JP4926724B2

JP4926724B2 - エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの製造方法

Info

Publication number: JP4926724B2
Application number: JP2007002408A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-01-10
Also published as: JP2008172413A

Description

本発明は、振動板と該振動板に対向配置される固定電極側に形成されたエレクトレットとでコンデンサ部を構成したエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの製造方法に関する技術である。

コンデンサ部にエレクトレットを含むコンデンサマイクロホンユニットは、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットと称され、そのうち、固定電極側にエレクトレットが備えられたものは、バックエレクトレット方式のエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットと称されている。

また、エレクトレットは、誘電体が高い直流電圧を印加されると正負の電荷が分極し、電圧の印加を止めても分極が維持される性質を利用して形成される。誘電体であるエレクトレット素材としては、誘電体の性質を有する高分子樹脂や酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）が用いられている。

図２は、下記特許文献１に開示されている固定極側にエレクトレットを有するエレクトレットコンデンサマイクロホンの従来例につき断面構造を示す説明図である。、同図によれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット（以下、「マイクロホンユニット」と略称する。）１は、一方に音孔２ａを、他方に開口面２ｂをそれぞれ有して有底円筒状を呈するユニットケース２と、該ユニットケース２内の所定の位置に配置された内蔵部材とで少なくとも構成されている。

このうち、内蔵部材は、振動板３を張設して音孔２ａ側に配置された支持リング３ａと、スぺーサー４を介して振動板３に対向配置された固定電極５と、該固定電極５を支持する絶縁座６と、該絶縁座６が有する隔室６ａ内に収容された本体部７ａと該本体部７ａから固定電極５側に向けて引き出された入力端子７ｂとプリント基板８側に向けて引き出された出力端子７ｃとを備えるインピーダンス変換器７と、ユニットケース２の開口面２ｂ側を封口し出力端子７ｃがはんだ付けされたプリント基板８とで少なくとも構成されている。

この場合、固定電極５の振動板３側に向く面には、エレクトレットＥが形成されており、該エレクトレットＥと振動板３とでコンデンサ部が構成されている。また、ユニットケース２の開口面２ｂを仕切る開放端縁２ｃ側がかしめられて、内蔵部材が位置固定され、インピーダンス変換器８の入力端子８ａが固定電極６に対し密に接触してその全体が構成されている。
特開平１１−８８９８９号公報

図２に示すマイクロホンユニット１の場合、エレクトレットＥは、固定電極５の振動板３との対面側表面にエレクトレット素材が成膜された後、該エレクトレット素材がコロナ放電や電子ビーム照射により帯電処理されて形成される。この場合、エレクトレット素材としては、一般に、極薄膜状（例えば、厚さ２５μｍ程度）の高分子フィルム（例えば、ＦＥＰ）が用いられている。

また、コロナ放電を用いた帯電処理には、下記特許文献２（図５参照）にも開示されているように、ワイヤ電極と支持電極とこれら相互間に配置したグリッドとで構成した帯電装置が用いられる。固定電極５は、エレクトレット素材をワイヤ電極側に向けて支持電極に載置される。そして、エレクトレット素材は、グリッドとワイヤ電極とが各別の高電圧を印加され、ワイヤ電極がコロナ放電を発生させることで帯電処理されることになる。
特開２００３−２８２３６０号公報

一方、エレクトレット素材として酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）が用いられる場合、エレクトレット素材は、スパッタリング法や蒸着法によって固定電極５に成膜された後、上記と同様のコロナ放電により帯電処理されてエレクトレットＥに形成されることとなる。

また、固定電極５は、予めエレクトレット素材が成膜された単体の状態のもとで、上記特許文献２に開示されているようなコロナ放電型の帯電装置内で帯電処理されてエレクトレットＥを形成した後、絶縁座６に一体的に組み込むことでマイクロホンユニット１が形成されることになる。

ところで、固定電極５は、上記のように処理してエレクトレットＥを形成させた後に、絶縁座６に対し圧着固定するなどして離脱困難に組み込まれる場合が多い。つまり、固定電極５は、電気的な接触が避けられない人手や適宜の押圧器具を介して絶縁座６側に組み込まれて一体化される結果、エレクトレットＥの電荷分布も上記接触により変化して表面電圧を変動させることになる。

