TWI268116B - Electret condenser microphone - Google Patents

Description

1268116 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本專利係關於麥克風，且更特定言之，本專利係關於能 併入一聲阻元件之駐極式電容麥克風。 【先前技術】 /向純式電容麥克風(ECM) 一般包括一外殼、一振動 膜及％〜、成、-後板與一能自後板來分離振動膜與環總 成的間隔物。ECM亦可包括一放大器，其可置放於一已電 力耦接至後板的印刷電路板上。將此等組件安裝於外殼 内種用於操作ECM之方式為藉由允許聲振動進入外殼 並允奸振動膜對其作出回廡义 U下出口應而發生振動。該處於振動狀態 的振動膜會引起振動膜與後板之間發生電容改變，其可伯 測作為H虎。猎由一合適導體（諸如電線），將該電訊號 麵接至放大器以自ECM產生一輸出。 一般而言’單向ECM應提供高的效能及控制，使得可加 強來自麥克風前部的聲音#、、古 ^ 、’肩除來自後部的聲音。可將單 ^ 、定向型ECM，以便藉由增加第二聲音入口埠來 =關於來自麥克風前部之聲音的效能，使得 ^, 自麥克風别部進入之聲音直接到達撫 動膜。藉由電阻/電容（Rc)棼 運振 入的舞立* (RC)聲學網路來延遲自麥克風後部進 ^的尸耳曰。可產生此延遲，使得能增強來自麥克 進 聲音並消除來自後部的聲音。 月1邻的 為建構RC聲學網路，可在第二聲音人 置放一聲阻材料。此材斜可山@ 早/、振動«之間 ’ ϋ由耗結塑料、黏結塑料、雷 93413.doc I268116 鑽孔碟片製成，且使聲音 μ n P *直於該材料之平面來傳播經 卿。忍即，通常以-具有第-表面及第二表面之薄 片或層的形式來提供該材料。 / 宜主二 接者使聲音以大體上垂直於 弟及第一表面而進行傳播。 該聲阻材料之此配置且右 且 置/、有右干缺點。該等聲阻材料通常 /、有一相對較大量的可變性 七各 欠性其對麥克風之方向性效能且 有重大影響，雷射鑽孔碟片兑 /、 旦沾1α 乃』徒仏目刖可利用材料之最小 里的可，史性，但成本較高。同樣，該材料之物理體積限制 了職之尺寸，從而使得難以縮減尺寸。體積限制 因此，需要廉價的、能簡單製造並可縮 寸之ECM。 J人 【發明内容】 一種駐極式電容麥克風苴 心 兄乳*包括—外殼、一置放於該外 殼内之振動膜、第一盥第-簦立 路 一弟一弇9入口埠及一聲阻材料，該 戽阻材料被置放於該外殘 哎±“ ， x外成内及苐一入口埠與振動膜之間的 聲軌中。該聲阻可淮_半I* 至振動膜的後板電力耦 接至一置放於該外殼内之放大器。 【實施方式】 ==易於作出多種修正及替代形式，但是已藉由 貫例將特疋貫把例展示於圖式中且本文將詳細描述此等實 施例。然而應瞭解，本揭示案並不意欲將本發明限制於所 描速之特殊形式，而是相反’本發明意欲涵蓋屬於由附加 之申睛專利範圍所界定的本發明之精神與範圍内的所有修 正、替代物及均等物。 93413.doc -6- 1268116 如將自對貫施例所作的以下描述中來瞭解，職可包括 一用於麥克風之外殼。該外殼可具有第—聲音人口璋及— 與該第-聲音入口埠分離並間隔開的第二聲音入口埠。可 在該外殼内置放-振動膜，其中該振動膜具有第一面與第 -面。可將該振動膜之第—面聲輕接至第—聲音入口璋， 並可將該振動膜之第二面聲麵接至第二聲音入口埠。可在 =殼内及在第二聲音入口璋與振動膜之第二面之間置放一 =元件。該聲阻元件可具有第—表面及與該第一表面分 離並間隔開的第二表面在 之望一“㈠ 表面與第二表面之間延伸 〇 帛一表面與第二表面之間延伸之第二邊 了將：將第一邊緣以聲學傳遞之方式耦接至第二入口埠且 =二邊緣以聲學傳遞之方式輕接至振動膜之第二面， 動聲Γ經由聲阻元件自第二聲音入口谭傳遞至振 之第二邊緣。 狀第-邊緣傳遞至聲阻元件 第：：:ECM可包括-用於麥克風之外殼。該外殼可具有 第一聲音入口埠及一盥嗜筮一咬 第二聲音人口埠^ 入口4分離並間隔開的 動膜具有第-面^ 殼内置放一振動膜，其中該振 至第—A立 ^ —面。可將該振動膜之第一面聲耦接 二聲立:=口蜂’並可將該振動膜之第二面聲麵接至第 θ 可將相元件置放於外殼内及第二聲音入 阻元;=於該振動膜之第二面的腔室之間。可形成聲 聲學傳二二具有外緣與内緣之法蘭部分。可將外緣以 耳予傳遞之方式搞接至第二聲音入口痒，且可將内緣以聲 93413.doc 1268116 予傳遞之方式搞接至腔室以形成一電阻-電容網路。 此外，ECM可包括一用於麥克風之外殼，其中該外殼具 有一聲音入口琿。可將一振動膜置放於該外殼内，且可將 該振動膜聲耦接至聲音入口埠。可在外殼内及聲音入口埠 與振動膜之間置放一聲阻元件。可將一後板耦接至振動 膜，以將振動膜之運動轉換成一電訊號。亦可提供一放大 器以提供一來自ECM之輸出，且聲阻材料可電力耦接後板 與放大器。就本文所述之ECM實施例而言，聲阻材料可為 編織金屬、燒結金屬、黏結金屬、編織塑料、燒結塑料、 黏結塑料、編織之有機纖維、燒結之有機纖維或黏結之有 機纖維。 參見圖1，單向駐極式電容麥克風（ECM)1〇〇可包括外殼 101，该外殼1 ο 1包括杯形外殼部分2 04與底部外殼部分 120。例如，可藉由打摺、焊接或黏結來將杯形外殼部分1〇4 與底部外殼部分120接合在一起。外殼101可由一導電材料 製成，或可使其上具有一導電材料塗層。在所示之實施例 中，外殼101係由鋁製成。如圖」所示，在杯形外殼部分1〇4 之表面105上形成了一通孔或聲音埠1〇6，以允許聲音進入 腔室109。將一通常由織物或毛氈製成之防塵罩102黏附於 杯形外设部分104，其中藉由一黏著劑來覆蓋通孔丨〇6以防 止碎片進入麥克風100。 麥克風1〇〇進一步包括一置放於杯形外殼部分1〇4之底面 107上的環總成108。環總成1〇8包括一連接至環構件 或振動膜支撐件之振動性振動膜1〇8a。環構件1⑽b可由不 93413.doc 1268116 銹鋼製成；然而可利用任何導電材料或包括導電性塗層之 材料，包括黃銅或錫。環總成⑽之振動性振動膜·必須 能夠回應於聲波而發生振動。同樣地，振動性振動膜· y由薄聚合物膜製成。舉例而言，振動膜可為6量規（gauge) 厚之聚對苯二甲酸乙二g旨薄膜（通常可以mylar商標講得） 或可為任何類㈣料。將該振動性振動膜黏附至環總成1〇8 之環構件娜。麥克風⑽另外還包括間隔片ug,其被置 放於環總成108與後板112之間，該後板m用於將環總成 ⑽與後板112分離。間隔片11〇之厚度設定了環總成1〇8與 後板112之間的間距。可形成後板112以包括複數個聲孔 114，從而允許進人外殼1()1之聲音振動能使振動膜⑽&產 生振動。後板112可由不銹鋼製成。後板112可另外具有一 鍍有-極化介電薄膜或駐極體材料的第—表面。舉例而 曰，可在後板112之第一表面上塗覆或鍍上鐵弗龍材料。將 該經塗覆之後板112稱作駐極體總成之固定電極。此外，對 X、，’里k覆之後板112進行靜電充電 charged) ° 將間隔片110置放於環總成108與外殼1〇1的壁之間，以將 振動性振動膜l〇8a與外殼101電分離。間隔片11〇通常由非 導電材料製成’且舉例而言可由200量規（gauge)之聚脂薄 膜塑膠製成。如圖1所示’間隔片110為間隔開後板112而在 與ί哀總成108之間提供了 一設定距離。此距離在後板112與 振動性振動膜108a之間提供了一界定間隙，從而使得空氣 月匕夠在振動膜108a與後板112之間運動。 93413.doc 1268116 位於後板112上之介電薄膜或駐極體材料與振動性振動 膜一起合作產生了一電訊號，該電訊號代表伴隨於振動膜 108a之聲學能量。如可為一般的熟習此項技術者所瞭解， 麥克風100之操作係基於在外部空氣（聲音）振動之影響 下，一固定電極、後板112與一可移動電極、振動性振動膜 108a之間所產生的電容變化。此電容變化與氣壓變化成比 例，且可經由電子放大器122而轉換成放大之聲音振動。接 著放大器122將電容變化轉換並放大成一能代表彼等變化 的電訊號。 麥克風100亦可包括圖2-4所示之額外聲音入口埠13〇。舉 例而言，藉由在位於法蘭132周圍之選定區域處的杯形外殼 部分104上對法蘭132進行不完全打摺而在麥克風1〇〇之後 部形成聲音入口埠130，將該等聲音入口埠13〇聲耦接至鄰 近於振動膜l〇8a的第二腔室144。為影響在麥克風1〇〇前部 處接收到的聲音能量的附加結合並消除在麥克風後部處接 收到的聲音能量，可提供聲阻元件丨丨8。該聲阻元件丨丨8可 為編織金屬、燒結金屬、黏結金屬、編織塑料、燒結塑料、 黏結塑料、編織之有機纖維、燒結之有機纖維、黏結之有 機纖維。在所示之實施例中，該聲阻材料為導電金屬絲布， 諸如不銹鋼絲布。同樣地，聲阻元件丨丨8亦可具有電力互連 後板112與電子放大器122之功能，其被置放跨過外殼1〇1 之頂面136與底部外殼120。 思即，藉由連續參看圖3並參看圖5及圖6，將聲阻元件118 置放於電子放大器122與後板112之間。藉由法蘭或碟片部 93413.doc -10· 1268116 分111及具有法蘭盤（lip)U5之一個壁或圓柱部分113，來形 成聲阻元件118使其具有一頂帽狀之形狀。法蘭部分111電 力搞接至放大器電路板112，同時法蘭盤115導電性地喷合 板 藉此將後板112電力連接至位於放大器電路板122 上的組件。後板m藉由支撑構件116與外殼1〇1之導電部分 而與地面形成電力連接。如所述，聲阻元件1丨8可由一導電 金屬線織物製成，諸如不錢鋼；、然而，可在ECM之多個實 施例中利用任何導電材料或具有―導電塗層之材料，其中 耳阻材料118還用於提供後板112與放大器之電力麵接。 *聲阻το件亦具有延遲冑音自底部外殼部分進入通過 聲音入口蟑13〇的作用。此聲音圍繞放大器電路板a〗而傳 遞並經由聲阻元件118進人第二腔室144。更敎言之，聲 阻元件之法蘭部分⑴具有第一表面136、第二表面138、第 一邊緣uo及第二邊緣142。在外殼1〇1内產生一聲軌，使得 可導致聲音進人第—邊緣14G處之聲阻元件ιΐ8，從而以大 體上平行於表面136與138之方式傳播通過法蘭部分m以 經由第二邊緣142離開聲阻材料並進入第二腔室144。此完 全不同於其令可導致聲音以大體上垂直於表面136旬38之 方式傳遞通過聲阻元件的典型組態。或者，吾人應瞭解， 可使聲音在聲阻材料之圓柱體的壁内軸向地自第一末端邊 緣傳播至第二末端邊緣’或在其它類似組態中引導聲音使 其在聲阻材料之一表面内以與該表面之法線相對的方式來 傳播。此配置具有許多優點。 可將腔室144組態為一相對較大之聲容，其充當電阻-電 93413.doc 1268116 谷RC、.罔路之電谷，，c”。藉由增加電容值，可使電阻變得 二小’因而更易於控制。可藉由使用所述之金屬絲布，且 精由配置聲軌以使聲音自邊緣⑽傳播至邊緣142，來獲得 一疋的R值。如此項技術中所熟知，冑由調整由聲阻元件 118及第一腔至144形成之狀網路的RC值，聲阻元件118能 夠設定麥克風100之方向性。

因此根據所展示及描述之實施例，聲音在第—聲音入口 皐處進入ECM並進入鄰近於振動膜之第_面的第一腔室。 聲音亦藉由在該材料之一表面内自材料之第一邊緣傳播至 第二邊緣而在第二聲音人口埠處進人職並進人_鄰近於 該振動膜之第二面的第二腔室。聲阻材料與第二腔室形成 了 RC網路，使得進人第_腔室之聲音得到增強，同時進入 第一腔室之聲音得以消除。 本文所引用之所有參照案（包括公開案、專利中請案及專 利案）皆以引用的方式併入本文中，該引用的程度就如同已

個別地及特定地將每_參照案以弓丨用的方式併人並將其全 文闡述於本文中一般。 除非本文另有指示或明顯與上下文相抵觸，否則應將在 用於描述本發明之上下文中（尤其在以下巾請專利範圍之 ^下文中）之所用術語與”該”及類似指示物認為覆蓋了 單，與複數兩者。除非本文另有指示，否則本文所述之值 的範圍僅意欲用作—種絲個別地針對屬於該範圍内之每 個單獨值的速§己方法，且每—個單獨值如同本文所個別 地描述般而被併入本說明書中。除非本文另有指示或明顯 93413.doc -12- 1268116 與上下文相抵觸，否則 述之所有方法。使用本文所提 性語言(例如，"諸如")僅意欲 =有實例或例示 非另外主張，否f也说明本發明，且除 之“不應被理解為可指示 本次月曰令 義的非主張之元件。 饤對仏本發明具有重要意

^描述了本發明之若干較佳㈣_ 1 口之用於執行本發明的最佳模式。應理解，所說HI 例僅為例示性，且不應認為其限制了 【圖式簡單制】 之耗圍。 圖1為-分解圖’其說明了一駐極式電容麥克 一實施例； y 圖2為圖1中所示之ECM的仰視圖； 圖3為沿圖2之線3-3的截面圖； 圖4為沿圖3之圈4-4内的局部截面圖； 圖5為可用於ECM中之一金屬絲布的俯視圖；及 圖6為沿圖5之線χ-χ的截面圖。 【主要元件符號說明】 100 麥克風 101 外殼 102 防塵罩 104 杯形外殼部分 1〇5 表面 106 聲音埠 93413.doc 1268116 107 底面 108 環總成 108a 振動性振動膜 108b 環構件 109 腔室 110 間隔片 111 碟片部分 112 後板 113 圓柱部分 114 聲孔 115 法蘭盤 116 支撐構件 118 聲阻元件 120 底部外殼部分 122 放大器 130 聲音入口埠 132 法蘭 136 第一表面 138 第二表面 140 第一邊緣 142 第二邊緣 144 第二腔室 93413.doc -14

Claims (1)

1268116 十、申請專利範圍： 1β 一種麥克風，其包括： 一用於該麥克風之外殼，該外殼具有一第一聲音入口 隼及與该第一聲音入口埠分離並間隔開的第二聲音入 口埠； 一置放於該外殼内之振動膜，該振動膜具有一第一面 及一第二面；該第一面聲耦接至該第一聲音入口埠且該 第二面聲耦接至該第二聲音入口埠；及 置放於忒外殼内及該第二聲音入口埠與_鄰近於該 振動膜之第二面的腔室之間的聲阻元件，該聲阻元件且 2蘭部分，其包括一第_表面及一與該第—表面分離 並間隔開的第二表面、一在 間延伸之第一… 亥第&面與㈣二表面之 邊緣及一在該第一表面與該第二#面夕pq 延伸之第二邊緣，其中 I < a1 緣被彳轉傳遞之方式 祸接至13亥第一入口蟓且兮楚-,直从、丄 旱且忒弟一邊緣被以聲學傳遞之方 耦接至該腔室，发由道 ^ -¥致卑壓經由該聲阻元件自第二敖 曰入口埠傳遞至該腔室，並自詨辣 — 耳 遞至該聲阻元件之第二邊緣。q 70之第一邊緣傳 二长員之夕克風，其中該法蘭與該腔室形成了 _電 電容延遲網路。 电阻、 3 ·如請求項1之麥克風，盆 八第一表面與該第一矣 至少-個表面係非平面。 /弟一表面中之 4·如請求項1之麥克風，i ± &始 中5亥第一及該第二表 平面並平行，且复巾兮@ ^ 衣曲九體上為 "中4弟一及該第二邊緣在該第—表 93413.doc ^268116 5. 與该第二表面之間延伸。 ★明求項4之麥克風，其令一 … 上垂直於該第_ μ 邊緣與該第二邊緣大體 6· 士 4各 —表面與該第二表面。 ^求们之麥克風，其 碟片，該第耳卩凡件包括聲阻材料之一 7· 如^之孔所界定的邊緣表面。 1::ί 克風，其中該碟片呈環狀。 少:物項1之麥克風，其中該聲阻材料包括以下物中之至 燒結㈣編織金屬、燒結金屬、黏結金屬、編織塑料、 =π 1結塑料、編織之有機纖維、燒結之有機纖 、’、及黏結之有機纖維。 9. 月求項1之麥克風’其進一步包括一搞接至該振動膜以 f該振動膜之運動轉換為一電訊號的後板及一放大器； 其中該聲阻材料電力㈣該後板及該放大器。 10· —種麥克風，其包括： 一用於該麥克風之外殼，該外殼具有一第一聲音入口 埠及一與該第一聲音入口埠分離並間隔開的第二聲音入 口埠； 一置放於該外殼内之振動膜，該振動膜具有一第一面 及 弟一面，該第一面聲耗接至該第一聲音入口埠且該 第二面聲耦接至該第二聲音入口埠；及 一電阻-電容網路，其包括一聲阻元件及一鄰近於該振 動膜之第二面的腔室，該電阻電容元件置放於該外殼内 及该弟二聲音入口埠與遠腔室之間’該聲阻元件被形成 93413.doc -2 - 1268116 以包括一具有〜 音自該外緣傳播 腔室。 11 12 、彖及一内緣之法蘭部分，使得導致聲 至該内緣從而通過該法蘭部分並到達該 如請求項10之麥克風 如請求項10之麥克風 至少一物··編織金屬 燒結塑料、黏結塑料 維及黏結之有機纖維 ’其中聲阻元件呈圓形。 ’其中該聲阻材料包括以下物中之 、燒結金屬、黏結金屬、編織塑料、 、編織之有機纖維、燒結之有機纖 13. 14. 15. 16. 如請求項10之麥香涵 ^ ^ 几，其進一步包括一耦接至該振動膜 以將該振動膜之i軍命t絲Μ 4 ^ ^ 運動轉換為一電訊號之後板及一放大 為，其中該聲阻材料電力㊣接該後板及該放大器。 月求員10之麥克風，其中該聲阻元件包括一自該法蘭 之伸之壁口Ρ刀’該壁部分電力接合該後板且該法蘭部分 電力接合該放大器。 如睛求項14之麥克風，其中該壁部分呈圓柱形。 一種麥克風，其包括： 一用於該麥克風之外殼，該外殼具有一聲音入口埠； 一置放於該外殼内之振動膜，該振動膜被聲耦接至該 聲音入口埠； 一置放於該外殼内及該聲音入口埠與該振動膜之間的 聲阻元件； 一耦接至該振動膜以將該振動膜之運動轉換為一電訊 5虎之後板，及 一放大器；其中該聲阻材料電力耦接該後板與該放大 93413.doc 1268116 器。 17. 18. 如請求項16之麥克風，其中該聲阻材料包括以下物中之 至少一物··編織金屬、燒結金屬、黏結金屬、編織之導 電塑料、燒結之導電塑料、黏結之導電塑料、編織之: 電有機纖維、燒結之導電有機纖維、黏結之導電有機纖 維。 如凊求項16之麥克風，其巾該聲阻元件係由— 二有-外表面與_内表面的聲阻材料形：面 匕3於4體積内，該外表面被以聲 接至該聲音入口埠日吁由主 辱遞之方式耦 旱且该内表面被以聲學傳 至該振動膜。 令您之方式耦接 93413.doc