JP4606274B2 - コンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、厳密な寸法精度を要せず組み立てが容易で、例えば、携帯電話などの電磁波を用いる機器に使用するのに適したコンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンものである。

コンデンサーマイクロホンユニットは、一般に、振動板リング、この振動板リングの一端にダイヤフラム状に固着された振動板、この振動板にスペーサを介して対向配置された固定極、この固定極の外周が嵌められた絶縁スリーブ、絶縁スリーブの内周側に嵌められた導電スリーブ、回路基板などを有し、さらに、これらの各部材を収納する導電性のユニットケースを有してなる。このユニットケースは有底の筒型をなし、上記各部材を所定の順に収納したあと開放端縁部を内側に折り曲げる工程ないしはカシメ工程に付される。上記ユニットケースに開放端縁部をカシメ工程に付すことによって、ユニット内蔵部品に適度の圧力を加えて部品が動かないようにする機能と、振動板の蒸着面→振動板リング→ユニットケース→回路基板を電気的に接続する機能と、を果たすようになっている。このような構成のコンデンサーマイクロホンユニットは、携帯電話など、電磁波を用いる機器のマイクロホンに多く採用されている。

図２乃至図４は、従来のコンデンサーマイクロホンユニットの例を示す。図２において、コンデンサーマイクロホンユニットは、振動板リング１４と、外周縁部が振動板リング１４の一端に所定の張力をもって固着されたダイヤフラム状の振動板１５と、この振動板１５にスペーサ１６を介して対向配置された固定極１８と、内周側に固定極１８の外周が嵌合された円筒形の絶縁スリーブ２０と、絶縁スリーブ２０の内周側に嵌められた円筒形の導電スリーブ２２と、回路基板２４とを有してなる。さらに、これらの各部材を収納する導電性のユニットケース１０を有してなる。ユニットケース１０は有底の円筒形で、底部にはユニット内に音波を導入する音響端子として機能する少なくとも１個の開口１２が設けられている。ユニットケース１０内には、まず振動板リング１４が振動板１５を底部から遠い側にして、したがってユニットケース１０の底部と振動板１５との間に振動板リング１４の厚さに相当する間隙をおいて配置される。次に、スペーサ１６、下端部内周側に固定極１８が嵌合された絶縁スリーブ２０、導電スリーブ２２、回路基板２４がこの順にユニットケース１０内に配置される。

エレクトレットタイプのコンデンサーマイクロホンの場合、上記固定極１８の上記振動板１５との対向面側にはエレクトレット膜が形成されている。音波を受けて上記振動板１５が振動し、振動板１５と固定極１８のエレクトレットまくとの間の間隙が変化することによって振動板１５と固定極１８との間の静電容量が変化する。コンデンサーマイクロホンユニットは、上記静電容量の変化を電圧の変化として取り出すことによって、音波を電気信号に変換するものである。コンデンサーマイクロホンユニットの出力インピーダンスは高いため、低インピーダンスに変換するインピーダンス変換器が組み込まれている。図２に示す例では、回路基板２４の内面側に、インピーダンス変換器の主体をなすＦＥＴ２６が組み込まれている。回路基板２４にはまた、インピーダンス変換された信号を処理して出力する音声回路が組み込まれている。

図３は、上記従来例における絶縁スリーブ２０の詳細と、絶縁スリーブ２０および導電スリーブ２２、固定極１８の相互関係の詳細を示す。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ絶縁スリーブ２０の上面（平面）図、正面図、底面図であって、これらの図からわかるように、絶縁スリーブ２０は短い円筒形状の部材である。絶縁スリーブ２０は、プラスチックなどの絶縁体からなる。図３（ｄ）に示すように、絶縁スリーブ２０の内周側下端部には、円盤状の固定極１８の外周側が嵌合されている。絶縁スリーブ２０の内周側にはまた、導電スリーブ２２が嵌められ、導電スリーブ２２の一端（図３において下端）は固定極１８の外周縁部に当接している。したがって、固定極１８は絶縁スリーブ２０によって前記ユニットケース１０から絶縁され、導電スリーブ２２と電気的につながっている。

