JPS61208400A - エレクトレツト変換器及びその構成要素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はサブミニアチュア圧縮波変換器、一層詳細には
、エレクトレット作動原理を利用する変換器及びこのよ
うな変換器の製造方法に係る。

本発明に係る従来技術は周知のコンデンサマイクロホン
形式の変換器から端を発し、またこのような一般的な形
式のマイクロホン及び変換器にエレクトレット原理を応
用することの発見から発展してきた。

従来の技術は、商業的場面に出現し消滅してきたエレク
トレット圧縮波変換器の種々の形態に関する多くの特許
及び印刷物を含んでいる。これらのいくつかは典型的に
補聴器などと組み合わせて使用されるミニアチュア及び
サブミニアチュア形態を指向してきた。大なり小なり、
エレクトレット形態の圧縮波変換器の特性は多くの応用
に望ましいことが実証されてきた。エレクトレット形態
の変換器の優れた性能が長い間認識されてきたけれども
、主にコスト上の理由から広範囲に採用されるには至っ
ていない。比較的高い製造コストは複雑な構造に起因し
、また最終的に組立てられた作動可能な萩態で望ましく
ない不良率を生じ得る製造方法及び技術に起因する。

発明の概要 従って、本発明の目的は、サイズ及び環境の全範囲を通
じて作動可能に構成され得る経済的に製造可能な圧縮波
エレクトレット変換器を提供することである。

本発明の原理に従って構成される圧縮波エレクトレット
変換器は、性能を改善するように共同作用する材料から
容易に且つ効率的に製造可能であり、且つ全製造行程を
通じて適当な時点で品質管理のための検査を可能にする
べく作動可能な部分組立体のなかに組入れられ得る構成
要素から成る最小数の分離した構成要素から成っている
。

特に、本発明による変換器は、外部環境条件に本質的に
耐え得る変換器を提供するべく、振動膜及び支えが組入
れられ中空ハウジング又はケーシングと、スペーサと、
エレクトレット背電極と、適当な電気信号処理装置とか
ら成っており、電気信号又は圧縮波エネルギーへの応答
の点で特徴を有し、また圧縮エネルギーの源又は利用手
段への接続に適したボートを例外としてシールされてい
る。

本発明による変換器の構成要素のいくつかは、材料のシ
ートの両側の耐エツチング領域を合致させ、また材料の
厚みの半分をエツチングする改良されたプロセスを利用
して製造される。この製造方法は、構成要素を通って完
全に延びる領域又は各表面から厚みの半分を延びる所望
の領域を有する構成要素の製造を可能にする。

本発明による変換器は、応力を与えられた振動膜から成
り、振動膜の能動的部分とその中央で接触する（上記の
製造行程に従って製造された）スペーサによりエレクト
レット背電極から間隔をおかれた中央部分で支えられる
モータ組立体をも含んでいる。エレクトレット背電極は
、背電極のボディの主要部分と導電性金属ハウジングと
の間に間隔をおく複数個の外方に延びている耳部を設け
られている。ハウジング又はケース内におかれた時、モ
ータ組立体はカバーの取付けによる最終組立に先立って
容易に検査される。

電気信号処理装置は変換器ケースに対するカバーの下側
に取付けられており、また外方に延びている端子を含ん
でおり、また増幅器及びインピーダンス整合特性を含ん
でいでよい。カバーに組立てられた状態で、プリアセン
ブリの検査が容易に行われ得る。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は以下の実施例の説
明、特許請求の範囲及び図面から明らかになろう。

図示されている実施例の説明 同一の要素には同一の参照符号が付されている図面を参
照すると、エレクトレット作動原理を利用する圧縮波変
換器が全体として参照符号１０を付して示されている。

変換器１０は信号処理回路板２０及び全体として参照符
号３０を付して示されているモータを内蔵するケース１
１及びカバー１６を含んでいる。

ケースＩＩは中空であり、また開いた頂１２と開口１３
と四つの側壁の一つの底端に隣接して底壁の付近に配置
された突出部１４とを有するほぼ長方形の形状である。

カバー１６はケース１１の開いた頂端の上に配置されて
おり、また内部へのまた内部からの圧縮波エネルギーの
伝達のための単一のアクセス開口を有する完全な囲いを
形成するべく溶接などのような適当な手段によりケース
１１に固定的に取付けられ得る。ケース１１及びカバー
１６は打ち抜きとケース１１に対する深絞り加工とカバ
ー１６に対するエツチングとによりステンレス網から好
都合に製造され得る。突出部１４は適当な手段（図示せ
ず）により開口１３の上にシール可能に取付けられ得る
。

