JP6508483B2

JP6508483B2 - マイクロフォン

Info

Publication number: JP6508483B2
Application number: JP2016066073A
Authority: JP
Inventors: 一素土井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: CN108370464B; US10362378B2; US20180242065A1; JP2017183911A; CN108370464A; WO2017169070A1

Description

本発明は、マイクロフォンに関する。

近年、騒音が大きい環境下でも、騒音を構造的に入りづらくする、あるいは、複数のマイクロフォン素子を用いた指向性合成や雑音抑圧といった信号処理によって騒音を小さくするといった、より高性能のマイクロフォンモジュールが開発されている。かかる高性能のマイクロフォンモジュールは、例えば、車両内でのハンズフリー通話や音声認識用として普及してきており、特許文献１にあるようなマイクロフォンモジュール構造の前例がある。

また、特に車両内には、マイクロフォンモジュール以外の多くの部品が搭載されるようになってきており、マイクロフォンモジュールの搭載用空間が小さくなる傾向があるので、より小型・薄型のマイクロフォンモジュールの開発が求められている。

他方、マイクロフォンモジュールの構造を設計するに際には、マイクロフォン素子に対して複数の経路から音波が進入しないように、構成部品間のシーリングが課題となる。この点、例えば、特許文献２には、車載用スピーカーにおいて、構成部品間のシーリングをするための構造が記載されている。

特許文献２に記載された車載用スピーカーでは、スピーカーボックスにボックス側開口部を形成し、該ボックス側開口部の内方にスピーカーユニットを収納している。また、前記ボックス側開口部の周縁部から外方に向けて環状隔壁を突設している。また、車両側の内装材にも、内装材側開口部を形成し、この内装材側開口部の周縁部と前記スピーカーボックスの環状隔壁とをリング状のシール材を介して接合している。そして、前記内装材用開口部をグリルで覆って車載用スピーカーが構成される。

この特許文献２に記載の車載用スピーカーを車載用マイクロフォンに適用する場合、内部にマイクロフォン素子を収納したマイクロフォン筐体の外面に、前記マイクロフォン素子を取り囲む環状隔壁を形成する。そして、該環状隔壁をリング状のシール材を介してグリルに押し付けた状態でマイクロフォン筐体を取り付けることで、車載用マイクロフォンを構成することができる。

国際公開第２０１３／１７９８３４号実開平６−０５７７４６号公報

ここで、前述した特許文献２の従来技術の車載用スピーカーを車載用マイクロフォンに適用する場合、環状隔壁によってマイクロフォン素子とグリルとが離間して配置される。このため、これらのマイクロフォン素子、環状隔壁およびグリルで囲まれる部分に比較的大きな空間部が画成される。従って、前記グリルから空間部内に音が入ると、該空間部内で音が反響してしまい、ノイズが発生しやすくなるおそれがあった。換言すると、かかる構造は、車載用マイクロフォンの構成部品間のシーリング構造としては、十分なものではなかった。

他方、小型化・薄型化の要求に対しては、ＭＥＭＳ工法などを用いて、面実装可能で、かつ、小型・薄型の実装型マイクセンサーが普及している。特に、プリント基板に音孔を形成し、当該音孔を覆うように実装型マイクセンサーを実装することによって、当該実装型マイクセンサーにその音孔経由で背面側から音を収音させる構造にした下音孔型の実装マイクセンサーは、マイクモジュール全体の低背構造を可能とする。

上記したとおり、マイク性能の向上に対しては、マイクセンサーの音孔周辺での音漏れを防ぎ、複数経路の音進入による騒音自体の侵入や複数のマイクセンサー信号を利用した信号処理性能の劣化を防止することが必要となる。そのため、下音孔型の実装マイクセンサーを適用する際においても、シーリングを目的とした構造が必須となる。

しかしながら、特許文献１や特許文献２の従来技術は、プリント基板に実装したマイクセンサーに、音孔経由で、プリント基板の背面側から収音させる構造ではなく、マイクロフォン素子の周辺をゴム部品で覆うことでシーリングするような構造となっている。そのため、下音孔型の実装マイクセンサーに用いるプリント基板の音孔周辺をシーリングする際には適さない構造となっている。

