TWI433551B - Condenser microphone - Google Patents

Description

電容式麥克風

本發明是關於：將「由振動膜電極及固定電極所構成的電容」之靜電容量的變化，轉換成電氣訊號的電容式麥克風。

傳統上，當在可攜式電子裝置、及聽筒或者揚聲器之間傳達聲音訊號時，是大量地利用以電線連接可攜式電子裝置、及聽筒或者揚聲器的方法。在利用上述方法所製作的耳機組或者揚聲器組中，是將聽筒或揚聲器連接於電線的其中一端，並將用來插入「可攜式電子裝置所有之插座」的插頭連接於電線的另一端。就有關上述耳機組或者揚聲器組的技術而言，為以下所示之專利文獻1中記載的技術。

專利文獻1所記載的技術，是將聽筒連接於電線的其中一端，並將插頭連接於電線之另一端的頭戴式耳機。在該頭戴式耳機中，是於聽筒與插頭之間具備開關。

[專利文獻]

[專利文獻1]美國發明申請案公開第2008/0166003號說明書

專利文獻1所記載的頭戴式耳機，如上所述地在聽筒與插頭之間具備開關，並將開關機構(譬如開關按鈕)設在獨立於「構成聽筒之麥克風」以外的基板上。因為這個緣故，由於需要可設置開關機構的基板，使開關機構的尺寸變大而造成攜帶性方面的問題。此外，為了將開關機構勾掛於譬如衣服或背包等處，而在該開關機構設置扣夾的場合中，將使開關機構的尺寸變得更大。此外，在麥克風處也設置扣夾等的場合中，由於分別在麥克風與開關機構處設置扣夾，而成為成本提升的主因。

本發明，是有鑑於上述問題所研發而成的發明，其目的是提供一種：攜帶性良好，且能以低成本實現的電容式麥克風。

用達成上述目的之本發明的電容式麥克風的特徵構成在於：在筒狀框體的內部具備：電容，該電容是由振動膜電極及固定電極所構成；和訊號處理基板，該訊號處理基板被配設於前述筒狀框體的其中一個開口部並具有轉換迴路，該轉換迴路是將由前述振動膜電極的振動所產生之前述電容的靜電容量的變化，轉換成電氣訊號而輸出；和閘極環，該閘極環被設於前述電容與前述訊號處理基板之間，並將前述電容與前述訊號處理基板予以電氣性地導通；和開關基板，該開關基板被配設於前述筒狀框體的另一個開口部，並具有用來控制前述轉換迴路之動作的開關；及汲極環，該汲極環被設於前述開關基板與前述訊號處理基板之間，用來將對應於前述開關之操作的開關訊號，傳達至前述訊號處理基板。

根據上述的特徵構造，可以採用汲極環，將關於開關操作的開關訊號適當地傳達至訊號處理基板。因此，即使在將電容式麥克風封裝於特定的框體之後，也能以開關來控制動作狀態。此外，根據本特徵構造，由於電容式麥克風與開關能以單一封裝體來構成，故可實現：攜帶性良好的電容式麥克風。不僅如此，由於以單一封裝體所構成，故能共用框體部分，此外在具備扣夾的場合中，該扣夾也能共用，故能以低成本實現電容式麥克風。

此外，前述閘極環的外徑，最好是形成小於前述汲極環的內徑。

根據上述的構造，閘極環與汲極環可以形成筒狀的2層構造。因此，訊號處理基板與開關、以及電容與訊號處理基板分別可執行緊密地電氣連接。因此，可實現攜帶性良好的電容式麥克風。

此外，用來收集作用於前述振動膜電極之振動的音孔，最好是形成於前述開關基板。

根據上述的構造，可以適當地將有關聲音的振動傳達至振動膜電極。因此，可以適當地集音於振動膜電極。

此外，用來收集作用於前述振動膜電極之振動的音孔，最好是形成於前述訊號處理基板。

根據上述的構造，音孔可以形成在不顯眼的部分。因此，可防止因音孔而破壞設計性。此外，特別在開關基板及訊號處理基板的雙方分別採用音孔的場合中，可替換地使用。

以下，根據圖面說明本發明的實施形態。本電容式麥克風100，其詳細將於稍後說明，除了具備可作動地控制該電容式麥克風100的開關10以外，還構成小型化。第1圖(a)是本實施形態中電容式麥克風100之表面的立體圖，第1圖(b)為電容式麥克風100之背面的立體圖。

如第1圖所示，電容式麥克風100，其周圍是被筒狀的容器18覆蓋而形成。在該筒狀容器18的其中一個開口側配設有開關基板11(請參考第1圖(a))，在另一個開口側則配設著訊號處理基板17(請參考第1圖(b))。在訊號處理基板17形成有貫通孔61a、61b，並貫穿該貫通孔61a、61b而配設有一對銷連接器20a、20b。

