JPWO2003086013A1 - コンデンサセンサ - Google Patents
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Abstract
コンデンサセンサ（１０）は、開口部（２２ａ）及び開口部（２２ａ）に対向した対向部（２２ｂ）を有した導電性ケース（２０）と、開口部（２２ａ）を介して導電性ケース（２０）の内部に収納された固定電極（３０）と、導電性ケース（２０）の内部に収納され開口部（２２ａ）側に固定電極（３０）と離隔して配置された導電性の振動膜（５１）と、導電性ケース（２０）の内部に収納され振動膜（５１）を保持した導電性の振動膜保持部（５２）と、導電性ケース（２０）の内部に収納され固定電極（３０）及び振動膜（５１）とそれぞれ導電性ケース（２０）及び振動膜保持部（５２）を介して電気的に接続された回路実装基板（６０）と、対向部（２２ｂ）の変形を抑制する変形抑制部（３２）とを備え、変形抑制部（３２）は、導電性ケース（２０）及び振動膜（５１）の間であって振動膜（５１）の振動可能な部分（５１ａ）の外周（５１ｂ）より内側に配置される。
Description
技術分野
本発明は、マイクロホンや振動センサなどとして使用されるコンデンサセンサに関する。
背景技術
従来、特開２００１−１４５１９６号公報に記載されているように、導電性カプセルと、導電性カプセルに収納され周縁に周縁リング部が形成された導電性補強板と、導電性カプセルに収納され導電性補強板と離隔して配置された導電性振動膜とを備え、導電性補強板の周縁リング部が導電性カプセルに係合することによって導電性カプセル及び導電性補強板の間に間隙が形成されたコンデンサマイクロホンがコンデンサセンサとして知られている。
そして、従来のコンデンサマイクロホンは、導電性カプセルのうち比較的変形し難い部分に対向した周縁リング部のみで導電性補強板が導電性カプセルに係合することによって、導電性カプセルの変形が導電性補強板に伝達することを抑制していた。
また、従来のコンデンサマイクロホンは、導電性カプセル及び導電性補強板の間に形成された間隙において導電性カプセルの変形を積極的に許容することによっても、導電性カプセルの変形が導電性補強板に伝達することを抑制していた。
しかしながら、上述した従来のコンデンサマイクロホンにおいては、導電性カプセルの変形を積極的に許容していたので、導電性カプセルの変形に伴って導電性カプセル内の空間も変形し、周波数特性が悪くなるという問題があった。
そこで、本発明は、周波数特性の悪化を抑制することができるコンデンサセンサを提供することを目的とする。
発明の開示
本発明のコンデンサセンサは、開口部及び前記開口部に対向した対向部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースの内部に収納された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極より前記開口部側に前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板と、前記対向部の変形を抑制する変形抑制部とを備え、前記変形抑制部は、前記導電性ケース及び前記振動膜の間であって前記振動膜の振動可能な部分の外周より内側に配置された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、対向部の変形を抑制するので、対向部の変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極及び前記変形抑制部は、一体に形成された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極及び変形抑制部が別部品である場合と比較して、部品点数を少なくすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜は、導電性物質が積層された樹脂フィルムを有した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、振動膜が金属のみで形成された場合と比較して振動膜を軽量化することができので、振動膜が金属のみで形成された場合と比較して感度を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜保持部は、導電体及び絶縁体の複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、振動膜保持部が導電体のみで形成されている場合と比較して、導電性ケース及び振動膜の間の浮遊容量を低下させることができ、感度を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、前記導電性ケースの前記音孔の総面積は、前記固定電極の前記音孔の総面積より大きく、前記固定電極の前記音孔の総面積は、前記振動膜の振動可能な部分の総面積の１／１０００より大きく１／１０より小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、十分な音圧を振動膜に伝えることができ、十分な感度を得ることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜の厚みは、１μｍより大きく３μｍより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜の基本共振周波数は、１０ＫＨｚより大きく３５ＫＨｚより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極に付されたエレクトレット材を備え、前記エレクトレット材の厚みは、３μｍより大きく２５μｍより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースに取り付けられて前記導電性ケースと電気的に接続された導電性面布を備え、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、前記導電性ケースの音孔は、前記導電性面布によって覆われた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの外部の電磁ノイズが導電性ケースの音孔を介して導電性ケースの内部に侵入することを抑制することができるので、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性面布は、導電性物質及び非導電性物質の複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性面布が導電性物質のみで形成されている場合と比較して、導電性面布の製造を容易化することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記固定電極の間に配置された導電性スペーサを備え、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケース及び固定電極が互いに直接接触している場合と比較して、導電性ケースの音孔が形成された面から固定電極までの距離が長いので、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極の前記音孔の少なくとも一部は、前記導電性ケースの前記音孔以外の部分と対向した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極の音孔の全部が導電性ケースの音孔と対向している場合と比較して、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極は、前記振動膜と外周部の形状が異なる構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極が振動膜と外周部の形状が同じ場合と比較して、振動膜の振動可能な部分以外の部分と固定電極との間の浮遊容量を低下させることができ、出力電圧を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースの前記振動膜保持部側の面に付された絶縁部を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が導電性ケースとは独立している場合と比較して、部品点数を減らすことができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記振動膜保持部の間に絶縁部を備え、前記絶縁部は、前記導電性ケースとは独立している構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が導電性ケースに付された場合と比較して、簡単な構造であるので、容易に製造されることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記絶縁部は、金属の母材と、前記母材の表面に施された絶縁材料との複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が絶縁材料のみによって形成されている場合と比較して、絶縁部の剛性を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜保持部と前記回路実装基板との間に配置された導電性部材を備え、前記回路実装基板は、前記導電性部材を介して前記振動膜保持部と電気的に接続された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性部材によって高さの調整を容易化することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、外部の機器と電気的に接続可能な端子と、前記端子に電気的に接続されノイズを除去するノイズ除去部とを有し、前記ノイズ除去部は、前記回路実装基板に実装された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、外部の機器と電気的に接続可能な端子を通じて外部から入力されるノイズを除去することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記端子に電気的に接続され前記回路実装基板に実装されたバリスタ素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、耐ＥＳＤ（静電気放電）性を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記回路実装基板の内部に埋め込まれた素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、素子が回路実装基板上に実装される場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、印刷及び薄膜プロセスの少なくとも一方によって前記回路実装基板上に形成された素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、素子が半田で回路実装基板上に実装される場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記回路実装基板上に実装されたベアチップを備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、チップがパッケージで回路実装基板上に実装された場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースの前記固定電極側の面に付された絶縁部と、前記導電性ケース及び前記固定電極の間を電気的に接続した導通部とを有した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの固定電極側の面に付された絶縁部が除去されなくても導電性ケース及び固定電極が互いに導通されるので、導電性ケースの固定電極側の面に付された絶縁部が除去されることによって導電性ケース及び固定電極が互いに導通される場合と比較して、容易に製造されることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、互いに対向した一対の開口部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースに圧入された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板とを備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１０は、開口部２２ａ及び開口部２２ａに対向した対向部２２ｂを有し音孔２０ａが形成された導電性ケース２０と、導電性ケース２０の内部側の面に付された絶縁部２１と、導電性ケース２０の内部に導電性ケース２０と接触して配置された固定電極３０と、固定電極３０の導電性ケース２０との接触面側とは反対側の面上に積層されたエレクトレット材３１と、導電性ケース２０の内部にエレクトレット材３１と接触して配置されたスペーサ４０と、導電性ケース２０の内部にスペーサ４０と接触して固定電極３０より導電性ケース２０の開口部２２ａ側に配置された振動膜５１と、導電性ケース２０の内部に配置されて振動膜５１を保持する振動膜保持部５２と、導電性ケース２０の内部に振動膜保持部５２と接触して配置されて導電性ケース２０の内部を覆う回路実装基板６０と、導電性ケース２０の外部から導電性ケース２０の音孔２０ａを覆う導電性面布７０とを備えている。
なお、コンデンサセンサ１０は、図２に示すように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３を備えることによって、高さの調整を容易化することができる。以下においては、コンデンサセンサ１０が導電性部材５３を備えている構成によってコンデンサセンサ１０について説明する。
ここで、導電性ケース２０は、アルミ、洋泊、ＳＵＳなど工業上比較的安価で耐腐食性が高く、かつ導電率が高い金属によって形成されていることが望ましい。なお、その金属の表面は、さらに導通性や防食性を高める目的で金メッキなどがされていても良い。
また、絶縁部２１は、加工や整形の容易さと、コンデンサセンサ１０の感度に無関係な浮遊容量を減少させることの必要性とから、比較的低誘電率である樹脂、又は、樹脂と金属との複合体によって形成されていることが好ましい。例えば、絶縁部２１は、導電性ケース２０に融着され、又は、塗布されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＦＥＰ（ポリフッ化エチレンプロピレン）などの樹脂フィルムでも良いし、エポキシ系などの接着剤でも良い。ここで、樹脂の誘電率は空隙の誘電率よりも一般に大きいので、導電性ケース２０と振動膜保持部５２及び導電性部材５３との電気的、物理的な接触がなければ、絶縁部２１は、様々な厚みや配置をとることができる。例えば、絶縁部２１は、導電性ケース２０の内面に部分的に塗布されることによって、分散した配置をとっても良い。ただし、絶縁部２１は、導電性ケース２０と振動膜保持部５２及び導電性部材５３との浮遊容量を小さくする厚みや配置をとることが好ましい。
なお、絶縁部２１が付された導電性ケース２０は、例えば、絶縁部２１になる絶縁樹脂が融着され、又は、塗布された積層金属シートをケース形状に絞り加工した後、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面上の絶縁樹脂を、ブラスト工法などを適用して除去することで容易に製造されることができる。
また、固定電極３０は、音孔３０ａが形成されている。ここで、導電性ケース２０の音孔２０ａの総面積は、外部からの音圧の反射や共振を抑制するために固定電極３０の音孔３０ａよりも大きいことが望ましい。例えば、コンデンサセンサ１０がマイクロホンとして使用される場合、固定電極３０の音孔３０ａの総面積は、振動膜５１のうち振動膜保持部５２によって固定されていない振動可能な部分（以下「可振部」という。）５１ａの総面積に対して、１／１０よりも小さく、１／１０００よりも大きいことが望ましい。即ち、固定電極３０の音孔３０ａの総面積が振動膜５１の可振部５１ａの総面積に対して１／１０より大きいとき、固定電極３０及び振動膜５１の間の実効的な容量が低下するので、コンデンサセンサ１０は十分な感度が得られにくい。また、固定電極３０の音孔３０ａの総面積が振動膜５１の可振部５１ａの総面積に対して１／１０００よりも小さいとき、コンデンサセンサ１０は十分な音圧を振動膜５１に伝えることができない。なお、コンデンサセンサ１０が振動センサとして使用される場合、音圧の導入を必要としないため、この限りではない。