回路板２０は、上側表面がカバー１６の下側と接触する
ための大きな領域を呈するように複数個の平らな導電体
を上側に設けられている絶縁ベースから成っていてよい
０回路板２０の下側表面は、たとえば増幅器を形成する
ため予め定められた電気的構成要素の端子を受け入れる
べく設計された複数個のディスクリートな導電体を含ん
でおり、またベースの頂及び底に配置された適当な導電
体の中間を延びているノツチ２４を設けることにより導
電体をノツチ２４の間を通して延びさせることによって
外部源又は信号利用手段（図示せず）への好都合な接続
のための容易で信頼性の高い端子２４を形成する。

回路板２０は、孔を通じてケース１１の側壁の一つの頂
から側方へ延びている端子２４を育し、また誘電体シー
ル２５が完成された構造をシールするのに使用きれてい
る。回路板２０は、好ましくは、Ａの導電体が端子２４
にはんだ付は又は他の仕方で接続されそれらの間の接続
点を形成し得るよう、にノツチ２４のすべての露出され
た周縁が上側及び下側表面に配置されている導電体部分
２２からの中断のない導電性経路を呈するように、主表
面上に且つ予め定められた部分の間に予め定められたパ
ターンで銅のような導電性材料を被覆するプロセスによ
り製造され得る。適当な回路構成要素（図示せず）がた
とえば、回路板２０に与えられる信号に含まれるレベル
又はパワの予め定められた所望のインピーダンス整合及
び（又は）利得を与えるべく導電体２２により相互接続
されるＦＥＴ集積回路などを含んでいてよい。

回路板２０は、回路板２０の頂に配置されている導電体
２２の部分と接触するべくカバー１６の底のはんだ被覆
を再流動させることによりカバー１６の下側に取付けら
れ得る。

モータ３０はその頂面３４を横断して振動膜３６を受け
且つ保持するための導電性支持ターミネータ３１を含ん
でいる。支持ターミネータ３１はケース１１の内部に嵌
合する寸法のほぼ“開いた“形態であり、従って、振動
膜３６を支持するべくそれと接触する頂３４と、ケース
１１の内底と接触する底４１とを有するものとして示さ
れているように、はぼ長方形状のフレームから成ってお
り、またフレームの側壁の一つの側面又は端に配置され
た圧縮波エネルギー流に対するノツチ３２と、フレーム
の両側に配置された側面の中間を延びている一つ又はそ
れ以上の横断バー３３とを含んでいる。支持ターミネー
タ３１はさらに、ケース１１の下側部分に丸められたコ
ーナ一部分を住するように側壁の底に外方に開く周縁凹
み３５を設けられている。支持ターミネータ３１は適当
な金属合金から成っていてよく、また第６図の要素に結
びつけて後で説明する方法を使用して好都合に製造され
得る。

振動Ｍ’Ｊ３６は適当な接着剤３７の使用により支持タ
ーミネータ３１の頂表面に取付けられている。振動膜３
６は、第３図及び第５図に示されているように、たとえ
ばポリエステルプラスチック箔３９の下側表面上に金属
被覆３８を設けられている。振動膜３６は下記の片電極
５０内に設けられている開口５２の一つと整列して開口
４０を含んでいる。開口４０は圧縮波エネルギーの低周
波成分に変換器全体が予め定められた応答をするのに適
当な寸法にされている。振動１！１３６は典型的に予め
定められた偏位をするように応力を与えられており、ま
た、エポキシ樹脂のような適当な接着剤が支持ターミネ
ータ３１への確実な導電性接着を達成するので、こうし
て応力を与えられた状態に維持される。

スペーサ４２は、第４Ｂ図に示されているように、頂表
面４５及び底表面４６を有する周縁フレームを含んでお
り、また両側の中間を延びている横断バー４３を含んで
いる。横断バー４３は振動膜３６の中心に隣接する周縁
底表面の平面内にあるその中心にスペーシングドツト４
４を設けられており、それによりスペーサ４２の全厚み
により定められる所定の大きさに片電極５０に向かう振
動膜３６の行程を制限する。スペーサ４２は、第７図に
示されているパターン及び下記のエツチング技術を使用
して、適当なポリイミドプラスチック又は誘電体から製
造されている。

エレクトレット被＄３！５１を有する背型ＩＭ５０は、
エレクトレット被覆５１を下方にスペーサ４２の周縁頂
面に向けてそれと接触するようにスペーサ４２の頂に配
置されている。片電極５０及びエレクトレット被覆５１
は複数個の開口５２を設けられており、またさらにケー
ス１１の側壁のコーナー又は内周と接触するように横方
向に延びている四つの絶縁されたコーナー耳５４を設け
られている。第３図及び第５図に示されているように、
片電極５０の周縁頂部分は適当に絶縁接着シール５４に
よりケースｌｌ上の側壁の内側に取付けられ且つ所定の
位置に保持されている。

外周の垂直側面及び片電極５０内の複数個の開口５２は
テフロン・エレクトレット材料で被覆されている。

開口５２の寸法は、その最終寸法がエレクトレット箔の
付着後にｏ、ｏｔｏ〜０．０３０インチ（０゜０２５４
〜０．０７６２ｃｍ）のオーダーであるように選定され
ている。数及び開口間の相対的位置は変更されてよく、
いずれの場合にも変換器の一層高い周波数特性が開口５
２の寸法及び位置の適当な注意深い設計及び選定により
可聴スペクトルの適当な範囲にわたり変更され得る。

適当に構成された弾性的導電性コネクタ６０が片電極５
０の頂の導電性部分及び回路板２０の中間に示されてい
る。コネクタ６０は回路板２０の下側表面上の導電体２
２と合致して配置されており、またたとえばそれぞれ回
路板２０上の導電体２２又は片電極５０の頂表面と接触
するように頂又は底の一方又は双方に着装された導電性
エポキシ樹脂を使用して所定の位置に取付けられ得る。

本発明による変換器の構成要素を製造するための改良さ
れた方法を説明するため、第６図及び第７図には、材料
の平らなシートの両表面に着装され得る腐食剤レジスト
のパターンが示されている。

第６図には、第４八図中に示されている金属導電性構成
要素に対する支持ターミネータ３１の製造のためのパタ
ーンが示されている。正面及び背面パターン６５及び６
６は、材料の平らなシートの上に置かれた時に耐エツチ
ング材料のパターンが部分の製造のその後の処理のため
に付着され得るようにそれぞれ水平及び垂直合致線６７
及び６８を設けられている。下側スケッチは材料の正面
及び背面上に現れるように重ね合わされた六り−ン６５
及び６６から成っている。

同様に、第７図には、第４Ｂ図のスペーサ４２の製造に
使用されるパターンが示されており、参照符号７０及び
７１を付されている正面及び背面パターンを含んでおり
、またそれぞれ水平及び垂直合致線７２及び７３を設け
られている。

各図面で、レジストパターンがシート材料の両側の主表
面に着装された後に、材料の厚みを通じて完全にエツチ
ングするのに定められている全時間の２／３に実質的に
等しい時間にわたり腐食剤が材料に着装される。この仕
方で、部分的且つ完全にスペーサ４２の底から頂面へ延
びているウェブ及びドツトを有するケースであるかのよ
うに、支持ターミネータ３１の下側部分の溝、孔及び横
断バーと頂部分内の中央の開いた体積とが同時に形成さ
れる。

孔及び輪郭を通じて完全にエツチングするべくレジスト
の完全な合致が正面パターンと背面パターンとの間に利
用され得る類似のエツチング技術による片電極５０の製
造に続いて、テフロン・エレクトレット箔が片電極５０
の側面及び底表面に着装される。

モータ３０は下記のようにしてケース１１内へ組入れら
れる。支持ターミネータ３１が、振動膜３６が所定の位
置に組入れられた状態で、孔３２をケース１１の底に於
ける開口１３及び外側に取付けられた突出部に隣接させ
てケース１１の底に置かれ、スペーサ４２がその上にド
ツト４４が下方に振動膜３６の中央と接触する位置へ延
びるように置かれ、片電極５０がその上にテフロン・エ
レクトレット被覆５１がスペーサ４２の頂に載るように
１かれ、またシール５４が組立体を完成するべくケーシ
ング１１の周縁の内側及び片電極５０の頂の回りに置か
れる。この時点でモータ３０が検査され得る。

