KR100544287B1

KR100544287B1 - A phase delay filter for unidirectional condenser microphone

Info

Publication number: KR100544287B1
Application number: KR1020030036615A
Authority: KR
Inventors: 송청담; 정익주; 노청희
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2003-06-07
Filing date: 2003-06-07
Publication date: 2006-01-23
Also published as: KR20040105365A

Abstract

본 발명은 전방에서 입사되는 음에만 반응하는 단일지향성 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 그 두께가 50~400㎛임과 더불어 기공사이즈가 0.025~15㎛인 불소수지계와 아크릴계, 셀룰로오즈계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 글래스파이버 및 실리카계 제품중 어느 하나로 이루어져, 기존의 마이크로폰의 구조를 크게 변경하지 않고서도 단일 지향성을 얻을 수 있음과 더불어 품질이 검증된 기존의 위상지연필터를 이용하므로써 양산성을 확보할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a unidirectional condenser microphone which responds only to sound incident from the front, and has a thickness of 50 to 400 µm and a pore size of 0.025 to 15 µm, a fluorine resin, an acryl, cellulose, polyimide, and poly Made of any one of ester, glass fiber and silica products, it is possible to obtain unidirectionality without significantly changing the structure of the existing microphone, and to achieve mass production by using the existing phase delayed filter whose quality is proven. I would have to.

마이크로폰, 콘덴서, 지향성, 필터Microphone, condenser, directivity, filter

Description

Phase delay filter for unidirectional condenser microphone {A PHASE DELAY FILTER FOR UNIDIRECTIONAL CONDENSER MICROPHONE}

도 1a 및 도 1b는 종래의 단일지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터의 설치상태를 나타낸 종단면도,1A and 1B are longitudinal sectional views showing a state of installation of a phase delay filter for a conventional unidirectional condenser microphone;

도 2는 본 발명에 따른 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터의 적용례를 설명하기 위한 분리사시도,2 is an exploded perspective view illustrating an application example of a phase delay filter for a unidirectional condenser microphone according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터의 사용상태를 나타낸 종단면도,3 is a longitudinal sectional view showing a state of use of a phase delay filter for a unidirectional condenser microphone according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 지향응답특성도,4 is a directed response characteristic diagram of a condenser microphone according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 주파수응답특성도이다.5 is a frequency response characteristic diagram of a condenser microphone according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 마이크로폰 101 : 케이스100: microphone 101: case

102 : 전면음향홀 103 : 진동막102: front acoustic hole 103: vibration membrane

104 : 스페이서 105 : 절연링104: spacer 105: insulation ring

106 : 유전체판 107 : 금속링106: dielectric plate 107: metal ring

108 : 전계효과트랜지스터 109 : 인쇄회로기판108: field effect transistor 109: printed circuit board

110 : 후면음향홀 111 : 위상지연필터110: rear acoustic hole 111: phase delay filter

112 : 폴러링 113 : 음파유입홀112: polling 113: sound wave inlet hole

114 : 음향챔버114: acoustic chamber

본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 특히 일정방향으로 입사되는 음만을 큰 출력으로 재생시키며 일정 방향 이외의 음은 감쇠 출력시키는 데 사용되는 단일지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to condenser microphones, and more particularly, to a phase delay filter for a unidirectional condenser microphone, which is used to reproduce only a sound incident in a certain direction with a large output and to attenuate a sound other than a certain direction.

일반적으로 콘덴서 마이크로폰은 음파에 의한 막의 진동으로 정전용량이 변하는 것을 이용하여 음성을 전기적인 신호로 변환시키는 데 사용하는 것으로, 입사하는 음파의 입사각도에 의한 감도변화를 나타내는 지향성에 따라 크게 무지향성과 양지향성 및 단일 지향성으로 구분되어진다.In general, the condenser microphone is used to convert the voice into an electrical signal by using the capacitance change due to the vibration of the film caused by the sound wave, and largely omnidirectional and positive depending on the directivity indicating the sensitivity change due to the incident angle of the incident sound wave. It is divided into directivity and single directivity.