また、固定電極３０は、導電性ケース２０の対向部２２ｂの変形を抑制する変形抑制部３２を振動膜５１の可振部５１ａの外周５１ｂより内側に有している。したがって、コンデンサセンサ１０は、対向部２２ｂの変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。なお、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０及び変形抑制部３２が一体に形成されているので、固定電極３０及び変形抑制部３２が別部品である場合と比較して、部品点数を少なくすることができるが、固定電極３０及び変形抑制部３２が別部品である構成であっても良い。
また、固定電極３０は、ＳＵＳや、Ｎｉメッキなどの防食処理を施した真鍮、洋泊などの金属によって形成されていることが望ましく、その金属の表面は、さらに導通性や防食性を高める目的で金メッキなどがされていても良い。なお、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０を導電性ケース２０と比較して曲げ強度が強い材料によって形成することができるので、薄型化、小型化における強度安定性を容易に実現することができる。
また、エレクトレット材３１は、ＦＥＰによって形成されていることが望ましく、塗布、又は、フィルムの熱融着などで固定電極３０に接合されている。また、エレクトレット材３１は、固定電極３０が導電性ケース２０の内部に挿入される前に、予め電子ビーム又はコロナ放電などで着電されることによって高い着電電位を得ている。
また、スペーサ４０は、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＮなど絶縁性が高く、比較的吸湿性が少なく、また塑性変形、応力破壊などがし難く、かつ加工性の優れた樹脂によって形成されていることが好ましい。
また、振動膜５１は、導電性と耐食性を併せ持つＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉなどによって形成されていても良いが、導電性高分子フィルム、又は、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＮなどの絶縁性の樹脂フィルムに導電性物質であるＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｔａなどを例えば真空蒸着法やスパッタリング法を用いて積層化したものによって形成されている方が好ましい。振動膜５１は、導電性物質が積層された樹脂フィルムによって形成されている場合、金属のみで形成されている場合と比較して軽量化することができので、金属のみで形成されている場合と比較してコンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。なお、振動膜５１は、振動膜保持部５２と電気的に導通を持つように配置されている。例えば、振動膜５１は、上述したように絶縁性樹脂フィルムと金属とを多層化したものによって形成されている場合、金属蒸着面と振動膜保持部５２とがエポキシ系接着剤などで接合されることによって、容易に導通を確保することができる。
また、振動膜保持部５２は、振動膜５１のテンションを一定に保つ目的で、機械的強度が高いことが望ましく、特にＳＵＳ、洋泊、真鍮などの金属や、金属と樹脂などの複合体によって形成されていることが好ましい。
また、導電性部材５３は、振動膜保持部５２と同様に、金属や、金属と樹脂などの複合体によって形成されていることが好ましい。
なお、導電性ケース２０と、振動膜保持部５２及び導電性部材５３とは、絶縁部２１の他に空隙が介在することによって、互いの直接的な導通が行われないようになっている。
また、回路実装基板６０は、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）又はＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの図示していないインピーダンス変換素子や増幅回路が導電性ケース２０の内部側に配置されており、導電性部材５３側にパターンとして出されたインピーダンス変換素子のゲートで導電性部材５３と電気的に接続しており、導電性部材５３側とは反対側にパターンとして出されたインピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続している。したがって、固定電極３０及び振動膜５１の間の容量の変化に伴う電位の変化は、インピーダンス変換素子のドレイン及びソースの間の抵抗値の変化として検出することができる。なお、回路実装基板６０は、図示しているようにカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、インピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続することもできるが、超音波接合や溶接などを用いてインピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続することもできる。
なお、導電性面布７０は、導電性ケース２０の音孔２０ａからのダストの進入を阻止することができるだけではなく、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが導電性ケース２０の音孔２０ａを介して導電性ケース２０の内部に侵入することを抑制することができるので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、導電性面布７０は、例えば金属繊維や、樹脂繊維にカーボンやメッキなどを施した複合繊維や、樹脂繊維と金属繊維との複合体や、樹脂繊維中に金属フィラーなどを複合させたものによって形成されていても良い。更に、導電性面布７０は、非導電性面布にスパッタリングや真空蒸着、メッキなどを用いて、導通面を積層させたものによって形成されていても良い。導電性面布７０は、導電性物質及び非導電性物質の複合体である場合、導電性物質のみで形成されている場合と比較して容易に製造されることができる。
なお、導電性ケース２０及び導電性面布７０は、樹脂系接着剤や導電性がある両面テープなどで互いに接合されることによって容易に導通されることができる。また、導電性面布７０は、導電性ケース２０との接合面とは反対側の面にフッ素系化合物を用いた防水処理を施しても良い。
なお、コンデンサセンサ１０は、図１及び図２において断面構造のみが示されているが、円柱や四角柱などの様々な形状をとることができる。
また、コンデンサセンサ１０は、例えばインピーダンス変換素子としてＦＥＴを用いる場合、図３（ａ）に示すように、外部の機器と電気的に接続可能な端子１０ａと、ＦＥＴ及びダイオードを集積し回路実装基板６０に実装されたＩＣチップ１０ｂと、固定電極３０及び振動膜５１で構成されたコンデンサ１０ｃとを備えた回路を構成する。そして、コンデンサセンサ１０の実効容量（Ｃｅｆｆ）と、固定電極３０及び振動膜５１の間の浮遊容量（Ｃｓ）と、ＦＥＴの入力容量（Ｃｉｓｓ）との間には、図３（ｂ）に示すような関係が成立すると考えられる。即ち、コンデンサセンサ１０は、浮遊容量を低下させることで、出力電圧を向上させることができる。
例えば、コンデンサセンサ１０が円柱の形状をとって振動膜５１の形状が円形である場合、固定電極３０は、図４に示すような形状をとることによって振動膜５１との間の浮遊容量を低下させることができる。図４（ａ）に示す固定電極３０は、形状が円形であり、３つの音孔３０ａが形成されている。これに対し、図４（ｂ）に示す固定電極３０は、外周部が削られて削除部３０ｂが設けられることで振動膜５１と外周部の形状が異なり、振動膜５１の可振部５１ａ以外の部分（以下、「非可振部」という。）５１ｃ（図１参照）との間の浮遊容量を低下させた構造になっている。この固定電極３０の削除部３０ｂは、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に到達するようになっていても良い。例えば、図４（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に削除部３０ｂを到達させて削除部３０ｂの一部を音孔とし、削除部３０ｂの一部を介して導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にすることによって、中心部の音孔３０ａ（図４（ｂ）参照）を無くした構造になっている。なお、図４（ａ）に示す固定電極３０の音孔３０ａの総面積と、図４（ｃ）に示す固定電極３０の削除部３０ｂのうち導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にしている部分の総面積とが等しい場合、図４（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の実効的な振動幅が大きい振動膜５１の中心部に対向する位置に存在しているので、振動膜５１の中心部に対向する位置に音孔３０ａが形成されている図４（ａ）に示す固定電極３０と比較して、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。同様に、固定電極３０は、図４（ｄ）〜（ｆ）に示すような構造をとることも好ましい。
また、コンデンサセンサ１０が四角柱の形状をとって振動膜５１の形状が四角形である場合、固定電極３０は、図５に示すような形状をとることによって振動膜５１との間の浮遊容量を低下させることができる。図５（ａ）に示す固定電極３０は、形状が四角形であり、３つの音孔３０ａが形成されている。これに対し、図５（ｂ）に示す固定電極３０は、外周部が削られて削除部３０ｂが設けられることで振動膜５１と外周部の形状が異なり、振動膜５１の非可振部５１ｃとの間の浮遊容量を低下させた構造になっている。この固定電極３０の削除部３０ｂは、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に到達するようになっていても良い。例えば、図５（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に削除部３０ｂを到達させて削除部３０ｂの一部を音孔とし、削除部３０ｂの一部を介して導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にすることによって、中心部の音孔３０ａ（図５（ｂ）参照）を無くした構造になっている。なお、図５（ａ）に示す固定電極３０の音孔３０ａの総面積と、図５（ｃ）に示す固定電極３０の削除部３０ｂのうち導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にしている部分の総面積とが等しい場合、図５（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の実効的な振動幅が大きい振動膜５１の中心部に対向する位置に存在しているので、振動膜５１の中心部に対向する位置に音孔３０ａが形成されている図５（ａ）に示す固定電極３０と比較して、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。
また、コンデンサセンサ１０が円柱の形状をとって振動膜５１の形状が円形である場合、振動膜保持部５２は、図６に示すように、導電体５２ａ及び絶縁体５２ｂの複合体とすることで、導電体のみで形成されている場合と比較して、導電性ケース２０との間の浮遊容量を低下させることができ、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。ここで、図６に示す振動膜保持部５２は、絶縁樹脂と、金属との一体成型品などで容易に実現することができる。なお、導電性部材５３も、振動膜保持部５２と同様の構造をとって、導電性ケース２０との間の浮遊容量を低下させ、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。
なお、図７に示すように、ＦＥＴ、ダイオード、及び、ＦＥＴのゲート上の過剰電荷を放出することによって出力応答性を高める働きをする高抵抗Ｒ１を集積したＩＣチップ１０ｄと、容量性素子Ｃ及び抵抗素子Ｒ２から成りＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたノイズ除去部としてのＣＲローパスフィルタ１０ｅとを回路実装基板６０が実装するようになっていても良い。
コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたＣＲローパスフィルタ１０ｅを備えることによって、端子１０ａを通じて外部から入力されるノイズを除去することができる。また、コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたＣＲローパスフィルタ１０ｅ以外にも、誘導性素子Ｌを用いたＣＲＬ、ＣＬ又はＲＬ回路や、１つ以上の容量性素子Ｃのみによるバイパスコンデンサ回路をノイズ除去部として備えることによって、ＦＥＴのドレイン及びソースの間のノイズを除去することができる。なお、端子１０ａを通じて外部から入力されるノイズとしては、例えばコンデンサセンサ１０が携帯電話にコンデンサマイクロホンとして用いられるときに、携帯電話の電波によって受けるノイズがある。
更に、コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間にバリスタ素子を備えることによって耐ＥＳＤ性を向上することもできる。
なお、ＩＣチップ１０ｄの高抵抗Ｒ１は、例えば１００ＭΩ以上２０ＧΩ以下が好ましく、特に１ＧΩ以上１０ＧΩ以下が望ましい。また、ＣＲローパスフィルタ１０ｅの容量性素子Ｃは、１０ＰＦ以上１０ｎＦ以下が好ましく、抵抗素子Ｒ２は、１０Ω以上１０００Ω以下が好ましい。
以上のように構成されているコンデンサセンサ１０の具体的な実施例について、最適な構造と特性について説明する。
（実施例１）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に融着されたＰＥＴフィルムを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２８０Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、様々な厚みを持つＰＥＴフィルムに厚みが２０ｎｍのＡｕ又は厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
図８に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から振動膜５１のＰＥＴの膜厚には最適値があり、振動膜５１の厚みが１μｍ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きかった。
したがって、振動膜５１の厚みが１μｍより大きく３μｍより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
なお、振動膜５１としてＰＥＴを用いた場合の他に、振動膜５１としてＰＰＳ、ＰＥＮ、ＰＰなどのフィルムを用いた場合についても調べたが、振動膜５１としてＰＥＴを用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。
（実施例２）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に融着されたＦＥＰフィルムを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２８０Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、スペーサ４０としては、厚みが３０μｍのＰＰを用いた。また、振動膜５１としては、厚みが２．５μｍのＰＰＳフィルムに厚みが２０ｎｍのＡｕを蒸着したものを用い、振動膜保持部５２への貼り付け張力を様々に変えたものをコンデンサマイクロホンに組上げ、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０と感度との関係を調べた。
図９に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から振動膜５１の基本共振周波数ｆ０には最適値があり、特に振動膜５１の基本共振周波数ｆ０が１０ＫＨｚ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きく、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０がほぼ３５ＫＨｚ以上においてはコンデンサセンサ１０は十分な感度が得られなかった。
したがって、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０が１０ＫＨｚより大きく３５ＫＨｚより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
なお、振動膜５１としてＰＰＳを用いた場合の他に、振動膜５１としてＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰなどのフィルムを用いた場合についても調べたが、振動膜５１としてＰＰＳを用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。
（実施例３）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に樹脂を塗布したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、様々な厚みを持つＦＥＰを積層したものを準備し、それぞれ２８０Ｖに着電した。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、厚みが１．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが４０ｎｍのＴｉを蒸着したものを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、固定電極３０のＦＥＰフィルムの厚みと感度との関係を調べた。
図１０に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から固定電極３０のＦＥＰの厚みには最適値があり、特に固定電極３０のＦＥＰの厚みが３μｍ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きかった。
したがって、エレクトレット材３１の厚みが３μｍより大きく２５μｍより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
（実施例４）
コンデンサセンサ１０として、高さが約１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が４ｍｍのコンデンサマイクロホンと、高さが約１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンとを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に絶縁塗布加工を施したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．１ｍｍのＳＵＳ材に厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２００Ｖ〜３００Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．４ｍｍのＳＵＳ材を用いた。なお、高さが１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンには、導電性部材５３を備えなかった。また、振動膜５１としては、厚みが２．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
測定の結果、高さが１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が４ｍｍのコンデンサマイクロホンでは、−４８ｄＢ〜−４４ｄＢという感度が得られ、高さが１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンでは、−４５ｄＢ〜−３８ｄＢという高感度が達成できた。また、これらのコンデンサマイクロホンの周波数特性は、２０ＫＨｚまでほぼ一様な値を示した。
（実施例５）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に絶縁塗布加工を施したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．１ｍｍのＳＵＳ材に厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２００Ｖ〜３００Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．４ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、厚みが１．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
測定の結果、実施例５のコンデンサセンサ１０では、−３７ｄＢ〜−３０ｄＢという高感度が得られた。
そして、このコンデンサセンサ１０に、図１１に示すように振動を抑制するためのエラストマ８１及び導電性エラストマ８２を装着し、図示していない携帯電話の通常のマイクロホンに置き換えて複数の話者から３０ｃｍ程度離れたハンズフリー通話を行ったところ、通常のマイクロホンを備えた携帯電話では聞き取れない複数の人間の会話を、十分に聞き取ることが可能であることが実証された。なお、図１１において、エラストマ８１はゴムでも良く、導電性エラストマ８２はバネでも良い。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
図２に示すように、まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、導電性部材５３、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２、導電性部材５３及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１０は組み立てられる。
なお、回路実装基板６０は、ＩＣ回路がベアチップで実装されている場合、ＩＣ回路がパッケージで実装されている場合と比較して、振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０の高さを低くすることができる。したがって、回路実装基板６０の実装としては、ＩＣ回路のベアチップ実装が好ましい。
ここで、図１２（ａ）に示すように、ＦＥＴ６１のベアチップの電極形状は、裏面にドレイン６１ａ及びソース６１ｂを設け、図示していない表面にゲートを設けた電極形状であっても良いし、図１２（ｂ）に示すように、裏面にドレイン６１ａ、ソース６１ｂ及びゲート６１ｃを設けた電極形状であっても良い。そして、それぞれの電極はスタットバンプ、メッキバンプ又は半田ボールなど、通常のベアチップ実装に用いられる構造で実現できる。また、ＦＥＴ６１のベアチップは、図１２（ａ）に示す電極形状であるとき、裏面のドレイン６１ａ及びソース６１ｂを回路実装基板６０上のランドにフリップチップ実装した後、表面のゲートを回路実装基板６０の実装面にワイヤーボンディングなどを用いて接続する。また、ＦＥＴ６１のベアチップは、図１２（ｂ）に示す電極形状であるとき、ドレイン６１ａ、ソース６１ｂ及びゲート６１ｃを回路実装基板６０上のランドに同時にフリップチップ実装することができる。
そして、回路実装基板６０は、例えば次のようにＩＣ回路のベアチップ実装が行われることによって製造される。
まず、図１３（ａ）に示すような電極６２ａが形成されたガラエポやアルミナ基板などの基板６２に、図１３（ｂ）に示すようにＮＣＰ（ノンコンダクティブペースト）やＡＣＰ（アイソトロピーコンダクティブペースト）などのペースト６３を塗布した後、図１３（ｃ）に示すように基板６２に塗布されたペースト６３の上から基板６２にＦＥＴ６１のベアチップを熱によって高い位置決め精度で仮圧着する。ここで、基板６２にペースト６３を塗布する代りに、基板６２にＮＣＦ（ノンコンダクティブフィルム）やＡＣＦ（アイソトロピーコンダクティブフィルム）を貼り付けても良い。
次に、基板６２に仮圧着されたＦＥＴ６１を、図１３（ｄ）に示すように、１個ずつ、又は、同時に複数個ずつ基板６２に熱圧着装置９１で熱圧着することによってベアチップ実装を終える。ここで、ＦＥＴ６１を基板６２に熱圧着する代りに、ＦＥＴ６１を基板６２に超音波接合などの熱圧着以外のベア実装プロセスを用いて接合しても良い。
次に、ＦＥＴ６１が熱圧着された基板６２に、図１３（ｅ）に示すようにクリーム半田６４を印刷し、図１３（ｆ）に示すように、基板６２に印刷されたクリーム半田６４の上から容量性素子、抵抗素子、誘導性素子、バリスタ素子などのチップ部品６５を必要に応じて基板６２に実装した後、図１３（ｇ）に示すように、基板６２に実装したチップ部品６５をリフローによって基板６２に接合する。
最後に、以上のようにして製造された集合基板から図１３（ｈ）に示すように個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、回路実装基板６０を製造する。ここで、例えば予め集合基板がプッシュバックなどで半抜き状態にある、又は予め個別に分離されていると、ベアチップの基板６２に対する位置決め精度が低下してベアチップ実装の実装タクトが低下する。また、図１３（ｇ）に示すように製造された集合基板から個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、個別の回路実装基板６０の外周でのダストの発生が抑制され、歩留まりが向上する。
なお、図１３に示す回路実装基板６０の製造手順においては、ＦＥＴ６１の基板６２へのベアチップ実装を、チップ部品６５の基板６２への実装より先に行うようになっているが、チップ部品６５の基板６２への実装を、ＦＥＴ６１の基板６２へのベアチップ実装より先に行うようになっていても良い。また、回路実装基板６０は、チップ部品６５に代えて、例えばポリイミドシート上にスパッタリングなど薄膜プロセスを用いて容量性素子、抵抗素子又は誘導性素子を回路パターンとともに形成したシートデバイスを備えるようになっていても良い。
また、図１４（ａ）に示すように予め基板６２に容量性素子、抵抗素子又は誘導性素子などの素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成されている場合、図１３に示す場合と比較して、回路実装基板６０と振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０は高さを低くすることができる。
ここで、図１４（ａ）に示すように予め基板６２に素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成されている場合、回路実装基板６０は次のように製造されることが望ましい。
まず、図１４（ａ）に示すように予め素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成された基板６２に、図１４（ｂ）に示すようにペースト６３を塗布した後、図１４（ｃ）に示すように基板６２に塗布されたペースト６３の上から基板６２にＦＥＴ６１のベアチップを熱によって高い位置決め精度で仮圧着する。ここで、基板６２にペースト６３を塗布する代りに、基板６２にＮＣＦやＡＣＦを貼り付けても良い。
次に、基板６２に仮圧着されたＦＥＴ６１を、図１４（ｄ）に示すように、１個ずつ、又は、同時に複数個ずつ基板６２に熱圧着装置９１で熱圧着することによってベアチップ実装を終える。ここで、ＦＥＴ６１を基板６２に熱圧着する代りに、ＦＥＴ６１を基板６２に超音波接合などの熱圧着以外のベア実装プロセスを用いて接合しても良い。
最後に、以上のようにして製造された集合基板から図１４（ｅ）に示すように個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、回路実装基板６０を製造する。
なお、回路実装基板６０の構造としては、図１３（ｈ）や図１４（ｅ）に示す構造以外に、図１５に示すようにＦＥＴ６１や素子６６が内部に埋め込まれた構造であっても良い。回路実装基板６０は、ＦＥＴ６１や素子６６を内部に埋め込んでいる場合、ＦＥＴ６１や素子６６が表面に実装される場合と比較して、振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０の高さを低くすることができる。
また、コンデンサセンサ１０の内部に実装されるベアＩＣは、ＦＥＴ６１のみならず、デジタル又はアナログのオーディオアンプ、音声認識回路などをＩＣ化して実装したものや、容量性素子や抵抗素子を同一のＩＣ回路内に形成したものや、後述するような高周波方式の回路をＩＣ化したものであっても良い。
なお、以上においては、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０にエレクトレット材３１が積層されているので、エレクトレットコンデンサマイクロホンとして機能することができるが、固定電極３０及び振動膜５１の何れにもエレクトレット材３１が積層されていない構成であっても良い。コンデンサセンサ１０は、固定電極３０及び振動膜５１の何れにもエレクトレット材３１が積層されていない場合、図１６に示すように、固定電極３０及び振動膜５１によって形成されるコンデンサの静電容量と、コイルの自己インダクタンスＬとでの共振特性を利用することによって、高周波方式によるコンデンサマイクロホンとして機能することができる。なお、コンデンサセンサ１０は、図１６に示す回路１０ｆが回路実装基板６０にベアチップ実装されていても良い。
（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１７に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１００は、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面側にも固定電極３０に接触する状態で絶縁部２１を付している。
また、導電性ケース２０と固定電極３０との電気的接合は、レーザ溶接で生成された導通部１１によって実現されている。
なお、絶縁部２１が付された導電性ケース２０は、例えば、絶縁樹脂が融着され、又は、塗布された積層金属シートをケース形状に絞り加工されるだけで製造される。即ち、導電性ケース２０は、ケース形状に絞り加工された後、音孔２０ａが形成された面側の絶縁部２１をプラスト工法などを適用して除去する必要が無い。したがって、コンデンサセンサ１００は、コンデンサセンサ１０と比較して容易に製造することができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性ケース２０と、固定電極３０とがレーザ溶接で生成された導通部１１によって接合された後、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１００は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１００は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
また、コンデンサセンサ１００は、レーザ溶接によって導通部１１を生成する代りに、例えば固定電極３０に予め設けられた突起で組立て時に絶縁部２１を突き破ることによって導通部を生成したり、半田付けによって導通部を生成したりすることによって、導電性ケース２０及び固定電極３０の間の電気的接合を実現することができる。固定電極３０に予め設けられた突起で導電性ケース２０及び固定電極３０の電気的接合を実現する場合、レーザ溶接を施すことによって導電性ケース２０及び固定電極３０の電気的接合を実現する場合と比較して、コンデンサセンサ１００は容易に製造される。
（第３の実施の形態）
まず、第３の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１８に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１１０の構成は、導電性ケース２０に付されていた絶縁部２１（図１参照）に代えて導電性ケース２０とは独立した絶縁部１１１を導電性ケース２０及び振動膜保持部５２の間にコンデンサセンサ１０が備えた構成と同様である。
ここで、固定電極３０及び振動膜５１の面積を大きくして固定電極３０と振動膜５１との静電容量を大きくために、絶縁部１１１は、必然的に薄くする必要がある。一方、機械による自動的な実装上の課題から、絶縁部１１１は、ある程度の剛性をもつ必要がある。したがって、絶縁部１１１の材料としては、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰ、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ、ＰＣ（ポリカーボネイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＰＳ、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）などが比較的好ましいが、絶縁部１１１に強い剛性を持たせるためにはこれらの樹脂とガラスとの複合体や、これらの樹脂と金属の複合体が特に好ましい。例えば、絶縁部１１１は、ＳＵＳを母材として、母材であるＳＵＳの周囲に絶縁物の塗布加工などを施した複合体などによって構成されることが好ましい。
なお、コンデンサセンサ１１０は、絶縁部２１が導電性ケース２０に付されたコンデンサセンサ１０と比較して部品点数が増加する。しかしながら、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１０と比較して、簡単な構造であり、容易に製造されることができるので、導電性ケース２０に絶縁部２１を付さなくても良い分だけ製造工程を減少することができ、製造コストを低下させることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、絶縁部１１１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１１０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第４の実施の形態）
まず、第４の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第３の実施の形態に係るコンデンサセンサ１１０（図１８参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１９に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１２０は、固定電極３０、スペーサ４０及び絶縁部１１１の大きさだけがコンデンサセンサ１１０と異なるだけである。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、絶縁部１１１、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１２０は組み立てられる。
コンデンサセンサ１２０は、固定電極３０と比較して薄くて軽いスペーサ４０が絶縁部１１１より先に導電性ケース２０の内部に挿入されるので、スペーサ４０が導電性ケース２０の内部に挿入されるときにスペーサ４０が絶縁部１１１に引っ掛かることが無く、コンデンサセンサ１１０と比較して容易に製造されることができる。
一方、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１２０と比較して固定電極３０及びスペーサ４０を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１２０と比較して材料コストを下げることができる。
なお、コンデンサセンサ１２０は、コンデンサセンサ１１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第５の実施の形態）
まず、第５の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２０に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１３０の構成は、導電性ケース２０と固定電極３０との間に配置された導電性スペーサ１３１をコンデンサセンサ１０が備えた構成と同様である。
また、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０の音孔２０ａの形状もコンデンサセンサ１０と異なっている。即ち、コンデンサセンサ１３０においては、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａ以外の部分と対向している。換言すると、コンデンサセンサ１３０においては、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していない。例えば、コンデンサセンサ１３０が円柱の形状をとっている場合、導電性ケース２０は、図２１に示すように音孔２０ａが形成されている。
なお、導電性スペーサ１３１は、強度と導電性の点から金属であることが望ましい。
ここで、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０及び固定電極３０が互いに直接接触しているコンデンサセンサ１０と比較して、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面から固定電極３０までの距離が長いので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、コンデンサセンサ１３０は、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していないので、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａと対向しているコンデンサセンサ１０と比較して、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
以上に説明したように、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができるので、例えば、導電性面布７０に代えて、導電性面布７０より安価な非導電性面布を備えることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、導電性スペーサ１３１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、導電性スペーサ１３１、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１３０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１３０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第６の実施の形態）
まず、第６の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第４の実施の形態に係るコンデンサセンサ１２０（図１９参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１２０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２２に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１４０の構成は、導電性ケース２０と固定電極３０との間に導電性スペーサ１３１をコンデンサセンサ１２０が備えた構成と同様である。
また、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０の音孔２０ａの形状もコンデンサセンサ１２０と異なっている。即ち、コンデンサセンサ１４０においては、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａ以外の部分と対向している。換言すると、コンデンサセンサ１４０においては、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していない。
なお、導電性スペーサ１３１は、強度と導電性の点から金属であることが望ましい。
ここで、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０及び固定電極３０が互いに直接接触しているコンデンサセンサ１２０と比較して、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面から固定電極３０までの距離が長いので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、コンデンサセンサ１４０は、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していないので、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａと対向しているコンデンサセンサ１２０と比較して、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
以上に説明したように、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができるので、例えば、導電性面布７０に代えて、導電性面布７０より安価な非導電性面布を備えることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、導電性スペーサ１３１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、絶縁部１１１、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、導電性スペーサ１３１、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１４０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１４０は、コンデンサセンサ１２０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第７の実施の形態）
まず、第７の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２３に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１５０は、導電性ケース２０が互いに対向した一対の開口部２３ａ及び２３ｂを有しており、導電性面布７０が固定電極３０の音孔３０ａを直接覆っているところが、コンデンサセンサ１０と異なる。
なお、コンデンサセンサ１５０は、コンデンサセンサ１０の対向部２２ｂ（図１参照）のように固定電極３０を覆う部分を導電性ケース２０が有していないので、導電性ケース２０の変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に導電性ケース２０の開口部２３ａを介して、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０が圧入された後、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が固定電極３０及び導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が固定電極３０に接合されることによって、コンデンサセンサ１５０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１５０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、周波数特性の悪化を抑制することができるコンデンサセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明に係るコンデンサセンサの特徴及び長所は、以下の図面と共に、後述される記載から明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２は、図１に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの側面断面図である。
図３（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路図であり、図３（ｂ）は、図１に示すコンデンサセンサの実効容量と、固定電極及び振動膜の間の浮遊容量と、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の入力容量との関係式を示す図である。
図４（ａ）〜（ｆ）は、図１に示すコンデンサセンサの固定電極の平面図である。
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｆ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの固定電極の平面図である。
図６（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの振動膜及び振動膜保持部の上面図であり、図６（ｂ）は、図１に示すコンデンサセンサの振動膜及び振動膜保持部の下面図である。
図７は、図３（ａ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路図である。
図８は、図１に示すコンデンサセンサの実験結果を示す図である。
図９は、図１に示すコンデンサセンサの図８に示す実験結果とは異なる実験結果を示す図である。
図１０は、図１に示すコンデンサセンサの図８及び図９に示す実験結果とは異なる実験結果を示す図である。
図１１は、図１に示すコンデンサセンサがマイクロホンとして使用されるときの図１に示すコンデンサセンサの正面図である。
図１２（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板に実装されるＦＥＴの裏面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板に実装されるＦＥＴの裏面図である。
図１３（ａ）〜（ｈ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の所定の製造工程における側面図である。
図１４（ａ）〜（ｅ）は、図１３に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の所定の製造工程における側面図である。
図１５は、図１３及び図１４に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の側面断面図である。
図１６は、図３（ａ）及び図７に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路図である。
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図１９は、本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２０は、本発明の第５の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２１は、図２０に示すコンデンサセンサの導電性ケースの平面図である。
図２２は、本発明の第６の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２３は、本発明の第７の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
本発明は、マイクロホンや振動センサなどとして使用されるコンデンサセンサに関する。
背景技術
従来、特開２００１−１４５１９６号公報に記載されているように、導電性カプセルと、導電性カプセルに収納され周縁に周縁リング部が形成された導電性補強板と、導電性カプセルに収納され導電性補強板と離隔して配置された導電性振動膜とを備え、導電性補強板の周縁リング部が導電性カプセルに係合することによって導電性カプセル及び導電性補強板の間に間隙が形成されたコンデンサマイクロホンがコンデンサセンサとして知られている。
そして、従来のコンデンサマイクロホンは、導電性カプセルのうち比較的変形し難い部分に対向した周縁リング部のみで導電性補強板が導電性カプセルに係合することによって、導電性カプセルの変形が導電性補強板に伝達することを抑制していた。
また、従来のコンデンサマイクロホンは、導電性カプセル及び導電性補強板の間に形成された間隙において導電性カプセルの変形を積極的に許容することによっても、導電性カプセルの変形が導電性補強板に伝達することを抑制していた。
しかしながら、上述した従来のコンデンサマイクロホンにおいては、導電性カプセルの変形を積極的に許容していたので、導電性カプセルの変形に伴って導電性カプセル内の空間も変形し、周波数特性が悪くなるという問題があった。
そこで、本発明は、周波数特性の悪化を抑制することができるコンデンサセンサを提供することを目的とする。
発明の開示
本発明のコンデンサセンサは、開口部及び前記開口部に対向した対向部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースの内部に収納された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極より前記開口部側に前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板と、前記対向部の変形を抑制する変形抑制部とを備え、前記変形抑制部は、前記導電性ケース及び前記振動膜の間であって前記振動膜の振動可能な部分の外周より内側に配置された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、対向部の変形を抑制するので、対向部の変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極及び前記変形抑制部は、一体に形成された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極及び変形抑制部が別部品である場合と比較して、部品点数を少なくすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜は、導電性物質が積層された樹脂フィルムを有した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、振動膜が金属のみで形成された場合と比較して振動膜を軽量化することができので、振動膜が金属のみで形成された場合と比較して感度を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜保持部は、導電体及び絶縁体の複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、振動膜保持部が導電体のみで形成されている場合と比較して、導電性ケース及び振動膜の間の浮遊容量を低下させることができ、感度を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、前記導電性ケースの前記音孔の総面積は、前記固定電極の前記音孔の総面積より大きく、前記固定電極の前記音孔の総面積は、前記振動膜の振動可能な部分の総面積の１／１０００より大きく１／１０より小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、十分な音圧を振動膜に伝えることができ、十分な感度を得ることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜の厚みは、１μｍより大きく３μｍより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜の基本共振周波数は、１０ＫＨｚより大きく３５ＫＨｚより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極に付されたエレクトレット材を備え、前記エレクトレット材の厚みは、３μｍより大きく２５μｍより小さい構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、高感度と高歩留まりを両立することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースに取り付けられて前記導電性ケースと電気的に接続された導電性面布を備え、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、前記導電性ケースの音孔は、前記導電性面布によって覆われた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの外部の電磁ノイズが導電性ケースの音孔を介して導電性ケースの内部に侵入することを抑制することができるので、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性面布は、導電性物質及び非導電性物質の複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性面布が導電性物質のみで形成されている場合と比較して、導電性面布の製造を容易化することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記固定電極の間に配置された導電性スペーサを備え、前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケース及び固定電極が互いに直接接触している場合と比較して、導電性ケースの音孔が形成された面から固定電極までの距離が長いので、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極の前記音孔の少なくとも一部は、前記導電性ケースの前記音孔以外の部分と対向した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極の音孔の全部が導電性ケースの音孔と対向している場合と比較して、導電性ケースの外部の電磁ノイズが振動膜に到達することを抑制することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記固定電極は、前記振動膜と外周部の形状が異なる構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、固定電極が振動膜と外周部の形状が同じ場合と比較して、振動膜の振動可能な部分以外の部分と固定電極との間の浮遊容量を低下させることができ、出力電圧を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースの前記振動膜保持部側の面に付された絶縁部を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が導電性ケースとは独立している場合と比較して、部品点数を減らすことができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケース及び前記振動膜保持部の間に絶縁部を備え、前記絶縁部は、前記導電性ケースとは独立している構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が導電性ケースに付された場合と比較して、簡単な構造であるので、容易に製造されることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記絶縁部は、金属の母材と、前記母材の表面に施された絶縁材料との複合体である構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、絶縁部が絶縁材料のみによって形成されている場合と比較して、絶縁部の剛性を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記振動膜保持部と前記回路実装基板との間に配置された導電性部材を備え、前記回路実装基板は、前記導電性部材を介して前記振動膜保持部と電気的に接続された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性部材によって高さの調整を容易化することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、外部の機器と電気的に接続可能な端子と、前記端子に電気的に接続されノイズを除去するノイズ除去部とを有し、前記ノイズ除去部は、前記回路実装基板に実装された構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、外部の機器と電気的に接続可能な端子を通じて外部から入力されるノイズを除去することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記端子に電気的に接続され前記回路実装基板に実装されたバリスタ素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、耐ＥＳＤ（静電気放電）性を向上することができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記回路実装基板の内部に埋め込まれた素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、素子が回路実装基板上に実装される場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、印刷及び薄膜プロセスの少なくとも一方によって前記回路実装基板上に形成された素子を備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、素子が半田で回路実装基板上に実装される場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記回路実装基板上に実装されたベアチップを備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、チップがパッケージで回路実装基板上に実装された場合と比較して、回路実装基板と振動膜との間隔を小さくすることができるので、高さを低くすることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、前記導電性ケースの前記固定電極側の面に付された絶縁部と、前記導電性ケース及び前記固定電極の間を電気的に接続した導通部とを有した構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの固定電極側の面に付された絶縁部が除去されなくても導電性ケース及び固定電極が互いに導通されるので、導電性ケースの固定電極側の面に付された絶縁部が除去されることによって導電性ケース及び固定電極が互いに導通される場合と比較して、容易に製造されることができる。
また、本発明のコンデンサセンサは、互いに対向した一対の開口部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースに圧入された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板とを備えた構成を有している。
この構成により、本発明のコンデンサセンサは、導電性ケースの変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１０は、開口部２２ａ及び開口部２２ａに対向した対向部２２ｂを有し音孔２０ａが形成された導電性ケース２０と、導電性ケース２０の内部側の面に付された絶縁部２１と、導電性ケース２０の内部に導電性ケース２０と接触して配置された固定電極３０と、固定電極３０の導電性ケース２０との接触面側とは反対側の面上に積層されたエレクトレット材３１と、導電性ケース２０の内部にエレクトレット材３１と接触して配置されたスペーサ４０と、導電性ケース２０の内部にスペーサ４０と接触して固定電極３０より導電性ケース２０の開口部２２ａ側に配置された振動膜５１と、導電性ケース２０の内部に配置されて振動膜５１を保持する振動膜保持部５２と、導電性ケース２０の内部に振動膜保持部５２と接触して配置されて導電性ケース２０の内部を覆う回路実装基板６０と、導電性ケース２０の外部から導電性ケース２０の音孔２０ａを覆う導電性面布７０とを備えている。
なお、コンデンサセンサ１０は、図２に示すように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３を備えることによって、高さの調整を容易化することができる。以下においては、コンデンサセンサ１０が導電性部材５３を備えている構成によってコンデンサセンサ１０について説明する。
ここで、導電性ケース２０は、アルミ、洋泊、ＳＵＳなど工業上比較的安価で耐腐食性が高く、かつ導電率が高い金属によって形成されていることが望ましい。なお、その金属の表面は、さらに導通性や防食性を高める目的で金メッキなどがされていても良い。
また、絶縁部２１は、加工や整形の容易さと、コンデンサセンサ１０の感度に無関係な浮遊容量を減少させることの必要性とから、比較的低誘電率である樹脂、又は、樹脂と金属との複合体によって形成されていることが好ましい。例えば、絶縁部２１は、導電性ケース２０に融着され、又は、塗布されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＦＥＰ（ポリフッ化エチレンプロピレン）などの樹脂フィルムでも良いし、エポキシ系などの接着剤でも良い。ここで、樹脂の誘電率は空隙の誘電率よりも一般に大きいので、導電性ケース２０と振動膜保持部５２及び導電性部材５３との電気的、物理的な接触がなければ、絶縁部２１は、様々な厚みや配置をとることができる。例えば、絶縁部２１は、導電性ケース２０の内面に部分的に塗布されることによって、分散した配置をとっても良い。ただし、絶縁部２１は、導電性ケース２０と振動膜保持部５２及び導電性部材５３との浮遊容量を小さくする厚みや配置をとることが好ましい。
なお、絶縁部２１が付された導電性ケース２０は、例えば、絶縁部２１になる絶縁樹脂が融着され、又は、塗布された積層金属シートをケース形状に絞り加工した後、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面上の絶縁樹脂を、ブラスト工法などを適用して除去することで容易に製造されることができる。
また、固定電極３０は、音孔３０ａが形成されている。ここで、導電性ケース２０の音孔２０ａの総面積は、外部からの音圧の反射や共振を抑制するために固定電極３０の音孔３０ａよりも大きいことが望ましい。例えば、コンデンサセンサ１０がマイクロホンとして使用される場合、固定電極３０の音孔３０ａの総面積は、振動膜５１のうち振動膜保持部５２によって固定されていない振動可能な部分（以下「可振部」という。）５１ａの総面積に対して、１／１０よりも小さく、１／１０００よりも大きいことが望ましい。即ち、固定電極３０の音孔３０ａの総面積が振動膜５１の可振部５１ａの総面積に対して１／１０より大きいとき、固定電極３０及び振動膜５１の間の実効的な容量が低下するので、コンデンサセンサ１０は十分な感度が得られにくい。また、固定電極３０の音孔３０ａの総面積が振動膜５１の可振部５１ａの総面積に対して１／１０００よりも小さいとき、コンデンサセンサ１０は十分な音圧を振動膜５１に伝えることができない。なお、コンデンサセンサ１０が振動センサとして使用される場合、音圧の導入を必要としないため、この限りではない。
また、固定電極３０は、導電性ケース２０の対向部２２ｂの変形を抑制する変形抑制部３２を振動膜５１の可振部５１ａの外周５１ｂより内側に有している。したがって、コンデンサセンサ１０は、対向部２２ｂの変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。なお、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０及び変形抑制部３２が一体に形成されているので、固定電極３０及び変形抑制部３２が別部品である場合と比較して、部品点数を少なくすることができるが、固定電極３０及び変形抑制部３２が別部品である構成であっても良い。
また、固定電極３０は、ＳＵＳや、Ｎｉメッキなどの防食処理を施した真鍮、洋泊などの金属によって形成されていることが望ましく、その金属の表面は、さらに導通性や防食性を高める目的で金メッキなどがされていても良い。なお、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０を導電性ケース２０と比較して曲げ強度が強い材料によって形成することができるので、薄型化、小型化における強度安定性を容易に実現することができる。
また、エレクトレット材３１は、ＦＥＰによって形成されていることが望ましく、塗布、又は、フィルムの熱融着などで固定電極３０に接合されている。また、エレクトレット材３１は、固定電極３０が導電性ケース２０の内部に挿入される前に、予め電子ビーム又はコロナ放電などで着電されることによって高い着電電位を得ている。
また、スペーサ４０は、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＮなど絶縁性が高く、比較的吸湿性が少なく、また塑性変形、応力破壊などがし難く、かつ加工性の優れた樹脂によって形成されていることが好ましい。
また、振動膜５１は、導電性と耐食性を併せ持つＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉなどによって形成されていても良いが、導電性高分子フィルム、又は、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＮなどの絶縁性の樹脂フィルムに導電性物質であるＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｔａなどを例えば真空蒸着法やスパッタリング法を用いて積層化したものによって形成されている方が好ましい。振動膜５１は、導電性物質が積層された樹脂フィルムによって形成されている場合、金属のみで形成されている場合と比較して軽量化することができので、金属のみで形成されている場合と比較してコンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。なお、振動膜５１は、振動膜保持部５２と電気的に導通を持つように配置されている。例えば、振動膜５１は、上述したように絶縁性樹脂フィルムと金属とを多層化したものによって形成されている場合、金属蒸着面と振動膜保持部５２とがエポキシ系接着剤などで接合されることによって、容易に導通を確保することができる。
また、振動膜保持部５２は、振動膜５１のテンションを一定に保つ目的で、機械的強度が高いことが望ましく、特にＳＵＳ、洋泊、真鍮などの金属や、金属と樹脂などの複合体によって形成されていることが好ましい。
また、導電性部材５３は、振動膜保持部５２と同様に、金属や、金属と樹脂などの複合体によって形成されていることが好ましい。
なお、導電性ケース２０と、振動膜保持部５２及び導電性部材５３とは、絶縁部２１の他に空隙が介在することによって、互いの直接的な導通が行われないようになっている。
また、回路実装基板６０は、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）又はＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの図示していないインピーダンス変換素子や増幅回路が導電性ケース２０の内部側に配置されており、導電性部材５３側にパターンとして出されたインピーダンス変換素子のゲートで導電性部材５３と電気的に接続しており、導電性部材５３側とは反対側にパターンとして出されたインピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続している。したがって、固定電極３０及び振動膜５１の間の容量の変化に伴う電位の変化は、インピーダンス変換素子のドレイン及びソースの間の抵抗値の変化として検出することができる。なお、回路実装基板６０は、図示しているようにカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、インピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続することもできるが、超音波接合や溶接などを用いてインピーダンス変換素子のソースで導電性ケース２０の一部２０ｂと電気的に接続することもできる。
なお、導電性面布７０は、導電性ケース２０の音孔２０ａからのダストの進入を阻止することができるだけではなく、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが導電性ケース２０の音孔２０ａを介して導電性ケース２０の内部に侵入することを抑制することができるので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、導電性面布７０は、例えば金属繊維や、樹脂繊維にカーボンやメッキなどを施した複合繊維や、樹脂繊維と金属繊維との複合体や、樹脂繊維中に金属フィラーなどを複合させたものによって形成されていても良い。更に、導電性面布７０は、非導電性面布にスパッタリングや真空蒸着、メッキなどを用いて、導通面を積層させたものによって形成されていても良い。導電性面布７０は、導電性物質及び非導電性物質の複合体である場合、導電性物質のみで形成されている場合と比較して容易に製造されることができる。
なお、導電性ケース２０及び導電性面布７０は、樹脂系接着剤や導電性がある両面テープなどで互いに接合されることによって容易に導通されることができる。また、導電性面布７０は、導電性ケース２０との接合面とは反対側の面にフッ素系化合物を用いた防水処理を施しても良い。
なお、コンデンサセンサ１０は、図１及び図２において断面構造のみが示されているが、円柱や四角柱などの様々な形状をとることができる。
また、コンデンサセンサ１０は、例えばインピーダンス変換素子としてＦＥＴを用いる場合、図３（ａ）に示すように、外部の機器と電気的に接続可能な端子１０ａと、ＦＥＴ及びダイオードを集積し回路実装基板６０に実装されたＩＣチップ１０ｂと、固定電極３０及び振動膜５１で構成されたコンデンサ１０ｃとを備えた回路を構成する。そして、コンデンサセンサ１０の実効容量（Ｃｅｆｆ）と、固定電極３０及び振動膜５１の間の浮遊容量（Ｃｓ）と、ＦＥＴの入力容量（Ｃｉｓｓ）との間には、図３（ｂ）に示すような関係が成立すると考えられる。即ち、コンデンサセンサ１０は、浮遊容量を低下させることで、出力電圧を向上させることができる。
例えば、コンデンサセンサ１０が円柱の形状をとって振動膜５１の形状が円形である場合、固定電極３０は、図４に示すような形状をとることによって振動膜５１との間の浮遊容量を低下させることができる。図４（ａ）に示す固定電極３０は、形状が円形であり、３つの音孔３０ａが形成されている。これに対し、図４（ｂ）に示す固定電極３０は、外周部が削られて削除部３０ｂが設けられることで振動膜５１と外周部の形状が異なり、振動膜５１の可振部５１ａ以外の部分（以下、「非可振部」という。）５１ｃ（図１参照）との間の浮遊容量を低下させた構造になっている。この固定電極３０の削除部３０ｂは、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に到達するようになっていても良い。例えば、図４（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に削除部３０ｂを到達させて削除部３０ｂの一部を音孔とし、削除部３０ｂの一部を介して導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にすることによって、中心部の音孔３０ａ（図４（ｂ）参照）を無くした構造になっている。なお、図４（ａ）に示す固定電極３０の音孔３０ａの総面積と、図４（ｃ）に示す固定電極３０の削除部３０ｂのうち導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にしている部分の総面積とが等しい場合、図４（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の実効的な振動幅が大きい振動膜５１の中心部に対向する位置に存在しているので、振動膜５１の中心部に対向する位置に音孔３０ａが形成されている図４（ａ）に示す固定電極３０と比較して、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。同様に、固定電極３０は、図４（ｄ）〜（ｆ）に示すような構造をとることも好ましい。
また、コンデンサセンサ１０が四角柱の形状をとって振動膜５１の形状が四角形である場合、固定電極３０は、図５に示すような形状をとることによって振動膜５１との間の浮遊容量を低下させることができる。図５（ａ）に示す固定電極３０は、形状が四角形であり、３つの音孔３０ａが形成されている。これに対し、図５（ｂ）に示す固定電極３０は、外周部が削られて削除部３０ｂが設けられることで振動膜５１と外周部の形状が異なり、振動膜５１の非可振部５１ｃとの間の浮遊容量を低下させた構造になっている。この固定電極３０の削除部３０ｂは、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に到達するようになっていても良い。例えば、図５（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の可振部５１ａに対向する面に削除部３０ｂを到達させて削除部３０ｂの一部を音孔とし、削除部３０ｂの一部を介して導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にすることによって、中心部の音孔３０ａ（図５（ｂ）参照）を無くした構造になっている。なお、図５（ａ）に示す固定電極３０の音孔３０ａの総面積と、図５（ｃ）に示す固定電極３０の削除部３０ｂのうち導電性ケース２０側から振動膜５１側に音圧を導入可能にしている部分の総面積とが等しい場合、図５（ｃ）に示す固定電極３０は、振動膜５１の実効的な振動幅が大きい振動膜５１の中心部に対向する位置に存在しているので、振動膜５１の中心部に対向する位置に音孔３０ａが形成されている図５（ａ）に示す固定電極３０と比較して、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。
また、コンデンサセンサ１０が円柱の形状をとって振動膜５１の形状が円形である場合、振動膜保持部５２は、図６に示すように、導電体５２ａ及び絶縁体５２ｂの複合体とすることで、導電体のみで形成されている場合と比較して、導電性ケース２０との間の浮遊容量を低下させることができ、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。ここで、図６に示す振動膜保持部５２は、絶縁樹脂と、金属との一体成型品などで容易に実現することができる。なお、導電性部材５３も、振動膜保持部５２と同様の構造をとって、導電性ケース２０との間の浮遊容量を低下させ、コンデンサセンサ１０の感度を向上することができる。
なお、図７に示すように、ＦＥＴ、ダイオード、及び、ＦＥＴのゲート上の過剰電荷を放出することによって出力応答性を高める働きをする高抵抗Ｒ１を集積したＩＣチップ１０ｄと、容量性素子Ｃ及び抵抗素子Ｒ２から成りＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたノイズ除去部としてのＣＲローパスフィルタ１０ｅとを回路実装基板６０が実装するようになっていても良い。
コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたＣＲローパスフィルタ１０ｅを備えることによって、端子１０ａを通じて外部から入力されるノイズを除去することができる。また、コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間に接続されたＣＲローパスフィルタ１０ｅ以外にも、誘導性素子Ｌを用いたＣＲＬ、ＣＬ又はＲＬ回路や、１つ以上の容量性素子Ｃのみによるバイパスコンデンサ回路をノイズ除去部として備えることによって、ＦＥＴのドレイン及びソースの間のノイズを除去することができる。なお、端子１０ａを通じて外部から入力されるノイズとしては、例えばコンデンサセンサ１０が携帯電話にコンデンサマイクロホンとして用いられるときに、携帯電話の電波によって受けるノイズがある。
更に、コンデンサセンサ１０は、ＦＥＴのドレイン及びソースの間にバリスタ素子を備えることによって耐ＥＳＤ性を向上することもできる。
なお、ＩＣチップ１０ｄの高抵抗Ｒ１は、例えば１００ＭΩ以上２０ＧΩ以下が好ましく、特に１ＧΩ以上１０ＧΩ以下が望ましい。また、ＣＲローパスフィルタ１０ｅの容量性素子Ｃは、１０ＰＦ以上１０ｎＦ以下が好ましく、抵抗素子Ｒ２は、１０Ω以上１０００Ω以下が好ましい。
以上のように構成されているコンデンサセンサ１０の具体的な実施例について、最適な構造と特性について説明する。
（実施例１）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に融着されたＰＥＴフィルムを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２８０Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、様々な厚みを持つＰＥＴフィルムに厚みが２０ｎｍのＡｕ又は厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
図８に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から振動膜５１のＰＥＴの膜厚には最適値があり、振動膜５１の厚みが１μｍ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きかった。
したがって、振動膜５１の厚みが１μｍより大きく３μｍより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
なお、振動膜５１としてＰＥＴを用いた場合の他に、振動膜５１としてＰＰＳ、ＰＥＮ、ＰＰなどのフィルムを用いた場合についても調べたが、振動膜５１としてＰＥＴを用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。
（実施例２）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に融着されたＦＥＰフィルムを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２８０Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、スペーサ４０としては、厚みが３０μｍのＰＰを用いた。また、振動膜５１としては、厚みが２．５μｍのＰＰＳフィルムに厚みが２０ｎｍのＡｕを蒸着したものを用い、振動膜保持部５２への貼り付け張力を様々に変えたものをコンデンサマイクロホンに組上げ、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０と感度との関係を調べた。
図９に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から振動膜５１の基本共振周波数ｆ０には最適値があり、特に振動膜５１の基本共振周波数ｆ０が１０ＫＨｚ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きく、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０がほぼ３５ＫＨｚ以上においてはコンデンサセンサ１０は十分な感度が得られなかった。
したがって、振動膜５１の基本共振周波数ｆ０が１０ＫＨｚより大きく３５ＫＨｚより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
なお、振動膜５１としてＰＰＳを用いた場合の他に、振動膜５１としてＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰなどのフィルムを用いた場合についても調べたが、振動膜５１としてＰＰＳを用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。
（実施例３）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．４ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に樹脂を塗布したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ材に、様々な厚みを持つＦＥＰを積層したものを準備し、それぞれ２８０Ｖに着電した。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．３ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、厚みが１．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが４０ｎｍのＴｉを蒸着したものを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、固定電極３０のＦＥＰフィルムの厚みと感度との関係を調べた。
図１０に示す結果のように、コンデンサセンサ１０の感度の観点から固定電極３０のＦＥＰの厚みには最適値があり、特に固定電極３０のＦＥＰの厚みが３μｍ以下においてはコンデンサセンサ１０の感度にバラツキが大きかった。
したがって、エレクトレット材３１の厚みが３μｍより大きく２５μｍより小さいときに、コンデンサセンサ１０が高感度と高歩留まりを両立することが判明した。
（実施例４）
コンデンサセンサ１０として、高さが約１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が４ｍｍのコンデンサマイクロホンと、高さが約１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンとを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に絶縁塗布加工を施したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．１ｍｍのＳＵＳ材に厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２００Ｖ〜３００Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．４ｍｍのＳＵＳ材を用いた。なお、高さが１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンには、導電性部材５３を備えなかった。また、振動膜５１としては、厚みが２．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
測定の結果、高さが１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が４ｍｍのコンデンサマイクロホンでは、−４８ｄＢ〜−４４ｄＢという感度が得られ、高さが１．０ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンでは、−４５ｄＢ〜−３８ｄＢという高感度が達成できた。また、これらのコンデンサマイクロホンの周波数特性は、２０ＫＨｚまでほぼ一様な値を示した。
（実施例５）
コンデンサセンサ１０として、高さが１．５ｍｍ、形状が円柱で直径が６ｍｍのコンデンサマイクロホンを作製した。ここで、導電性ケース２０としては、板厚が０．１２ｍｍの洋泊を用い、絶縁部２１としては、導電性ケース２０になる洋泊に絶縁塗布加工を施したものを用いた。また、固定電極３０としては、厚みが０．１ｍｍのＳＵＳ材に厚みが１２．５μｍのＦＥＰを積層し、２００Ｖ〜３００Ｖに着電したものを用いた。また、振動膜保持部５２、導電性部材５３としては、何れも厚みが０．４ｍｍのＳＵＳ材を用いた。また、振動膜５１としては、厚みが１．５μｍのＰＥＴフィルムに厚みが７０ｎｍのＮｉを蒸着したものを用い、スペーサ４０としては、厚みが３８μｍのＰＥＴを用いた。それぞれコンデンサマイクロホンに組上げ、感度を測定した。
測定の結果、実施例５のコンデンサセンサ１０では、−３７ｄＢ〜−３０ｄＢという高感度が得られた。
そして、このコンデンサセンサ１０に、図１１に示すように振動を抑制するためのエラストマ８１及び導電性エラストマ８２を装着し、図示していない携帯電話の通常のマイクロホンに置き換えて複数の話者から３０ｃｍ程度離れたハンズフリー通話を行ったところ、通常のマイクロホンを備えた携帯電話では聞き取れない複数の人間の会話を、十分に聞き取ることが可能であることが実証された。なお、図１１において、エラストマ８１はゴムでも良く、導電性エラストマ８２はバネでも良い。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
図２に示すように、まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、導電性部材５３、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２、導電性部材５３及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１０は組み立てられる。
なお、回路実装基板６０は、ＩＣ回路がベアチップで実装されている場合、ＩＣ回路がパッケージで実装されている場合と比較して、振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０の高さを低くすることができる。したがって、回路実装基板６０の実装としては、ＩＣ回路のベアチップ実装が好ましい。
ここで、図１２（ａ）に示すように、ＦＥＴ６１のベアチップの電極形状は、裏面にドレイン６１ａ及びソース６１ｂを設け、図示していない表面にゲートを設けた電極形状であっても良いし、図１２（ｂ）に示すように、裏面にドレイン６１ａ、ソース６１ｂ及びゲート６１ｃを設けた電極形状であっても良い。そして、それぞれの電極はスタットバンプ、メッキバンプ又は半田ボールなど、通常のベアチップ実装に用いられる構造で実現できる。また、ＦＥＴ６１のベアチップは、図１２（ａ）に示す電極形状であるとき、裏面のドレイン６１ａ及びソース６１ｂを回路実装基板６０上のランドにフリップチップ実装した後、表面のゲートを回路実装基板６０の実装面にワイヤーボンディングなどを用いて接続する。また、ＦＥＴ６１のベアチップは、図１２（ｂ）に示す電極形状であるとき、ドレイン６１ａ、ソース６１ｂ及びゲート６１ｃを回路実装基板６０上のランドに同時にフリップチップ実装することができる。
そして、回路実装基板６０は、例えば次のようにＩＣ回路のベアチップ実装が行われることによって製造される。
まず、図１３（ａ）に示すような電極６２ａが形成されたガラエポやアルミナ基板などの基板６２に、図１３（ｂ）に示すようにＮＣＰ（ノンコンダクティブペースト）やＡＣＰ（アイソトロピーコンダクティブペースト）などのペースト６３を塗布した後、図１３（ｃ）に示すように基板６２に塗布されたペースト６３の上から基板６２にＦＥＴ６１のベアチップを熱によって高い位置決め精度で仮圧着する。ここで、基板６２にペースト６３を塗布する代りに、基板６２にＮＣＦ（ノンコンダクティブフィルム）やＡＣＦ（アイソトロピーコンダクティブフィルム）を貼り付けても良い。
次に、基板６２に仮圧着されたＦＥＴ６１を、図１３（ｄ）に示すように、１個ずつ、又は、同時に複数個ずつ基板６２に熱圧着装置９１で熱圧着することによってベアチップ実装を終える。ここで、ＦＥＴ６１を基板６２に熱圧着する代りに、ＦＥＴ６１を基板６２に超音波接合などの熱圧着以外のベア実装プロセスを用いて接合しても良い。
次に、ＦＥＴ６１が熱圧着された基板６２に、図１３（ｅ）に示すようにクリーム半田６４を印刷し、図１３（ｆ）に示すように、基板６２に印刷されたクリーム半田６４の上から容量性素子、抵抗素子、誘導性素子、バリスタ素子などのチップ部品６５を必要に応じて基板６２に実装した後、図１３（ｇ）に示すように、基板６２に実装したチップ部品６５をリフローによって基板６２に接合する。
最後に、以上のようにして製造された集合基板から図１３（ｈ）に示すように個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、回路実装基板６０を製造する。ここで、例えば予め集合基板がプッシュバックなどで半抜き状態にある、又は予め個別に分離されていると、ベアチップの基板６２に対する位置決め精度が低下してベアチップ実装の実装タクトが低下する。また、図１３（ｇ）に示すように製造された集合基板から個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、個別の回路実装基板６０の外周でのダストの発生が抑制され、歩留まりが向上する。
なお、図１３に示す回路実装基板６０の製造手順においては、ＦＥＴ６１の基板６２へのベアチップ実装を、チップ部品６５の基板６２への実装より先に行うようになっているが、チップ部品６５の基板６２への実装を、ＦＥＴ６１の基板６２へのベアチップ実装より先に行うようになっていても良い。また、回路実装基板６０は、チップ部品６５に代えて、例えばポリイミドシート上にスパッタリングなど薄膜プロセスを用いて容量性素子、抵抗素子又は誘導性素子を回路パターンとともに形成したシートデバイスを備えるようになっていても良い。
また、図１４（ａ）に示すように予め基板６２に容量性素子、抵抗素子又は誘導性素子などの素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成されている場合、図１３に示す場合と比較して、回路実装基板６０と振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０は高さを低くすることができる。
ここで、図１４（ａ）に示すように予め基板６２に素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成されている場合、回路実装基板６０は次のように製造されることが望ましい。
まず、図１４（ａ）に示すように予め素子６６が印刷又は薄膜プロセスによって形成された基板６２に、図１４（ｂ）に示すようにペースト６３を塗布した後、図１４（ｃ）に示すように基板６２に塗布されたペースト６３の上から基板６２にＦＥＴ６１のベアチップを熱によって高い位置決め精度で仮圧着する。ここで、基板６２にペースト６３を塗布する代りに、基板６２にＮＣＦやＡＣＦを貼り付けても良い。
次に、基板６２に仮圧着されたＦＥＴ６１を、図１４（ｄ）に示すように、１個ずつ、又は、同時に複数個ずつ基板６２に熱圧着装置９１で熱圧着することによってベアチップ実装を終える。ここで、ＦＥＴ６１を基板６２に熱圧着する代りに、ＦＥＴ６１を基板６２に超音波接合などの熱圧着以外のベア実装プロセスを用いて接合しても良い。
最後に、以上のようにして製造された集合基板から図１４（ｅ）に示すように個別の回路実装基板６０を抜き落とすことによって、回路実装基板６０を製造する。
なお、回路実装基板６０の構造としては、図１３（ｈ）や図１４（ｅ）に示す構造以外に、図１５に示すようにＦＥＴ６１や素子６６が内部に埋め込まれた構造であっても良い。回路実装基板６０は、ＦＥＴ６１や素子６６を内部に埋め込んでいる場合、ＦＥＴ６１や素子６６が表面に実装される場合と比較して、振動膜５１との間隔を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１０の高さを低くすることができる。
また、コンデンサセンサ１０の内部に実装されるベアＩＣは、ＦＥＴ６１のみならず、デジタル又はアナログのオーディオアンプ、音声認識回路などをＩＣ化して実装したものや、容量性素子や抵抗素子を同一のＩＣ回路内に形成したものや、後述するような高周波方式の回路をＩＣ化したものであっても良い。
なお、以上においては、コンデンサセンサ１０は、固定電極３０にエレクトレット材３１が積層されているので、エレクトレットコンデンサマイクロホンとして機能することができるが、固定電極３０及び振動膜５１の何れにもエレクトレット材３１が積層されていない構成であっても良い。コンデンサセンサ１０は、固定電極３０及び振動膜５１の何れにもエレクトレット材３１が積層されていない場合、図１６に示すように、固定電極３０及び振動膜５１によって形成されるコンデンサの静電容量と、コイルの自己インダクタンスＬとでの共振特性を利用することによって、高周波方式によるコンデンサマイクロホンとして機能することができる。なお、コンデンサセンサ１０は、図１６に示す回路１０ｆが回路実装基板６０にベアチップ実装されていても良い。
（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１７に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１００は、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面側にも固定電極３０に接触する状態で絶縁部２１を付している。
また、導電性ケース２０と固定電極３０との電気的接合は、レーザ溶接で生成された導通部１１によって実現されている。
なお、絶縁部２１が付された導電性ケース２０は、例えば、絶縁樹脂が融着され、又は、塗布された積層金属シートをケース形状に絞り加工されるだけで製造される。即ち、導電性ケース２０は、ケース形状に絞り加工された後、音孔２０ａが形成された面側の絶縁部２１をプラスト工法などを適用して除去する必要が無い。したがって、コンデンサセンサ１００は、コンデンサセンサ１０と比較して容易に製造することができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性ケース２０と、固定電極３０とがレーザ溶接で生成された導通部１１によって接合された後、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１００は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１００は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
また、コンデンサセンサ１００は、レーザ溶接によって導通部１１を生成する代りに、例えば固定電極３０に予め設けられた突起で組立て時に絶縁部２１を突き破ることによって導通部を生成したり、半田付けによって導通部を生成したりすることによって、導電性ケース２０及び固定電極３０の間の電気的接合を実現することができる。固定電極３０に予め設けられた突起で導電性ケース２０及び固定電極３０の電気的接合を実現する場合、レーザ溶接を施すことによって導電性ケース２０及び固定電極３０の電気的接合を実現する場合と比較して、コンデンサセンサ１００は容易に製造される。
（第３の実施の形態）
まず、第３の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１８に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１１０の構成は、導電性ケース２０に付されていた絶縁部２１（図１参照）に代えて導電性ケース２０とは独立した絶縁部１１１を導電性ケース２０及び振動膜保持部５２の間にコンデンサセンサ１０が備えた構成と同様である。
ここで、固定電極３０及び振動膜５１の面積を大きくして固定電極３０と振動膜５１との静電容量を大きくために、絶縁部１１１は、必然的に薄くする必要がある。一方、機械による自動的な実装上の課題から、絶縁部１１１は、ある程度の剛性をもつ必要がある。したがって、絶縁部１１１の材料としては、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰ、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ、ＰＣ（ポリカーボネイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＰＳ、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）などが比較的好ましいが、絶縁部１１１に強い剛性を持たせるためにはこれらの樹脂とガラスとの複合体や、これらの樹脂と金属の複合体が特に好ましい。例えば、絶縁部１１１は、ＳＵＳを母材として、母材であるＳＵＳの周囲に絶縁物の塗布加工などを施した複合体などによって構成されることが好ましい。
なお、コンデンサセンサ１１０は、絶縁部２１が導電性ケース２０に付されたコンデンサセンサ１０と比較して部品点数が増加する。しかしながら、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１０と比較して、簡単な構造であり、容易に製造されることができるので、導電性ケース２０に絶縁部２１を付さなくても良い分だけ製造工程を減少することができ、製造コストを低下させることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、絶縁部１１１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１１０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第４の実施の形態）
まず、第４の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第３の実施の形態に係るコンデンサセンサ１１０（図１８参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１９に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１２０は、固定電極３０、スペーサ４０及び絶縁部１１１の大きさだけがコンデンサセンサ１１０と異なるだけである。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、絶縁部１１１、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１２０は組み立てられる。
コンデンサセンサ１２０は、固定電極３０と比較して薄くて軽いスペーサ４０が絶縁部１１１より先に導電性ケース２０の内部に挿入されるので、スペーサ４０が導電性ケース２０の内部に挿入されるときにスペーサ４０が絶縁部１１１に引っ掛かることが無く、コンデンサセンサ１１０と比較して容易に製造されることができる。
一方、コンデンサセンサ１１０は、コンデンサセンサ１２０と比較して固定電極３０及びスペーサ４０を小さくすることができるので、コンデンサセンサ１２０と比較して材料コストを下げることができる。
なお、コンデンサセンサ１２０は、コンデンサセンサ１１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第５の実施の形態）
まず、第５の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２０に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１３０の構成は、導電性ケース２０と固定電極３０との間に配置された導電性スペーサ１３１をコンデンサセンサ１０が備えた構成と同様である。
また、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０の音孔２０ａの形状もコンデンサセンサ１０と異なっている。即ち、コンデンサセンサ１３０においては、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａ以外の部分と対向している。換言すると、コンデンサセンサ１３０においては、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していない。例えば、コンデンサセンサ１３０が円柱の形状をとっている場合、導電性ケース２０は、図２１に示すように音孔２０ａが形成されている。
なお、導電性スペーサ１３１は、強度と導電性の点から金属であることが望ましい。
ここで、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０及び固定電極３０が互いに直接接触しているコンデンサセンサ１０と比較して、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面から固定電極３０までの距離が長いので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、コンデンサセンサ１３０は、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していないので、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａと対向しているコンデンサセンサ１０と比較して、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
以上に説明したように、コンデンサセンサ１３０は、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができるので、例えば、導電性面布７０に代えて、導電性面布７０より安価な非導電性面布を備えることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に、導電性スペーサ１３１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、導電性スペーサ１３１、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１３０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１３０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第６の実施の形態）
まず、第６の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第４の実施の形態に係るコンデンサセンサ１２０（図１９参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１２０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２２に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１４０の構成は、導電性ケース２０と固定電極３０との間に導電性スペーサ１３１をコンデンサセンサ１２０が備えた構成と同様である。
また、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０の音孔２０ａの形状もコンデンサセンサ１２０と異なっている。即ち、コンデンサセンサ１４０においては、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａ以外の部分と対向している。換言すると、コンデンサセンサ１４０においては、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していない。
なお、導電性スペーサ１３１は、強度と導電性の点から金属であることが望ましい。
ここで、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０及び固定電極３０が互いに直接接触しているコンデンサセンサ１２０と比較して、導電性ケース２０の音孔２０ａが形成された面から固定電極３０までの距離が長いので、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
また、コンデンサセンサ１４０は、固定電極３０の音孔３０ａと、導電性ケース２０の音孔２０ａとが全く対向していないので、固定電極３０の音孔３０ａの全部が導電性ケース２０の音孔２０ａと対向しているコンデンサセンサ１２０と比較して、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができる。
以上に説明したように、コンデンサセンサ１４０は、導電性ケース２０の外部の電磁ノイズが振動膜５１に到達して振動膜５１に影響することを抑制することができるので、例えば、導電性面布７０に代えて、導電性面布７０より安価な非導電性面布を備えることができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、導電性ケース２０の内部に、導電性スペーサ１３１、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０、スペーサ４０、絶縁部１１１、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、導電性スペーサ１３１、固定電極３０、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が導電性ケース２０に接合されることによって、コンデンサセンサ１４０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１４０は、コンデンサセンサ１２０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
（第７の実施の形態）
まず、第７の実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成について説明する。なお、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサの構成のうち、第１の実施の形態に係るコンデンサセンサ１０（図１参照）の構成と同様な構成については、コンデンサセンサ１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図２３に示すように、本実施の形態に係るフロントエレクトレット型のコンデンサセンサ１５０は、導電性ケース２０が互いに対向した一対の開口部２３ａ及び２３ｂを有しており、導電性面布７０が固定電極３０の音孔３０ａを直接覆っているところが、コンデンサセンサ１０と異なる。
なお、コンデンサセンサ１５０は、コンデンサセンサ１０の対向部２２ｂ（図１参照）のように固定電極３０を覆う部分を導電性ケース２０が有していないので、導電性ケース２０の変形による周波数特性の悪化を抑制することができる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサセンサの製造方法について説明する。
まず、絶縁部２１を付けた導電性ケース２０の内部に導電性ケース２０の開口部２３ａを介して、エレクトレット材３１を付けた固定電極３０が圧入された後、スペーサ４０、振動膜５１を付けた振動膜保持部５２、回路実装基板６０が順に挿入される。
次いで、回路実装基板６０がカーリングやカシメで導電性ケース２０の一部２０ｂに圧接されることによって、エレクトレット材３１、スペーサ４０、振動膜５１、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０が固定電極３０及び導電性ケース２０の内部に固定される。
最後に、導電性面布７０が固定電極３０に接合されることによって、コンデンサセンサ１５０は組み立てられる。
なお、コンデンサセンサ１５０は、コンデンサセンサ１０のように、振動膜保持部５２及び回路実装基板６０の間に導電性部材５３（図２参照）を設けることによって高さの調整を容易化することができる。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、周波数特性の悪化を抑制することができるコンデンサセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明に係るコンデンサセンサの特徴及び長所は、以下の図面と共に、後述される記載から明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２は、図１に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの側面断面図である。
図３（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路図であり、図３（ｂ）は、図１に示すコンデンサセンサの実効容量と、固定電極及び振動膜の間の浮遊容量と、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の入力容量との関係式を示す図である。
図４（ａ）〜（ｆ）は、図１に示すコンデンサセンサの固定電極の平面図である。
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｆ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの固定電極の平面図である。
図６（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの振動膜及び振動膜保持部の上面図であり、図６（ｂ）は、図１に示すコンデンサセンサの振動膜及び振動膜保持部の下面図である。
図７は、図３（ａ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路図である。
図８は、図１に示すコンデンサセンサの実験結果を示す図である。
図９は、図１に示すコンデンサセンサの図８に示す実験結果とは異なる実験結果を示す図である。
図１０は、図１に示すコンデンサセンサの図８及び図９に示す実験結果とは異なる実験結果を示す図である。
図１１は、図１に示すコンデンサセンサがマイクロホンとして使用されるときの図１に示すコンデンサセンサの正面図である。
図１２（ａ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板に実装されるＦＥＴの裏面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板に実装されるＦＥＴの裏面図である。
図１３（ａ）〜（ｈ）は、図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の所定の製造工程における側面図である。
図１４（ａ）〜（ｅ）は、図１３に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の所定の製造工程における側面図である。
図１５は、図１３及び図１４に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路実装基板の側面断面図である。
図１６は、図３（ａ）及び図７に示す例とは異なる例での図１に示すコンデンサセンサの回路図である。
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図１９は、本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２０は、本発明の第５の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２１は、図２０に示すコンデンサセンサの導電性ケースの平面図である。
図２２は、本発明の第６の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
図２３は、本発明の第７の実施の形態に係るコンデンサセンサの側面断面図である。
Claims (24)
- 開口部及び前記開口部に対向した対向部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースの内部に収納された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極より前記開口部側に前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板と、前記対向部の変形を抑制する変形抑制部とを備え、
前記変形抑制部は、前記導電性ケース及び前記振動膜の間であって前記振動膜の振動可能な部分の外周より内側に配置されたことを特徴とするコンデンサセンサ。 - 前記固定電極及び前記変形抑制部は、一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記振動膜は、導電性物質が積層された樹脂フィルムを有したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記振動膜保持部は、導電体及び絶縁体の複合体であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、
前記導電性ケースの前記音孔の総面積は、前記固定電極の前記音孔の総面積より大きく、
前記固定電極の前記音孔の総面積は、前記振動膜の振動可能な部分の総面積の１／１０００より大きく１／１０より小さいことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記振動膜の厚みは、１μｍより大きく３μｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記振動膜の基本共振周波数は、１０ＫＨｚより大きく３５ＫＨｚより小さいことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記固定電極に付されたエレクトレット材を備え、
前記エレクトレット材の厚みは、３μｍより大きく２５μｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記導電性ケースに取り付けられて前記導電性ケースと電気的に接続された導電性面布を備え、
前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成され、
前記導電性ケースの音孔は、前記導電性面布によって覆われたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記導電性面布は、導電性物質及び非導電性物質の複合体であることを特徴とする請求項９に記載のコンデンサセンサ。
- 前記導電性ケース及び前記固定電極の間に配置された導電性スペーサを備え、
前記導電性ケース及び前記固定電極は、それぞれ音孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記固定電極の前記音孔の少なくとも一部は、前記導電性ケースの前記音孔以外の部分と対向したことを特徴とする請求項１１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記固定電極は、前記振動膜と外周部の形状が異なることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記導電性ケースの前記振動膜保持部側の面に付された絶縁部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記導電性ケース及び前記振動膜保持部の間に絶縁部を備え、
前記絶縁部は、前記導電性ケースとは独立していることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記絶縁部は、金属の母材と、前記母材の表面に施された絶縁材料との複合体であることを特徴とする請求項１５に記載のコンデンサセンサ。
- 前記振動膜保持部と前記回路実装基板との間に配置された導電性部材を備え、
前記回路実装基板は、前記導電性部材を介して前記振動膜保持部と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 外部の機器と電気的に接続可能な端子と、前記端子に電気的に接続されノイズを除去するノイズ除去部とを有し、
前記ノイズ除去部は、前記回路実装基板に実装されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。 - 前記端子に電気的に接続され前記回路実装基板に実装されたバリスタ素子を備えたことを特徴とする請求項１８に記載のコンデンサセンサ。
- 前記回路実装基板の内部に埋め込まれた素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 印刷及び薄膜プロセスの少なくとも一方によって前記回路実装基板上に形成された素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記回路実装基板上に実装されたベアチップを備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 前記導電性ケースの前記固定電極側の面に付された絶縁部と、前記導電性ケース及び前記固定電極の間を電気的に接続した導通部とを有したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサセンサ。
- 互いに対向した一対の開口部を有した導電性ケースと、前記開口部を介して前記導電性ケースに圧入された固定電極と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極と離隔して配置された導電性の振動膜と、前記導電性ケースの内部に収納され前記振動膜を保持した導電性の振動膜保持部と、前記導電性ケースの内部に収納され前記固定電極及び前記振動膜とそれぞれ前記導電性ケース及び前記振動膜保持部を介して電気的に接続された回路実装基板とを備えたことを特徴とするコンデンサセンサ。
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