WO2011024395A1 - コンデンサマイクロホン - Google Patents

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WO2011024395A1
WO2011024395A1 PCT/JP2010/005010 JP2010005010W WO2011024395A1 WO 2011024395 A1 WO2011024395 A1 WO 2011024395A1 JP 2010005010 W JP2010005010 W JP 2010005010W WO 2011024395 A1 WO2011024395 A1 WO 2011024395A1
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WO
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electrode plate
conductive layer
back electrode
annular
conversion element
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/005010
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English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤元陽
加茂正太郎
Original Assignee
スター精密株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones

Definitions

  • the present invention relates to a small condenser microphone, and particularly to a configuration for electrically connecting the back electrode plate and the impedance conversion element.
  • a small condenser microphone is composed of a capacitor structure part in which a diaphragm and a back electrode plate are opposed to each other via an annular spacer, and an impedance conversion element that converts a change in capacitance of the capacitor structure part into an electrical impedance. And a circuit board on which the impedance conversion element is mounted.
  • Patent Document 1 in such a condenser microphone, a contact spring for electrically connecting the back electrode plate and the impedance conversion element is disposed between the back electrode plate and the circuit board. Is described. At this time, the contact spring is arranged in a state where it is bent to some extent, thereby elastically pressing the back electrode plate toward the vibrating membrane.
  • the condenser microphone described in the above-mentioned “Patent Document 1” has a configuration that utilizes the flexural deformation of the contact spring.
  • an external device for example, a mobile phone or the like
  • the amount of deformation of the contact spring is further increased, which may cause the back electrode plate to interfere with the impedance conversion element.
  • the impedance conversion element may be damaged due to interference with the back electrode plate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances.
  • the back electrode plate interferes with the impedance conversion element due to the bending deformation of the contact spring due to an impact load.
  • An object of the present invention is to provide a condenser microphone that can be prevented in advance.
  • the present invention is intended to achieve the above object by devising the contact spring and its peripheral structure.
  • the condenser microphone according to the present invention is A capacitor structure part in which the diaphragm and the back electrode plate are arranged to face each other through an annular spacer with the diaphragm facing up, and is arranged substantially parallel to the back electrode plate below the capacitor structure part And an impedance conversion element that is mounted on the upper surface of the circuit board and converts the capacitance change of the capacitor structure portion into an electrical impedance,
  • the spacer has a larger outer peripheral shape than the back electrode plate;
  • An annular member for supporting the outer peripheral edge of the spacer is disposed so as to surround the back electrode plate, and an annular substrate for supporting the annular member is disposed on the upper surface of the circuit board on the impedance conversion element.
  • a first conductive layer that is electrically connected to the input terminal of the impedance conversion element is formed on the upper surface of the circuit board,
  • a second conductive layer electrically connected to the first conductive layer is formed on the annular substrate so as to extend from a lower surface to an upper surface of the annular substrate;
  • a contact spring for elastically pressing the back electrode plate upwards makes the lower end of the contact spring hit the upper surface portion of the annular substrate in the second conductive layer. It is arrange
  • the terms indicating the direction such as “up” and “down” are used for the sake of convenience in order to clarify the positional relationship between the members constituting the condenser microphone.
  • the directionality when actually using is not limited.
  • the specific formation position is particularly limited. is not.
  • the above-mentioned “contact spring” is a spring arranged in a deformed state under the back electrode plate so that its lower end is brought into contact with the upper surface of the annular substrate in the second conductive layer.
  • the specific configuration such as shape and material is not particularly limited.
  • an annular member for supporting the outer peripheral edge portion of the spacer of the capacitor structure portion is disposed so as to surround the back electrode plate, and this annular member is supported.
  • An annular substrate is placed on the upper surface of the circuit board so as to surround the impedance conversion element.
  • On the upper surface of the circuit board there is a first conductive layer that is electrically connected to the input terminal of the impedance conversion element.
  • a second conductive layer that is electrically connected to the first conductive layer is formed on the annular substrate so as to extend from the lower surface to the upper surface, and the back electrode plate is provided below the back electrode plate.
  • the contact spring and the first and second conductive layers can electrically connect the back electrode plate and the input terminal of the impedance conversion element.
  • the contact spring is disposed in a state of being bent and deformed so that the lower end portion thereof is in contact with the upper surface portion of the annular substrate in the second conductive layer, below the back electrode plate. Even if an external device equipped with such a condenser microphone is subjected to an impact load due to dropping or the like, it is possible to sufficiently reduce the room where the amount of bending deformation of the contact spring is further increased. It is possible to prevent the plate from interfering with the impedance conversion element.
  • the condenser microphone provided with the contact spring it is possible to prevent the back electrode plate from interfering with the impedance conversion element due to the bending deformation of the contact spring due to the impact load. Thereby, it is possible to eliminate the possibility that the impedance conversion element is damaged due to the interference with the back electrode plate.
  • the specific formation position of the second conductive layer is not particularly limited as described above, but when the annular substrate has a substantially oval inner peripheral surface shape in plan view,
  • the second conductive layer may be formed as a part of the conductive through hole so as to extend along the inner peripheral surface of the annular substrate at two locations on both sides of the impedance conversion element.