そこで、本発明は、特に車載用マイクロフォンに好適に用いられ、プリント基板に実装された下音孔型の実装マイクセンサーに対するシーリング構造を備えたマイクロフォンを提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、第１の音孔を有するプリント基板と、前記第１の音孔を覆うように前記プリント基板上に実装されたマイクロフォン素子と、第２の音孔を有し、前記第２の音孔と前記第１の音孔とが対向するように前記プリント基板を収納するマイクロフォン筐体と、前記第２の音孔と前記第１の音孔の間に配設されて、前記第１の音孔及び前記第２の音孔と連通する第３の音孔と、前記第３の音孔の一端側で前記プリント基板の下面と当接する第１の当接面と、前記第３の音孔の他端側で前記マイクロフォン筐体の内面と当接する第２の当接面と、を有するブッシュと、を備え、前記マイクロフォン素子は、外部からの音波を、前記第２の音孔、前記第３の音孔及び前記第１の音孔を経由して収音するマイクロフォンである。

本発明に係るマイクロフォンによれば、小型・薄型、かつ、高性能のマイクを提供することが可能となる。また、下音孔型実装マイクセンサーのマイクモジュール全体構造の小型化・薄型化が可能という利点を活かしつつ、マイク性能向上のための音孔周辺のシーリングも同時に達成できる。

本発明の車載用マイクロフォンの構造に関する実施の形態１を示す。本発明の車載用マイクロフォンの構造に関する実施の形態２を示す。本発明の車載用マイクロフォンの構造に関する実施の形態３を示す。本発明の車載用マイクロフォンの構造に関する実施の形態４を示す。本発明の車載用マイクロフォンの構造に関する概略図を示す。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車載用マイクロフォンの構成を示す図である。図１Ａは、実施の形態１に係る車載用マイクロフォンの全体構造、図１Ｂは、実施の形態１に係る車載用マイクロフォンのブッシュ３０の構造を表している。又、図５は、本発明の車載用マイクロフォンの構成部品の分解図の概略を示す（図５のブッシュは、実施の形態４に係る構成となっているが、説明の便宜としてここで参照する）。尚、以下では、下音孔型実装マイクセンサー４３が到来する音波を収音する方向を下方として、各部の位置関係を説明する。

本実施形態に係る車載用マイクロフォンは、下音孔型実装マイクセンサー４３（マイクロフォン素子）、プリント基板４１、コネクタ１０、ブッシュ３０、パネル２０、ベゼル５０を備えている。

ここでは、車載用マイクロフォンは、パネル２０とベゼル５０（図５では図示せず）とコネクタ１０とで形成される収納空間内に、プリント基板４１を収納する構成となっている。換言すると、パネル２０、ベゼル５０及びコネクタ１０とによって、マイクロフォン筐体を構成している。

より詳細には、プリント基板４１には、収音用のプリント基板音孔４６（第１の音孔）が形成され、プリント基板音孔４６上に当該プリント基板音孔４６を覆うように下音孔型実装マイクセンサー４３が配設されている。下音孔型実装マイクセンサー４３は、例えば、ＭＥＭＳ工法によって形成された表面実装型のシリコンマイクである。

又、プリント基板４１には、電気回路を形成するための実装部品４２が配設され、当該実装部品４２には、コネクタ１０のコネクタピン１１が接続されている。そして、下音孔型実装マイクセンサー４３で生成された電気信号は、実装部品４２及びコネクタピン１１を介して、外部に出力される。

プリント基板４１の直下には、シーリング材としてブッシュ３０が配設されている。ブッシュ３０は、プリント基板音孔４６とベゼル音孔５１の間に配設されている。

ブッシュ３０は、上下方向に延在するブッシュ音孔３１（第３の音孔）と、プリント基板４１の下面と当接する第１の当接面３２、ベゼル５０の下方側の内面と当接する第２の当接面３３とを有している。

ブッシュ音孔３１は、プリント基板音孔４６及びベゼル音孔５１と連通するように配設されている。そして、ベゼル音孔５１に進入した音波は、当該ブッシュ音孔３１とプリント基板音孔４６を経由して、下音孔型実装マイクセンサー４３に伝搬する状態となっている。

ブッシュ３０の第１の当接面３２は、ブッシュ音孔３１の上端側においてプリント基板４１の下面と当接する部位である。第１の当接面３２は、ブッシュ音孔３１の周囲を囲繞するようにして、プリント基板４１の下面と当接する。