在開關基板11處具備用來控制電容式麥克風100之動作的開關10，該開關10與該開關基板11之間具有特定的間隙，詳細如稍後所述。而該開關10在第1圖(a)中僅顯示配線圖型，實際上是構成在配線圖型的正上方配設開關按鈕30(後述)。此外，如第1圖(b)所示，在訊號處理基板17具備音孔81(後述)。

一對銷連接器20a、20b，其中一個成為電容式麥克風100的輸出/輸入端子，另一個則成為GND端子(接地端子)。電容式麥克風100在「將所謂如麥克風般所集音的聲音作為聲音訊號，輸出至連接於外部的終端裝置之形態」的場合中，一對銷連接器20a、20b的其中一個成為輸出端子，而另一個則成為GND端子。另外，電容式麥克風100在「如所謂的聽筒般，由連接於外部的終端裝置來傳達聲音訊號的形態」的場合中，一對銷連接器20a、20b的其中一個成為輸入端子，另一個則成為GND端子。上述的一對銷連接器20a、20b，是被作為連接於外部之終端裝置的連接端子來使用。在以下的說明中，是將電容式麥克風100作為「具有對來自於外部的聲音予以集音之麥克風機能者」來說明。

第2圖為電容式麥克風100的局部展開圖。此外，第3圖，是第1圖所顯示之電容式麥克風100的III-III線剖面圖。在以下的說明中，適當地參考第2圖及第3圖進行說明。電容式麥克風100是由以下的各構件所構成：開關10、開關基板11、振動板12、墊圈13、背電極14、閘極環15、汲極環16、訊號處理基板17、容器18。上述的各構件被組裝成同心筒狀，並具備於呈筒狀框體之容器18的內部。

振動板12是由具有「中央部分的振動部12a」、及「圍繞該振動部12a之周圍的保持部12b」的圓板形狀所形成。在本實施形態中，振動部12a是由駐極體膜所構成。駐極體膜是由以下的方式所形成：將導電率低的材料(譬如，高分子材料、或二氧化矽薄膜等)予以加熱熔融，且在施加直流電壓的狀態下使其在電極間固化，在此之後將電極予以去除。如上述方式所形成的駐極體膜，其連接於電極的面帶有正電或負電，且半永久性地保持分極狀態。

保持部12b是由絕緣材料所形成，而能維持上述振動部12a之駐極體膜的分極狀態。由上述構造所形成的振動板12，成為：可由在空中傳播的聲響(聲音)，促使振動部12a振動而集音。而振動板12相當於本發明的振動膜電極。此外，背電極14採用「由導電性材料所構成」圓板形狀所形成。此外，在背電極14形成有複數個貫穿該背電極14的孔14a。背電極14與振動板12不同，是在不會受到傳播於空中的聲響所振動的狀態下，固定於筒狀框體內。該背電極14是相當於本發明的固定電極。

此外，在背電極14與振動板12之間配設有由絕緣材料所構成的環狀墊圈13，該環狀墊圈13是用來使背電極14與保持部12形成電氣性絶緣。因為這個緣故，在背電極14與振動板12的振動部12a之間的空間25，形成有誘電體層(空氣層)(請參考第3圖)。因此，由背電極14及振動板12構成電容。

訊號處理基板17具有轉換迴路，該轉換迴路被配設於筒狀框體的其中一個開口側，用來將因振動板12的振動所產生之電容的靜電容量的變化，轉換成電氣訊號而輸出。如以上所述，本電容式麥克風100，是被組裝於筒狀框體的內部。因此，筒狀框體具有相對向的2個開口。訊號處理基板17，是被配設在該筒狀框體所具有的開口之中的其中一個。如第2圖及第3圖所示，該開口是以「靠近背電極14側的開口」最為合適。如後所述，這是為了將來自於背電極14的電氣訊號傳達至訊號處理基板17的緣故。此外，由於轉換迴路是採用FET(Field effect transistor)、電阻、電容等所構成，為大眾所熟知的技術，故省略其說明。

在本文中，如以上所述，是由背電極14與振動板12形成電容。此外，振動板12(振動部12a)是利用傳播於空中的聲響而振動。因此，藉由「利用聲響促使振動部12a振動」，而使電容的靜電容量變化。亦即，是對應於電容式麥克風100所集音的聲響，來改變電容的靜電容量。該靜電容量，是經由後述的閘極環15，從背電極14傳達至訊號處理基板17所具備的轉換迴路。轉換迴路，將從電容所傳達的靜電容量(靜電容量的變化)轉換成電氣訊號。

閘極環15被設在電容與訊號處理基板17之間，使電容與訊號處理基板17形成電氣性導通。所謂的電容，是上述由背電極14與振動板12所形成的電容。因此，如第2圖及第3圖所示，閘極環15被設在背電極14與訊號處理基板17之間。此外，閘極環15是以「由導電材料所構成的圓環狀」所形成。因此，能從背電極14，將靜電容量的變化傳達至訊號處理基板17。

開關基板11，被配設於筒狀框體的另一個開口側，並具有用來控制轉換迴路之動作的開關10。如上所述，本電容式麥克風100被組裝於筒狀框體的內部，且在該筒狀框體的其中一個開口配設有訊號處理基板17。開關基板11，是被配設在該筒狀框體所具有的另一個開口，也就是指：被配設在面向「配設有訊號處理基板17之開口側」的開口側。因此，如第2圖及第3圖所示，配設有該開關基板11之那一側的開口，是相當於靠近振動板12之那一側的開口。如後所述，這是為了方便按壓開關10所具備之開關按鈕30的緣故。

開關10是被型樣化(patterning)：可作為單極的開閉開關而作用。藉由按壓圖面中未顯示的開關按鈕30而使開閉開關形成閉路狀態，藉由再度按壓而使開閉開關形成開路狀態。該閉路狀態是將轉換迴路控制成可以動作，而開路狀態則將轉換迴路控制成動作停止。因此，使用者可藉由按壓開關按鈕30來執行所期望的動作。當然也可以採用「僅在使用者按壓期間形成閉路狀態」的開閉開關，這點是無庸置疑的。雖然圖面中未顯示，但該開關10是配設成與上述的開關基板11電氣性連接。亦即，將對應於「作為上述單極之開閉開關的型樣化(patterning)」的端子，連接於開關基板11。因此，可以在開關基板11側指定開關10之閉路狀態及開路狀態的類別。

汲極環16，被設在開關基板11與訊號處理基板17之間，將對應於開關10(開關按鈕30)之操作的開關訊號傳達至訊號處理基板17。在此，如上所述，開關按鈕30是由使用者所按壓。此時，輸出對應於開關10之開閉狀態的開關訊號。舉例來說，倘若為閉路狀態，便輸出可使轉換迴路動作的開關訊號，倘若為開路狀態，則輸出可使轉換迴路動作停止的開關訊號。汲極環16，是以「由導電材料所構成的圓環狀」所形成，且配設成被訊號處理基板17與開關基板11所包夾。因此，可良好地將開關訊號從開關基板11傳達至訊號處理基板17。

在本文中，閘極環15與汲極環16是以筒狀所形成，閘極環15的外徑是形成小於汲極環16的內徑。如上所述，構成第2圖所示之電容式麥克風100的各個構件，是形成同心筒狀。因此，即使閘極環15與汲極環16，也使採同心的筒狀所形成。此外，如第2圖及第3圖所示，在汲極環16的中心部分(汲極環16所形成之筒的中心部分)分別設定可將閘極環15予以內包的內徑及外徑。而在汲極環16的內周部形成：具有用來使閘極環15與汲極環16彼此絶緣的絶緣材料16a。

容器18，是採用以絶緣材料所構成的圓環狀所形成。該容器18，是以下述的方式存在：覆蓋「構成上述開關10、開關基板11、振動板12、墊圈13、背電極14、閘極環15、汲極環16、訊號處理基板17」之筒狀的最外周。因此，可由容器18對上述的各構件賦予電氣性及機械性的保護。

本發明的電容式麥克風100，是以上述的方式所構成。在以下的說明中，是說明將開關按鈕30附設於電容式麥克風100的形態。第4圖是「已將開關按鈕30附設於電容式麥克風100」之電容式麥克風單元200的剖面圖。電容式麥克風100，是將一對銷連接器20a、20b，插入設於總基板60的一對孔，而形成支承。此外，在開關10的上面具備開關按鈕30。接著，譬如以樹脂製的蓋構件70覆蓋側面，而將電容式麥克風100與開關按鈕30以及總基板60一起予以內包。因為這個緣故，由電容式麥克風100、開關按鈕30、總基板60、蓋構件70形成空間90。

在蓋構件70，於側面設有「連通上述空間90與外部」的開口71。該開口71是利用由特定內徑所形成的孔，來作為收集由聲響所產生之振動的窗。此外，在總基板60也可以設置開口62。如此一來，可藉由在總基板60設置開口62，來降低收集「由聲響所產生之振動」的指向性。