여기서, 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰(10)은 전방으로부터의 일정한 방향으로만 반응하는 것으로서, 도 1a와 도 1b에 나타낸 바와 같이, 케이스(11) 내부 저면에 진동막(12)과 스페이서(13) 및 절연링(14)이 차례로 적층되어 있고, 상기 절연링(14) 내부에 배면전극이라고도 일컫는 백일렉트릿(back electret; 15)이 상기 스페이서(13)와 대면하여 삽입되어 있고, 상기 절연링(14) 내측상부에 끼워지는 금속링(metal Ring; 16) 상부에는 인쇄회로기판(17)이 적층된 구조이다.Here, the unidirectional condenser microphone 10 reacts only in a constant direction from the front, and as shown in FIGS. 1A and 1B, the vibrating membrane 12, the spacer 13, and the insulation are disposed on the bottom surface of the case 11. The ring 14 is sequentially stacked, and a back electret 15, also referred to as a back electrode, is inserted into the insulating ring 14 so as to face the spacer 13, and the insulating ring 14 The printed circuit board 17 is stacked on the upper portion of the metal ring 16 inserted into the inner upper portion.

그리고, 상기 백일렉트릿(15)위에는 위상지연필터(18a,18b)가 삽입되어 있고, 이 위상지연필터(18a,18b)는 상기 금속링(16)에 의해 기구적으로 고정된다.Phase delay filters 18a and 18b are inserted on the back electret 15, and the phase delay filters 18a and 18b are mechanically fixed by the metal ring 16.

상기한 위상지연필터(18a,18b)는 음에 대한 저항체로서, 상기 인쇄회로기판(17)의 후면음향홀(17a)을 통과한 음은 위상이 180도 지연되어, 전방 음향홀을 통과한 음과 상쇄됨으로서 마이크로폰(100)에 지향특성을 갖도록 하는 것으로, 종래에는 폴리에틸렌계 수지소결제품(18a) 혹은 동소결제품(18b)을 사용하였다.The phase delay filters 18a and 18b are resistors for sound, and the sound passing through the rear acoustic hole 17a of the printed circuit board 17 is delayed by 180 degrees and passes through the front acoustic hole. In order to have the directivity characteristic of the microphone 100 by offsetting, the polyethylene resin sintered product 18a or the copper sintered product 18b was conventionally used.

그런데, 폴리에틸렌계 수지소결제품을 위상지연필터(18a)로 사용하는 경우 도 1a와 같이 통기도를 확보하기 위해서 두께(약 2mm정도)가 두꺼워져 그 만큼 마이크로폰(10)의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있고, 아울러 기존의 마이크로폰(10) 내부의 음향챔버(19)가 작아져 음향성능이 저하되는 문제점이 있었다.However, when the polyethylene resin sintered product is used as the phase delay filter 18a, as shown in FIG. 1A, the thickness of the microphone 10 is increased so that the thickness of the microphone 10 is increased. In addition, the conventional acoustic chamber 19 inside the microphone 10 is smaller, there is a problem that the acoustic performance is lowered.

또한, 도 1b와 같이 동소결제품을 위상지연필터(18b)로 사용하는 경우에는 적절한 통기도를 갖는 제품의 확보가 어려워 양산성이 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다.In addition, when the copper sintered product is used as the phase delay filter 18b, as shown in FIG.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 초박형으로 제작할 수 있어 기존의 마이크로폰의 구조변경을 최소화할 수 있음과 더불어 음향챔버를 충분히 확보하여 음향특성의 저하를 방지할 수 있도록 한 단일 지향성 콘덴 서 마이크로폰용 위상지연필터를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and can be manufactured in an ultra-thin, minimizing the structure change of the existing microphone, as well as ensuring a sufficient acoustic chamber to prevent the deterioration of acoustic characteristics. It is an object of the present invention to provide a phase delay filter for a directional capacitor microphone.

본 발명의 다른 목적은 적절한 통기도를 갖는 제품을 쉽게 확보하여 양산성이 우수한 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide a phase delay filter for a unidirectional condenser microphone excellent in mass production by easily securing a product having a suitable ventilation.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터는, 음의 감쇠능력이나 통기성 등에서 품질의 우수성을 검증받은 공지의 불소수지계, 아크릴계, 셀룰로오즈계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 글래스파이버, 실리카계 필터중 어느 하나 혹은 이들을 복합하여 이루어진다.Phase delay filter for monodirectional condenser microphone of the present invention for achieving the above object is a known fluorine resin, acryl, cellulose, polyimide, polyester, which has been proven to be excellent in quality in terms of sound attenuation ability and breathability, etc. , Glass fiber, silica filter or any combination thereof.

여기서, 본 발명의 필터는 두께가 50~400㎛임과 더불어 기공사이즈가 0.025~15㎛인 것이 바람직하다. 기공사이즈는 제품의 규격 및 성능에 따라 선택할 수 있다.Herein, the filter of the present invention preferably has a thickness of 50 to 400 μm and a pore size of 0.025 to 15 μm. The pore size can be selected according to the specifications and performance of the product.

상기, 불소수지계로서는 폴리테트라플로로에틸렌(Polytetrafluorethyelene; PTFE), 퍼플로로알콕시(Perfluoroalkoxy; PFA), 폴리비닐리덴플로라이드(Polyviny lidene fluoride; PVDF) 필터중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.As the fluorine resin system, any one of polytetrafluoroethyelene (PTFE), perfluoroalkoxy (PFA), and polyviny lidene fluoride (PVDF) filter may be selected and used.

상기 아크릴수지계로서는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacylate; PMMA), 폴리메틸아클릴레이트(Polymethtylacylate; PMA), 폴리아크릴로니트릴(Poly acrylontrile; PNA) 필터중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.As the acryl resin system, any one of polymethyl methacrylate (PMMA), polymethyl acrylate (PMA) and polyacrylonitrile (Poly acrylontrile (PNA)) filters can be selected and used.

상기 셀룰로오즈계로서는 셀룰로오즈(cellulose), 셀룰로오즈 나이트레이트 (Cellulose nitrate), 셀룰로오즈 아세테이드(Cellulose acetate) 필터중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.As the cellulose system, any one of cellulose, cellulose nitrate, and cellulose acetate filter may be selected and used.

도 2는 본 발명에 따른 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터의 적용례를 설명하기 위한 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터의 사용상태를 나타낸 종단면도이다.2 is an exploded perspective view illustrating an application example of a phase delay filter for a single directional condenser microphone according to the present invention, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state of use of the phase delay filter for a single directional condenser microphone according to the present invention.

도시된 바와 같이 마이크로폰(100)의 케이스(101) 내부 저면에 진동막(103)과 스페이서(104) 및 절연링(105)이 차례로 적층되어 있고, 상기 절연링(105) 내부에 백일렛트릿(106)이 상기 스페이서(104)와 대면하여 삽입되어 있으며, 상기 절연링(105) 내측상부에 금속링(107)이 삽입되어 있다.As illustrated, the vibration membrane 103, the spacer 104, and the insulating ring 105 are sequentially stacked on the inner bottom surface of the case 101 of the microphone 100, and a backlet is formed inside the insulating ring 105. 106 is inserted to face the spacer 104, and a metal ring 107 is inserted into the upper portion of the insulating ring 105.

그리고, 상기 금속링(107) 상부에는 그 저면에 전계효과트랜지스터(FET; 108)를 구비한 인쇄회로기판(109)이 적층되어 있고, 상기 인쇄회로기판(109)에는 후면음이 통과하는 후면음향홀(110)이 형성되어 있으며, 상기 인쇄회로기판(109)의 소정위치에는 후면음향홀(110)을 통과하는 후면음의 위상을 180도 지연시켜 전방입사음과 상쇄하여 지향성을 부여하기 위한 위상지연필터(111)가 실장되어 있다.In addition, a printed circuit board 109 having a field effect transistor (FET) 108 is stacked on the bottom surface of the metal ring 107, and a back sound through which a back sound passes is formed on the printed circuit board 109. A hole 110 is formed, and a phase for delaying the phase of the rear sound passing through the rear sound hole 110 by 180 degrees at a predetermined position of the printed circuit board 109 to offset the front incident sound to provide directivity. The delay filter 111 is mounted.

상기 케이스(101)는 마이크로폰(100)의 각 구성요소를 밀봉/압착하여 일체화 시켜 외부로부터 이물질이나 전기적 잡음의 유입을 방지하는 역할을 하는 것으로, 재질은 통상 알루미늄 재질로 이루어지고, 형상은 원통형상으로 되어 있으며, 전면(도면에서 저면)에는 소정 갯수의 전면음향홀(102)이 형성되어 마이크로폰(100) 전방으로부터의 유입되는 전면음이 통과할 수 있도록 되어 있다.The case 101 serves to prevent the inflow of foreign matter or electrical noise from the outside by sealing / compressing and integrating each component of the microphone 100. The material is generally made of aluminum, and the shape is cylindrical. In the front (bottom surface in the drawing), a predetermined number of front acoustic holes 102 are formed so that the front sound flowing from the front of the microphone 100 can pass.

상기 진동막(103)은 통상 PET 또는 PPS필름에 금(Au), 니켈(Ni) 등을 진공 증착하여 형성되는 것으로, 대면된 상기 백일렉트릿(106)과 미세한 간격을 유지한 상태에서 음파에 의해 진동하여 거리변화를 일으키면 그 거리변화가 전기적인 정전용량의 변화로 일어나도록 하는 작용을 하며, 폴러링(112)에 의해 케이스(101)의 내측저면에 지지된다.The vibrating membrane 103 is usually formed by vacuum deposition of gold (Au), nickel (Ni), etc. on a PET or PPS film, and in the state of maintaining a minute distance from the faced electret 106 When the vibration causes a distance change, the distance change acts as a change in the electrical capacitance, and is supported on the inner bottom of the case 101 by the polling 112.

상기 스페이서(104)에 의해 상기 진동막(103)과 일정한 간격만큼 이격된 위치에 백일렉트릿(106)이 적층되어 있는 바, 이 백일렛트릿(106)은 음파유입홀(113)이 다수개 형성되어 있고, 통상적으로 동판 또는 SUS판 등에 FEP필름이 접착된 패널을 프레스금형으로 타발하여 제조되고, 수KV의 고전압으로 대전되어 배극판 역할을 행하게 되는 바, 그 대전 전위는 해당하는 지향성 마이크로폰(100)의 감도를 결정하게 된다.The back electret 106 is stacked at a position spaced apart from the vibration membrane 103 by the spacer 104. The backlet 106 has a plurality of sound wave inflow holes 113. It is formed, and is usually produced by punching a panel on which a FEP film is adhered to a copper plate or an SUS plate in a press mold, and charged to a high voltage of several KV to serve as a double plate, and the charging potential thereof corresponds to a directional microphone ( 100).

상기 스페이서(104)는 상기 진동막(103)과 상기 백일렉트릿(106)의 사이에 개재되어 상호 일정한 간격을 유지시키는 간극체 역할 및 전기절연체 역할을 하게 되고, 대개 PET필름을 프레스금형으로 타발하여 제조된다.The spacer 104 is interposed between the vibrating membrane 103 and the back electret 106 to serve as a gap body and an electrical insulator to maintain a constant gap therebetween. It is prepared by foot.

상기 금속링(107)은 전계효과트랜지스터(108)의 게이트와 상기 백일렉트릿(106)을 전기적으로 연결시키는 기능을 갖게 되고, 대개는 황동을 프레스타발한 다음 금으로 도금하여 제조된다.The metal ring 107 has a function of electrically connecting the gate of the field effect transistor 108 and the back electret 106, and is usually manufactured by prepressing brass and plating with gold.

상기 절연링(105)은 내부에 상기 백일렉트릿(106)과 상기 금속링(107)이 삽입되며, 기구적 지지물 및 절연체로서 작용하게 되고, 통상 ABS, PBT(Polybutylene Terephthalate)재질로 사출성형해서 제조된다.The insulating ring 105 has the back electret 106 and the metal ring 107 inserted therein, and acts as a mechanical support and an insulator, and is usually injection molded from ABS or polybutylene terephthalate (PBT) material. Are manufactured.

상기 전계효과트랜지스터(108)는 상기 백일렉트릿(106)에 의해 검출되는 전 기적 용량변화를 임피던스의 변화로 출력하여 후단의 증폭기(도시하지 않음)에 변화신호를 전달하는 임피던스 컨버터로서 기능을 하는 것으로, 인쇄회로기판(109) 저면에 설치되어 있다.The field effect transistor 108 functions as an impedance converter for outputting a change in electric capacity detected by the back electret 106 as a change in impedance and transferring a change signal to an amplifier (not shown) at a later stage. It is provided on the bottom surface of the printed circuit board 109.

상기 인쇄회로기판(109)은 마이크로폰(100)의 후면 커버 및 출력단자 역할을 수행하는 것으로, 그 용도에 따라 접촉형, 핀형 및 납땜형으로 구분되며, 소정위치에 다수개의 마이크로폰(100) 후방으로부터의 음(후면음)이 유입되는 후면음향홀(110)이 형성되어 있다.The printed circuit board 109 serves as a rear cover and an output terminal of the microphone 100. The printed circuit board 109 is classified into a contact type, a pin type, and a soldering type according to its purpose, and is located from the rear of the plurality of microphones 100 at a predetermined position. A rear sound hole 110 is formed through which the sound of the sound (rear sound) is introduced.

