JP4642696B2

JP4642696B2 - コンデンサマイクロホンユニット

Info

Publication number: JP4642696B2
Application number: JP2006141498A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: JP2007312293A

Description

本発明は、感度や周波数応答などの性能を安定させる構造を付与するなかで、共振の発生と漏洩電流に起因する雑音の発生とを抑えることのできるコンデンサマイクロホンユニットに関する技術である。

コンデンサマイクロホンユニットは、下記特許文献１に開示されているように、前側の前部音響端子孔が設けられた前端面と、後側の開口面を備えた円筒状のユニットケース内に、コンデンサ部と、該コンデンサ部の静電容量の容量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を少なくとも収納して形成されている。
登録第３０１７１１８号実用新案公報

このうちインピーダンス変換器は、コンデンサ部における背極板との導通を確保した状態のもと、プリント基板に一体的に実装されてユニットケース内に収納されている。また、ユニットケースは、その開口縁がユニットケースの内側に向けてかしめられることで、開口面の側がプリント基板により封口されている。

図３は、従来からあるコンデンサマイクロホンユニットの一例につき、その断面構造を示す説明図であり、図４は、その構成部材であるプリント基板の平面図である。

これらの図によれば、コンデンサマイクロホンユニット１は、コンデンサ部Ｃの背極板２とプリント基板３が備えるインピーダンス変換器４側から引き出された導電パターンＰとを電気的に導通させるべく介在配置される導電体５を少なくとも備えて形成されている。、

このうちユニットケース９は、例えば、アルミニウムのような金属などの導電性素材により円筒状に形成されており、前部音響端子孔Ｆが設けられた前端面９ａと、後側の開口面９ｂとを有し、前端面９ａの側に背極板２を含むコンデンサ部Ｃを収納している。

また、ユニットケース９の開口縁９ｃは、ユニットケース９の内側に向けてカールするようにかしめ加工されている。これにより、ユニットケース９は、プリント基板３を保持し、該プリント基板３により、その開口部９ａ側が封口されている。

一方、プリント基板３は、そのマイクロホンケース９の内方に向く面の略中央部位に実装されたインピーダンス変換器（ＥＦＴ）４を備えているほか、同一面側に該インピーダンス変換器４と電気的に導通させた導電パターンＰが形成されている。

この場合、導電パターンＰは、プリント基板３の周縁部３ａ近傍に同心円状に形成された環状パターン層Ｐ１と、該環状パターン層Ｐ１の適宜位置からインピーダンス変換器４に向けて形成された直線状の接続パターン層Ｐ２とで構成されている。

さらに、プリント基板３は、環状パターン層Ｐ１とインピーダンス変換器４との間に位置する面領域に、同一円周上に等間隔に配列された複数の後部音響端子孔Ｒを備えている。

また、略円筒状を呈する導電体５は、背極板２の周縁部２ａの全周域に当接する開放端面と、環状パターン層Ｐ１の全周域に当接する開放端面とを有して、背極板２とプリント基板３との間に介在配置されている。したがって、導電体５とプリント基板３との間には、隔室Ｍが確保され、該隔室Ｍ内にインピーダンス変換器４も配置されることになる。

この場合、導電体５は、相互の電気的導通を確保させた円筒状の前部導電体５Ａと有底筒状の後部導電体５Ｂとを、軸心方向に対して横断方向に分割された配置関係のもとで配設されている。その結果、背極板２は、前部導電体５Ａ側と当接し、プリント基板３の環状パターン層Ｐ１は、後部導電体５Ｂ側と当接することになる。

このうち、後部導電体５Ｂは、前部導電体５Ｂと接触する側に、隔室Ｍを仕切る仕切部５ｃを有して形成されている。また、該仕切部５ｃには、音響抵抗材７で遮蔽された通孔８が設けられており、これにより、コンデンサマイクロホンユニット１に対し指向性が調整された単一指向性を付与することができるようになっている。

また、隔室Ｍは、前部導電体５Ａ側に確保される前部隔室Ｍ１と、後部導電体５Ｂ側に確保される後部隔室Ｍ２とに分割され、そのうちの後部隔室Ｍ２内にインピーダンス変換器４が配置されることになる。

さらに、背極板２および導電体５の外周面と、ユニットケース９との間には、該ユニットケース９の内周面に沿わせて周回させた絶縁材６が介在配置されており、該絶縁材６により背極板２および導電体５と、ユニットケース９との間の短絡を阻止できるようになっている。したがって、環状パターン層Ｐ１は、絶縁材６の当接面の内側に位置するプリント基板３上に形成されることになる。

一方、プリント基板３の外表面の周縁部３ａには、ユニットケース９の開口縁９ｃが圧接して圧縮性の応力が生成されている。この応力は、プリント基板３の周縁部３ａ近傍で後部導電体５Ｂ側へと伝達され、さらに、前部導電体５Ａを経て背極板２側へと順次伝達されてコンデンサ部Ｃをユニットケース９内で支持している。