ブッシュ３０の第２の当接面３３は、ブッシュ音孔３１の下端側においてベゼル５０の下方側の内面と当接する部位である。第２の当接面３３は、ブッシュ音孔３１の周囲を囲繞するようにして、ベゼル５０の下方側の内面と当接する。

ブッシュ３０は、弾性材料で形成され、第１の当接面３２及び第２の当接面３３においては、プリント基板４１の下面及びベゼル５０の下方側の内面と密着するように当接している。これによって、ブッシュ３０は、ベゼル音孔５１から進入した音波がブッシュ音孔３１から漏れ出たり、ベゼル音孔５１以外の領域から進入した音波が回り込んで、ブッシュ音孔３１及びプリント基板音孔４６に入り込むことを防止する。

プリント基板４１の上方には、当該プリント基板４１を覆うように、コネクタ１０が配設されている。コネクタ１０は、プリント基板４１の実装部品４２と電気的に接続されたコネクタピン１１を有している。コネクタピン１１は、プリント基板４１の実装部品４２の位置からベゼル５０の外部まで延在する。又、コネクタ１０は、外側の側面の両側に、ベゼル５０を装着するための二つのコネクタ爪１２を有している。

プリント基板４１の周囲には、筐体部品であるパネル２０が配設されている。パネル２０は、貫通口を備え、当該貫通口にブッシュ３０が嵌め込まれている。尚、パネル２０は、貫通口にブッシュ３０を嵌め込むことによって、ブッシュ３０の位置決めを行っている。

パネル２０の周囲には、外装部品であるベゼル５０が配設されている。マイクロフォンモジュールの性能としては、ベゼル５０を設けない構造であっても達成可能である。しかし、例えば車両用マイクロフォンモジュールなど、複数デザインに対応する必要がある用途のマイクロフォンモジュールの場合は、パネル２０とは別に、外装用部品としてベゼル５０を設置することが一般的である。

ベゼル５０は、ベゼル音孔５１（第２の音孔）と、ベゼルスリット５２を有する。ベゼル音孔５１は、外部からの音波を取り入れ、ブッシュ音孔３１及びプリント基板音孔４６に伝搬させる。ベゼル音孔５１は、ブッシュ音孔３１及びプリント基板音孔４６と対向する位置に配設されている。そして、ベゼル５０は、当該ベゼル５０の対向する位置の側面を貫通するように設けられた二箇所のベゼルスリット５２に対して、コネクタ１０の二つのコネクタ爪１２が嵌合されることによりマイクロフォンモジュールに対して装着される。

このようにして、本実施形態に係る車載用マイクロフォンは構成される。

このとき、ブッシュ３０が、プリント基板４１の下面とベゼル５０の下方側の内面との間で弾性変形するように、プリント基板４１の下面とパネル２０の上面の間の寸法は、ブッシュ３０の上下方向の寸法と同じか、あるいはブッシュ３０の上下方向の寸法の方が大きくなるように設計される。

また、ベゼル５０を有する構造の場合は、さらにプリント基板４１とベゼル５０の間の寸法は、ブッシュ３０の上下方向の寸法と同じか、あるいはブッシュ３０の上下方向の寸法の方が大きくなるように設計される。

そうすることで、ブッシュ３０は、第１の当接面３２においてブッシュ音孔３１の周囲を囲繞するようにして、プリント基板４１の下面と当接し、第２の当接面３３においてブッシュ音孔３１の周囲を囲繞するようにして、ベゼル５０の下方側の内面と当接する。従って、ブッシュ３０は、ベゼル音孔５１から進入した音波がブッシュ音孔３１から漏れ出たり、ベゼル音孔５１以外の領域から進入した音波が回り込んで、ブッシュ音孔３１に入り込むことを防止することができる。

話者が発した声などの外部からの収音対象音は、ベゼル音孔５１に進入し、当該ベゼル音孔５１に進入した音波は、ブッシュ音孔３１、プリント基板音孔４６を経由して、下音孔型実装マイクセンサー４３に収音される。そして、下音孔型実装マイクセンサー４３に到達した収音対象音は、下音孔型実装マイクセンサー４３にて電気信号に変換される。その電気信号がプリント基板４１上の電気回路により、出力信号に変換され、コネクタピン１１から出力される。