図３（ｄ）に示す絶縁スリーブ２０と固定極１８と導電スリーブ２２からなる絶縁スリーブ組立体は、図４（ａ）に示すようにユニットケース１０内に組み込まれる。ただし、ユニットケース１０には、前述のように、振動板１５が固着された振動板リング１４とスペーサ１６が収納されたあとに上記絶縁スリーブ組立体が収納され、次に回路基板２４が収納されている。導電スリーブ２２の他端（図４において上端）に回路基板２４の所定の回路パターンが接している。図４（ａ）において、ユニットケース１０の開放端部１０１は回路基板２４の上面よりも上方に突出している。この開放端縁部１０１は、ユニットケース１０の内方に向かって折り曲げられるとともに、カシメ工程に付されて図４（ｂ）に示すように回路基板２４の上面に向かって折り曲げられることによりカシメ部１０２となっている。このカシメ部１０２が形成されることによって、カシメ部１０２で回路基板２４がユニットケース１０の内方に向かって押し付けられ、回路基板２４の所定の回路パターンが導電スリーブ２２の上端に、導電スリーブ２２の下端が固定極１８に当接している。

以上の構成を換言すれば、固定極１８の外周には固定極１８の半径方向の位置を規定する絶縁スリーブ２０があり、固定極１８と回路基板２４を電気的に接続しかつ固定極１８をスペーサ１６および振動板１５に向かって機械的に押し付ける導電スリーブ２２が絶縁スリーブ２０の内周側にある。かかる構成のコンデンサーマイクロホンユニットは、近年、携帯電話などの電磁波を扱う機器に多く用いられるようになってきた。

このように、絶縁スリーブ２０の内径側に、固定極１８、導電スリーブ２２が内接し、絶縁スリーブ２０がユニットケース１０に内接する構成になっているため、これらの部材の寸法精度に厳密さが要求される。絶縁スリーブ２０の内周面と固定極１８あるいは導電スリーブ２２の外周面との間に隙間があり、絶縁スリーブ２０とユニットケース１０との間に隙間がある状態で組み立てようとすると、固定極１８および導電スリーブ２２を絶縁スリーブ２０内に組み込むときに、固定極１８あるいは導電スリーブ２２が脱落しやすく、絶縁スリーブ２０をユニットケース１０内に組み込むときに絶縁スリーブ２０が脱落しやすく、組立工程に支障をきたす。また、ユニットケース１０にカシメ部１０２を形成して組み立てた状態では、回路基板２４、導電スリーブ２２、固定極１８、スペーサ１６、振動板リング１４、ユニットケース１０の底板に圧力が加わり、これらの部材ががたつくことはない。しかし、上記のように絶縁スリーブ２０とユニットケース１０との間に隙間があると、絶縁スリーブ２０には上記カシメによる圧力がかかっていないため、絶縁スリーブ２０がユニットケース１０内でがたつき、ユニットを振ると異音を発する。
固定極１８が絶縁スリーブ２０から脱落しないようにするためには、絶縁スリーブ２０に固定極１８を取り付けるとき嵌合強度を高くすればよい。しかし、嵌合強度が高すぎると、固定極１８が反って平坦性を損ない、マイクロホンユニットの性能が損なわれる原因になる。

そこで、絶縁スリーブ２０に固定極１８および導電スリーブ２２を組み込む際に固定極１８や導電スリーブ２２が絶縁スリーブ２０から脱落しないように、また、固定極１８を絶縁スリーブ２０に嵌合したとき固定極１８の平面性が損なわれないように、絶縁スリーブ２０の内径寸法が設計されるとともに、絶縁スリーブ２０を製作する際にその内径精度が厳密に管理される。
しかし、絶縁スリーブ２０の精度を厳密に管理する必要があるのはマイクロホンユニットの組み立てまでであって、ユニットケース１０をカシメ工程に付してカシメ部１０２を形成した後は、絶縁スリーブ２０の精度は必要のないもの、すなわち、無駄に高い精度が要求されることになる。

