JP3983627B2 - エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特許出願公告平５−７８９９９号公報や、特許第３１９９３６９号公報に記載された技術が知られている。特許出願公告平５−７８９９９号公報に記載された技術は、薄膜フィルムにリングを貼り付け、薄膜フィルムのリングを貼り付けた反対側の面を、断面が勾配を有する上型に突き当てて、リングと上型とで薄膜フィルムを挟み込むことによって、リングのエッジから薄膜フィルムを切断している。そして、リングが貼り付けられた面と反対側の薄膜フィルムの面を真空吸着ヘッドを用いて真空吸着することによって振動膜を取り出すと共に、真空吸着ヘッドに取り付けられたストリッパピンで薄膜フィルムを押圧することによって、リングと上型との挟み込みでは切断しきれなかった薄膜フィルムを更に切断している。
【０００３】
また、特許第３１９９３６９号公報に記載された技術は、薄膜フィルムにリングを貼り付け、リングを貼り付けた側の薄膜フィルムの面において、リングの外周に環状の刃先を当て、薄膜フィルムの反対側の面を曲面形状の凹部をもつ対向面に突き当てることで、環状の刃先と対向面とによる挟み込みによって、薄膜フィルムを切断している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した二つの従来技術においては、薄膜フィルムを切断するために、薄膜フィルムを挟み込む部材間のクリアランスに精度を要する。特に、エレクトレットコンデンサマイクロホンを小型化するためには、振動膜を薄膜化する必要がある。そのために薄膜フィルムを薄くするに伴って、クリアランスを更に高精度に管理する必要があるが、この精度にも限界があった。その結果、薄膜フィルムに切断しきれない部分が残るという問題点が生じていた。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、薄膜フィルム、すなわち振動膜を精度良く、かつ容易に切断することが可能なエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法は、振動膜としての薄膜フィルムと、薄膜フィルムに貼り付けられるリング状部材とを含む構成部材を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンにおける、構成部材の製造方法であって、薄膜フィルムの第１の面に、リング状部材を接着する第１の工程と、第１の面におけるリング状部材の外周を、内径がリング状部材の外径より大きい先端部を有するダイの当該先端部によって支える第２の工程と、薄膜フィルムの第２の面において、リング状部材が接着された裏側の位置を、リング状部材の外径より小さい外径の先端部を有するパンチの当該先端部で押圧して、薄膜フィルムを破断する第３の工程とを備えることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、リング状部材を薄膜フィルムの第１の面に接着し（第１の工程）、リング状部材の外周の第１の面を、内径がリング状部材の外径より大きい先端部を有するダイの先端部によって支える（第２の工程）。そして、薄膜フィルムの第２の面において、第１の面にリング状部材が接着された裏側の位置を、リング状部材の外径より小さい外径の先端部を有するパンチの先端部で押圧して、薄膜フィルムを破断する（第３の工程）。このように、リング状部材の径より小さい外径のパンチによって、薄膜フィルムのリング状部材が貼り付けられた裏面の位置を押圧すると、リング状部材と接着された境界から薄膜フィルムが破断するので、薄膜フィルムをリング状部材の周縁に沿って精度良く切断することができる。しかも、上述した従来技術のようなクリアランスの管理が不要であるため、薄膜フィルムの切断を容易に行える。また、リング状部材が貼り付けられた第1の面において、リング状部材の周囲をダイによって支ええるので、ダイによって支えられた外側の領域で、薄膜フィルムに生じる伸びを抑えることができる。
【０００８】
また、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においては、上記ダイが有する上記先端部の断面は、先端に向かうにしたがって、環形状の内径と外径との間隔が狭くなるテーパー形状とすることが好適である。
【０００９】
この発明によれば、ダイの先端部をテーパー形状としているので、第３の工程で薄膜フィルムを押圧する際に、薄膜フィルムがダイと接触する面積を小さくできる。また、先端部をテーパー形状として尖らせることによって、パンチによって薄膜フィルムを押圧する際の、薄膜フィルムとダイとのすべりを小さくできる結果、安定して薄膜フィルムを切断することが可能なる。
【００１０】
また、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においては、上記第２の工程において、上記ダイの上記先端部によって、上記第１の面を所定量押し込んで支えると好適である。
【００１１】
この発明によれば、ダイの先端部で薄膜フィルムの第1の面を所定量押し込むことで、ダイ先端部の内周に囲まれた領域に位置する薄膜フィルムを均一に張った状態とすることができる。その結果、第３の工程でパンチによって薄膜フィルムの第２の面を押圧すると、リング状部材の周縁に沿って薄膜フィルムをより均一に切断することができる。また、パンチによって薄膜フィルムを押圧する際に、ダイと薄膜フィルムのすべりをより少なくすることができる。
【００１２】
また、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においては、上記パンチの先端部は、外径が上記リング状部材の外径より小さく、内径が上記リング状部材の内径より大きい形状を有し、上記薄膜フィルムの第２の面において、上記第１の面に接着された上記リング状部材の内径と外径との間で規定される裏側の位置を、上記パンチの上記先端部で押圧することを特徴とすることが好適である。
【００１３】
この発明によれば、パンチの先端部は、外径がリング状部材の外径より小さく、内径がリング状部材の内径より大きい。このようなパンチの先端部によって、薄膜フィルムの第２の面において、リング状部材の内径と外径との間で規定される裏側の位置を押圧するので、リング状部材の内周に囲まれた領域に位置する薄膜フィルムを傷つけることを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態に関する説明においては、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１５】
図１は、本実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法のフローチャートである。また、図２は、本実施形態のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法における構成部材の生成過程を示す断面図である。
【００１６】
図１及び図２（ａ）に示すように、本実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法では、まず、厚さ１．５μｍのＰＥＴ製の薄膜フィルム１２にＡｕを蒸着した第１の面１２ａに、エポキシ系の接着剤によって、リン青銅にＮｉめっきを施してなる外径８．２３ｍｍ、内径４ｍｍの環形状を有するリング状部材１３を貼り付ける（ステップＳ１）。
【００１７】
次いで、図１及び図２（ｂ）に示すように、リング状部材１３の外周において、薄膜フィルム１２の第１の面１２ａを、ダイ１７によって所定量押し上げる（ステップＳ２）。このダイ１７は、その内径がリング状部材１３の外径より大きい円筒形状の先端部を有する。また、この先端部の断面形状は、先端に向かうにしたがって内径と外径との間隔が狭まっていくテーパー形状とされている。すなわち断面が刃形状である。
【００１８】
このようなダイ１７の先端部によって薄膜フィルム１２を支えると、後述するようにパンチ１８によって薄膜フィルム１２を押圧する際に、薄膜フィルム１２に伸びが生じる部分を局所化できる。これにより、１枚のシート状の薄膜フィルム１２に多数のリング状部材１３を並べて接着し、多数の振動膜を製造する場合に、一つのリング状部材１３の周縁で薄膜フィルム１２を切断しても、他のリング状部材１３を接着した部分の薄膜フィルム１２に影響を与えなくすることができる。
【００１９】
また、ダイ１７の先端部の断面形状をテーパー形状とすることで、ダイ１７の先端部と薄膜フィルム１２の接触する面積を小さくすることができるとともに、薄膜フィルム１２とダイ１７の引っかかりを良くすることができる。また、ダイ１７によって薄膜フィルム１２を所定量押し込むことによって、ダイ１７の先端部の内周に囲まれた領域に位置する薄膜フィルム１２を張った状態とすることができる。これにより、後述する工程でパンチ１８によって薄膜フィルム１２を押圧すると、薄膜フィルム１２をリング状部材１３の周縁に沿って均一に破断することが可能となる。
【００２０】
次いで、図１及び図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、薄膜フィルム１２の第２の面１２ｂにおいて、第１の面１２ａにリング状部材１３が貼り付けられた裏側の位置にパンチ１８の先端部を位置決めした後（図２（ｃ））、パンチ１８によって薄膜フィルム１２を押圧する（図２（ｄ））。そして、図２（ｅ）に示すように薄膜フィルム１２をリング状部材１３の周縁に沿って破断させる（ステップＳ３）。ここで、パンチ１８の先端部は、その内径がリング状部材１３の先端部の内径より大きく、外径がリング状部材１３の先端部の外径より小さい。パンチ１８の先端部をこのような形状として、リング状部材１３の内周と外周に囲まれた領域の裏側の位置から第２の面１２ｂを押圧すると、リング状部材１３の内周に囲まれた領域に位置する薄膜フィルム１２にダメージを与えずに、薄膜フィルム１２を切断することができる。
【００２１】
以上のように、この実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法によれば、リング状部材１３と接着された境界、すなわちリング状部材１３の周縁から精度良く、しかも容易に薄膜フィルム１２を切断できる。したがって、振動膜（リング状部材１３上に残された薄膜フィルム１２）と、これに貼り付けたリング状部材１３からなるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材を容易に製造することが可能となる。
【００２２】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、薄膜フィルム１２の厚み・材料、リング状部材１３の寸法などは上記実施形態に記載したものに限定されることなく、変更可能である。なお、これらの変更に応じて、ダイ１７、パンチ１８の寸法などを適宜変更することによって、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法を適用することが可能となる。
【００２３】
また、上記実施形態においては、ダイ１７の先端部の断面形状をテーパー形状としたが、例えば、胴部から先端部にかけて内径及び外径が均一な円筒形状のダイ１７を用いても、薄膜フィルム１２の切断は可能である。ただし、薄膜フィルム１２と接触する先端部の面積が小さく、薄膜フィルム１２との引っかかりの良い、テーパー形状の先端部を有する上記実施形態に記載したダイ１７の方が、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においてはより好適である。
【００２４】
また、ダイ１７の先端部で薄膜フィルム１２を押し込まずに、例えば、その先端部を薄膜フィルム１２と接するようにして、薄膜フィルム１２を支えても、パンチ１８で押圧することによって、薄膜フィルム１２の切断が可能である。ただし、ダイ１７の先端部で薄膜フィルム１２を押し込んで、ダイ１７の先端部に囲まれた領域の薄膜フィルム１２を均一に張ることができる上記実施形態の方が、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においてはより好適である。
【００２５】
また、パンチ１８の先端部の形状は、環形状である必要はない。ただし、リング状部材１３の内周に囲まれた領域に位置する薄膜フィルム１２に傷をつける可能性がより少ない上記実施形態のパンチ１８の方が、本発明のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法においてはより好適である。
【００２６】
最後に、上記した実施形態にかかる製造方法によって製造される構成部材（以下、「ダイヤフラムサブアセンブリ」と呼ぶ）を用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンの一例について、その構成を説明する。図３は、その一例にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホン１の全体の外観を示す斜視図であり、図４は、同じくエレクトレットコンデンサマイクロホン１の断面図であり、図５は、同じくエレクトレットコンデンサマイクロホン１の構成を示す分解斜視図である。
【００２７】
エレクトレットコンデンサマイクロホン１は、ケース２を有している。このケース２は、一端に前面板として用いられる底面部３を有すると共に、他端が開口した円筒状の金属製（たとえば、ステンレス鋼等）の部材からなり、プレス加工により底面部３（前面板）を有した円筒状に形成されている。ケース２の底面部３には、所定形状（たとえば、円形状）の開口部４が形成されている。ケース２内には、ダイヤフラムサブアセンブリ１０、スペーサ２１、背電極部３１、絶縁性ブッシュ４１、基板５１、及び、固定リング６１が収容されて配設されている。
【００２８】
