JP5626907B2

JP5626907B2 - エレクトレットコンデンサ型発音体

Info

Publication number: JP5626907B2
Application number: JP2011199843A
Authority: JP
Inventors: 嘉規仁保; 宮倉　隆志; 隆志宮倉
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: JP2013062685A

Description

本発明は、カプセルの内部に、振動膜と、振動膜の表面のいずれか一方に対向して配置されるエレクトレットとを有するエレクトレットコンデンサ型の発音体に関する。

カプセルの内部に、振動膜と、振動膜の表面のいずれか一方に対向して配置されるエレクトレットとを設けた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）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。特許文献１には、単一指向性のＥＣＭの構造が示されている。ここでは、金属製の筒状カプセルの一端面は前面板により閉塞されており、金属材料よりなる振動膜リングに貼り付けられた振動膜が筒状カプセル内に収容されている。振動膜リングは前面板に電気的及び機械的に接触している。振動膜の対向面に背極板が配置され、背極板の振動膜に対向する側の面にはエレクトレット誘導体膜が被着形成されている。背極板の周囲が絶縁材料の背極ホルダで支持されており、背極ホルダの背極板とは反対側にはプリント基板が配置されている。これにより、背極板とプリント基板との間には背極室が形成されている。

こうしたＥＣＭは、背極板に電気信号を付与することにより発音体として用いることができる。背極板に電気信号を付与すると、エレクトレットによる振動膜への静電引力が変化する。これにより、振動膜が振動して音響が発生する。

特開２０００−２３２７００号公報

ＥＣＭを発音体として用いる場合において、音圧を多く得るためには振動膜の径が大きいものが好ましい。また、ＥＣＭを発音体として用いた場合、カプセル内において、背極板とプリント基板との間に背極室が形成されることから、発音体の厚みは大きくなる。このため、例えば、イヤホンにエレクトレットコンデンサ型の発音体を組み込む際には、イヤホン筐体の設計の自由度が制約されることになる。加えて、発音体の内部に形成される背極室による気室とイヤホン筐体内部の音響用気室とが、相互作用を起こして音響特性に影響を与えてしまうことも考えられる。

本発明は、内部構造を簡素化し、素子自体を小型化したエレクトレットコンデンサ型発音体を提供することを目的としている。

本発明のエレクトレットコンデンサ型発音体の第１特徴構成は、振動膜と、前記振動膜に対向する位置に前記振動膜との間に一定の距離を保持させるスペーサを介して配置された基板と、前記基板における前記振動膜に対向する面に背面電極として配置されるエレクトレットと、前記基板及び前記エレクトレットに外方から連続して形成された音孔と、前記振動膜、前記スペーサ、前記基板、及び前記エレクトレットを収容する金属製の筒状カプセルと、を備え、前記エレクトレットに電気信号を印加する入力端子を接続するとともに、前記振動膜にグランド端子を接続し、前記振動膜及び前記基板を前記筒状カプセルの対向する側に露出させてある点にある。

本構成の如く、振動膜に対向する位置に振動膜との間に一定の距離を保持させるスペーサを介して配置された基板と、基板における振動膜に対向する面に背面電極として配置されるエレクトレットとを備えたので、振動膜に対向する面には、エレクトレット膜が被覆される背極板及び背極板を保持するホルダが不要となる。これにより、エレクトレットコンデンサ型発音体の厚みを小さくすることができ、小型化が図られる。
また、エレクトレットコンデンサ型発音体を組付ける際には、表面にエレクトレットが配置された基板をそのままカプセル内に組み付けることができる。このため、コロナ放電されたエレクトレット膜が被覆された背極板をホルダによってカプセル内に押し込む必要も無く、エレクトレットコンデンサ型発音体の組み付け作業が簡略化される。
さらに、基板における振動膜に対向する面にエレクトレットを背面電極として配置するので、基板と背面電極間に背気室は形成されない。このため、例えば、エレクトレットコンデンサ型発音体をイヤホンの筐体に組み込んだ際に、背気室による不要な共振が起き難い。その結果、イヤホンにおいて所望する音圧特性の調整が容易となる。

本発明のエレクトレットコンデンサ型発音体の第２特徴構成は、前記基板に前記エレクトレットに連通する貫通孔を形成し、当該貫通孔の前記基板における前記エレクトレットとは反対の側に電気信号を印加する端子を設けた点にある。

本構成により、電気信号を印加する端子は、基板に形成された貫通孔を介してエレクトレットに導通され、エレクトレットに対して電気信号を確実に印加することができる。

エレクトレットコンデンサ型発音体の断面図エレクトレットコンデンサ型発音体の分解斜視図基板のパターンを示す平面図別実施形態のエレクトレットコンデンサ型発音体の断面図別実施形態のエレクトレットコンデンサ型発音体の分解斜視図

以下、本発明のエレクトレットコンデンサ型発音体の実施形態を図面に基づいて説明する。

[第１実施形態]
図１はエレクトレットコンデンサ型発音体１００の断面図であり、図２はエレクトレットコンデンサ型発音体１００の分解斜視図である。
図１に示すように、エレクトレットコンデンサ型発音体１００は、円筒状の側面部７ａと天面部７ｂとを備える筒状カプセル７の内部に各種部品を収容して構成されている。筒状カプセル７の内部には、天面部７ｂの側から順に、振動膜３、スペーサ４、基板５が収容されている。そして、筒状カプセル７の側面部７ａの端部が、基板５を筒状カプセル７の内部へとかしめることで、上述の各種部品が筒状カプセル７の内部に固定される。筒状カプセル７は金属等の導電性部材を用いて形成される。
本実施形態では、筒状カプセル７が円筒形状である例について説明するが、筒状カプセル７は角筒形状であってもよい。