以上説明したような、ケースの一端縁部をカシメることによってケースを端子基板のグランドパターンに電気的に接触させるコンデンサーマイクロホンユニットの先行技術として、例えば、特許文献１および特許文献２記載の発明がある。

特開２００５−１５０９９１号公報 特開２００４−１３５２２３号公報

本発明は、上に述べた従来のコンデンサーマイクロホンユニットおよびこれを用いたコンデンサーマイクロホンの問題点を解消するためになされたもので、固定極や導電スリーブの外径寸法精度が悪く若干ばらついていても、また、絶縁スリーブの寸法精度を厳密に管理しなくても、絶縁スリーブで固定極および導電スリーブを保持することができ、マイクロホンユニットを組み立てた後に絶縁スリーブががたつかないようにして、これら各部材の設計、製造を簡単化することができるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、振動板リング、この振動板リングの一端に固着された振動板、この振動板にスペーサを介して対向配置された固定極、この固定極の外周が嵌められた絶縁スリーブ、絶縁スリーブの内周側に嵌められた導電スリーブ、回路基板を有し、これらの各部材を収納する導電性のユニットケースを有してなるコンデンサーマイクロホンユニットにおいて、上記絶縁スリーブは、径方向に伸縮可能な形状であることを最も主要な特徴とする。
上記絶縁スリーブを、径方向に伸縮可能な形状にするために、幅方向に複数の切り込みを形成するとよい。この切り込みは、絶縁スリーブの幅方向両側から形成するのがよく、さらには、幅方向の一端側と他端側から複数の切り込みを交互に形成するとよい。

絶縁スリーブの径方向に伸縮可能な形状を利用して、緊縮させた状態で固定極と導電スリーブを保持することができる。また、絶縁スリーブを緊縮させた状態でユニットケースに収納することができる。そのため、マイクロホンユニットとして組み立てた後に、固定極と導電スリーブががたつくことがなく、ユニットケース内で絶縁スリーブががたつくこともない。固定極と導電スリーブの外径寸法と絶縁スリーブの内径寸法に若干のばらつきがあっても、また、絶縁スリーブの外径寸法とユニットケースの内径寸法に若干のばらつきがあっても、絶縁スリーブの径方向の伸縮によって対応することができ、絶縁スリーブの設計や製造が簡単であるという利点がある。

以下、本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットおよびコンデンサーマイクロホンの実施例を、図を参照しながら説明する。なお、基本的な構成は図２以下に示した従来のコンデンサーマイクロホンユニットの構成と略同じであるから、同じ構成部分には同じ符号を付した。本願発明は、絶縁スリーブの構成に特徴があるので、絶縁スリーブに関して重点的に説明する。

図１は、本発明のかかるコンデンサーマイクロホンユニットに用いられる絶縁スリーブの例を示す。（ａ）は上面（平面）図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は固定極と導電スリーブを組み込んだ状態の正面断面図である。図１において、絶縁スリーブ３０は弾力性を有するプラスチック材料からなる円筒形状の部材である。絶縁スリーブ３０は、幅方向すなわち絶縁スリーブ３０の中心軸線に平行な方向に複数の切り込み３２，３４を有していて、これにより絶縁スリーブ３０は径方向に伸縮可能となっている。これら複数の切り込み３２，３４は、絶縁スリーブ３０の幅方向両側から形成されることにより、絶縁スリーブ３０の径方向の伸縮がより容易な形状になっている。さらに具体的には、複数の切り込み３２は絶縁スリーブ３０の幅方向の一端側、図示の例では上端側から形成され、別の複数の切り込み３４は絶縁スリーブ３０の幅方向の他端側、図示の例では下端側から形成されている。

