JPWO2009099091A1 - マイクロホンユニット - Google Patents

Abstract

マイクロホンユニット２は、マイク基板１３と、振動板２２を含む仕切り部２０とを含む。マイク基板１３は、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を有し、仕切り部２０は、第１の基板開口部１４を覆い、振動板２２は、第１の基板開口部１４の一部を覆い、少なくともマイク基板１３の内部に形成される基板内部空間１２を含む空間であって、振動板２２から第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を介して外部へと連通する内部空間が形成されている。これにより、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロホンユニットが実現可能になる。

Description

本発明は、マイクロホンユニットに関する。

電話などによる通話や、音声認識、音声録音などに際しては、目的の音声（話者の声）のみを集音することが好ましい。しかし、音声入力装置の使用環境では、背景雑音など目的の音声以外の音が存在することがある。そのため、雑音が存在する環境で使用される場合にも目的の音声を正確に抽出することを可能にする、すなわち雑音を除去する機能を有する音声入力装置の開発が進んでいる。

また、近年では、電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置を小型化する技術が重要になっている。
特開２００７−８１６１４号公報

遠方ノイズを抑圧する接話マイクロホンとして、２つのマイクロホンからの電圧信号の差を示す差分信号を生成して利用する差動マイクが知られている。しかし、２つのマイクロホンを用いるが故に、差動マイクを高密度に実装し、マイクロホンユニットを小型化することは困難であった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、差動マイクを高密度に実装し、小型化したマイクロホンユニットを提供することを目的とする。

（１）本発明に係るマイクロホンユニットは、
マイク基板と、振動板を含む仕切り部とを含み、前記振動板をその両面に加わる音圧の差によって振動させて入力音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板は、一方の面に設けられた第１の基板開口部及び第２の基板開口部を有し、
前記仕切り部は、前記第１の基板開口部を覆い、
前記振動板は、前記第１の基板開口部の少なくとも一部を覆い、
少なくとも前記マイク基板の内部に形成される基板内部空間を含む空間であって、前記振動板から前記第１の基板開口部及び前記第２の基板開口部を介して外部へと連通する内部空間が形成されていることを特徴とする。

仕切り部は、いわゆるメムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。また、振動板については無機圧電薄膜、あるいは有機圧電薄膜を使用して、圧電効果により音響−電気変換するようなものであってもよいし、エレクトレット膜を使用しても構わない。また、マイク基板については、絶縁成形基材、焼成セラミックス、ガラスエポキシ、プラスチック等の材料により構成されるものであってよい。

本発明によると、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロホンユニットが実現可能になる。

（２）このマイクロホンユニットであって、
前記基板内部空間は、前記第１の基板開口部及び第２の基板開口部を両端に含む領域の鉛直方向に設けられてもよい。

（３）このマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板の一方の面側に被せる蓋部を含み、
前記蓋部は、第１の蓋部開口部と、第２の蓋部開口部と、第３の蓋部開口部と、第４の蓋部開口部と、前記第１の蓋部開口部と前記第２の蓋部開口部とを繋ぐ第１の蓋部内部空間と、前記第３の蓋部開口部と第４の蓋部開口部とを繋ぐ第２の蓋部内部空間とを有し、
前記第１の蓋部内部空間は、前記第１の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第２の蓋部開口部を介して前記内部空間と連通し、
前記第２の蓋部内部空間は、前記第３の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第４の蓋部開口部の少なくとも一部において前記仕切り部により前記内部空間と仕切られてもよい。

（４）このマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板は、前記基板内部空間が形成されるように複数の基板を貼り合わせてなることとしてもよい。

（５）このマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板は、他方の面に設けられた第３の基板開口部を有し、
前記内部空間は、前記第１の基板開口部及び前記第２の基板開口部に加えて前記第３の基板開口部を介して前記振動板と外部とを連通してもよい。

（６）このマイクロホンユニットであって、
前記基板内部空間は、前記第３の基板開口部の鉛直方向に設けられてもよい。

（７）このマイクロホンユニットであって、
配線基板を有し、
前記配線基板は、前記マイク基板の他方の面側に配置されて前記第３の基板開口部を塞ぐように接合されてもよい。

（８）このマイクロホンユニットであって、
前記第１の蓋部開口部から振動板までの音波到達時間と、前記第３の蓋部開口部から振動板までの音波到達時間が等しくなってもよい。