  • the second conductive layer can be formed in two places as a part of this conductive through hole by excising the two places) by drilling or the like.
  • the second conductive layer can be easily and accurately formed using a printed circuit board manufacturing technique.
  • the second conductive layer is formed in two places on both sides of the impedance conversion element in this way, the lower end portion of the contact spring is formed on the upper surface portion of the annular substrate in the pair of second conductive layers. Since two places can be contact
  • the third conductive layer having the same thickness as the second conductive layer is formed at a plurality of locations on the upper surface of the annular substrate, the amount of bending deformation of the contact spring is increased by the impact load.
  • the contact spring can be brought into contact with any one of the third conductive layers formed at the plurality of locations to prevent further bending deformation. As a result, it is possible to further reduce the room for increasing the amount of deformation of the contact spring due to the impact load.
  • the plurality of third conductive layers have the same thickness as the second conductive layer, the third conductive layer can be formed at the same time when the second conductive layer is formed.
  • FIG. 1 The sectional side view shown in the state where the condenser microphone concerning one embodiment of the invention of this application was arranged upwards FIG.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a condenser microphone 10 according to an embodiment of the present invention in an upwardly arranged state.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of the condenser microphone 10 which is disassembled into main components and viewed from obliquely above and obliquely below.
  • the condenser microphone 10 is a small electret condenser microphone, and an upper unit 14, a back electrode plate 16, a contact spring 18 and a lower unit 20 are provided in a metal case 12. It is a housed configuration.
  • the metal case 12 is a cap-like member having a substantially rectangular outer shape of about 3 ⁇ 4 mm in plan view, and is formed by pressing a metal plate (for example, an aluminum plate).
  • sound holes 12a are formed in the upper surface wall 12A, and the extension pieces 12b extending downward from the lower edge of the four vertical plane portions of the peripheral wall 12B. Are formed respectively.
  • the metal case 12 is caulked and fixed to the lower unit 20 at the four extension pieces 12b.
  • the upper unit 14 includes a diaphragm subassembly 22, an annular spacer 24 bonded and fixed to the lower surface of the diaphragm subassembly 22, and an annular member 26 bonded and fixed to the lower surface of the spacer 24.
  • the vibrating membrane subassembly 22 has a vibrating membrane 28 stretched and fixed to the lower surface of the support ring 30.
  • the vibration film 28 has a metal vapor deposition film formed on the upper surface of a polymer film having a thickness of about 1.5 to 3 ⁇ m.
  • the support ring 30 is composed of a thin metal plate having a thickness of about 50 ⁇ m.
  • the outer peripheral surface shape of the support ring 30 is set to a substantially rectangular shape that is slightly smaller than the peripheral surface wall 12B of the metal case 12, and the inner peripheral surface shape is set to a substantially elliptical shape extending in the longitudinal direction of the metal case 12. Has been.
  • the spacer 24 is made of a thin metal plate having a thickness of about 25 ⁇ m.
  • the outer peripheral surface shape of the spacer 24 is set to the same shape as the outer peripheral surface shape of the support ring 30, and the inner peripheral surface shape is set to be substantially the same shape as the inner peripheral surface shape of the support ring 30. Yes.
  • the annular member 26 is a substantially rectangular annular member that supports the outer peripheral edge of the spacer 24 from the lower side around the back electrode plate 16, and is configured as an insulating substrate having a plate thickness of about 0.3 mm.
  • the annular member 26 is formed such that an outer peripheral surface 26a thereof is substantially inscribed in the peripheral surface wall 12B of the metal case 12. Specifically, the outer peripheral surface 26 a of the annular member 26 is formed such that the four vertical plane portions thereof extend along the four vertical plane portions in the peripheral wall 12 ⁇ / b> B of the metal case 12.
  • the inner peripheral surface 26b of the annular member 26 has a substantially oval shape extending in the longitudinal direction of the metal case 12 in plan view. At this time, the inner peripheral surface 26b of the annular member 26 substantially coincides with the position of the inner peripheral surface of the spacer at both end positions in the longitudinal direction and both end positions in the orthogonal direction, but at the four corner positions. The diameter is larger than the position of the inner peripheral surface of the spacer 24.
  • the back electrode plate 16 includes an electrode plate body 16A made of a metal plate having a thickness of about 0.1 mm and an electret layer 16B disposed on the upper surface of the electrode plate body 16A. A hole 16a is formed. At that time, the electret layer 16B is generated by subjecting an insulating film formed on the upper surface of the electrode plate main body 16A to a thickness of about 10 to 30 ⁇ m with a polarization treatment at a predetermined charge voltage. A potential is applied.
  • the back electrode plate 16 has a substantially rectangular outer shape with corners R provided at the four corners in plan view, and the outer peripheral surface thereof is substantially internal at a plurality of locations with respect to the inner peripheral surface 26 b of the annular member 26. In a state of being in contact, the annular member 26 is disposed in the inner peripheral space. At this time, the back electrode plate 16 is in contact with the four corners of the lower surface of the spacer 24 at the four corners of the upper surface.
  • the electret layer 16B of the back electrode plate 16 and the vibration film 28 are arranged to face each other with the spacer 24 interposed therebetween, whereby the capacitor structure C is configured.