この際、プリント基板４１とブッシュ３０間のプリント基板−ブッシュ設置面８１、あるいは、ブッシュ３０とベゼル５０の間のブッシュ−ベゼル設置面８２の箇所のシーリングが悪い場合、先に示した収音対象音の経路以外から当該収音対象音の音波が回り込んで進入することになる。このように回り込んで下音孔型実装マイクセンサー４３に到達する音波は、本来の収音対象音の経路から下音孔型実装マイクセンサー４３に到達する音波と経路差があるため、収音対象音に対する位相ずれが発生することから、エコーが発生する。

また、下音孔型実装マイクセンサー４３が複数ある場合には、位相ずれが生じた音波により生成された信号が混在し、信号処理の過程でも、マイクロフォンモジュールの性能劣化を引き起こす。また、車両に対する実際の搭載例の中には、コネクタ１０上部からノイズが進入する例もあり、プリント基板−ブッシュ設置面あるいはブッシュ−ベゼル設置面からノイズが進入するおそれもある。そのため、上記のごとくノイズ低減のためのシーリング構造が、マイクロフォンモジュール性能の劣化を防ぐこととなる。

本実施の形態では、ブッシュ３０を弾性材料にて作成し、かつ、その寸法をパネル２０とプリント基板４１の間の寸法以上、あるいはベゼル５０とプリント基板４１の間の寸法以上にすることによって、プリント基板−ブッシュ設置面８１あるいはブッシュ−ベゼル設置面８２のシーリングを達成することが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る車載用マイクロフォンの構成を示す図である。図２Ａは、実施の形態２に係る車載用マイクロフォンの全体構造、図２Ｂは、実施の形態２に係る車載用マイクロフォンのブッシュ３０の構造を表している。

実施の形態２に係る車載用マイクロフォンは、ベゼル音孔５１及びブッシュ音孔３１の構成の点で、実施の形態１に係る車載用マイクロフォンの構成と相違する。尚、実施の形態１と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

本実施形態に係る車載用マイクロフォンでは、プリント基板音孔４６、ブッシュ音孔３１及びベゼル音孔５１が、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３それぞれに対応するように複数設けられる。換言すると、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３毎に設けられたベゼル音孔５１、ブッシュ音孔３１、プリント基板音孔４６によって、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３毎に、収音対象音を伝搬するための経路が別個に形成される。

このように、本実施形態では、下音孔型実装マイクセンサー４３に対応して複数のプリント基板音孔４６それぞれに連通する、１組のベゼル音孔５１およびブッシュ音孔３１が設けられる。そのため、複数のプリント基板音孔４６それぞれに進入する音波は、複数のプリント基板音孔４６それぞれに連通するブッシュ音孔３１からの音波に制限することができる。従って、下音孔型実装マイクセンサー４３それぞれに到達する音波の位相ずれをより低減でき、加えて、音波に含まれる周波数成分がより均一になり、信号処理の性能がより向上する。

実施の形態２においては、下音孔型実装マイクセンサー４３の数に応じて、下音孔型実装マイクセンサー４３毎にそれぞれプリント基板音孔４６とブッシュ音孔３１とベゼル音孔５１を設置することによって、マイクロフォンモジュールの性能向上が達成可能である。

なお、それぞれのブッシュ音孔３１の形状は、同一の形状とするのが望ましい。そうすることで、信号処理性能が向上し、マイクロフォンモジュール性能向上が可能となる。又、同様に、それぞれのプリント基板音孔４６の形状、及びそれぞれのベゼル音孔５１の形状も同一の形状にするのが望ましい。そうすることで、同様に、より信号処理性能が向上し、マイクロフォンモジュールの性能を向上させることが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る車載用マイクロフォンの構成を示す図である。図３Ａは、実施の形態３に係る車載用マイクロフォンの全体構造、図３Ｂは、実施の形態３に係る車載用マイクロフォンのブッシュ３０の構造を表している。

本実施形態に係る車載用マイクロフォンでは、実施の形態２に係る車載用マイクロフォンと同様に、プリント基板音孔４６、ブッシュ音孔３１及びベゼル音孔５１が、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３それぞれに対応するように複数設けられる。

一方、本実施形態に係る車載用マイクロフォンのブッシュ３０は、実施の形態２とは異なり、一のブッシュ部材で形成され、当該一のブッシュ部材が複数のブッシュ音孔３１を有するように一体として成形される。