（９）このマイクロホンユニットであって、
前記第２の蓋部内部空間内の、前記マイク基板の一方の面側に配置された信号処理回路を含んでもよい。

第１の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第１の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図 第１の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の下基板の構成を示す概略平面図 第１の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の上基板の構成を示す概略平面図 コンデンサ型マイクロホンの構成を模式的に示した断面図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の下基板の構成を示す概略平面図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の中基板の構成を示す概略平面図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の中基板の構成を示す概略平面図 第２の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の別の構成例を示す図 第３の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第３の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図 第３の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の下基板の構成を示す概略平面図 第３の実施の形態に係るマイクロホンユニットが備えるマイク基板の構成例を示す図で、２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板の上基板の構成を示す概略平面図 第４の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第４の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図 第５の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第５の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図 第６の実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成を示す図 第６の実施の形態に係るマイクロホンユニットの動作を説明するための断面図

符号の説明

１〜６ マイクロホンユニット
１０、１３、１６ マイク基板
１１ 基板開口部
１２ 基板内部空間
１４ 第１の基板開口部
１５ 第２の基板開口部
１７ 第３の基板開口部
２０ 仕切り部
２２ 振動板
２４ 保持部
３０ 配線基板
３１〜３２電極
３３ シール部
４０ 蓋部
４１ 第１の蓋部開口部
４２ 第２の蓋部開口部
４３ 第３の蓋部開口部
４４ 第４の蓋部開口部
４５ 第１の蓋部内部空間
４６ 第２の蓋部内部空間
５０ 信号処理回路
２００ コンデンサ型マイクロホン
２０２ 振動板
２０４ 電極

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。

なお、以下に説明するマイクロホンユニットは、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。

１．第１の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第１の実施の形態に係るマイクロホンユニット１の構成について、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ及び図３を参照して説明する。

図１Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の平面図を模式的に表した図である。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、マイク基板１０を含む。マイク基板１０は、一方の面に面する基板開口部１１と、基板開口部１１を介して外部と連通する基板内部空間１２を有する。基板内部空間１２は、基板開口部１１の鉛直方向のみに設けられてもよい。

基板内部空間１２の形状は特に限定されるものではないが、例えば直方体としてもよい。また、基板開口部１１の形状は特に限定されるものではないが、例えば長方形としてもよく、基板内部空間１２が直方体である場合には、基板内部空間１２の１つの面全体に基板開口部１１を配置してもよい。

マイク基板１０は、絶縁成形基材、焼成セラミックス、ガラスエポキシ、プラスチック等の材料で形成されてもよい。また、基板内部空間１２を有するマイク基板１０は、例えば、凸部を有する型を絶縁成形基材に押圧することによって製造したり、所望の型を用いて焼成セラミックスによって製造したり、貫通孔を有する基板と貫通孔を有さない基板を複数貼り合わせることによって製造したりすることが可能である。

図２Ａ及び図２Ｂは、貫通孔を有する基板と貫通孔を有さない基板を複数貼り合わせることによって製造されるマイク基板１０の構成例を説明するための図である。図２Ａは２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１０の下基板の構成を示す概略平面図、図２Ｂは２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１０の上基板の構成を示す概略平面図である。マイク基板１０は、貫通孔を有さない下基板１０１の上に、平面視略矩形状の貫通孔１０２ａを有する上基板１０２を貼り合わせて得ることができる。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、基板開口部１１の一部を覆う位置に配置されている。

仕切り部２０は、その一部に振動板２２を含む。振動板２２は、音波が入射すると法線方向に振動する部材である。そして、マイクロホンユニット１では、振動板２２の振動に基づいて電気信号を抽出することで、振動板２２に入射した音声を示す電気信号を取得する。すなわち、振動板２２は、マイクロホンの振動板である。

振動板２２は、基板開口部１１の一部を覆う位置に配置されている。なお、振動板２２の振動面の位置は、基板開口部１１の開口面と一致していても一致していなくてもよい。また、仕切り部２０は、振動板２２を保持する保持部２４を有していてもよい。

以下、本実施の形態に適用可能なマイクロホンの一例として、コンデンサ型マイクロホン２００の構成について説明する。図３は、コンデンサ型マイクロホン２００の構成を模式的に示した断面図である。

コンデンサ型マイクロホン２００は、振動板２０２を有する。なお、振動板２０２が、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の振動板２２に相当する。振動板２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）で、導電性を有し、電極の一端を形成している。コンデンサ型マイクロホン２００は、また、電極２０４を有する。電極２０４は、振動板２０２と対向、近接して配置されている。これにより、振動板２０２と電極２０４とは容量を形成する。コンデンサ型マイクロホン２００に音波が入射すると、振動板２０２が振動して、振動板２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動板２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を、例えば電圧の変化として取り出すことによって、振動板２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロホン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロホン２００では、電極２０４は、音波の影響を受けない構造をなしていてもよい。例えば、電極２０４はメッシュ構造をなしていてもよい。