  • the lower unit 20 includes a circuit board 32 arranged in parallel to the electret layer 16B, an impedance conversion element 34 mounted substantially at the center of the upper surface of the circuit board 32, and the circuit board 32 so as to surround the impedance conversion element 34. It consists of an annular substrate 36 mounted and fixed on the upper surface.
  • the lower unit 20 is in contact with the lower surface of the annular member 26 in the upper unit 14 on the upper surface of the annular substrate 36, and in this state, each extension piece 12 b of the metal case 12 is attached to each side portion of the circuit substrate 32. Caulking is fixed.
  • the circuit board 32 has a conductive layer formed in a predetermined pattern on the upper and lower surfaces and in the middle of an insulating substrate having a substantially same outer peripheral shape as the annular member 26 and a thickness of about 0.15 mm. It has a configuration. At this time, a part of the conductive layer formed on the upper surface of the circuit board 32 constitutes a first conductive layer 32 a that is electrically connected to the input terminal 34 a of the impedance conversion element 34.
  • the impedance conversion element 34 is configured as an IC chip having a flat rectangular parallelepiped outer shape, and has a rectangular shape that is slightly long in the longitudinal direction of the metal case 12 in plan view.
  • the impedance conversion element 34 has an upper surface located at a height of about 0.4 mm from the upper surface of the circuit board 32.
  • the annular substrate 36 has a configuration in which conductive layers are respectively formed in a predetermined pattern on both upper and lower surfaces of an insulating substrate having the same outer peripheral shape as the circuit substrate 32 and having a thickness of about 0.3 mm. Yes.
  • the inner peripheral surface 36b of the annular substrate 36 has a substantially oval shape extending in the longitudinal direction of the metal case 12 in plan view.
  • the substantially oval shape constituting the inner peripheral surface 36b is such that three cylinders having a diameter larger than the lateral width of the impedance conversion element 34 are partially connected to each other on the center of the annular substrate 36 and on both longitudinal sides thereof. It has a shape that is arranged in an overlapping state.
  • a second conductive layer 36 c that is electrically connected to the first conductive layer 32 a of the circuit board 32 is formed on the inner peripheral surface 36 b of the annular board 36 so as to extend from the lower surface to the upper surface of the annular board 36.
  • FIG. 4 is a plan view showing the annular substrate 36 as a single product.
  • the second conductive layer 36c is formed as a part of the conductive through hole TH so as to extend along the inner peripheral surface 36b of the annular substrate 36 at two positions on both sides of the impedance conversion element 34. ing. That is, the second conductive layer 36c is formed by forming a through hole TH in the center of the annular substrate 36 and then drilling through holes having a diameter slightly larger than the conductive through hole TH on both sides in the longitudinal direction. Thus, the conductive through hole TH is partially cut away.
  • the third conductive layer 36d having the same thickness as the second conductive layer 36c is formed in an arc shape along the inner peripheral surface 36b at positions near the inner peripheral surface 36b at the four corners. It is formed to extend.
  • the contact spring 18 is disposed below the back electrode plate 16, and elastically presses the back electrode plate 16 upward.
  • the contact spring 18 is a metal leaf spring, and is formed by pressing a leaf spring material having a plate thickness of about 50 ⁇ m.
  • the contact spring 18 is formed in a substantially rectangular ring shape in a plan view in a no-load state. At that time, the longitudinal central portion 18A of the contact spring 18 extends in the horizontal direction, but both longitudinal end portions 18B extend in a straight line obliquely upward. Then, four spherical convex portions 18a projecting downward are formed in the longitudinal direction central portion 18A of the contact spring 18 at a predetermined interval in the longitudinal direction. In addition, four spherical convex portions 18b projecting upward are formed at the four corners at both longitudinal ends 18B of the contact spring 18, respectively.
  • the contact spring 18 When the contact spring 18 is incorporated as a part of the condenser microphone 10, the outer circumferential surface of the contact spring 18 is substantially inscribed to the inner circumferential surface 26 b of the annular member 26 at a plurality of locations, and the inner circumferential space of the annular member 26 is used. It is supposed to be arranged in. In this state, the contact spring 18 is in a state in which the longitudinal center portion 18A and the pair of longitudinal end portions 18B extend substantially along the same horizontal plane due to bending deformation in the vertical direction.
  • the contact spring 18 is in contact with the lower surface of the back electrode plate 16 at the four spherical convex portions 18b located at the upper end portion thereof, and the four spherical convex portions 18a located at the lower end portion thereof.
  • the pair of second conductive layers 36 c are in contact with the upper surface portion of the annular substrate 36.
  • the contact spring 18 and the first and second conductive layers 32 a and 36 c are used to electrically connect the back electrode plate 16 and the input terminal 34 a of the impedance conversion element 34.
  • the formation positions of the respective spherical convex portions 18 a are set so that the four spherical convex portions 18 a are surely in contact with the pair of second conductive layers 36 c two by two. . Further, in the contact spring 18, the four spherical convex portions 18 b are in contact with the lower surface of the four corners of the back electrode plate 16 (that is, the portion where the back electrode plate 16 is in contact with the spacer 24). It has become.
