JP3926701B2 - 静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は一般にエレクトレットコンデンサマイク等と呼ばれている静電型電気音響変換素子用の振動膜の製造方法に関し、特にこの発明による振動膜は耐熱性が高く、更に気圧調整用の穴を有し、この気圧調整用穴の存在により周波数特性を調節することができる静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４を用いて先行例の一例を説明する。図中１は金属材料基板を示す。この金属材料基板１としては、例えばアルミニウム母材を用いることができる。金属材料基板１の一方の表面にレジスト層２を被着形成する。レジスト層２は例えばフォトレジスト層を用いることができ、フォトマスクを介して露光することにより、露光した部分を硬化させ、露光しなかった場所を除去して振動膜を形成すべき形状に金属材料基板１を露出させる（図４Ａ参照）。
レジスト層２の材料としては、振動膜を金属材料基板１の露出面に成膜する際に、レジスト層２に被着されない性質の材料が用いられる。
【０００３】
金属材料基板１の露出面に振動膜となる例えばニッケル薄膜３を被着形成する。この被着工程は湿式電解メッキが適用される（図４Ｂ参照）。
金属材料基板１の裏側にマスク２´を形成し、このマスク２´によりニッケル薄膜３と対向した金属材料基板１をエッチングにより除去し、ニッケル薄膜３を露出させる。露出されたニッケル薄膜３に導電リング４を導電性接着剤により接着する。導電リング４はニッケル薄膜３の熱膨張率と同じ熱膨張率となるニッケル或はステンレスを用いることができる。
導電リング４の外側をプレスで打ち抜くことにより、図５に示す導電リング４の一方の開口面にニッケル薄膜３が張られた静電型電気音響変換素子用の振動膜５を得ることができる。
【０００４】
図６及び図７に静電型電気音響変換素子の構造を示す。静電型電気音響変換素子では振動膜とエレクトレット層の位置関係によりバックタイプとフロントタイプとに分けられる。
図６に示す静電型電気音響変換素子は振動膜５の背面側にエレクトレット層６を配置したバックタイプを示す。つまり、この場合には振動膜５の導電リング４は導電材料で形成されたハウジング７の前面板７Ａに当接され、振動膜５を電気的にハウジング７に接続する。ハウジング７はハウジング７の背面側に装着されたプリント配線基板８に電気的に接続される。
【０００５】
エレクトレット層６はこの例では背極９に支持されており、背極９がゲートリング１０を通じてプリント配線基板８に電気的に接続される。
プリント配線基板８には半導体集積回路素子１１が実装される。この半導体集積回路素子１１で振動膜５と背極９との間に発生した電気信号をインピーダンス変換して出力する。
図８に半導体集積回路素子１１の内部構造の一例を示す。半導体集積回路素子１１の内部には電界効果トランジスタＦＥＴと、この電界効果トランジスタＦＥＴをソースフオロアとして動作させるための抵抗器Ｒ１と振動膜５と背極９の間に発生する電気信号を取り出す抵抗器Ｒ２とを具備し、振動膜５と背極９との間に発生する電圧信号を電界効果トランジスタＦＥＴで増幅し、インピーダンス変換して出力端子Ｔ１とＴ２の間から出力する。尚、端子Ｔ３は電源端子として動作する。
【０００６】
図７に示す静電型電気音響変換素子はハウジング７の前面板７Ａの背面にエレクトレット層６が被着され、このエレクトレット層６の背後に振動膜５を配置したフロントタイプの静電型電気音響変換素子の構造を示す。フロントタイプの場合、振動膜５を支持している導電リング４はゲートリング１０を通じてプリント配線基板８に電気的に接続され、図８に示した電界効果トランジスタＦＥＴのゲートに接続される。またエレクトレット層６はハウジング７を通じて図８に示した端子Ｔ２の電位に接続される。
上述したように、バックタイプ及びフロントタイプの静電型電気音響変換素子はハウジング７の内部で振動膜５で仕切られた室が形成されるため、振動膜５に気圧調整用の穴を形成すると感度が上昇することと、気圧調整用の穴の位置及び径を任意に設定することによりマイクロホンの周波数特性を所望の特性に調整できることが知られている。
【０００７】
つまり、振動膜５に気圧調整用穴を開けた場合、高域では高域感度の落ちを防ぐことができる。また穴径が大きい程効果がある。特に中央位置の方が良く効く。