ただし、本発明に適用可能なマイクロホン（振動板２２）は、コンデンサ型マイクロホンに限られるものではなく、既に公知となっているいずれかのマイクロホンを適用することができる。例えば、振動板２２は、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型（クリスタル型）等の、種々のマイクロホンの振動板であってもよい。

あるいは、振動板２２は、半導体膜（例えばシリコン膜）であってもよい。すなわち、振動板２２は、シリコンマイク（Ｓｉマイク）の振動板であってもよい。シリコンマイクを利用することで、マイクロホンユニット１の小型化、及び、高性能化を実現することができる。

なお、振動板２２の形状は特に限定されるものではない。例えば、振動板２２の外形は円形をなしていてもよい。

図１Ｂは、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の動作を説明するための断面図である。

振動板２２の一方の面には、基板内部空間１２を通過しないで振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ１が入射され、振動板２２の他方の面には、基板内部空間１２を通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ１が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ１と音圧Ｐｂ１の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、マイク基板１０の同一面上の２点における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

２．第２の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第２の実施の形態に係るマイクロホンユニット２の構成について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ乃至図５Ｃ及び図６を参照して説明する。

図４Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット２の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット２の平面図を模式的に表した図である。なお、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット２は、マイク基板１３を含む。マイク基板１３は、一方の面に面する第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５と、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を介して外部と連通する基板内部空間１２を有する。基板内部空間１２は、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を両端に含む領域の鉛直方向のみに設けられてもよい。

基板内部空間１２の形状は特に限定されるものではないが、例えば直方体としてもよい。また、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５の形状は特に限定されるものではないが、例えば円形や長方形としてもよい。さらに、基板内部空間１２が直方体である場合には、基板内部空間１２の１つの面の両端にそれぞれ第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を配置してもよい。

マイク基板１３は、絶縁成形基材、焼成セラミックス、ガラスエポキシ、プラスチック等の材料で形成されてもよい。また、基板内部空間１２を有するマイク基板１３は、例えば、貫通孔を有する基板と貫通孔を有さない基板を貼り合わせることによって製造したりすることが可能である。

図５Ａ乃至図５Ｃは、貫通孔を有する基板と貫通孔を有さない基板を貼り合わせることによって製造されるマイク基板１３の構成例を説明するための図である。図５Ａは３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１３の下基板の構成を示す概略平面図、図５Ｂは３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１３の中基板の構成を示す概略平面図、図５Ｃは３枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１３の上基板の構成を示す概略平面図である。マイク基板１３は、貫通孔を有さない下基板１３１の上に、平面視略矩形状の貫通孔１３２ａを有する中基板１３２を貼り合わせ、更に、平面視略矩形状の２つの貫通孔１３３ａ、１３３ｂを有する上基板１３３を貼り合わせて得ることができる。

なお、下基板１３１と中基板１３２とを準備する代わりに、貫通孔を有さない基板として図６に示すような平面視略矩形状の溝部１３４ａを有する下基板１３４を準備し、これに、上述の２つの貫通孔１３３ａ、１３３ｂを有する上基板１３３を貼り合わせてマイク基板１３を得ても良い。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット２は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、第１の基板開口部１４の全てを覆う位置に配置されている。仕切り部２０の構成は、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１と同様である。仕切り部２０の振動板２２は、第１の基板開口部１４の一部を覆う位置に配置されている。なお、振動板２２の振動面の位置は、第１の基板開口部１４の開口面と一致していても一致していなくてもよい。

図４Ｂは、本実施の形態に係るマイクロホンユニット２の動作を説明するための断面図である。

振動板２２の一方の面には、基板内部空間１２を通過しないで振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ２が入射され、振動板２２の他方の面には、基板内部空間１２通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ２が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ２と音圧Ｐｂ２の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

ここで、良好な差動マイク特性を得るためには、マイク基板１３と保持部２４間の接着が重要となる。マイク基板１３と保持部２４との間に音響的なリークがあると、第２の基板開口部１５から入る音圧が振動板２２に伝達できなくなり、良好な差動マイク特性を得ることができない。本実施例では、第１の基板開口部１４において、振動板２２を保持する保持部２４の下面の４辺全てがマイク基板１３の上面と密着しているため、この一面についてシール材等による音響リーク対策を施すことにより、ばらつきなく良好な差動マイク特性を得ることができ、環境変化に対しても強いマイクロホンユニットを得ることができる。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、マイク基板１３の同一面上の２点における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

３．第３の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第３の実施の形態に係るマイクロホンユニット３の構成について、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。

図７Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット３の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット３の平面図を模式的に表した図である。なお、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１並びに図４Ａを用いて説明したマイクロホンユニット２と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット３は、マイク基板１６を含む。マイク基板１６は、一方の面に面する第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５と、他方の面に面する第３の基板開口部１７と、第１の基板開口部１４、第２の基板開口部１５及び第３の基板開口部１７を介して外部と連通する基板内部空間１２とを有する。基板内部空間１２は、第３の基板開口部１７の鉛直方向のみに設けられてもよい。