信号処理装置に対する構成要素が回路板２０の上に置か
れ、また導電体２２及び回路板２０がカバーＩＣの下側
に取付けられる。また組立体が検査され得る。

カバー１６上の信号処理装置及びモータ３０が適当に作
動するものと仮定して、導電性ゴムコネクタ６０が回路
板２０の下側表面上の導電体２２もしくは片電極５０の
導電性頂表面上の適当な合致位置に適当に取付けられ得
る。カバー１６が次いで回路板２０のノツチを設けられ
た部分２４がケース１１の内部の外方に延びている状態
でケース１１の開いた頂端の上に配置され、またカバー
１６がたとえば溶接又は他の適当なプロセスによりその
周縁の回りに取付けられる。ケース１１の外側側壁に配
置された突出部１４を通じて延びている開口１３を通る
通路を除いて変換器１０の内部をシールするべく、ケー
ス１１の側壁の一つの頂のなかの側方を向いた孔により
生ずる間隙が適当なシールによりシールされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理によるエレクトレット変換器の一
部切欠いて上から見た平面図である。 第２図は第１図に示されているエレクトレット変換器の
一部切欠いた側面図である。 第３図は第１図に示されている変換器の断面線３−３に
沿う側断面図である。 第４図は第１図の変換器の分解図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は第４図中に示されている対応す
る構成要素の拡大斜視図である。 第５図は変換器の第１図の断面線５−５に沿う縮小尺度
での側断面図である。 第６図は第４Ａ図の構成要素を製造するのに使用される
べきパターンの拡大図である。 第７図は第４Ｂ図の構成要素を製造するのに使用される
べきパターンの拡大図である。 １０・・・圧縮波変換器、１１・・・ケース、１２・・
・開いた頂、１３・・・開口、１４・・・突出部、１６
・・・カバー、２０・・・信号処理回路板、２２・・・
導電体部分、２４・・・ノツチ（端子）、２５・・・誘
電体シール、３０・・・モータ、３１・・・支持ターミ
ネータ、３２・・・ノツチ、３３・・・横断バー、３４
・・・頂表面、３５・・・凹み、３６・・・振動膜、３
７・・・接着剤、３８・・・金属被覆、３９・・・ポリ
エステルプラスチック箔、４０・・・開口、４２・・・
スペーサ、４３・・・横断バー、４４・・・スペーシン
グドツト、４５・・・頂表面、４６・・・底表面、５０
・・・片電極、５１・・・エレクトレット被覆、５２・
・・開口、５４・・・絶縁コーナー耳、６０・・・コネ
クタ、６５．６６・・・パターン、７０・・・正面パタ
ーン、７１・・・背面パターン 特許出願人　　テレックス・コミュニケーションズ・イ
ンコーホレイテッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性の導電性振動膜及び剛固なエレクトレット
   被覆された導電性背電極を有するエレクトレット変換器
   に於いて、 振動膜と背電極との中間に配置されたスペーサ手段を含
   んでおり、前記スペーサ手段が前記振動膜と前記背電極
   との間の予め定められた間隔をそれらの中央及び周縁部
   分に於いて維持するべく作動し得ることを特徴とするエ
   レクトレット変換器。
2. （２）エレクトレット変換器に於いて、 ａ）底に隣接して開口を含んでいるシールされた中空ハ
   ウジングと、 ｂ）前記ハウジングの底に隣接して配置されており、前
   記ハウジング内の開口の上に配置された振動膜を含んで
   いるモータ手段と、 ｃ）前記ハウジングの頂の内側に配置されている電気信
   号処理手段と、 ｄ）前記モータ手段を前記電気信号処理手段に接続する
   、前記ハウジングの内側の導電性手段とを含んでいるこ
   とを特徴とするエレクトレット変換器。
3. （３）エレクトレット変換器に於いて、 ａ）開いた頂端と、圧縮波を伝達するべく底端へ開いて
   いる開口とを有する導電性中空ハウジングと、 ｂ）前記ハウジングの底及び側壁と接触するべく構成さ
   れた下側部分を有し、また前記ハウジング内の開口の上
   に振動膜の縁を受け且つ支えるべく構成された周縁に配
   置された上側部分を含んでいる導電性振動膜支持部材と
   、 ｃ）下側に被覆された導電性被覆と、前記支持部材の周
   縁に配置された上側部分に導電可能に取付けられた縁部
   分とを有する可撓性の誘電性振動膜と、 ｄ）前記振動膜の頂に配置されており、中央に配置され
   た部分を含んでいるスペーサ手段と、ｅ）前記スペーサ
   手段の頂に配置されており、導電性の上側表面と前記ス
   ペーサ手段の頂に隣接する下側の誘電体表面とを含んで
   いるエレクトレット背電極と、 ｆ）前記ハウジングの開いた頂面に取付けられている導
   電性カバーと、 ｇ）前記カバーの下側に取付けられており、また前記ハ
   ウジングの内周の内方に配置された入力端子と前記ハウ
   ジングを通じて外方に延びている別の端子とを含んでい
   る信号処理回路手段と、ｈ）前記回路手段上の入力端子
   と前記背電極の導電性頂との中間に配置されている弾性
   的な導電性手段と、 ｉ）前記背電極の周縁と前記ハウジングの内周と前記外
   方に延びている端子と前記ハウジングとの間に延びてい
   る圧縮波シーリング手段と を含んでいることを特徴とするエレクトレット変換器。
4. （４）ミニアチュアエレクトレット変換器の構成要素の
   製造方法に於いて、 ａ）構成要素の材料の平らなシートを用意する過程と、 ｂ）表面から表面へ除去されるべき体積が覆われずに留
   まり、表面から表面へ残留する体積及び一方または他方
   の表面に隣接して残留する体積が前記表面のただ一つの
   上を前記レジストにより覆われるように、材料の前記平
   らなシートの両面上にエッチングレジストを付着させる
   ことにより前記シートの予め定められた領域を覆う過程
   と、ｃ）表面から表面へ材料を除去するため腐食剤に対
   して必要とされる時間よりも短い時間にわたり材料の前
   記レジスト被覆されたシートを前記腐食剤に露出する過
   程と を含んでいることを特徴とする方法。