도 3을 참조하여 본 발명의 위상지연필터에 의해 후면음의 위상을 지연시켜 지향성을 부여하는 과정을 설명하면, 케이스(101) 전방으로부터 유입되는 전면음은 상기 케이스(101)의 전면음향홀(102)로 유입되어 진동막(103)을 진동시키게 되고, 이 진동막(103)의 진동에 의해 상기 백일렉트릿(106)과의 사이에 거리변화가 생기면 그 거리변화에 대한 정전용량의 변화가 상기 전계효과트랜지스터(108)에서 검출되어 음성신호를 검출하게 된다.Referring to Figure 3 describes the process of imparting directivity by delaying the phase of the rear sound by the phase delay filter of the present invention, the front sound flowing from the front of the case 101 is the front acoustic hole ( 102 is introduced to vibrate the vibrating membrane 103. When a distance change occurs between the back electret 106 due to the vibration of the vibrating membrane 103, a change in capacitance with respect to the distance change is obtained. The field effect transistor 108 detects a voice signal.

반면, 케이스(101) 후방으로부터 유입되는 후면음은 상기 인쇄회로기판(109)의 후면음향홀(110)을 통과시 음파저항체로서의 상기 위상지연필터(111)를 직접 통과하면서 위상이 지연되고, 그 위상이 지연된 음파가 상기 일렉트릿(106)을 통과하여 상기 진동막(103)을 진동시키게 된다.On the other hand, the rear sound flowing from the rear of the case 101 is delayed in phase while directly passing through the phase delay filter 111 as an acoustic wave resistor when passing through the rear acoustic hole 110 of the printed circuit board 109. Sound wave of delayed phase passes through the electret 106 to vibrate the vibrating membrane 103.

따라서, 후면음과 전면음이 상쇠되어 전방향 단일지향성의 특성을 갖게 되는 바, 이러한 단일지향성 마이크로폰(100)은 도 4에 도시된 지향특성과 도 5와 같은 주파수응답 특성을 보이게 된다.Accordingly, the rear sound and the front sound are canceled to have omnidirectional omnidirectional characteristics. The monodirectional microphone 100 exhibits the directivity characteristic shown in FIG. 4 and the frequency response characteristic as shown in FIG. 5.

본 발명은 상기한 실시례에 국한되지 않으며, 본 발명의 기술적사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 지향성 콘덴서 마이크로폰용 위상지연필터에 의하면, 초박형이면서 통기도 내지 음에 대한 저항성 등 이미 검증된 기존의 위상지연필터를 사용하고, 기존의 마이크로폰의 내부구조를 거의 변경하지 않으므로써, 대량생산에 기여할 수 있게 된다.As described above, according to the phase delay filter for the unidirectional condenser microphone according to the present invention, the existing structure of the existing phase delay filter, which is ultra-thin and has already been proven such as resistance to air permeability or sound, is changed substantially. By doing so, it becomes possible to contribute to mass production.

또한, 초박형의 위상지연필터를 사용하므로써 기존의 마이크로폰의 두께를 두껍게 할 필요가 없으며, 음향챔버의 크기도 기존의 것과 대비할 때 거의 동일하므로 음향성능의 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In addition, by using an ultra-thin phase delay filter, it is not necessary to increase the thickness of the existing microphone, and the size of the acoustic chamber is almost the same as that of the conventional one, and thus the effect of preventing the degradation of the acoustic performance can be obtained.

Claims

In the phase delay filter for unidirectional condenser microphone which reproduces only the sound incident in a certain direction with a large output, and attenuates the sound outside the certain direction,

The phase delay filter

Located between the back outlet and the printed circuit board to attenuate the back sound coming from the rear sound hole of the printed circuit board,

The thickness is 50 ~ 400㎛ and the pore size is 0.025 ~ 15㎛,

Unidirectional condenser, characterized in that any one of polymethyl methacrylate (PMMA) filter, polymethyl acrylate (PMA) filter, polyacrylonitrile (PNA) filter, cellulose filter, cellulose nitrate filter, cellulose acetate filter Phase delay filter for microphone.

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