振動膜３は、その周囲が金属製の振動膜リング３ａに一定のテンションで支持固定されており、筒状カプセル７の内部においては、振動膜リング３ａが天面部７ｂの内面側に固着されている。振動膜３は樹脂材料で構成されており、例えば、数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムを用い、チタン等の金属をスパッタリングして振動電極として使用する。スペーサ４は樹脂製であってリング状に形成され、基板５と振動膜３との間に一定の距離を保持させる。スペーサ４の厚みは、所望の音圧特性に合わせて適宜変更する。基板５はセラミック製基板あるいはプリント基板である。基板５の振動膜３に対向する面には、エレクトレット６が配置されており、このエレクトレット６が背面電極となる。エレクトレット６は、フッ素系樹脂あるいはセラミックに代表される強誘電材料を基板５の表面にコーティングし、コロナ放電により表面電位を与えて形成される。エレクトレット６と、振動膜３と、スペーサ４とでコンデンサ部Ｃが構成される。

基板５及びエレクトレット６に外方から振動膜３が配置されている空間まで連続する音抜け用の音孔８が形成されている。図２及び図３に示されるように、音孔８は、基板５の中央付近の１箇所と周囲の四方付近の４箇所の計５箇所に設けられている。

基板５にエレクトレット６に連通する貫通孔５ａが形成されており、基板５の外面側の当該貫通孔５ａを覆う位置に電気信号を印加する入力端子９を設けてある。また、同じく、基板５の外面側には、グランド端子１０が設けてある。図１及び図３に示すように、グランド端子１０は筒状カプセル７と導通しており、筒状カプセル７の加締めにより筒状カプセル７とグランド端子１０の導電パターンが電気的に接続される。こうして、振動膜３は筒状カプセル７を介してグランド端子１０に接続されている。エレクトレット６に電気信号を印加する入力端子９を接続するとともに、振動膜３にグランド端子１０を接続する。振動膜３及び基板５は、筒状カプセル７の対向する側においてそれぞれ露出させてある。

以上のようにエレクトレットコンデンサ型発音体１００を構成することで、入力端子９からエレクトレット６に電気信号が付与されると、振動膜３への静的引力が変化し、振動膜３が振動する。つまり、エレクトレットコンデンサ型発音体１００において電気信号が音波に変換される。

基板５における振動膜３に対向する面にエレクトレット６を背面電極として配置するため、振動膜３に対向する面には、エレクトレット６が被覆される背極板及び背極板を保持するホルダが不要となる。これにより、エレクトレットコンデンサ型発音体１００の厚みを小さくすることができ、素子本体の小型化が図ることができる。

エレクトレットコンデンサ型発音体１００を組付ける際には、表面にエレクトレット６が配置された基板５を筒状カプセル７内に組み付ける。このため、コロナ放電されたエレクトレット６が被覆された背極板をホルダによって筒状カプセル７内に押し込む必要も無く、エレクトレットコンデンサ型発音体１００の組み付け作業が簡略化される。

また、基板５における振動膜３に対向する面にエレクトレット６を背面電極として配置するので、基板５と背面電極（エレクトレット６）間に背気室は形成されない。このため、例えば、エレクトレットコンデンサ型発音体１００をイヤホンの筐体に組み込んだ際に、背気室による不要な共振が起き難い。その結果、イヤホンにおいて所望する音圧特性の調整が容易となる。

[別実施形態]
上記の第１実施形態では、振動膜３を支持する振動膜リング３ａを筒状カプセル７に固着する例を示したが、図４および図５に示すように、振動膜３を筒状カプセル７の天面部７ｂの内面に直接接着させてもよい。こうすることで、振動膜リング３ａが不要となり、エレクトレットコンデンサ型発音体１００のさらなる低背化が可能となる。

本発明のエレクトレットコンデンサ型発音体は、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ヘッドホン、イヤホン等の幅広い機器に適用することができる。

３振動膜
３ａ振動膜リング
４スペーサ
５基板
５ａ貫通孔
６エレクトレット
７筒状カプセル
８音孔
９入力端子
１０グランド端子

Claims

振動膜と、
前記振動膜に対向する位置に前記振動膜との間に一定の距離を保持させるスペーサを介して配置された基板と、
前記基板における前記振動膜に対向する面に背面電極として配置されるエレクトレットと、
前記基板及び前記エレクトレットに外方から連続して形成された音孔と、
前記振動膜、前記スペーサ、前記基板、及び前記エレクトレットを収容する金属製の筒状カプセルと、を備え、
前記エレクトレットに電気信号を印加する入力端子を接続するとともに、前記振動膜にグランド端子を接続し、
前記振動膜及び前記基板を前記筒状カプセルの対向する側に露出させてあるエレクトレットコンデンサ型発音体。
前記基板に前記エレクトレットに連通する貫通孔を形成し、当該貫通孔の前記基板における前記エレクトレットとは反対の側に電気信号を印加する端子を設けてある請求項１記載のエレクトレットコンデンサ型発音体。