  • the third conductive layer 36d formed at the four positions on the upper surface of the annular substrate 36 is positioned so as to be substantially directly below the four spherical convex portions 18b when the contact spring 18 is bent and deformed. The formation position is set.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view showing the assembly process of the condenser microphone 10.
  • the condenser microphone 10 is assembled as follows.
  • the metal case 12 is placed upside down, and the upper unit 14 that is turned upside down is dropped into the inner circumferential space of the peripheral wall 12B of the metal case 12, and the diaphragm subassembly 22
  • the support ring 30 is brought into surface contact with the lower surface of the upper surface wall 12A.
  • the back electrode plate 16 and the contact spring 18 turned upside down are sequentially dropped into the metal case 12 so as to be positioned in the inner space of the annular member 26 in the upper unit 14.
  • the contact spring 18 is in contact with the lower surface of the back electrode plate 16 at the four spherical convex portions 18b.
  • the lower unit 20 is dropped into the metal case 12, and the pair of second conductive layers 36 c formed on the upper surface of the annular substrate 36 are brought into contact with the four spherical convex portions 18 a formed on the contact spring 18. Make contact. Further, while lowering and deforming the contact spring 18 from this state, the lower unit 20 is pushed downward to a position where the upper surface of the annular substrate 36 contacts the lower surface of the annular member 26 in the upper unit 14.
  • each side portion of the circuit board 32 is pressed against the lower unit 20 pushed to the above position by bending each extended piece 12b of the metal case 12 to the inner peripheral side as indicated by a two-dot chain line in the figure.
  • Each extension piece 12b is fixed by caulking.
  • the condenser microphone 10 is arranged such that the annular member 26 for supporting the outer peripheral edge portion of the spacer 24 of the capacitor structure portion C surrounds the back electrode plate 16.
  • the annular substrate 36 for supporting the annular member 26 is configured to be placed on the upper surface of the circuit board 32 so as to surround the impedance conversion element 34.
  • the impedance conversion element is disposed on the upper surface of the circuit board 32.
  • the first conductive layer 32a is formed to be in communication with the input terminal 34a of 34
  • the second conductive layer 36c is formed on the annular substrate 36 so as to extend from the lower surface to the upper surface.
  • a contact spp for elastically pressing the back electrode plate 16 upward is provided below the back electrode plate 16. Since the ring 18 is arranged in a state of being bent and deformed so that the lower end thereof is in contact with the upper surface portion of the annular substrate 36 in the second conductive layer 36c, the following operational effects can be obtained. .
  • electrical connection between the back electrode plate 16 and the input terminal 34a of the impedance conversion element 34 can be performed by the contact spring 18 and the first and second conductive layers 32a and 36c.
  • the contact spring 18 is arranged below the back electrode plate 16 in a state of being bent and deformed so that the lower end thereof is brought into contact with the upper surface portion of the annular substrate 36 in the second conductive layer 36c. Even if an external device on which the condenser microphone 10 is mounted is subjected to an impact load due to dropping or the like, the room for further increasing the amount of deformation of the contact spring 18 can be sufficiently reduced. It is possible to prevent the back electrode plate 16 from interfering with the impedance conversion element 34 in advance.
  • the back electrode plate 16 is prevented from interfering with the impedance conversion element 34 due to the bending deformation of the contact spring 18 due to an impact load. can do. As a result, it is possible to eliminate the possibility of the impedance conversion element 34 being damaged due to interference with the back electrode plate 16.
  • the inner peripheral surface 36b of the annular substrate 36 is formed in a substantially oval shape in plan view, and the second conductive layer 36c is formed as a part of the conductive through hole TH of the impedance conversion element 34. Since it is formed to extend along the inner peripheral surface 36b of the annular substrate 36 at two locations on both sides, the following operational effects can be obtained.
  • a relatively large conductive through hole TH is formed in a plate-like member to be the annular substrate 36, and then the conductive through hole TH is removed by drilling or the like at two locations on both sides in the longitudinal direction.
  • the second conductive layer 36c can be formed in two places as a part of the through hole TH. And thereby, the 2nd conductive layer 36c can be formed easily and accurately using a printed circuit board manufacturing technique.
  • the second conductive layer 36c is thus formed at two locations on both sides of the impedance conversion element 34, the lower end of the contact spring 18 is formed on the upper surface portion of the annular substrate 36 in the pair of second conductive layers 36c.
  • the two portions of the portion can be brought into contact with each other, whereby the contact spring 18 can be stably held in a bent state.
  • the contact spring 18 is in contact with the back electrode plate 16 at the four corners of the bottom surface of the back electrode plate 16, so that the contact spring 18 contacts the back electrode plate 16.
  • the elastic pressing can be performed uniformly over the entire back electrode plate 16.
  • the back electrode plate 16 is in contact with the spacer 24 at the four corners thereof, the spacer 24 and the diaphragm subassembly 22 can be evenly pressed together with the back electrode plate 16. Variations in sensitivity characteristics can be minimized.