基板内部空間１２の形状は特に限定されるものではないが、例えば直方体としてもよい。また、第１の基板開口部１４、第２の基板開口部１５及び第３の基板開口部１７の形状は特に限定されるものではないが、例えば円形や長方形としてもよい。さらに、内部空間１２が直方体である場合には、直方体の対向する面の一方の両端にそれぞれ第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を、直方体の対向する面の他方に第３の基板開口部１７を配置してもよい。また、基板内部空間１２が直方体である場合には、基板内部空間１２の１つの面全体が第３の基板開口部１７であってもよい。

マイク基板１６は、絶縁成形基材、焼成セラミックス、ガラスエポキシ、プラスチック等の材料で形成されてもよい。また、基板内部空間１２を有するマイク基板１６は、例えば、凸部を有する型を絶縁成形基材に押圧することによって製造した後に貫通孔を形成したり、所望の型を用いて焼成セラミックスによって製造した後に貫通孔を形成したり、異なる配置の貫通孔を有する基板を貼り合わせることによって製造したりすることが可能である。

図８Ａ及び図８Ｂは、異なる配置の貫通孔を有する基板を貼り合わせることによって製造されるマイク基板１６の構成例を説明するための図である。図８Ａは２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１６の下基板の構成を示す概略平面図、図８Ｂは２枚の基板を貼り合わせて成るマイク基板１６の上基板の構成を示す概略平面図である。マイク基板１６は、平面視略矩形状の貫通孔１６１ａを有する下基板１６１の上に、平面視略矩形状の２つの貫通孔１６２ａ、１６２ｂを有する上基板１６２を貼り合わせて得ることができる。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット３は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、第１の基板開口部１４の全てを覆う位置に配置されている。仕切り部２０の構成は、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１並びに図４Ａを用いて説明したマイクロホンユニット２と同様である。なお、振動板２２の振動面の位置は、第１の基板開口部１４の開口面と一致していても一致していなくてもよい。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット３は、図７Ｂに示すように、配線基板３０と接合してもよい。配線基板３０は、マイク基板１６を保持し、振動板２２の振動に基づく電気信号を他の回路等へ導く配線等が形成される。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット３は、振動板２２の振動に基づく電気信号を配線基板３０へ導くための電極３１及び３２を含んでもよい。なお、図７Ｂでは、電極が２つ示されているが、電極の形状及び数は、特に限定されない。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット３は、図７Ｂに示すように、配線基板３０と接合することにより、配線基板３０により第３の基板開口部１７を塞ぐことができ、基板内部空間１２を音波経路として利用することが可能になる。

配線基板３０は、マイク基板１６の他方の面において第３の基板開口部１７を全方向に囲む領域と接合されていてもよい。例えば、マイク基板１６の他方の面において第３の基板開口部１７の周囲を途切れることなく囲み、マイク基板１６と配線基板３０を接合するシール部３３を含んでもよい。これにより、マイク基板１６と配線基板３０の隙間から第３の基板開口部１７に入り込む音声（音響リーク）を防ぐことができる。

シール部３３は、例えば半田により形成されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤や、特に導電性のない接着剤により形成されてもよい。また例えば、粘着シール等気密性を確保できる材料により形成されてもよい。

次に、図７Ｂを用いて、本実施の形態に係るマイクロホンユニット３の動作を説明する。

振動板２２の一方の面には、内部空間１２を通過しないで振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ３が入射され、振動板２２の他方の面には、内部空間１２を通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ３が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ３と音圧Ｐｂ３の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

ここで、良好な差動マイク特性を得るためには、マイク基板１６と保持部２４間の接着が重要となる。マイク基板１６と保持部２４との間に音響的なリークがあると、第２の基板開口部１５から入る音圧が振動板２２に伝達できなくなり、良好な差動マイク特性を得ることができない。本実施例では、第１の基板開口部１４において、振動板２２を保持する保持部２４の下面の４辺全てがマイク基板１６の上面と密着しているため、この一面についてシール材等による音響リーク対策を施すことにより、ばらつきなく良好な差動マイク特性を得ることができ、環境変化に対しても強いマイクロホンユニットを得ることができる。

さらに、マイク基板１６について、配線基板３０を利用して第３の基板開口部１７を塞いで基板内部空間１２を確保する構成とすることにより、第２の実施の形態で示したマイク基板１３のような、基板内部空間１２の下部を封止する部材が不要となるため、マイク基板の厚みを抑えることが可能であり、薄型のマイクロホンユニット３を実現することができる。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、マイク基板１６の同一面上の２点における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