此外，收集「作用於振動板12之振動」的音孔80，適合形成在開關基板11處。音孔80適合形成在：至少振動板12之振動部12a的正上方。藉由使音孔80形成在上述的位置，可良好地將振動傳達至振動板12。傳播於空中的聲音(振動)，是沿著第4圖所示的虛線A而到達振動板12。亦即，是經由開口71(或者開口62)、空間90、開關10與開關基板11之間的連通孔91、音孔80而傳達至振動板12。因此，可由所傳達的聲音使振動部12a振動，電容式麥克風100可良好地偵測靜電容量的變化。

[其他的實施形態]

在上述的實施形態中，說明了「形成於開關基板11的音孔80，適合形成於至少振動板12之振動部12a的正上方」的形態。但是，本發明的適用範圍並不侷限於此。音孔80當然也可以形成在振動板12之振動部12a正上方以外的部位。

此外，如第4圖所示，收集「作用於振動板12之振動」的音孔81，當然也可以是形成於訊號處理基板17的構造。傳播於空中的聲音(振動)，是沿著第4圖所示的虛線B而到達振動板12。亦即，是經由開口62、音孔81、形成於背電極14的孔14a而傳達至振動板12。藉由形成上述的構造，可良好地集音。此外，藉由不設置開口71而僅設置開口62的構造，可使開口62變的不顯目。因此，不會破壞製品的設計。

在上述的實施形態中，說明了「銷連接器20a、20b的其中一個為輸出端子，另一個為GND端子」的形態。但是，本發明的適用範圍並不侷限於此。當然也可以不採用銷連接器20a、20b，而形成如第5圖所示的表面安裝(surface mount)型電極(端子區域20c、20d)。

在上述的實施形態中，說明了「電容式麥克風100具有麥克風功能」的形態。但是，本發明的適用範圍並不侷限於此。當然也能適用於具有聽筒功能的形態。

在上述的實施形態中，說明了「在振動部12a形成駐極體膜」的形態。但是，本發明的適用範圍並不侷限於此。舉例來說，當然也能如同所謂的背極型(Back electret type)般，形成：駐極體膜形成在層積於背電極14之薄膜的構造。

[產業上的利用可能性]

本發明可利用於：將「由振動膜電極與固定電極所構成之電容」的靜電容量的變化，轉換成電氣訊號的電容式麥克風。

10．．．開關

11．．．開關基板

12．．．振動板(振動膜電極)

12a．．．振動部

12b．．．保持部

13．．．墊圈

14．．．背電極(固定電極)

14a．．．孔

15．．．閘極環

16．．．汲極環

16a．．．絶緣材料

17．．．訊號處理基板

18．．．容器

20a．．．銷連接器

20b．．．銷連接器

80．．．音孔

81．．．音孔

100．．．電容式麥克風

第1圖：是顯示電容式麥克風之外形的圖。

第2圖：為電容式麥克風的展開圖。

第3圖：為第1圖的III-III線剖面圖。

第4圖：是顯示電容式麥克風之組裝狀態的圖。

第5圖：是顯示其他實施形態之電極的圖。

10．．．開關

11．．．開關基板

12．．．振動板(振動膜電極)

12a．．．振動部

12b．．．保持部

13．．．墊圈

14．．．背電極(固定電極)

14a．．．孔

15．．．閘極環

16．．．汲極環

16a．．．絶緣材料

17．．．訊號處理基板

18．．．容器

20a．．．銷連接器

20b．．．銷連接器

80．．．音孔

81．．．音孔

100．．．電容式麥克風

Claims (5)

1. 一種電容式麥克風，其特徵為：在筒狀框體的內部具備：電容，該電容是由振動膜電極及固定電極所構成；和訊號處理基板，該訊號處理基板被配設於前述筒狀框體的其中一個開口側並具有轉換迴路，該轉換迴路是將由前述振動膜電極的振動所產生之前述電容的靜電容量的變化，轉換成電氣訊號而輸出；和閘極環，該閘極環被設於前述電容與前述訊號處理基板之間，並將前述電容與前述訊號處理基板予以電氣性地導通；和開關基板，該開關基板被配設於前述筒狀框體的另一個開口側，並具有用來控制前述轉換迴路之動作的開關；及汲極環，該汲極環被設於前述開關基板與前述訊號處理基板之間，用來將對應於前述開關之操作的開關訊號，傳達至前述訊號處理基板。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的電容式麥克風，其中前述閘極環的外徑，是形成小於前述汲極環的內徑。
3. 如申請專利範圍第1或2項所記載的電容式麥克風，其中用來收集作用於前述振動膜電極之振動的音孔，是形成於前述開關基板。
4. 如申請專利範圍第1或2項所記載的電容式麥克風，其中用來收集作用於前述振動膜電極之振動的音孔，是形成於前述訊號處理基板。
5. 如申請專利範圍第3項所記載的電容式麥克風，其中用來收集作用於前述振動膜電極之振動的音孔，是形成於前述訊號處理基板。