したがって、コンデンサマイクロホンユニット１には、背極板２とインピーダンス変換器４との間に、背極板２→前部導電体５Ａ→後部導電体５Ｂ→環状パターンＰ１→接続パターンＰ２→インピーダンス変換器４という導電路が安定的に確保されることになる。

ところで、図３に示されているコンデンサマイクロホンユニット１によれば、インピーダンス変換器４は、ユニットケース９の後部隔室Ｍ２内に位置しており、該後部隔室Ｍ２は、後部音響端子孔Ｒと音響的に結合している。

したがって、後部音響端子孔Ｒは、複数個形成されてその総開口面積が大きなものとなっているので、インピーダンス変換器４が配置されている後部隔室Ｍ２とで高い共振を発生させる共振回路を形成してしまう不都合があった。

特に、単一指向性のコンデンサマイクロホンユニット１である場合には、共振が発生して指向条件が劣化し、指向周波数応答も劣化するという問題があった。

また、プリント基板３は、導電パターンＰにおける環状パターン層Ｐ１をユニットケース９の近傍に位置させている関係上、温度差の大きな環境に持ち出すなどした際に絶縁抵抗を低下させて漏洩電流が流れやすくなり、これに起因する雑音を発生させやすくするという不都合もあった。

さらに、コンデンサマイクロホンユニット１は、背極板２の有効面積を大きく形成して感度やＳ／Ｎ比などの性能を高めることができるので、絶縁材６の厚さを相対的に薄くすることも有効であると考えられている。

しかしながら、この場合、環状パターン層Ｐ１は、絶縁材６が薄くされたその分、プリント基板３の周縁にさらに近づけて形成されなければならず、ユニットケース９側にさらに近づくことで、漏洩電流に起因する雑音をより発生させやすくしてしまうことになる。

また、ユニットケース９は、プレス成形された際に開口部９ｂ側の裾長さが不揃いになりがちであり、開口縁９ｃをかしめ加工した際に、プリント基板３の周縁部３ａに加わる応力も位置によってばらつきが生じることになる。

その結果、導電体５は、ばらつきのある応力を受けることになり、背極板２の側へもばらつきのある応力が伝達されて、背極板２を含むコンデンサ部Ｃをユニットケース９内に安定的に保持させることができなくなる。このため、コンデンサマイクロホンユニット１には、感度や周波数応答にバラツキを生じさせてしまうという問題もあった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、感度や周波数応答などの性能を安定化させるとともに、共振の発生と漏洩電流に起因する雑音の発生とを効果的に抑えることのできるコンデンサマイクロホンユニットを提供することに目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、コンデンサ部の背極板とプリント基板が備えるインピーダンス変換器側から引き出された導電パターンとを電気的に導通させるべく介在配置される導電体を少なくとも備え、該導電体と前記プリント基板との間に確保される隔室内に前記インピーダンス変換器を位置させ、かつ、その開口縁側をかしめ加工して保持される前記プリント基板を介してユニットケースの開口面を封口してなるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、前記導電パターンは、前記プリント基板の略中央寄りに設けられた後部音響端子孔の囲繞領域に備えられ、前記導電体は、前記背極板の周縁部にその開放端面が当接する大径部と、前記導電パターンにその開放端面が当接する小径部とを備え、前記インピーダンス変換器は、前記小径部を介して前記隔室が仕切られた内隔室部と外隔室部とのうち、該外隔室部側に位置させて前記後部音響端子孔側と音響的に分離させたことを最も主要な特徴としている。

この場合、導電体における前記大径部と前記小径部との境界に位置する連通孔は、音響抵抗材で遮蔽されるのが望ましい。

本発明によれば、プリント基板には、その略中央寄りに後部音響端子孔を設け、該後部音響端子孔の囲繞領域に導電パターンを形成しているので、プリント基板とユニットケースとの間に、大きな沿面距離を確保することができる。

しかも、導電体は、背極板の側に当接する大径部とプリント基板の側に当接する小径部とを備えているので、プリント基板に生成された応力を、導電体を介して背極板の側へむらなく伝達してコンデンサ部を安定的に保持することができる。

さらに、インピーダンス変換器が配置されている内隔室部は、後部音響端子孔と音響的に分離させてあるので、共振の発生を効果的に低減させることができる。

また、連通孔を音響抵抗材で遮蔽してある場合には、単一指向性に優れたマイクロホンユニットを提供することができる。

図１は、本発明の一例についてその断面構造を示す説明図であり、図２は、その構成部材であるプリント基板の平面図である。

これらの図によれば、コンデンサマイクロホンユニット１１は、ユニットケース９２と、コンデンサ部Ｃの背極板２２とプリント基板３２が備えるインピーダンス変換器（ＥＦＴ）４２側から引き出された導電パターン３３との間を電気的に導通させるべく介在配置される導電体５２とを少なくとも備えて構成されている。