４．第４の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第４の実施の形態に係るマイクロホンユニット４の構成について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。

図９Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット４の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット４の平面図を模式的に表した図である。なお、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット４は、マイク基板１０を含む。マイク基板１０は、一方の面に面する基板開口部１１と、基板開口部１１を介して外部と連通する基板内部空間１２を有する。基板内部空間１２は、基板開口部１１の鉛直方向のみに設けられてもよい。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、基板開口部１１の一部を覆う位置に配置されている。また、仕切り部２０の振動板２２は、基板開口部の一部を覆う位置に配置されている。これらの構成は、図１Ａを用いて説明したマイクロホンユニット１と同一である。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット４は、マイク基板１０の一方の面側に被せる蓋部４０を含む。蓋部４０は、第１の蓋部開口部４１と、第２の蓋部開口部４２と、第３の蓋部開口部４３と、第４の蓋部開口部４４と、第１の蓋部開口部４１と第２の蓋部開口部４２とを繋ぐ第１の蓋部内部空間４５と、第３の蓋部開口部４３と第４の蓋部開口部４４とを繋ぐ第２の蓋部内部空間４６とを有する。

第１の蓋部内部空間４５は、第１の蓋部開口部４１を介して外部と連通するとともに、第２の蓋部開口部４２を介して基板内部空間１２と連通する。第１の蓋部開口部４１及び第２の蓋部開口部４２の形状は、特に限定されず、例えば矩形であっても円形であってもよい。また、第２の蓋部開口部４２の一部がマイク基板１０の一方の面に面していてもよい。

第２の蓋部内部空間４６は、第３の蓋部開口部４３を介して外部と連通するとともに、第４の蓋部開口部４４の少なくとも一部において仕切り部２０により基板内部空間１２と仕切られる。第３の蓋部開口部４３及び第４の蓋部開口部４４の形状は、特に限定されず、例えば矩形であっても円形であってもよい。また、第４の蓋部開口部４４の一部がマイク基板１０の一方の面に面していてもよい。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット４は、信号処理回路５０を含んでもよい。信号処理回路５０は、振動板２２の振動に基づく信号を増幅する等の処理を行う。信号処理回路５０は、第２の蓋部内部空間４６内の、マイク基板１０の一方の面側に配置されてもよい。信号処理回路５０は振動板２２の近くに配置することが好ましい。振動板２２の振動に基づく信号が微弱である場合には、外部電磁ノイズの影響を極力抑え、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）向上させることができる。また、信号処理回路５０は増幅回路だけでなく、ＡＤ変換器等を内蔵し、デジタル出力するような構成であっても構わない。

図９Ｂは、本実施の形態に係るマイクロホンユニット４の動作を説明するための断面図である。

振動板２２の一方の面には、第３の蓋部開口部４３から入射し、第２の蓋部内部空間４６を通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ４が入射し、振動板２２の他方の面には、第１の蓋部開口部４１から入射し、第１の蓋部内部空間４５及び基板内部空間１２通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ４が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ４と音圧Ｐｂ４の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、蓋部４０上の２点、すなわち第１の蓋部開口部４１および第３の蓋部開口部４３における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

また、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波到達時間と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波到達時間が等しくなるように構成してもよい。音波到達時間を等しくするために、例えば、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波の経路長と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波の経路長が等しくなるように構成してもよい。経路長は、例えば、経路の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。好ましくは、経路長の比率は±２０％（８０％以上１２０％以下の範囲）で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性が良好にできる。

この構成により、第１の蓋部開口部４１および第３の蓋部開口部４３から振動板２２に到達する音波の到達時間、すなわち位相を揃えることができ、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。

５．第５の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第５の実施の形態に係るマイクロホンユニット５の構成について、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。

図１０Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット５の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット５の平面図を模式的に表した図である。なお、図４Ａを用いて説明したマイクロホンユニット２並びに図９Ａを用いて説明したマイクロホンユニット４と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット５は、マイク基板１３を含む。マイク基板１３は、一方の面に面する第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５と、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を介して外部と連通する基板内部空間１２を有する。基板内部空間１２は、第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５を両端に含む領域の鉛直方向のみに設けられてもよい。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット５は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、第１の基板開口部１４の全てを覆う位置に配置されている。また、仕切り部２０の振動板２２は、第１の基板開口部１４の一部を覆う位置に配置されている。これらの構成は、図４Ａを用いて説明したマイクロホンユニット２と同一である。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット５は、マイク基板１３の一方の面側に被せる蓋部４０を含む。蓋部４０は、第１の蓋部開口部４１、第２の蓋部開口部４２、第３の蓋部開口部４３、第４の蓋部開口部４４、第１の蓋部内部空間４５及び第２の蓋部内部空間４６を有する。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット５は、信号処理回路５０を含んでもよい。これらの構成は、図９Ａを用いて説明したマイクロホンユニット４と同一である。