仮に、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３それぞれに対応するように複数のブッシュ３０を別個に設けると、組み立て回数が多くなり、組み立て工数増大などが発生する。そこで、一つのブッシュ部材に複数のブッシュ音孔３１を配設することによって、実施の形態２と同一の性能を達成しつつ、組み立てしやすい構造を達成し、安価なマイクロフォンモジュールを提供可能となる。

なお、本実施形態に係るプリント基板音孔４６、ブッシュ音孔３１及びベゼル音孔５１も、実施の形態２と同様に、それぞれ、同一の形状とするのが望ましい。そうすることで、信号処理の性能が向上し、マイクロフォンモジュールの性能向上が可能となる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係る車載用マイクロフォンの構成を示す図である。図４Ａは、実施の形態４に係る車載用マイクロフォンの全体構造、図４Ｂは、実施の形態４に係る車載用マイクロフォンのブッシュ３０の構造を表している。

本実施形態に係る車載用マイクロフォンでは、実施の形態３に係る車載用マイクロフォンと同様に、プリント基板音孔４６、ブッシュ音孔３１及びベゼル音孔５１が、複数の下音孔型実装マイクセンサー４３それぞれに対応するように複数設けられる。又、ブッシュ３０は、実施の形態３と同様に、一のブッシュ部材が複数のブッシュ音孔３１を有するように一体として成形される。

一方、本実施形態に係る車載用マイクロフォンは、実施の形態３とは異なり、ブッシュ３０は、複数のブッシュ音孔３１の上端側それぞれの位置に、上方側に突出する複数の凸部３５を有している。そして、複数の凸部３５が、複数のブッシュ音孔３１それぞれの外周を囲繞し、ブッシュ３０の第１の当接面３２は、当該凸部３５においてプリント基板４１の下面と当接する構造となっている。

これによって、ブッシュ３０の上面側の凸部３５が形成されていない位置には、ブッシュ溝３４が形成される。ここで、ブッシュ３０に対して、ブッシュ溝３４を設けることによって、プリント基板４１の下面とブッシュ溝３４の間には、空間が形成されることになる。従って、プリント基板４１には、下面側のブッシュ溝３４の位置に実装部品を設置可能となる。その結果、マイクモジュール全体の実装面積を小さくすることが可能となり、安価で、より小型のマイクモジュールを提供することが可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本発明は、車載用マイクロフォンに関し、例えば車両内などの高性能かつ小型・薄型を必要とされるマイクロフォンモジュールなどに利用される。

１０コネクタ
１１コネクタピン
１２コネクタ爪
２０パネル
３０ブッシュ
３１ブッシュ音孔
３２第１の当接面
３３第２の当接面
３４ブッシュ溝
３５凸部
４１プリント基板
４２実装部品
４３下音孔型実装マイクセンサー
４６プリント基板音孔
５０ベゼル
５１ベゼル音孔
５２ベゼルスリット
８１プリント基板−ブッシュ設置面
８２ブッシュ−ベゼル設置面

Claims

第１の音孔を有するプリント基板と、
前記第１の音孔を覆うように前記プリント基板上に実装されたマイクロフォン素子と、
第２の音孔を有し、前記第２の音孔と前記第１の音孔とが対向するように前記プリント基板を収納するマイクロフォン筐体と、
前記第２の音孔と前記第１の音孔の間に配設されて、前記第１の音孔及び前記第２の音孔と連通する第３の音孔と、前記第３の音孔の一端側で前記プリント基板の下面と当接する第１の当接面と、前記第３の音孔の他端側で前記マイクロフォン筐体の内面と当接する第２の当接面と、を有するブッシュと、
を備え、
前記マイクロフォン素子は、外部からの音波を、前記第２の音孔、前記第３の音孔及び前記第１の音孔を経由して収音し、
前記ブッシュは、筒形状を呈するマイクロフォン。
前記マイクロフォン素子は、前記プリント基板上に複数実装され、
前記第１の音孔、前記第２の音孔及び前記第３の音孔は、それぞれ、複数の前記マイクロフォン素子毎に対応するように複数設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン。
前記ブッシュは、一のブッシュ部材が複数の前記第３の音孔を有するように成形される
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロフォン。
前記ブッシュは、複数の前記第３の音孔の一端側それぞれの位置に前記第３の音孔の外周を囲繞するように、前記一のブッシュ部材から突出する凸部を有し、
前記第１の当接面は、前記凸部において前記プリント基板の下面と当接する
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロフォン。