JP4245625B2 - エレクトレットコンデンサマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、受音用音孔を天面に備えた金属性のカプセルの内部に、振動板と、前記振動板の表面のいずれか一方に対向して前記カプセルとは別体に設置される背極板と、前記背極板若しくは前記振動板に備えたエレクトレット層とを有するエレクトレットコンデンサマイクロホン（以下、「ＥＣＭ」と略称する）に関する。

ＥＣＭは、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等の幅広い電子機器に適用されている。ＥＣＭは、微小な部品であるため、各種機器に対する取り付けに際しては、例えば、配線基板にはんだを塗付しＥＣＭを配設した後、基板を加熱してはんだ付けするリフロー実装方法がよく用いられる。リフロー実装過程においては、ＥＣＭの配線基板への取り付け速度を高めるため、吸引式の搬送装置を用いてＥＣＭを配線基板上に搬送することがある。

従来のＥＣＭは、図６に示すように、筐体であるカプセルの天面の中央に音孔を備えているものが多い。このため、吸引式の搬送装置を用いる場合には、内部の振動板等を損傷させないように音孔以外の箇所を吸引して、配線基板の所定の位置へ搬送する。

実用新案登録 第２５４８５４３ 号公報（第１図）

従来のＥＣＭを搬送する場合、重心から変位した音孔以外の箇所を吸引して搬送することになるため、所定の姿勢を維持したまま搬送することが困難な場合がある。例えば、搬送装置が天面の縁近傍に当接する場合には、ＥＣＭの姿勢が傾き易くなり落下することがある。一方、これらの問題を解決するために、搬送装置の吸引力を大きくすると、カプセルの天面が変形する等の不都合が生じることとなり改善の余地があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リフロー実装等を行う際の吸引搬送に適したＥＣＭを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るＥＣＭの第１特徴構成は、受音用音孔を天面に備えた金属性のカプセルの内部に、振動板と、前記振動板の表面のいずれか一方に対向して前記カプセルとは別体に設置される背極板と、前記背極板若しくは前記振動板に備えたエレクトレット層とを有し、前記天面の中央に吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部を備え、前記吸引部の周囲に沿って前記音孔を設けた点にある。

上記第１特徴構成によれば、吸引部がＥＣＭのカプセルの天面の中央に備えられているため、上記吸引式の搬送装置の吸引ノズルをＥＣＭの重心とほぼ一致する天面の中央に合わせて吸引することができる。このため、搬送時のＥＣＭの姿勢が変化し難くなり、吸引を確実に行える。
また、吸引時に吸引箇所に掛かるモーメントが小さくなるため、吸引式の搬送装置の吸引力を小さくでき、天面の変形を抑制することができる。

また、音孔がカプセル天面に設けられている吸引部に存在しないため、吸引式の搬送装置の吸引ノズルがカプセル内の振動板や背極板等を吸引により損傷させることなく安全に搬送することができる。

さらに、振動板と背極板とが、カプセルと別体に構成されていることにより、吸引により当該カプセルが変形することがあっても、ＥＣＭの主要部である振動板や背極板が変形することはない。このため、当該カプセルの変形に起因したＥＣＭの性能低下を防止することができる。

本発明に係るＥＣＭの第２特徴構成は、前記音孔を前記吸引部の周囲を囲む円弧状のスリットとした点にある。

上記第２特徴構成によれば、所定の面積の開口を有する音孔をカプセルの中央になるべく近い位置に設けることができるため、集音性能を向上させることができる。
さらに、音孔をスリット形状とすることで、同じ開口面積を有する円型や角型の音孔に比べて、開口幅が小さくなり、カプセル内へ粉塵や水滴が侵入しにくくなる。このため、ＥＣＭの耐久性や信頼性を向上させることができる。

本発明に係るＥＣＭの第３特徴構成は、前記音孔を、半径が前記天面の中心から外周縁までの径のうち最短の径の１／２で、且つその中心が前記天面の中心と同一である円の外側に設けられた点にある。

上記第３特徴構成によれば、従来のＥＣＭに比べて、吸引部が天面の中央に広く設けられているため、吸引式の搬送装置の吸引ノズルが音孔を避けて確実に吸引部に当接して吸着することができ、ＥＣＭをより一層安定して搬送することができることとなる。
また、吸引部の面積が吸引ノズルの先端の面積に比べて十分な広さとなって、吸引ノズルの形状を当該ＥＣＭの搬送に最適となるよう適宜設定することができる。

本発明に係るＥＣＭの第４特徴構成は、前記天面が方形であり、前記天面の対角線上に前記音孔の中心が位置するよう設けられた点にある。

上記第４特徴構成によれば、吸引部を囲むスリット状の音孔を天面の他の位置に備える場合に比べて、音孔と外周縁との距離が長くなる。このため、音孔をカプセルの中央から離して設け、吸引部の面積をできるだけ広く確保しながらも、天面の縁と音孔との距離を所定以上に保て、カプセルの剛性を高くすることができる。

本発明に係るＥＣＭの第５特徴構成は、前記天面が周囲の第１天面と、当該第１天面の中央に突出して形成した第２天面とで構成されており、前記吸引部を前記第２天面に形成した点にある。

上記第５特徴構成によれば、天面を構成する部分とカプセル内部に備えられている振動板との間に空間が形成される。このため、従来のＥＣＭにおいて振動板と天面部分とを離間させるために設けていたスペーサーが不要となり、部品点数を減少させることができる。
また、第１天面と第２天面との境界位置に第１天面及び第２天面と所定の角度を有する面を形成するため、カプセルの剛性を高く維持することができる。

本発明に係るＥＣＭの第６特徴構成は、前記第１天面と前記第２天面との境界位置に、前記音孔を形成した点にある。

上記第６特徴構成によれば、音孔が上記第１天面及び上記第２天面に対して所定の角度を有して形成されるため、音孔が天面に備えられる場合に比べて、より一層粉塵や水滴などがカプセル内に侵入しにくい構造となる。この結果、ＥＣＭの耐久性・信頼性をより向上させることができる。
さらに、搬送装置の吸引ノズルが吸引部から外れた位置に当接した場合でも、音孔の開口面が天面とは異なる方向に向くため、吸引ノズルが当該音孔を密封することはなく、カプセル内部の振動板や背極板が損傷するのを防止することができる。

〔第１実施形態〕
本発明のＥＣＭ１００に係る第１実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。ここでは、バックエレクトレット方式における背極板２１と振動板２３とを上下逆に設置した方式のＥＣＭ１００を示す。即ち、配線基板２８の上部に、振動板２３と背極板２１とを順に積層して、カプセル１０で外囲した構造となっている。

ＥＣＭ１００の内部構造を、天面１０の側から順に説明する。
天面１１の下部には、天面１１と背極板２１との間にスペースを確保するためのワッシャ−リング２０が備えられる。
背極板２１は、振動板２３と対を成してコンデンサを形成し、音声信号を電流に変換する。背極板２１には、音が振動板２３に伝達しやすいように、複数の孔を設けている。当該背極板２１は、例えば、固定電極にポリエステルなどの高分子フィルムを熱溶着などしてエレクトレット化したものが好適に使用される。
背極板２１の下部にホイル２２が設けられ、振動板２３がホイル２２の両端面のうち背極板２１側の端面に備えられている。これにより、背極板２１と振動板２３とが非常に狭い間隔で配置される。当該振動板２３としては、例えば、厚さが２〜４μｍである薄いポリエステルなどの高分子フィルムの一面にニッケルやアルミニウムなどを蒸着して導電層を形成したものを好適に用いることができる。
上記背極板２１及び振動板２３は、カプセル１０と別体に構成する。これにより、仮にカプセル１０が変形した場合でも、背極板２１や振動板２３に影響が及ぶことを防止する。
ホイル２２の下部には、配線基板２８と振動板２３とを一定の距離に保つためのゲートリング２４を備える。
配線基板２８の上には、チップコンデンサ２６やＦＥＴ２７が設置されている。
また、カプセル１０の側面内側には、カプセル１０と背極板２１や振動板２３とを絶縁するために、絶縁体２５をコートしてある。

カプセル１０は、例えばアルミニウムの平板の一面を絞り加工により有底角筒状に形成する。その天面１１に円弧状のスリット形状の音孔１３を剪断加工により形成する。カプセル１０の内部に背極板２１と振動板２３と配線基板２８とを順次挿入した後、後端をかしめて全体を固定する。

有底角筒状のカプセル１０の天面１１には、吸引ノズルのノズル面積以上の吸引部１２が備えられている。これにより、吸引部１２に対する吸引ノズル端面の当接状態が安定する。
また、天面１１の中心を吸引することで、ＥＣＭ１００を水平姿勢で搬送する場合には、ちょうど重心の上方位置を保持することとなる。このため、搬送時のＥＣＭ１００の姿勢の変化を抑制しＥＣＭ１００が落下し難くなる。この結果、搬送装置の吸引力を小さく設定することができ、カプセル１０の変形を防止したり、小型の搬送装置を適用したりすることが可能となる。

上記吸引部１２の周囲には、円弧状でスリット形状を有する音孔１３を設けている。外部の音は、当該音孔１３からカプセル１０内部へ取り込まれる。
当該音孔１３の開口幅は、従来の円型音孔の直径や角型音孔の開口幅に比べて狭く形成してある。これにより、粉塵や水滴の侵入を効果的に防止する。

〔第２実施形態〕
本発明のＥＣＭ１００に係る第２実施形態について、図３及び図４に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一構成の部分については、図面番号を図１及び図２と同様の番号とし、説明は省略することとする。当該第２実施形態のＥＣＭ１００は、円筒形状のカプセル１０に外囲されて構成される。当該カプセル１０の上面は、第１天面１１と、当該第１天面１１から突出した第２天面１６とを備える。当該第２天面１６は吸引式の搬送装置の吸引ノズルが吸引可能な吸引部１２として機能する。
第１天面１１と第２天面１６との境界には、第１天面１１及び第２天面１６と所定の角度を有する境界面１４を設けている。境界面１４は、第１天面１１及び第２天面１６に係る所定の角度方向の力に対して、高い剛性を有する。例えば、所定の角度を９０度とする場合、第１天面１１及び第２天面１６に垂直な方向の力による弾性変形を、境界面１４が良好に防止する。

また、粉塵や水滴は主に第１天面１１にほぼ垂直な方向からＥＣＭ１００へ飛来することが多い。この点本構成の音孔１３は、第２天面１６の外側縁である境界面１４に設けてある。結果、音孔１３の開口面が、前記飛来方向とは異なる方向に開口するため、粉塵や水滴の侵入が大幅に低減される。
さらに、吸引ノズルが吸引部１２を吸引する際に、音孔１３に対して吸引ノズルが密着しなくなるため、カプセル１０の内部の背極板２１や振動板２３が損傷され難くなる。

その他にも本構成であれば、第２天面１６を構成する部材と背極板２１との間にスペースが形成されるため、第１実施形態の場合に備えていたワッシャ−リング２０を省略することができる。
これにより、部品点数の少ないＥＣＭ１００を提供することが可能となる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態を、図５に基づいて説明する。当該第３実施形態のカプセル１０は、有底角筒状を呈しており、円弧状スリットで形成する音孔１３の中心が、天面１１の対角線１５の上に位置するよう音孔１３が設けられている。本構成であれば、天面１１の縁から最も離れた位置に音孔１３が形成される。これにより、カプセル１０の剛性が高く維持される。つまり、カプセル１０の剛性は、カプセル１０の側壁を構成する部材と天面１１を構成する部材とがどのように構成されるかによって決定される。本構成のように、円弧状のスリット音孔１３をカプセル１０の縁部から離間して配置することで、カプセル１０の側壁に連続して形成される天面１１の領域が広くなる。このため、側壁部分と天面１１部分との相互の補剛効果が強まり、結果としてカプセル１０の剛性が高められることとなる。
〔別実施形態〕

上記第１、第２、第３実施形態では、音孔１３の天面１１の径方向の位置について言及していないが、中心が前記天面１１の中心と同一であり、前記天面１１の中心から外周縁までの径のうち最短の径の１／２を半径とする円の外側に、音孔１３を設けてもよい。これにより、吸引部１２が広く確保され、吸引ノズルはＥＣＭ１００の搬送に適した大きさや形状のものを適宜適用できる。
また、吸引部１３が広く確保されているため、重心を含む位置を吸引し易くなる。
尚、音孔１３の位置は、ＥＣＭ１００が搬送装置によって確実に吸引できるよう、吸引ノズルのサイズを考慮したものである。従って、ＥＣＭ１００のサイズが大径の場合には、音孔１３の位置は、上記最短径の１／２を半径とする円の外側であるという制限に拘束されなくてもよい。このように、音孔１３の位置は、吸引ノズルの外径や、ＥＣＭ１００のサイズに応じて適宜設定可能である。

上記第１、第２、第３実施形態では、音孔１３が円弧状のスリット形状であるとしたが、当該音孔１３は、例えば、微小な円孔や角孔の音孔１３を吸引部１２の周上に円弧状に連続して配設したものであってもよい。このような音孔１３であっても、円弧状でスリット形状を有する音孔１３とほぼ同様の機能を発揮する。

上記第１、第２、第３実施形態では、音孔１３は、カプセル１０の中央を中心とした円弧状に設けられているが、中心から放射状に広がる円弧状又は曲線状又は直線状又は折れ線状のスリットとしてもよい。

本発明は、主にバックエレクトレット方式及びバックエレクトレット方式における背極板２１と振動板２３とを逆に配置した方式のＥＣＭ１００に対して好適に適用可能である。ただし、搬送装置による吸引時に変形しないようカプセル１０の材質や厚みを変更して剛性を高くしている場合には、フロントエレクトレット方式のＥＣＭ１００にも適用可能である。

本願発明のＥＣＭは、リフロー実装等を行う際の吸引搬送に適したＥＣＭとして有効に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係るＥＣＭの上面図 図１のII−II断面図 本発明の第２実施形態に係るＥＣＭの上面図 図２のIV−IV断面図 本発明の第３実施形態に係るＥＣＭの上面図 従来のＥＣＭの上面図

符号の説明

１０：カプセル
１１：天面
１２：吸引部
１３：音孔
１４：境界面
１５：対角線
１６：第２天面
２１：背極板
２３：振動板
１００：ＥＣＭ

Claims (6)

1. 受音用音孔を天面に備えた金属性のカプセルの内部に、
   振動板と、
   前記振動板の表面のいずれか一方に対向して前記カプセルとは別体に設置される背極板と、
   前記背極板若しくは前記振動板に備えたエレクトレット層とを有するエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、
   前記天面の中央に吸引式の搬送装置により吸引可能な吸引部を備え、
   前記吸引部の周囲に沿って前記音孔が設けられているエレクトレットコンデンサマイクロホン。
2. 前記音孔が前記吸引部の周囲を囲む円弧状のスリットである請求項１に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
3. 前記音孔が、半径が前記天面の中心から外周縁までの径のうち最短の径の１／２で、且つその中心が前記天面の中心と同一である円の外側に設けられている請求項１又は２に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
4. 前記天面が方形であり、
   前記天面の対角線上に前記音孔の中心が位置するよう設けられている請求項２に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
5. 前記天面が周囲の第１天面と、当該第１天面の中央に突出して形成した第２天面とで構成されており、
   前記吸引部が前記第２天面に形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
6. 前記第１天面と前記第２天面との境界に、前記音孔が形成される請求項５に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。

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