図１０Ｂは、本実施の形態に係るマイクロホンユニット５の動作を説明するための断面図である。

振動板２２の一方の面には、第３の蓋部開口部４３から入射し、第２の蓋部内部空間４６を通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ５が入射し、振動板２２の他方の面には、第１の蓋部開口部４１から入射し、第１の蓋部内部空間４５及び基板内部空間１２通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ５が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ５と音圧Ｐｂ５の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

ここで、良好な差動マイク特性を得るためには、マイク基板１３と保持部２４間の接着が重要となる。マイク基板１３と保持部２４との間に音響的なリークがあると、第２の基板開口部１５から入る音圧が振動板２２に伝達できなくなり、良好な差動マイク特性を得ることができない。本実施例では、第１の基板開口部１４において、振動板２２を保持する保持部２４の下面の４辺全てがマイク基板１３の上面と密着しているため、この一面についてシール材等による音響リーク対策を施すことにより、ばらつきなく良好な差動マイク特性を得ることができ、環境変化に対しても強いマイクロホンユニットを得ることができる。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、蓋部４０上の２点、すなわち第１の蓋部開口部および４１第３の蓋部開口部４３における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

また、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波到達時間と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波到達時間が等しくなるように構成してもよい。音波到達時間を等しくするために、例えば、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波の経路長と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波の経路長が等しくなるように構成してもよい。経路長は、例えば、経路の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。好ましくは、経路長の比率は±２０％（８０％以上１２０％以下の範囲）で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性が良好にできる。

この構成により、第１の蓋部開口部４１および第３の蓋部開口部４３から振動板２２に到達する音波の到達時間、すなわち位相を揃えることができ、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。

６．第６の実施の形態に係るマイクロホンユニット
第６の実施の形態に係るマイクロホンユニット６の構成について、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して説明する。

図１１Ａは、本実施の形態に係るマイクロホンユニットの構成の一例を示す図で、上段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット６の断面図、下段は本実施の形態に係るマイクロホンユニット６の平面図を模式的に表した図である。なお、図７Ａを用いて説明したマイクロホンユニット３並びに図９Ａを用いて説明したマイクロホンユニット４と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、マイク基板１６を含む。マイク基板１６は、一方の面に面する第１の基板開口部１４及び第２の基板開口部１５と、他方の面に面する第３の基板開口部１７と、第１の基板開口部１４、第２の基板開口部１５及び第３の基板開口部１７を介して外部と連通する基板内部空間１２を有する。基板内部空間１２は、第３の基板開口部１７の鉛直方向のみに設けられてもよい。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、仕切り部２０を含む。仕切り部２０は、第１の基板開口部１４の全てを覆う位置に配置されている。また、仕切り部２０の振動板２２は、第１の基板開口部１４の一部を覆う位置に配置されている。これらの構成は、図７Ａを用いて説明したマイクロホンユニット３と同一である。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、マイク基板１６の一方の面側に被せる蓋部４０を含む。蓋部４０は、第１の蓋部開口部４１、第２の蓋部開口部４２、第３の蓋部開口部４３、第４の蓋部開口部４４、第１の蓋部内部空間４５及び第２の蓋部内部空間４６を有する。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、信号処理回路５０を含んでもよい。これらの構成は、図９Ａを用いて説明したマイクロホンユニット４と同一である。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、図１１Ｂに示すように、配線基板３０と接合してもよい。配線基板３０は、マイク基板１６を保持し、振動板２２の振動に基づく電気信号を他の回路等へ導く配線等が形成される。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、振動板２２の振動に基づく電気信号を配線基板３０へ導くための電極３１及び３２を含んでもよい。なお、図１１Ｂでは、電極が２つ示されているが、電極の形状及び数は、特に限定されない。

本実施の形態に係るマイクロホンユニット６は、図１１Ｂに示すように、配線基板３０と接合することにより、配線基板３０により第３の基板開口部１７を塞ぐことができ、基板内部空間１２を音波経路として利用することが可能になる。

配線基板３０は、マイク基板１６の他方の面において第３の基板開口部１７を全方向に囲む領域と接合されていてもよい。例えば、マイク基板１６の他方の面において第３の基板開口部１７の周囲を途切れることなく囲み、マイク基板１６と配線基板３０を接合するシール部３３を含んでもよい。これにより、マイク基板１６と配線基板３０の隙間から第３の基板開口部１７に入り込む音声（音響リーク）を防ぐことができる。