また、絶縁スリーブ３０の幅方向（中心軸線方向）寸法をＷとし、切り込み３２の切り込み深さ寸法をＷ１、切り込み３４の切り込み深さ寸法をＷ２とすると、Ｗ１，Ｗ２はＷの１／２よりも大きく、切り込み３２と切り込み３４の深さ寸法は同じ、すなわちＷ１＝Ｗ２となっている。切り込み３２，３４をこのように形成することにより、絶縁スリーブ３０は周方向に伸縮しやすく、結果的には絶縁スリーブ３０が径方向に伸縮可能となっている。切り込み３２は絶縁スリーブ３０の周方向に４個等間隔に形成され、同様に切り込み３４も絶縁スリーブ３０の周方向に４個等間隔に形成されている。ただし、切り込み３２と切り込み３４が周方向に交互に形成されるとともに、切り込み３２と切り込み３４が周方向に等間隔で形成されていて、これにより絶縁スリーブ３０が周方向に均等に伸縮することができるようになっている。

このように構成された絶縁スリーブ３０は、図２以下に示すコンデンサーマイクロホンユニットにおける絶縁スリーブ２０と代替して使用する。すなわち、絶縁スリーブ３０の下端部内周に固定極１８の外周を嵌合し、さらに、固定極１８の上から絶縁スリーブ３０の内周に導電スリーブ２２を嵌合する。絶縁スリーブ３０は上記のように径方向に伸縮可能となっているから、絶縁スリーブ３０を若干拡張するようにして固定極１８と導電スリーブ２２を嵌合する。こうすることにより、絶縁スリーブ３０の緊縮力で固定極１８と導電スリーブ２２が保持されて、組立工程中に絶縁スリーブ３０から固定極１８と導電スリーブ２２が脱落することがなく、組立が容易になる利点がある。

ユニットケース１０に振動板１５が張設された振動板リング１４を収納し、その上にスペーサ１６を収納し、その上から上記絶縁スリーブ３０と固定極１８と導電スリーブ２２からなる組立体を収納し、さらにその上から回路基板２４を収納する。次に、ユニットケース１０の開放端縁部１０１のカシメ工程に付し、カシメ部１０２（図４（ｂ）参照）を形成する。カシメ部１０２が形成されることにより、回路基板２４、導電スリーブ２２、固定極１８、振動板リング１４の順に圧力がかかり、振動板リング１４はユニットケース１０の底板に押し付けられる。また、回路基板２４の所定の回路パターンに導電スリーブ２２の一端が圧接させられ、導電スリーブ２２の他端は固定極１８に圧接させられている。振動板１５の蒸着面は、振動板リング１４、ユニットケース１０、そのカシメ部１０２を介して、回路基板２４の所定の回路パターンに電気的に接続されている。固定極１８と導電スリーブ２２は、絶縁スリーブ３０によってユニットケース１０との絶縁が図られている。このように構成されたコンデンサーマイクロホンユニットの動作原理はすでに説明したとおりである。

以上説明した実施例によれば、振動板リング１４、この振動板リング１４の一端に固着された振動板１５、この振動板１５にスペーサ１６を介して対向配置された固定極１８、この固定極１８の外周が嵌められた絶縁スリーブ３０、絶縁スリーブ３０の内周側に嵌められた導電スリーブ２２、回路基板２４を有し、これらの各部材を収納する導電性のユニットケース１０を有してなるコンデンサーマイクロホンユニットにおいて、上記絶縁スリーブ３０は、径方向に伸縮可能な形状になっているため、絶縁スリーブ３０の伸縮性を利用して固定極１８および導電スリーブ２２を確実に嵌合することができる。これによって、組立工程において絶縁スリーブ３０から固定極１８および導電スリーブ２２が脱落するのを防止することができ、組立が容易になるとともに、絶縁スリーブ３０、固定極１８、導電スリーブ２２の寸法精度はラフなものでもよく、製造コストの低減を図ることができる。これに加えて、組み立てた状態で絶縁スリーブ３０の外周面とユニットケース１０の内周面との間に隙間があっても、絶縁スリーブ３０の内周面と導電スリーブ２２および固定極１８の外周面が密着していることによって、絶縁スリーブ３０のがたつきがなく、ユニットを振っても異音を生じることはなくなる。