  • the electrical connection between the back electrode plate 16 and the input terminal 34a of the impedance conversion element 34 is compared with that of the metal case 12 by the contact spring 18 and the first and second conductive layers 32a and 36c. Since it is performed at a position far away from the target, it is possible to effectively suppress a reduction in sensitivity due to the generation of stray capacitance with the metal case 12.
  • the third conductive layer 36d having the same thickness as the second conductive layer 36c is formed at four locations on the upper surface of the annular substrate 36, the following effects can be obtained. it can.
  • the contact spring 18 when the amount of bending deformation of the contact spring 18 increases due to the impact load, the contact spring 18 is brought into contact with any of the third conductive layers 36d formed at these four locations to prevent further bending deformation. It becomes possible to do. As a result, it is possible to further reduce the room for increasing the amount of deformation of the contact spring 18 due to the impact load.
  • the third conductive layer 36d since the third conductive layer 36d has the same thickness as the second conductive layer 36c, the third conductive layer 36d can be formed simultaneously with the formation of the second conductive layer 36c.
  • the condenser microphone 10 is an electret condenser microphone
  • the condenser microphone is configured to be applied with a charge voltage
  • the same operation as in the above embodiment is performed. An effect can be obtained.

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Abstract

コンデンサマイクロホンにおいて、衝撃荷重によるコンタクトスプリングの撓み変形によって背面電極板がインピーダンス変換素子と干渉してしまうのを未然に防止する。 コンデンサ構造部Cのスペーサ24を支持する環状部材26を、背面電極板16を囲むようにして配置し、これを支持する環状基板36を、インピーダンス変換素子34を囲むようにして回路基板32の上面に載置する。その上で、回路基板32の上面に、インピーダンス変換素子34の入力端子34aと導通する第1導電層32aを形成するとともに、環状基板36に、第1導電層32aと導通する第2導電層36cを、その下面から上面まで延びるように形成する。また、背面電極板16の下方に、これを上方へ向けて弾性的に押圧するコンタクトスプリング18を、その下端部を第2導電層36cにおける環状基板36の上面の部分に当接させるようにして撓み変形させた状態で配置する。

Description

コンデンサマイクロホン
 本願発明は、小型のコンデンサマイクロホンに関するものであり、特に、その背面電極板とインピーダンス変換素子とを電気的に接続するための構成に関するものである。
 一般に、小型のコンデンサマイクロホンは、振動膜と背面電極板とが環状のスペーサを介して対向配置されてなるコンデンサ構造部と、このコンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、このインピーダンス変換素子を実装する回路基板とを備えた構成となっている。
 「特許文献1」には、このようなコンデンサマイクロホンにおいて、その背面電極板とインピーダンス変換素子とを電気的に接続するためのコンタクトスプリングが、背面電極板と回路基板との間に配置された構成が記載されている。その際、このコンタクトスプリングは、ある程度撓んだ状態で配置されており、これにより背面電極板を振動膜へ向けて弾性的に押圧するようになっている。
特開2008-35159号公報
 上記「特許文献1」に記載されたコンデンサマイクロホンは、コンタクトスプリングの撓み変形を利用した構成となっているので、例えば、このコンデンサマイクロホンが搭載された外部機器(例えば携帯電話機等)が落下等により衝撃荷重を受けると、その荷重入力方向によってはコンタクトスプリングの撓み変形量がさらに大きくなってしまい、これにより背面電極板がインピーダンス変換素子と干渉してしまうおそれがある。その際、衝撃荷重の大きさによっては、背面電極板との干渉によってインピーダンス変換素子が破損してしまうおそれがある。
 本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コンタクトスプリングを備えたコンデンサマイクロホンにおいて、衝撃荷重によるコンタクトスプリングの撓み変形によって背面電極板がインピーダンス変換素子と干渉してしまうのを未然に防止することができるコンデンサマイクロホンを提供することを目的とするものである。
 本願発明は、コンタクトスプリングおよびその周辺構造に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
 すなわち、本願発明に係るコンデンサマイクロホンは、
 振動膜と背面電極板とが、上記振動膜を上にした状態で環状のスペーサを介して対向配置されてなるコンデンサ構造部と、このコンデンサ構造部の下方において上記背面電極板と略平行に配置された回路基板と、この回路基板の上面に実装され、上記コンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、を備え、
 上記スペーサが、上記背面電極板よりも大きい外周面形状を有しており、
 このスペーサの外周縁部を支持するための環状部材が、上記背面電極板を囲むようにして配置されるとともに、この環状部材を支持するための環状基板が、上記回路基板の上面に、上記インピーダンス変換素子を囲むようにして載置されており、
 上記回路基板の上面に、上記インピーダンス変換素子の入力端子と導通する第1導電層が形成されており、
 上記環状基板に、上記第1導電層と導通する第2導電層が、該環状基板の下面から上面まで延びるように形成されており、
 上記背面電極板の下方に、該背面電極板を上方へ向けて弾性的に押圧するためのコンタクトスプリングが、該コンタクトスプリングの下端部を上記第2導電層における上記環状基板の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているものである。
 上記構成において、「上」や「下方」等の方向性を示す用語は、コンデンサマイクロホンを構成する各部材相互間の位置関係を明確にするために便宜上用いたものであって、これによりコンデンサマイクロホンを実際に使用する際の方向性が限定されるものではない。
 上記「第2導電層」は、第1導電層と導通するようにして、環状基板の下面から上面まで延びるように形成されたものであれば、その具体的な形成位置は特に限定されるものではない。
 上記「コンタクトスプリング」は、背面電極板の下方において、その下端部を第2導電層における環状基板の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されたスプリングであって導電性を有するものであれば、その形状や材質等の具体的な構成は特に限定されるものではない。
 上記構成に示すように、本願発明に係るコンデンサマイクロホンは、そのコンデンサ構造部のスペーサの外周縁部を支持するための環状部材が、背面電極板を囲むようにして配置されるとともに、この環状部材を支持するための環状基板が、インピーダンス変換素子を囲むようにして回路基板の上面に載置された構成となっているが、回路基板の上面には、インピーダンス変換素子の入力端子と導通する第1導電層が形成されるとともに、環状基板には、この第1導電層と導通する第2導電層が、その下面から上面まで延びるように形成されており、また、背面電極板の下方には、この背面電極板を上方へ向けて弾性的に押圧するためのコンタクトスプリングが、その下端部を第2導電層における環状基板の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、コンタクトスプリングと第1および第2導電層とにより、背面電極板とインピーダンス変換素子の入力端子との電気的な接続が行われるようにすることができる。
 その際、コンタクトスプリングは、背面電極板の下方において、その下端部を第2導電層における環状基板の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているので、本願発明に係るコンデンサマイクロホンが搭載された外部機器が落下等により衝撃荷重を受けるようなことがあっても、コンタクトスプリングの撓み変形量がさらに大きくなってしまう余地を十分小さくすることができ、これにより背面電極板がインピーダンス変換素子と干渉してしまうのを未然に防止することができる。
 このように本願発明によれば、コンタクトスプリングを備えたコンデンサマイクロホンにおいて、衝撃荷重によるコンタクトスプリングの撓み変形によって背面電極板がインピーダンス変換素子と干渉してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、背面電極板との干渉によってインピーダンス変換素子が破損してしまうおそれをなくすことができる。
 上記構成において、第2導電層の具体的な形成位置が特に限定されないことは上述したとおりであるが、環状基板が平面視において略長円形の内周面形状を有している場合には、この第2導電層が、導電スルーホールの一部として、インピーダンス変換素子の両側の2箇所において環状基板の内周面に沿って延びるように形成された構成とすることが可能である。
 すなわち、環状基板となるべき板状部材に、比較的大きい導電スルーホールを形成した上で、この導電スルーホールの両側の2箇所(具体的には環状基板の内周面の長手方向に位置する2箇所)をドリル加工等で切除することにより、この導電スルーホールの一部として第2導電層を2箇所に形成することができる。そしてこれにより、プリント基板製造技術を用いて第2導電層を容易にかつ精度良く形成することができる。
 また、このように第2導電層がインピーダンス変換素子の両側の2箇所に形成された構成とすることにより、これら1対の第2導電層における環状基板の上面の部分にコンタクトスプリングの下端部の2箇所を当接させることができるので、これによりコンタクトスプリングを撓み変形させた状態で安定的に保持することができる。しかも、このような構成を採用した場合には、コンタクトスプリングの構成として、その背面電極板に対する当接が、背面電極板の下面の四隅において行われる構成とすることも容易に可能となる。そしてこのようにした場合には、コンタクトスプリングによる背面電極板に対する弾性的な押圧が、背面電極板全体にわたって均等に行われるようにすることができる。
