガイド
２３ スリット
２４ 肉盗み部
２５ 絞リング
２６ テンションリング
２７ 主基板上の電源・出力接続パターン
２８ 主基板
２９ 補助樹脂
１２ スペーサーＡ
１３ 振動膜
１４ スペーサーＢ
１５ 半導体部
１６ 基板
１７ 電源・出力端子
１８ テンション調節リング
１９ 透磁性材料又は導電性材料部
２０ 樹脂ケース
２１ 樹脂ケース・振動膜接着部
２２ ガイド
２３ スリット
２４ 肉盗み部
２５ 絞リング
２６ テンションリング
２７ 主基板上の電源・出力接続パターン
２８ 主基板
２９ 補助樹脂
Claims (6)
- 音圧による振動膜の振動を電気信号に変換するマイクロホンにおいて振動膜を樹脂ケースに一体成型により貼り付けることを特徴とするマイクロホン
- 樹脂ケースにスリット及び肉盗み部を設けることにより生じる成型後の樹脂ケースの反り又は歪を利用して振動膜に適切なテンションを与えることを特長とする請求項１に記載のマイクロホン
- 音圧による振動膜の振動を電気信号に変換するマイクロホンにおいて上部に１又は複数のスリットを有する樹脂ケースであって，その樹脂ケースの上部を治具を用いてその径をより小さく保った状態で振動膜と樹脂ケースを溶着によって貼り付け，その後，治具を取り除く事により生じる樹脂ケース上部の復元力により振動膜に適切なテンションを与えることを特徴とするマイクロホン
- 音圧による振動膜の振動を電気信号に変換するマイクロホンにおいて上部に１又は複数のスリットを有する樹脂ケースであって，振動膜と樹脂ケースを溶着によって貼り付け，その後テンションリングを樹脂ケース内に圧入する事により振動膜に適切なテンションを与えることを特徴とするマイクロホン
- マイクロホンの基板又は半導体部の電源及び出力信号端子を同心円上に配する事或はマイクロホンの基板又は半導体の電源及び出力信号電極を同心円状に設ける事を特長とする請求項１，請求項２，請求項３或は請求項４に記載のマイクロホン
- 半導体部を樹脂ケースに圧入又は接着により配する，或は半導体部を圧入又は接着により配した補助樹脂を樹脂ケースに組み込む事を特長とする請求項１，請求項２，請求項３，請求項４或は請求項５に記載のマイクロホン
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009168248A JP2012178619A (ja) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | 半導体マイクロホン |
Publications (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2009
- 2009-06-25 JP JP2009168248A patent/JP2012178619A/ja active Pending
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2010
- 2010-06-10 WO PCT/JP2010/059859 patent/WO2010150660A1/ja active Application Filing
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