シール部３３は、例えば半田により形成されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤や、特に導電性のない接着剤により形成されてもよい。また例えば、粘着シール等気密性を確保できる材料により形成されてもよい。

次に、図１１Ｂを用いて、本実施の形態に係るマイクロホンユニット６の動作を説明する。

振動板２２の一方の面には、第３の蓋部開口部４３から入射し、第２の蓋部内部空間４６を通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｆ６が入射し、振動板２２の他方の面には、第１の蓋部開口部４１から入射し、第１の蓋部内部空間４５及び基板内部空間１２通過して振動板２２に達する音波の音圧Ｐｂ６が入射されることになる。よって、振動板２２は、音圧Ｐｆ６と音圧Ｐｂ６の差に基づいて振動することになる。すなわち、振動板２２は、差動マイクの振動板として動作する。

ここで、良好な差動マイク特性を得るためには、マイク基板１６と保持部２４間の接着が重要となる。マイク基板１６と保持部２４との間に音響的なリークがあると、第２の基板開口部１５から入る音圧が振動板２２に伝達できなくなり、良好な差動マイク特性を得ることができない。本実施例では、第１の基板開口部１４において、振動板２２を保持する保持部２４の下面の４辺全てがマイク基板１６の上面と密着しているため、この一面についてシール材等による音響リーク対策を施すことにより、ばらつきなく良好な差動マイク特性を得ることができ、環境変化に対しても強いマイクロホンユニットを得ることができる。

さらに、マイク基板１６について、配線基板３０を利用して第３の基板開口部１７を塞いで基板内部空間１２を確保する構成とすることにより、第５の実施の形態５で示したマイク基板１３のような、基板内部空間１２の下部を封止する部材が不要となるため、マイク基板の厚みを抑えることが可能であり、薄型のマイクロホンユニット６を実現することができる。

したがって、本実施の形態におけるマイクロホンユニットによれば、蓋部４０上の２点、すなわち第１の蓋部開口部および４１第３の蓋部開口部４３における音波を入力とし音圧差を検出することができる。また、１枚の振動板で構成された差動マイクを高密度に実装することで、小型で軽量なマイクロホンユニットが実現できる。

また、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波到達時間と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波到達時間が等しくなるように構成してもよい。音波到達時間を等しくするために、例えば、第１の蓋部開口部４１から振動板２２までの音波の経路長と、第３の蓋部開口部４３から振動板２２までの音波の経路長が等しくなるように構成してもよい。経路長は、例えば、経路の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。好ましくは、経路長の比率は±２０％（８０％以上１２０％以下の範囲）で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性が良好にできる。

この構成により、第１の蓋部開口部４１および第３の蓋部開口部４３から振動板２２に到達する音波の到達時間、すなわち位相を揃えることができ、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

例えば、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明したマイクロホンユニット１のように、マイク基板の一方の面に１つの開口部を有する構成と、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明したマイクロホンユニット３及び図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明したマイクロホンユニット６のように、マイク基板の他方の面に第３の開口部を有する構成を組み合わせた構成も可能である。

なお、第４乃至第６の実施の形態に記載のマイクロホンユニット４乃至６について、好ましくは第１の蓋部開口部４１と第３の蓋部開口部４３の間隔は５．２ｍｍ以下とすることにより、遠方ノイズ抑圧特性の優れた差動マイクロホンを実現することができる。

また、第１の蓋部開口部４１と第３の蓋部開口部４３の面積比率は±２０％以内（８０％以上１２０％以下の範囲）で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性を良好にできる。

さらに、基板内部空間１２の容積と第１の蓋部内部空間４５の容積の和と、第２の蓋部内部空間４６の容積との容積比率は±５０％以内（５０％以上１５０％以下の範囲）で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性を良好にできる。

（１）本発明に係るマイクロホンユニットは、
マイク基板と、振動板を含む仕切り部とを含み、前記振動板をその両面に加わる音圧の差によって振動させて入力音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板は、一方の面に設けられた第１の基板開口部及び第２の基板開口部と、他方の面に設けられた第３の基板開口部と、前記第１の基板開口部、前記第２の基板開口部、及び前記第３の基板開口部を介して前記マイク基板の外部と連通する基板内部空間と、を有し、
前記仕切り部は、前記第１の基板開口部を覆い、
前記振動板は、前記第１の基板開口部の少なくとも一部を覆い、
前記マイク基板の他方の面側には、前記第３の基板開口部を塞ぐように配線基板が配置されて、前記基板内部空間を含む内部空間が形成され、
前記マイク基板の一方の面側に被せる蓋部を含み、
前記蓋部は、第１の蓋部開口部と、第２の蓋部開口部と、第３の蓋部開口部と、第４の蓋部開口部と、前記第１の蓋部開口部と前記第２の蓋部開口部とを繋ぐ第１の蓋部内部空間と、前記第３の蓋部開口部と前記第４の蓋部開口部とを繋ぐ第２の蓋部内部空間と、を有し、
前記第１の蓋部内部空間は、前記第１の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第２の蓋部開口部を介して前記内部空間と連通し、
前記第２の蓋部内部空間は、前記第３の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第４の蓋部開口部の少なくとも一部において前記仕切り部により前記内部空間と仕切られることを特徴とする。