図１に示す実施例では、絶縁スリーブ３０に形成されている切り込み３２，３４の形状が絶縁スリーブ３０の中心軸線に沿った長方形状の切り込みになっているが、切り込み３２，３４の形状はこのような形状に限定されるものではない。例えば、絶縁スリーブ３０の中心軸線に対して一定角度で傾いていてもよいし、絶縁スリーブ３０の端面から奥の方に向かって狭まるＶ字状の切り込みでもよい。要は、絶縁スリーブ３０が径方向に伸縮できる構成であればよい。

上記実施例にかかるコンデンサーマイクロホンユニットをマイクロホンケースに組み込み、マイクロホンユニットで変換された音声信号を取り出すためのコネクタを上記マイクロホンケースに取り付けることによってコンデンサーマイクロホンを構成することができる。このコンデンサーマイクロホンは、前述のマイクロホンユニットによって得られる効果と同じ効果を得ることができる。すなわち、製造コストが安く、絶縁スリーブのがたつきのないコンデンサーマイクロホンを得ることができる。

本発明にかかるマイクロホンユニットは、これを直接携帯電話などに直接組み込んでもよいし、マイクロホンケースに組み込んで、単独のマイクロホンとしてもよい。

本発明にかかるコンデンサーマイクロホンユニットに組み込むことができる絶縁スリーブの例を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は固定極と導電スリーブを組み込んだ状態の正面断面図である。 従来のコンデンサーマイクロホンユニットの例を示すもので、（ａ）は各部材を分解した状態で示す正面断面図、（ｂ）は絶縁スリーブに固定極と導電スリーブを組み込んだ状態で示す分解正面断面図である。 上記従来のコンデンサーマイクロホンユニットに組み込まれている絶縁スリーブを示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は固定極と導電スリーブを組み込んだ状態の正面断面図である。 上記従来のコンデンサーマイクロホンユニットの例を示すもので、（ａ）はユニットケースをカシメ工程に付する前の状態を示す正面断面図、（ｂ）はカシメ工程に付してコンデンサーマイクロホンユニットが完成した状態を示す正面断面図である。

符号の説明

１０ ユニットケース
１５ 振動板
１８ 固定極
２２ 導電スリーブ
３０ 絶縁スリーブ
３２ 切り込み
３４ 切り込み

Claims (7)

1. 振動板リング、この振動板リングの一端に固着された振動板、この振動板にスペーサを介して対向配置された固定極、この固定極の外周が嵌められた絶縁スリーブ、絶縁スリーブの内周側に嵌められた導電スリーブ、回路基板を有し、これらの各部材を収納する導電性のユニットケースを有してなるコンデンサーマイクロホンユニットにおいて、
   上記絶縁スリーブは、径方向に伸縮可能な形状であることを特徴とするコンデンサーマイクロホンユニット。
2. 絶縁スリーブは、幅方向に複数の切り込みを有することによって径方向に伸縮可能となっている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
3. 絶縁スリーブは、幅方向の両側から複数の切り込みが形成されることによって径方向に伸縮可能となっている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
4. 絶縁スリーブは、幅方向の一端側と他端側から複数の切り込みが交互に形成されることによって径方向に伸縮可能となっている請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
5. 絶縁スリーブの幅方向両側から形成されている切り込み深さ寸法は、絶縁スリーブの幅方向寸法の１／２よりも大きい請求項３またな４記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
6. 絶縁スリーブは、弾力性を有するプラスチック材料からなる請求項１記載のコンデンサーマイクロホンユニット。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のコンデンサーマイクロホンユニットがマイクロホンケースに組み込まれ、上記マイクロホンユニットで変換された音声信号を取り出すためのコネクタが上記マイクロホンケースに取り付けられているコンデンサーマイクロホン。
   

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