ダイヤフラムサブアセンブリ１０は、上記した実施形態の製造方法によって製造される構成部材であって、振動膜１２（ダイヤフラム）と、リング状部材１３とを有している。この振動膜１２の中央部には、エレクトレットコンデンサマイクロホン１の内外の気圧調整用のベントホール（貫通孔）１４が設けられている。このベントホール１４の直径は６５μｍ程度に設定されている。
【００２９】
リング状部材１３は、その外周直径はケース２の内周直径よりも小さく設定されている。なお、リング状部材１３の外周直径は上記したように８．２３ｍｍに設定されており、ケース２の内周直径は８．５ｍｍに設定されている。
【００３０】
リング状部材１３の振動膜１２が張り付けられる側の面とは反対側（裏面側）の面には、リング状の位置決め突部１５が一体的に形成されている。この位置決め突部１５は、底面部３の開口部４に対応した位置に設けられており、リング状部材１３をケース２内に配設するときに底面部３の開口部４に嵌合する。このように、位置決め突部１５が底面部３の開口部４に嵌合することにより、ケース２に対するダイヤフラムサブアセンブリ１０（リング状部材１３）の位置決めが行われる。また、リング状部材１３の位置決め突部１５の内周部分に、音孔１６が形成されている。
【００３１】
ダイヤフラムサブアセンブリ１０（リング状部材１３）がケース２内に配設されて位置決め突部１５が開口部４と嵌合した状態において、図４に示されるように、リング状部材１３の外周面とケース２の内周面との間に所定の間隙が設けられている。また、位置決め突部１５が底面部３の開口部４に嵌合した状態においては、リング状部材１３の振動膜１２が張り付けられる側の面とは反対側の面と底面部３とが当接しており、リング状部材１３とケース２とは電気的に接続されている。
【００３２】
背電極部３１は、ダイヤフラムサブアセンブリ１０の後方側、すなわちダイヤフラムサブアセンブリ１０よりもケース２の開口（他端）側に配設されており、図６に示されるように、背電極板３２と、エレクトレット３３とを有している。エレクトレット３３は、ＦＥＰ（Fluorinated Ethylene Propylene）フィルムからなる。背電極板３２は、略三角形状を呈した金属製（たとえば、ステンレス鋼等）の部材からなり、一方の面にエレクトレット３３が熱融着（ラミネート）されている。背電極部３１は、背電極板３２のエレクトレット３３が熱融着されている側の面がダイヤフラムサブアセンブリ１０の振動膜１２と対向するように配設される。背電極板３２は、背電極部３１（背電極板３２）の中心位置とケース２の中心位置とを合致させてケース２内に配設した状態で、ケース２の内周面と背電極板３２の端部との間に所定の間隙（たとえば、０．１ｍｍ程度）が形成されるように、その大きさが設定されている。
【００３３】
背電極部３１は、背電極板３２を構成することになる母材にエレクトレット３３が熱融着されたものを略三角形状に打ち抜き加工を施すことにより形成される。打ち抜き加工を施して背電極部３１を形成した後に、エレクトレット３３は、所定の表面電荷（たとえば、−３６０Ｖ程度）となるようにコロナ荷電される。
【００３４】
背電極部３１とダイヤフラムサブアセンブリ１０との間にはスペーサ２１が配設されており、このスペーサ２１はステンレス鋼等からなり、スペーサ２１の厚さは４０μｍ程度に設定されている。これにより、振動膜１２と背電極板３２（エレクトレット３３）とは、スペーサ２１を介して所定の間隔（４０μｍ程度）を有して配設されることになる。これら振動膜１２と背電極板３２とによりコンデンサ部が形成されることになる。
【００３５】
絶縁性ブッシュ４１は樹脂、エラストマー等からなり、ケース２内に圧入される。この絶縁性ブッシュ４１はＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）からなる。絶縁性ブッシュ４１は、背電極部３１の後方側、すなわち背電極部３１よりもケース２の開口側に配設されており、背電極板３２のケース２の開口側の面に当接している。
【００３６】
絶縁性ブッシュ４１は、ケース２の開口側から所定の力を加えることにより変形して、ケース２の内周面と背電極板３２の端部との間に形成された間隙に嵌まり込む。絶縁性ブッシュ４１がケース２の内周面と背電極板３２の端部との間に嵌まり込むことにより、背電極板３２とケース２とが電気的に絶縁された状態で背電極板３２（背電極部３１）がケース２に対して位置決めされることになる。
【００３７】
基板５１は、振動膜１２と背電極板３２との間（コンデンサ部）の静電容量の変化を電気インピーダンスに変換するインピーダンス変換器としてのＪＥＦＴ（Junction Field-Effect Transistor）チップ５２が実装、配設されている。ＪＥＦＴチップ５２の上面にはゲート電極５３が形成されており、このゲート電極５３は、導電性接着剤５４により背電極板３２に接着固定されており、導電性接着剤５４を介して背電極板３２に電気的に接続されている。