このうち、ユニットケース９２は、前部音響端子Ｆが設けられた前端面９３と後端開口面９４とを備えた例えばアルミニウムのような導電性素材により円筒状に形成されている。そして、該ユニットケース９２内には、前部音響端子Ｆ近傍にコンデンサ部Ｃが、後端開口面９４の側にインピーダンス変換器４２を実装させたプリント基板３２がそれぞれ収容されている。

また、ユニットケース９２は、その後端開口面９４側の開口縁９５が、ユニットケース９２内側に向けたかしめ加工が施されているので、後端開口面９４がプリント基板３２を介して封口されている。

一方、プリント基板３２は、その中央位置に後部音響端子孔Ｒが設けられているほか、ユニットケース９２の内方と向き合う側の面上の後部音響端子孔Ｒから離間させた位置にインピーダンス変換器４２が実装されている。また、インピーダンス変換器４２が実装されている面側のプリント基板３２は、後部音響端子孔Ｒの囲繞領域に位置させた環状パターン層３４と、該環状パターン層３４とインピーダンス変換器４２との間を電気的に接続する接続パターン層３５とからなる導電パターン３３が形成されている。

導電体５２は、座高の低い円筒状の大径部５３と、該大径部５３よりはやや座高の高い円筒状の小径部５４と、これら大径部５３と小径部５４との間に介在させた水平連結部５５とで一体に形成されている。この場合、導電体５２は、銅合金のような導電性素材で一体成形されたものが用いられている。

このうち、大径部５３は、円板状を呈する背極板２２における周縁部２３の全周にその開放端面５６の側が当接する形状が付与されて形成されている。また、小径部５４は、プリント基板３２に形成されている環状パターン層３４の全周にその開放端面５７の側が当接する形状が付与されて形成されている。

水平連結部５５は、大径部５３における開放端面５６の反対側に位置する側を閉止しつつ、小径部５４の開放端面５６の反対側に位置する相当部位に連通孔８２を設けることで、相互に連通する配置関係のもとで大径部５３と小径部５４とを一体化している。

さらに、導電体５２は、後部音響端子孔Ｒと連通し、小径部５４から大径部５３を経て背極板２２へと至る空気路の形成が自在な内隔室部Ｍ１を有している。したがって、ユニットケース９２には、小径部５４の内側に内隔室部Ｍ１が、小径部５４の外側に外隔室部Ｍ２がそれぞれ区画形成されることになる。

また、インピーダンス変換器４２は、後部音響端子孔Ｒとは音響的に分離させた外隔室部Ｍ２側に位置する配置関係のもとでプリント基板３２に実装されている。

さらに、ユニットケース９２には、背極板２２の外周面と大径部５３の外周面とに当接する円筒状の絶縁材６２をその内側に周回配置することで、背極板２２とユニットケース９２とが電気的に短絡するのを阻止している。この場合、背極板２２は、絶縁材６２の径方向での肉厚によりその有効面積が規制されることになる。

一方、コンデンサマイクロホンユニット１１は、導電体５２における連通孔８２を大径部５３側から接着するなどして遮蔽する音響抵抗材７２により単一指向性のユニットとして形成されている。

次に、上記構成からなる本発明の作用・効果を図１および図２を参酌して説明すれば、先ず、ユニットケース９２内に必要部材を収納し、その後端開口面９４側にプリント基板３２を配置した上で開口縁９５をかしめることにより、後端開口面９４がプリント基板３２により封口される。このとき、ある程度の弾性を有するプリント基板３２は、その周縁部３６が開口縁９５により押圧される結果、弾性変形して圧縮性の応力を生成するに至る。

この応力は、プリント基板３２に当接する小径部５４へと伝わり、連結部５５を経て大径部５３へと順次伝達される。このようにして導電体５２側に付与される応力は、大径部５３が当接する背極板２２に対して押圧力として作用してコンデンサ部Ｃをユニットケース９２の内側へと押し付けることになる。

このため、プリント基板３２から導電体５２を経て背極板２２を含むコンデンサ部Ｃへと至る応力伝達路を形成している構成各部材は、相互に密な接触状態のもとでユニットケース９２内に安定的に保持されることになる。

また、同時に、コンデンサマイクロホンユニット１１には、背極板２２からインピーダンス変換器４２へと至る、背極板２２→導電体５２→導電パターン３３→インピーダンス変換器４２という導電路が確保されることになる。

この場合、かしめられた開口縁９５は、プリント基板３２における周縁部３６の全周にわたり圧接することから、プリント基板３２側に生成される圧縮性応力における径方向での成分がその周縁部３６の全周から中心部位に向かうことになって、中心寄りの部位には特に大きな応力が生成されることになる。