低域では位置は中央でも周辺でも大きな差はないが、穴径が大きい程感度の落ちが高域にズレてくるので帯域が狭くなる。つまり、低域を落とせばノイズを下げ、周辺の音を拾い難くすることができる。従って、例えば携帯電話機用のマイクロホンを製造する場合には振動膜５に比較的大きい径（５０μｍ以上）の気圧調整穴を形成するとよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、振動膜５に気圧調整用穴を形成すると各種の効果が得られるが、従来は振動膜に気圧調整用穴を開けるにはレーザ光を利用している。レーザ光により振動膜に気圧調整用穴を形成するには導電リング４にニッケル薄膜３を貼り付けた後で行うから、製造に時間が掛かり、また手間が掛かることから製造コストが高くなる欠点がある。更に、開けられた気圧調整用穴の周囲の形状がギザギザした形状となり、穴の径を特定できない不都合がある。つまり、所望の径の穴を正確に形成することが難しい欠点がある。また、５０μｍ以下の径の穴を形成することも難しい欠点もある。
【０００９】
この発明の目的はニッケル薄膜の成膜と同時に気圧調整用穴を形成することができ、従って廉価なコストで気圧調整用穴を具備した振動膜を得ることができる静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案しようとするものである。
更に、この発明では所望の直径を持つ気圧調整用穴を正確に形成することができる静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法及びこの製造方法で製造された振動膜と、この振動膜を組み込んで構成した静電型電気音響変換素子を提案するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明では、金属材料基板の一方の表面全体にレジスト層を形成する工程と、上記金属材料基板上の複数の部分において振動膜の形状にレジスト層を除去し、振動膜の形状に金属材料基板が露出した複数の金属材料基板露出面を形成する工程と、金属材料基板露出面のそれぞれの領域内において気圧調整用穴の形状にレジスト層を残す工程と、レジスト層が残された部分を除く各金属材料基板露出面にニッケル薄膜を被着形成する工程と、ニッケル薄膜が形成された各部分の周縁のそれぞれに導電リングの一方の開口端面を導電性接着剤で接着する工程と、金属材料基板をエッチングにより除去する工程と、導電リングのそれぞれの外側に付着したレジスト層を打ち抜く工程と、導電リング内に張られたニッケル薄膜の一部に付着しているレジスト層を除去し、気圧調整用穴を形成する工程とを含む静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
【００１１】
この発明では更に、請求項１で提案した静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、金属材料基板をアルミニウム母材とした静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
この発明では更に、請求項１又は２記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法の何れかにおいて、ニッケル薄膜を形成する工程は無電解メッキによって実行する静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を提案する。
【００１３】
作用
この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法によればニッケル薄膜に形成される気圧調整用穴はフォトレジスト層によって形成される形状に従って形成されるから、円滑な円弧を持つ形状に形成することができる。よって穴の径を特定することができる。然も、穴の径も目的とする直径に正確に合致させることができる。従ってこの発明によれば目的とする周波数特性を持つ静電型電気音響変換素子を容易に得ることができる。また、ニッケル薄膜を形成する工程で同時に気圧調整用穴を形成するから気圧調整用穴を形成するに必要な製造コストの上昇はわずかである。よって正確な穴径を持つ気圧調整用穴を具備した振動膜を廉価に製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を用いてこの発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を説明する。図４と対応する部分には同一符号を付して示す。
金属材料基板（アルミニウム母材）の一方の面の全面に例えば光硬化性のフォトレジストで構成されるレジスト層２を被着形成する（図１Ａ）。
レジスト層２に露光を施し、ニッケル薄膜を形成すべき部分以外のレジスト層２を硬化させて残し、ニッケル薄膜を形成すべき部分のレジスト層２を除去する。このとき気圧調整穴を形成すべき部分にレジスト層２が残される（図１Ｂ）。
【００１５】