このため、このような状態にあるエレクトレットＥにより構成されるコンデンサ部を備えるマイクロホンユニット１は、個々の製品毎に感度がばらついてしまうという不都合があったほか、エレクトレットＥの表面電圧がばらつくことで、振動板３が固定電極５側に吸い付けられるという不具合もあった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、絶縁座に対し固定電極を一体的に組み込んで絶縁座ユニットとした状態のもとで固定電極にエレクトレットを好適に形成し、該エレクトレットの表面電圧を変化させることなくコンデンサ部を構成できるようにすることで、個々の製品毎の感度のばらつきをなくすことができるようにしたエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットの製造方法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、一側面にエレクトレット素材からなる成膜面を、他側面にインピーダンス変換器の入力端子側との接触面をそれぞれ有する固定電極を、軸方向に複数の貫通孔を有する絶縁座に対して前記成膜面を表出させて離脱困難に組み付けて絶縁座ユニットを形成する組立工程と、基台部上に前記絶縁座ユニットの前記貫通孔への挿通が自在な少なくとも２本以上の支杆部を突設してなる導電性の治具が用いられ、前記固定電極側を上向きに位置させた前記絶縁座ユニットを、前記貫通孔に挿通させて前記固定電極の前記接触面に当接させた前記支杆部により支持させる支持工程と、該支持工程を経た前記絶縁座ユニットにおける前記固定電極の前記成膜面をエレクトレットに形成すべく、コロナ放電により前記成膜面を帯電させる帯電工程と、該帯電工程を経た前記絶縁座ユニットを、開口面を有する有底円筒状のユニットケースの内底面側に配置された支持リングに張設された振動板に対し、その収納時に前記固定電極側への電気的な接触を絶って該固定電極側がスペーサーを介して対面する位置関係のもとで収納する収納工程と、該収納工程を経た前記ユニットケースの前記開口面側にプリント基板を配置してかしめ封口する封口工程とを少なくとも経ることを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、固定電極の成膜面に対するエレクトレットの形成は、絶縁座に一体的に組み付けて絶縁座ユニットとした状態のもとで行うことができるので、絶縁座側を把持するなどして絶縁座ユニットの全体をユニットケース内に収納することで、収納時における固定電極側との電気的な接触を絶つことができる。したがって、コンデンサマイクロホンユニットは、エレクトレットの表面電圧を変化させることのない品質の安定した固定電極を組み込むことで、振動板が固定電極側に吸い付けられることなく、個々の製品毎の感度上のばらつきをなくして製造することができる。

しかも、絶縁座ユニットは、インピーダンス変換器の入力端子側と接触させた状態で組み込まれた固定電極を備えていても、その帯電工程時に該固定電極が支杆部を介して治具側と導通してアースされているので、インピーダンス変換器側に高圧電流が流れて破壊されてしまうのを確実に阻止することもできる。

図１は、本発明の一例を示す工程説明図であり、そのうちの（ａ）は組立工程を、（ｂ）は支持工程を、（ｃ）は帯電工程を、（ｄ）は収納工程を、（ｅ）は封口工程をそれぞれ示す。同図によれば、マイクロホンユニット１１は、絶縁座ユニット２２を形成する組立工程と、絶縁座ユニット２２を治具７１に支持させる支持工程と、成膜面２３ａにエレクトレットＥを形成する帯電工程と、絶縁座ユニット２２をユニットケース３２内の所定位置に収納させる収納工程と、プリント基板６２をユニットケース３２の開口面３４側に配置してかしめ封口する封口工程とを少なくとも経て製造される。

このうち、組立工程は、一側面にエレクトレット素材からなる成膜面２３ａを、他側面にインピーダンス変換器２５の入力端子２５ｂとの接触面２３ｂをそれぞれ有する固定電極２３を、軸方向に複数の貫通孔２６を有する絶縁座２４に離脱困難とさせて一体的に組み込んで絶縁座ユニット２２を形成することで行われる。

この場合、エレクトレット素材は、例えば、ＦＥＰ（フロロエチレンプロピレン）のような高分子フィルムを固定電極２３に溶着させるなどして成膜面２３ａとして形成される。さらに、エレクトレット素材として酸化ケイ素(ＳｉＯ_２）が用いられる場合には、スパッタリング法や蒸着法などにより固定電極２３に成膜面２３ａが形成される。

また、透孔２３ｃを有する固定電極２３は、絶縁座２４の一側面側に設けられた肉薄周壁部２４ａとこれに連なる段差部２４ｂとに周端面側を密着させることで、絶縁座２４側に離脱困難に一体的に組み付けられることになる。

一方、絶縁座ユニット２２における絶縁座２４は、固定電極２３との間に空気室２８を画成するる凹陥部２４ｃが段差部２４ｂに連設されているほか、他側面側に周回凹陥２９を備えている。さらに、絶縁座２４が備える貫通孔２６は、同心的に等間隔な位置関係に配置され、その一側面側が空気室２８と、他側面側が周回凹陥２９とそれぞれ連通している。