（２）このマイクロホンユニットであって、
前記基板内部空間は、前記第３の基板開口部の鉛直方向に設けられてもよい。

（３）このマイクロホンユニットであって、
前記マイク基板は、前記基板内部空間が形成されるように複数の基板を貼り合わせてなることとしてもよい。

（４）このマイクロホンユニットであって、
前記第１の蓋部開口部から前記振動板までの音波到達時間と、前記第３の蓋部開口部から前記振動板までの音波到達時間が等しくなることとしてもよい。

（５）このマイクロホンユニットであって、
前記振動板の振動に基づく信号を処理する信号処理回路を含み、
前記仕切り部と前記信号処理回路とは、いずれも前記マイク基板の一方の面上に配置されると共に、前記第２の蓋部内部空間内に設けられていることとしてもよい。

（６）このマイクロホンユニットであって、
前記仕切り部の前記振動板を保持する保持部は、前記マイク基板の一方の面に対向する面の全てが前記マイク基板の一方の面に密着していることとしてもよい。

（７）このマイクロホンユニットであって、
前記第１の蓋部開口部から前記振動板までの音波の経路長と、前記第３の蓋部開口部から前記振動板までの音波の経路長とは±２０％の差に収まっていることとしてもよい。

Claims (9)

1. マイク基板と、振動板を含む仕切り部とを含み、前記振動板をその両面に加わる音圧の差によって振動させて入力音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットであって、
   前記マイク基板は、一方の面に設けられた第１の基板開口部及び第２の基板開口部を有し、
   前記仕切り部は、前記第１の基板開口部を覆い、
   前記振動板は、前記第１の基板開口部の少なくとも一部を覆い、
   少なくとも前記マイク基板の内部に形成される基板内部空間を含む空間であって、前記振動板から前記第１の基板開口部及び前記第２の基板開口部を介して外部へと連通する内部空間が形成されていることを特徴とするマイクロホンユニット。
2. 請求項１に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記基板内部空間は、前記第１の基板開口部及び第２の基板開口部を両端に含む領域の鉛直方向に設けられていることを特徴とするマイクロホンユニット。
3. 請求項１に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記マイク基板の一方の面側に被せる蓋部を含み、
   前記蓋部は、第１の蓋部開口部と、第２の蓋部開口部と、第３の蓋部開口部と、第４の蓋部開口部と、前記第１の蓋部開口部と前記第２の蓋部開口部とを繋ぐ第１の蓋部内部空間と、前記第３の蓋部開口部と第４の蓋部開口部とを繋ぐ第２の蓋部内部空間とを有し、
   前記第１の蓋部内部空間は、前記第１の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第２の蓋部開口部を介して前記内部空間と連通し、
   前記第２の蓋部内部空間は、前記第３の蓋部開口部を介して外部と連通するとともに、前記第４の蓋部開口部の少なくとも一部において前記仕切り部により前記内部空間と仕切られることを特徴とするマイクロホンユニット。
4. 請求項１に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記マイク基板は、前記基板内部空間が形成されるように複数の基板を貼り合わせてなることを特徴とするマイクロホンユニット。
5. 請求項１に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記マイク基板は、他方の面に設けられた第３の基板開口部を有し、
   前記内部空間は、前記第１の基板開口部及び前記第２の基板開口部に加えて前記第３の基板開口部を介して前記振動板と外部とを連通することを特徴とするマイクロホンユニット。
6. 請求項５に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記基板内部空間は、前記第３の基板開口部の鉛直方向に設けられていることを特徴とするマイクロホンユニット。
7. 請求項５に記載のマイクロホンユニットであって、
   配線基板を有し、
   前記配線基板は、前記マイク基板の他方の面側に配置されて前記第３の基板開口部を塞ぐように接合されていることを特徴とするマイクロホンユニット。
8. 請求項３に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記第１の蓋部開口部から振動板までの音波到達時間と、前記第３の蓋部開口部から振動板までの音波到達時間が等しくなることを特徴とするマイクロホンユニット。
9. 請求項３に記載のマイクロホンユニットであって、
   前記第２の蓋部内部空間内の、前記マイク基板の一方の面側に配置された信号処理回路を含むことを特徴とするマイクロホンユニット。

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