【００３８】
基板５１の裏面（ＪＥＦＴチップ５２が配設された面とは反対側の面）には、電源端子ピン５５、出力端子ピン５６、及び、アース端子ピン５７が立設されている。アース端子ピン５７は、ケース２を介して振動膜１２に電気的に接続されている。電源端子ピン５５及び出力端子ピン５６は、それぞれＪＥＦＴチップ５２のドレイン電極（図示せず）及びソース電極（図示せず）に電気的に接続される。
【００３９】
固定リング６１は、基板５１の後方側、すなわち基板５１よりケース２の開口側に配設されており、基板５１の裏面（ＪＥＦＴチップ５２が配設された面とは反対側の面）に当接している。この固定リング６１は、ステンレス鋼等からなる。固定リング６１とケース２とは、固定リング６１に対してケース２の開口側から所定の力を加えた状態でレーザー溶接等により互いに固定される。
【００４０】
以上のようにエレクトレットコンデンサマイクロホン１は構成され、本実施形態にかかる製造方法によって製造される構成部材１０は、ダイヤフラムサブアセンブリ１０として用いられる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、薄膜フィルムと接着したリング状部材の周縁から、薄膜フィルムを精度よく、かつ容易に切断することが可能となる。その結果、振動膜としての薄膜フィルムと、この薄膜フィルムに貼り付けられるリング状部材とを含むエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材を容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法のフローチャートである。
【図２】実施形態にかかるエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法による構成部材の生成過程を示す断面図である。
【図３】エレクトレットコンデンサマイクロホンの全体の概観を示す斜視図である。
【図４】エレクトレットコンデンサマイクロホンの断面図である。
【図５】エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成を示す分解斜視図である。
【図６】エレクトレットコンデンサマイクロホンに含まれる背電極部の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０…構成部材（ダイヤフラムサブアセンブリ）、１２…薄膜フィルム（振動膜）、１２ａ…第１の面、１２ｂ…第２の面、１３…リング状部材、１７…ダイ、１８…パンチ

Claims (4)

1. 振動膜としての薄膜フィルムと、前記薄膜フィルムに貼り付けられるリング状部材とを含む構成部材を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンにおける、前記構成部材の製造方法であって、
   前記薄膜フィルムの第１の面に、前記リング状部材を接着する第１の工程と、
   前記第１の面における前記リング状部材の外周を、内径が前記リング状部材の外径より大きい先端部を有するダイの当該先端部によって支える第２の工程と、
   前記薄膜フィルムの第２の面において、前記リング状部材が接着された裏側の位置を、前記リング状部材の外径より小さい外径の先端部を有するパンチの当該先端部で押圧して、前記薄膜フィルムを破断する第３の工程と
   を備えることを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法。
2. 前記ダイが有する前記先端部の断面は、先端に向かうにしたがって、環形状の内径と外径との間隔が狭くなるテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法。
3. 前記第２の工程において、前記ダイの前記先端部によって、前記第１の面を、所定量押し込んで支えることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法。
4. 前記パンチの先端部は、外径が前記リング状部材の外径より小さく、内径が前記リング状部材の内径より大きい形状を有し、
   前記薄膜フィルムの第２の面において、前記第１の面に接着された前記リング状部材の内径と外径との間で規定される裏側の位置を、前記パンチの前記先端部で押圧する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成部材の製造方法。

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