 この場合において、環状基板の上面における複数箇所に、第2導電層と同じ厚さを有する第3導電層が形成された構成とすれば、衝撃荷重によりコンタクトスプリングの撓み変形量が増大したとき、コンタクトスプリングを、これら複数箇所に形成された第3導電層のいずれかに当接させて、それ以上の撓み変形を阻止することが可能となる。そしてこれにより、衝撃荷重によりコンタクトスプリングの撓み変形量が増大する余地を一層小さくすることができる。しかも、これら複数箇所の第3導電層は、第2導電層と同じ厚さを有しているので、第2導電層を形成する際に第3導電層も同時に形成することができる。
本願発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図 上記コンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め上方から見て示す斜視図 上記コンデンサマイクロホンを主要構成要素に分解して斜め下方から見て示す斜視図 上記コンデンサマイクロホンの環状基板を単品で示す平面図 上記コンデンサマイクロホンの組付工程を示す側断面図
 以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
 図1は、本願発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホン10を上向きに配置した状態で示す側断面図である。また、図2および3は、このコンデンサマイクロホン10を主要構成要素に分解して、斜め上方および斜め下方からそれぞれ見て示す斜視図である。
 これらの図に示すように、本実施形態に係るコンデンサマイクロホン10は、小型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであって、金属ケース12内に、上部ユニット14、背面電極板16、コンタクトスプリング18および下部ユニット20が収容された構成となっている。
 金属ケース12は、平面視において3×4mm程度の略矩形状の外形形状を有するキャップ状の部材であって、金属板(例えばアルミニウム板)にプレス加工を施すことにより形成されている。
 この金属ケース12には、その上面壁12Aに音孔12aが形成されており、また、その周面壁12Bにおける4箇所の鉛直平面部には、その下端縁から下方へ延長して延びる延長片12bがそれぞれ形成されている。そして、この金属ケース12は、その4箇所の延長片12bにおいて下部ユニット20にカシメ固定されるようになっている。
 上部ユニット14は、振動膜サブアッセンブリ22と、この振動膜サブアッセンブリ22の下面に接着固定された環状のスペーサ24と、このスペーサ24の下面に接着固定された環状部材26とからなっている。
 振動膜サブアッセンブリ22は、振動膜28が支持リング30の下面に張設固定されてなっている。
 振動膜28は、厚みが1.5~3μm程度の高分子フィルムの上面に金属蒸着膜が形成されてなっている。
 支持リング30は、板厚が50μm程度の金属製の薄板で構成されている。この支持リング30の外周面形状は、金属ケース12の周面壁12Bよりもひと回り小さい略矩形形状に設定されており、その内周面形状は、金属ケース12の長手方向に延びる略楕円形状に設定されている。
 スペーサ24は、板厚が25μm程度の金属製の薄板で構成されている。このスペーサ24の外周面形状は、支持リング30の外周面形状と同一の形状に設定されており、その内周面形状は、支持リング30の内周面形状と略同一の形状に設定されている。
 環状部材26は、背面電極板16の周囲においてスペーサ24の外周縁部を下方側から支持する略矩形環状の部材であって、板厚が0.3mm程度の絶縁基板として構成されている。
 この環状部材26は、その外周面26aが、金属ケース12の周面壁12Bに略内接するように形成されている。具体的には、この環状部材26の外周面26aは、その4箇所の鉛直平面部が、金属ケース12の周面壁12Bにおける4箇所の鉛直平面部に沿って延びるように形成されている。
 この環状部材26の内周面26bは、平面視において金属ケース12の長手方向に延びる略長円形の形状を有している。その際、この環状部材26の内周面26bは、その長手方向の両端位置およびその直交方向の両端位置においては、スペーサの内周面の位置と略一致しているが、その四隅の位置では、スペーサ24の内周面の位置よりも径が大きくなっている。
 背面電極板16は、板厚が0.1mm程度の金属板で構成された電極板本体16Aと、この電極板本体16Aの上面に配置されたエレクトレット層16Bとからなり、その中央部には貫通孔16aが形成されている。その際、エレクトレット層16Bは、電極板本体16Aの上面に形成された膜厚10~30μm程度の絶縁膜に、所定のチャージ電圧で分極処理を施すことによって生成されており、これにより所定の表面電位が付与されている。
 この背面電極板16は、平面視において四隅にコーナRが付与された略矩形状の外形形状を有しており、その外周面を環状部材26の内周面26bに対して複数箇所で略内接させた状態で、環状部材26の内周側空間に配置されている。その際、この背面電極板16は、その上面の四隅において、スペーサ24の下面の四隅に当接している。
 そして、この背面電極板16のエレクトレット層16Bと振動膜28とがスペーサ24を介して対向配置されることにより、コンデンサ構造部Cが構成されるようになっている。
 下部ユニット20は、エレクトレット層16Bと平行に配置された回路基板32と、この回路基板32の上面の略中央に実装されたインピーダンス変換素子34と、このインピーダンス変換素子34を囲むようにして回路基板32の上面に載置固定された環状基板36とからなっている。
 この下部ユニット20は、その環状基板36の上面において上部ユニット14における環状部材26の下面に当接しており、この状態で、その回路基板32の各辺部分に金属ケース12の各延長片12bがカシメ固定されている。
 回路基板32は、環状部材26と略同一の外周面形状を有する板厚が0.15mm程度の絶縁基板に対して、その上下両面およびその中間に、それぞれ所定のパターンで導電層が形成された構成となっている。その際、この回路基板32の上面に形成された導電層の一部は、インピーダンス変換素子34の入力端子34aと導通する第1導電層32aを構成している。
 インピーダンス変換素子34は、扁平な直方体の外形形状を有するICチップとして構成されており、平面視において金属ケース12の長手方向にやや長い矩形形状を有している。そして、このインピーダンス変換素子34は、その上面が回路基板32の上面から0.4mm程度の高さに位置している。