このため、プリント基板３２は、その中心位置の部位がユニットケース９２の内側に向けて撓むことになり、小径部５４の開放端面５７と密に接触して応力をむらなく導電体５２の側に伝えることができることになる。

また、コンデンサマイクロホンユニット１１は、空気路を形成している内隔室部Ｍ１に連通孔８２を遮蔽すべく配設された音響抵抗材７２を備えているので、後部音響端子孔Ｒを経て入射した音波が小径部５４→音響抵抗材７２→大径部５３を通過するなかで、その音圧などの特性を大きく低減させて背極板２２へと到達させることができる。

このため、コンデンサマイクロホンユニット１１は、後方（１８０°方向）の指向性が調整された単一指向性のユニットとして形成することができることになる。

この場合、後部音響端子孔Ｒは、小径部５４側の内隔室部Ｍ１とは連通しているものの、インピーダンス変換器４２が位置している外隔室部Ｍ２とは音響的に分離されているので、共振回路が形成されることはない。

また、プリント基板３２は、大きな沿面距離を確保させた導電パターン３３を備えているので、コンデンサマイクロホンユニット１１を温度差の大きな環境に持ち出すなどして、ユニットケース９２側に結露を生じさせたとしても、導電パターン３３への到達を困難にして漏洩電流の発生を抑制し、結果的に漏洩電流に起因する雑音発生を抑えたコンデンサマイクロホンユニット１１を提供することができる。

このため、コンデンサマイクロホンユニット１１は、絶縁材６２の厚さを相対的に薄くして背極板２２の有効面積をそれだけ大きくすることができるので、感度やＳ／Ｎ比などの性能の優れた高品質なものとすることができる。

さらに、プリント基板３２から背極板２２へと至る応力伝達路を形成している構成各部材は、安定的にユニットケース９２内に保持されており、コンデンサ部Ｃの保持状態も安定的であることから、感度や周波数応答の安定したコンデンサマイクロホンユニット１１を提供することができる。

以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な構成はこれに限定されるものではない。例えば、導電体５２は、背極板２２の周縁部２３およびプリント基板３２の環状パターン層３４との安定的かつ確実な当接が確保できるのであれば、具体的な形状は問うものではない。

また、図示例では、後部音響端子孔Ｒは、その位置をプリント基板３２の中心位置と一致させた配置関係で形成されているが、環状パターン層３４が大きな沿面距離を確保し、かつ、外隔室部Ｍ２内にインピーダンス変換器４２を安定的に位置させることができるものでさえあれば、プリント基板３２の中心位置に必ずしも一致させて設ける必要はない。

さらに、図示例では、連通孔８２を音響抵抗材７２で覆うことで単一指向性を付与したコンデンサマイクロホンユニットが示されているが、必要により音響抵抗材を用いないコンデンサマイクロホンユニットを形成することもできる。

本発明の一例についてその断面構造を示す説明図図。図１に示すコンデンサマイクロホンユニットの構成部材であるプリント基板の平面図。従来からあるコンデンサマイクロホンユニットの一例についてその断面構造を示す説明図。図３に示すコンデンサマイクロホンユニットの構成部材であるプリント基板の平面図。

符号の説明

１１コンデンサマイクロホンユニット
２２背極板
２３周縁部
３２プリント基板
３３導電パターン
３４環状パターン層
３５接続パターン層
３６周縁部
４２インピーダンス変換器
５２導電体
５３大径部
５４小径部
５５水平連結部
５６，５７開放端面
６２絶縁材
７２音響抵抗材
８２連通孔
９２ユニットケース
９３前端面
９４後端開口面
９５開口縁
Ｃコンデンサ部
Ｆ前部音響端子孔
Ｒ後部音響端子孔
Ｍ１内隔室部
Ｍ２外隔室部

Claims

コンデンサ部の背極板とプリント基板が備えるインピーダンス変換器側から引き出された導電パターンとを電気的に導通させるべく介在配置される導電体を少なくとも備え、該導電体と前記プリント基板との間に確保される隔室内に前記インピーダンス変換器を位置させ、かつ、その開口縁側をかしめ加工して保持される前記プリント基板を介してユニットケースの開口面を封口してなるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
前記導電パターンは、前記プリント基板の略中央寄りに設けられた後部音響端子孔の囲繞領域に備えられ、前記導電体は、前記背極板の周縁部にその開放端面が当接する大径部と、前記導電パターンにその開放端面が当接する小径部とを備え、前記インピーダンス変換器は、前記小径部を介して前記隔室が仕切られた内隔室部と外隔室部とのうち、該外隔室部側に位置させて前記後部音響端子孔側と音響的に分離させたことを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
導電体における前記大径部と前記小径部との境界に位置する連通孔は、音響抵抗材で遮蔽した請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。