レジスト層２が除去されて金属材料基板１が露出された部分にニッケル薄膜３を被着形成する。このニッケル薄膜３の形成には無電解メッキ法を用いる。無電解メッキとは電解を用いずに化学的還元作用でメッキ金属を析出させる方法で、メッキを施す部分の形状に関係なく、１．０μｍ以下の均一な膜厚のメッキ層を形成することができる。但し、金属面にはメッキ層を形成できるが、レジスト層２の面にはメッキ層は形成されない。従って、図１Ｃに示すように、無電解メッキにより金属材料基板１が露出している部分のみにニッケル薄膜３を被着形成することができる。
また、無電解メッキ法を適用することにより、メッキ液に混入する還元剤又は安定剤の量によりメッキ層の硬度を調整できる特質を有する。例えば、安定剤としてリン含有率を調整してニッケル・リン合金を析出させると、低リン、中リン、高リンの硬度に設定することができる。振動膜として利用する場合、硬度が高いほど共振周波数を高くすることができる。
【００１６】
ニッケル薄膜３の周縁に導電リング４を導電性接着剤（熱硬化性）にて貼り付ける（図２Ａ）。
アルカリ系エッチング材で金属材料基板１を剥離処理する。アルカリ系エッチング材はアルミは解けるがニッケルは解けない。従って、図２Ｂに示すように金属材料基板１を除去することができる。
図２Ｂに示す状態で導電リング４の外側をプレス機により打ち抜くことにより、各振動膜５を分離し、その後洗浄することにより気圧調整用穴の形成部分に存在したレジスト層２を除去して図３に拡大して示す振動膜５が得られる。この振動膜５は気圧調整用穴３Ａを具備している。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法によればレジスト層２によって気圧調整用穴３Ａを形成したから、凹凸のない円弧を持つ穴（直径を正確に特定することができる穴）を形成することができる。特に気圧調整用穴３Ａの直径を目的とする径に正確に合致させて形成することができるから、マイクロホンとしての周波数特性を目的とする周波数特性に設定することができる。
また、同一の直系を持つ気圧調整用穴３Ａを具備した振動膜を図６及び図７に示したバックタイプ及びフロントタイプの静電型電気音響変換素子に実装することにより、周波数特性が揃った電気音響変換素子を容易に多量生産することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を説明するための工程図。
【図２】図１の続きを説明するための工程図。
【図３】図１及び図２を用いて説明した製造方法によって製造された振動膜を示す拡大断面図。
【図４】従来の技術を説明するための工程図。
【図５】従来の振動膜の構造を説明するための斜視図。
【図６】バックタイプの静電型電気音響変換素子の構造を説明するための拡大断面図。
【図７】フロントタイプの静電型電気音響変換素子の構造を説明するための拡大断面図。
【図８】図６及び図７に示した静電型電気音響変換素子の電気的な回路構造を説明するための接続図。
【符号の説明】
１ 金属材料基板 ７ ハウジング
２ レジスト層 ７Ａ ハウジングの前面板
３ ニッケル薄膜 ８ プリント配線基板
４ 導電リング ９ 背極
５ 振動膜 １０ ゲートリング
６ エレクトレット層 １１ 半導体集積回路素子

Claims (3)

1. Ａ．金属材料基板の一方の表面全体にレジスト層を形成する工程と、
   Ｂ．上記金属材料基板上の複数の部分において振動膜の形状にレジスト層を除去し、振動膜の形状に上記金属材料基板が露出した複数の金属材料基板露出面を形成する工程と、
   Ｃ．上記金属材料基板露出面のそれぞれの領域内において気圧調整用穴の形状にレジスト層を残す工程と、
   Ｄ．レジスト層が残された部分を除く上記各金属材料基板露出面にニッケル薄膜を被着形成する工程と、
   Ｅ．ニッケル薄膜が形成された各部分の周縁のそれぞれに導電リングの一方の開口端面を導電性接着剤で接着する工程と、
   Ｆ．上記金属材料基板をエッチングにより除去する工程と、
   Ｇ．上記導電リングのそれぞれの外側に付着したレジスト層を打ち抜く工程と、
   Ｈ．上記導電リング内に張られたニッケル薄膜の一部に付着している上記レジスト層を除去し、気圧調整用穴を形成する工程と、
   とを含むことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
2. 請求項１記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、上記金属材料基板をアルミニウム母材としたことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法の何れかにおいて、上記ニッケル薄膜を形成する工程は無電解メッキによって実行することを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。

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