さらにまた、絶縁座ユニット２２を構成しているインピーダンス変換器２５は、絶縁座２４に設けられた隔室２７内にその本体部２５ａが収納され、該本体部２５ａの一側面側から引き出された入力端子２５ｂが固定電極２３と絶縁座２４との間に挟み込まれた状態のもとで配設されている。

このため、インピーダンス変換器２５における入力端子２５ｂは、固定電極２３の接触面２３ｂ側と導通接触されることになる。一方、出力端子２５ｃは、軸方向に直進させた状態で本体部２５ａの他側面側から引き出されている。

この場合、図１（ａ）に示す組立工程は、後に行われる収納工程や封口工程と同様に、固定電極２３を下側に位置させて行われるパターンを例に示してあるが、絶縁座ユニット２２を構成する部材相互を離脱困難に組み合わせることができる場合には、所望に応じ固定電極２３を上側に位置させて組み立てることもできる。

次いで行われる支持工程では、例えば銅などの導電性素材で形成された治具７１が用いられる。該治具７１は、基台部７２と、該基台部７２上に絶縁座ユニット２２の貫通孔２６への挿通を自在に突設した少なくとも２本以上の支杆部７３とで形成されている。

そして支持工程は、図１（ｂ）に示すように固定電極２３側を上向きに位置させた絶縁座ユニット２２を、貫通孔２６に挿通させて固定電極２３の接触面２３ｂに当接させた支杆部７２により支持させることで行われる。

この場合、支杆部７３は、貫通孔２６に対面する位置関係のもとに基台部７２上に突設されている。また、支杆部７３の本数は、貫通孔２６の数と同数とするのが好ましいが、固定電極２３を介して絶縁座ユニット２２側を傾かせることなく安定的に支持できるものであれば、少なくとも２本以上、より安定的には本以上とすることもできる。

さらに、支杆部７３は、固定電極２３の接触面２３ｂに当接した際に、インピーダンス変換器２５の出力端子２５ｃの開放端と基台部７２の表面との間に適宜の離間距離を確保できる長さを付与して形成されている。

次いで行われる帯電工程は、支持工程を経た絶縁座ユニット２２の上向きとなっている固定電極２３の成膜面２３ａに対し、図１（ｃ）に示すようにコロナ放電により帯電させエレクトレットＥに形成することで行われる。

この場合、治具７１に支持された絶縁座ユニット２２は、少なくとも放電電極８１を備える図示しない放電装置内に、その成膜面２３ａを放電電極８１側に向けて設置される。放電電極８１は、高電圧の印加によってコロナ放電を発生させ、これにより、エレクトレット素材からなる成膜面２３ａが帯電して分極化しエレクトレットＥとして形成されることになる。

一方、固定電極２３は、支持工程で説明したように、接触面２３ｂに当接する支杆部７３を介して治具７１側と導通している。したがって帯電工程においては、固定電極２３側に発生する高圧電流が治具７１側へ流れてアースされる結果、インピーダンス変換器２５側に該インピーダンス変換器２５を破壊してしまうような高圧電流が流れることはない。

次いで行われる収納工程では、図１（ｄ）に示すように開口面３４を有する有底円筒状のユニットケース３２が開口面３４を上方に向けて配置される。帯電工程を経た絶縁座ユニット２２は、ユニットケース３２の内底面３３側に配置された支持リング４３に張設された振動板４２に対し、固定電極２３側がスペーサー５２を介して対面する位置関係のもとで収納される。

この場合、絶縁座ユニット２２の収納は、固定電極２３側への電気的な接触を絶って行われる。すなわち、絶縁座ユニット２２は、固定電極２３が絶縁座２４と一体化しているので、絶縁座２４側を介して接触保持することによりユニットケース３２内に収納することができる。つまり、絶縁座ユニット２２のニットケース３２内への収納は、絶縁座２４側を保持して行うことができるので、固定電極２３に対する人手や適宜の把持機器による接触を絶って行うことができることになる。

このため、エレクトレットＥは、電荷移動が発生しないので、生成した所定の表面電圧を変えることなくスペーサー５２を介して振動板４２側に対面配置させることができる。また、周回凹陥２９には、所定の音響抵抗材Ｒが配設される。

次いで行われる封口工程は、収納工程を経た絶縁座ユニット２２にあってその構成部材である絶縁座２４の他側面側にプリント基板６２を配置し、ユニットケース３２の開口面３４を仕切る開放端縁３５側をかしめてプリント基板６２により封口するかしめ封口を経ることで行われる。

この場合、プリント基板６２は、貫通孔２６との対面位置に各別の後部音孔６３を、インピーダンス変換器２５の出力端子２５ｃとの対面位置に挿通孔６４をそれぞれ有している。そして、該挿通孔６４を通過させた出力端子２５ｃは、プリント基板６２の所定位置にはんだ付けされることになる。

また、プリント基板６２を含むユニット構成部材の全体は、封口工程を介して付与されるかしめ圧力のもとでユニットケース３２内に位置固定されることとなる。

つまり、本発明によれば、固定電極２３の成膜面２３ａに対するエレクトレットＥの形成は、絶縁座２４に一体的に組み付けて絶縁座ユニット２２とした状態のもとで行うことができるので、絶縁座２４側を把持するなどして絶縁座ユニット２２の全体をユニットケース３２内に収納することで、収納時における固定電極２３側との電気的な接触を絶つことができる。したがって、コンデンサマイクロホンユニット１１は、エレクトレットＥの表面電圧を変化させることのない品質の安定した固定電極２３を組み込んで振動板４２との間でコンデンサ部を形成することができるので、個々の製品毎の感度上のばらつきをなくして製造することができる。

しかも、帯電工程では、インピーダンス変換器２５が電気的に破壊されることのないように配慮して帯電処理をすることができるので、マイクロホンユニット１１の性能をそれだけ安定したものとすることができる。

さらに、支杆部７４の挿通用として用いられる貫通孔２６は、後部音孔６３から振動板４２側へと至る音通路を構成していることから、マイクロホンユニット１１に対し単一指向性を付与することができることになる。

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、絶縁座ユニット２２は、図示例のように、インピーダンス変換器２５を必ずしも組み込む必要はなく、少なくとも固定電極２３と絶縁座２４とを組み込むだけで形成することもできる。すなわち、インピーダンス変換器２５は、プリント基板６２に実装させ、封口工程を経て固定電極２３側に導通接触するものであってもよい。

本発明の一例を示す工程説明図であり、そのうちの（ａ）は組立工程を、（ｂ）は支持工程を、（ｃ）は帯電工程を、（ｄ）は収納工程を、（ｅ）は封口工程をそれぞれ示す。エレクトレットコンデンサマイクロホンの従来構造の一例を示す縦断面図。

符号の説明

１１エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット
２２絶縁座ユニット
２３固定電極
２３ａ成膜面
２３ｂ接触面
２３ｃ透孔
２４絶縁座
２４ａ薄質部
２４ｂ段差部
２４ｃ凹陥部
２５インピーダンス変換器
２５ａ本体部
２５ｂ入力端子
２５ｃ出力端子
２６貫通孔
２７隔室
２８空気室
２９周回凹陥
３２ユニットケース
３３内底面
３４開口面
３５開放端縁
４２振動板
４３支持リング
５２スぺーサー
６２プリント基板
６３後部音孔
６４挿通孔
７１治具
７２基台
７３支杆部
８１放電電極
Ｅエレクトレット
Ｒ音響抵抗材

Claims

一側面にエレクトレット素材からなる成膜面を、他側面にインピーダンス変換器の入力端子側との接触面をそれぞれ有する固定電極を、軸方向に複数の貫通孔を有する絶縁座に対して前記成膜面を表出させて離脱困難に組み付けて絶縁座ユニットを形成する組立工程と、
基台部上に前記絶縁座ユニットの前記貫通孔への挿通が自在な少なくとも２本以上の支杆部を突設してなる導電性の治具が用いられ、前記固定電極側を上向きに位置させた前記絶縁座ユニットを、前記貫通孔に挿通させて前記固定電極の前記接触面に当接させた前記支杆部により支持させる支持工程と、
該支持工程を経た前記絶縁座ユニットにおける前記固定電極の前記成膜面をエレクトレットに形成すべく、コロナ放電により前記成膜面を帯電させる帯電工程と、
該帯電工程を経た前記絶縁座ユニットを、開口面を有する有底円筒状のユニットケースの内底面側に配置された支持リングに張設された振動板に対し、その収納時に前記固定電極側への電気的な接触を絶って該固定電極側がスペーサーを介して対面する位置関係のもとで収納する収納工程と、
該収納工程を経た前記ユニットケースの前記開口面側にプリント基板を配置してかしめ封口する封口工程とを少なくとも経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ユニットの製造方法。