 環状基板36は、回路基板32と同一の外周面形状を有する板厚が0.3mm程度の絶縁基板に対して、その上下両面に、それぞれ所定のパターンで導電層が形成された構成となっている。
 この環状基板36の内周面36bは、平面視において金属ケース12の長手方向に延びる略長円形の形状を有している。その際、この内周面36bを構成する略長円形の形状は、インピーダンス変換素子34の横幅よりも大きい直径を有する3つの円柱を、環状基板36の中央とその長手方向両側に互いに部分的に重複させた状態で配置したような形状を有している。
 そして、この環状基板36の内周面36bには、回路基板32の第1導電層32aと導通する第2導電層36cが、該環状基板36の下面から上面まで延びるように形成されている。
 図4は、環状基板36を単品で示す平面図である。
 同図にも示すように、第2導電層36cは、導電スルーホールTHの一部として、インピーダンス変換素子34の両側の2箇所において環状基板36の内周面36bに沿って延びるように形成されている。すなわち、この第2導電層36cは、環状基板36の中央に、導電スルーホールTHを形成した後、その長手方向両側に導電スルーホールTHよりもやや大きい径の貫通孔をドリル加工等により形成して、導電スルーホールTHを部分的に切除することにより形成されている。
 この環状基板36の上面には、その四隅における内周面36bの近傍位置に、第2導電層36cと同じ厚さを有する第3導電層36dが、それぞれ内周面36bに沿って円弧状に延びるように形成されている。
 コンタクトスプリング18は、背面電極板16の下方に配置されており、この背面電極板16を上方へ向けて弾性的に押圧するようになっている。
 このコンタクトスプリング18は、金属製の板バネであって、板厚が50μm程度の板バネ材にプレス加工を施すことにより形成されている。
 このコンタクトスプリング18は、無負荷状態では、平面視において略矩形リング状に形成されている。その際、このコンタクトスプリング18の長手方向中央部18Aは水平方向に延びているが、その長手方向両端部18Bは斜め上方へ向けて直線状に延びている。そして、このコンタクトスプリング18の長手方向中央部18Aには、下向きに突出する4つの球面状凸部18aが、2つずつ長手方向に所定間隔をおいて形成されている。また、このコンタクトスプリング18の長手方向両端部18Bには、上向きに突出する4つの球面状凸部18bが、四隅にそれぞれ形成されている。
 このコンタクトスプリング18は、コンデンサマイクロホン10の一部として組み込まれた状態では、その外周面が複数箇所において環状部材26の内周面26bに略内接した状態で、環状部材26の内周側空間に配置されるようになっている。そして、この状態では、コンタクトスプリング18は、その上下方向の撓み変形により、長手方向中央部18Aと1対の長手方向両端部18Bとが同一水平面に略沿って延びた状態となっている。
 その際、このコンタクトスプリング18は、その上端部に位置する4箇所の球面状凸部18bにおいて背面電極板16の下面に当接しており、その下端部に位置する4箇所の球面状凸部18aにおいて、1対の第2導電層36cにおける環状基板36の上面の部分に当接するようになっている。そして、このコンタクトスプリング18と第1および第2導電層32a、36cとにより、背面電極板16とインピーダンス変換素子34の入力端子34aとの電気的な接続が行われるようになっている。
 このコンタクトスプリング18においては、その4つの球面状凸部18aが、2つずつ1対の第2導電層36cと確実に当接するよう、これら各球面状凸部18aの形成位置が設定されている。また、このコンタクトスプリング18においては、その4つの球面状凸部18bが、背面電極板16の四隅(すなわち、背面電極板16がスペーサ24に当接している部分)においてその下面に当接するようになっている。
 さらに、環状基板36の上面の4箇所に形成された第3導電層36dは、コンタクトスプリング18が撓み変形したときに、その4箇所の球面状凸部18bの略真下に位置するように、その形成位置が設定されている。
 図5は、コンデンサマイクロホン10の組付工程を示す側断面図である。
 同図に示すように、このコンデンサマイクロホン10の組付けは、次のようにして行われるようになっている。
 すなわち、まず、金属ケース12を上下逆さに配置し、この金属ケース12に対して、その周面壁12Bの内周側空間に、上下逆さにした上部ユニット14を落とし込み、その振動膜サブアッセンブリ22の支持リング30を上面壁12Aの下面に面接触させる。
 次に、この上部ユニット14における環状部材26の内周側空間に位置するようにして、上下逆さにした背面電極板16およびコンタクトスプリング18を順次金属ケース12内に落とし込む。このとき、コンタクトスプリング18は、その4つの球面状凸部18bにおいて背面電極板16の下面に接触した状態にある。
 次に、下部ユニット20を金属ケース12内に落とし込み、その環状基板36の上面に形成された1対の第2導電層36cを、コンタクトスプリング18に形成された4つの球面状凸部18aに当接させる。そして、この状態からさらに、コンタクトスプリング18を撓み変形させながら、下部ユニット20を、その環状基板36の上面が上部ユニット14における環状部材26の下面に当接する位置まで、下方に押し込む。
 次に、金属ケース12の各延長片12bを図中2点鎖線で示すように内周側へ折り曲げることにより、上記位置まで押し込まれた下部ユニット20に対して、その回路基板32の各辺部分に各延長片12bをカシメ固定する。
 以上詳述したように、本実施形態に係るコンデンサマイクロホン10は、そのコンデンサ構造部Cのスペーサ24の外周縁部を支持するための環状部材26が、背面電極板16を囲むようにして配置されるとともに、この環状部材26を支持するための環状基板36が、インピーダンス変換素子34を囲むようにして回路基板32の上面に載置された構成となっているが、回路基板32の上面には、インピーダンス変換素子34の入力端子34aと導通する第1導電層32aが形成されるとともに、環状基板36には、この第1導電層32aと導通する第2導電層36cが、その下面から上面まで延びるように形成されており、また、背面電極板16の下方には、この背面電極板16を上方へ向けて弾性的に押圧するためのコンタクトスプリング18が、その下端部を第2導電層36cにおける環状基板36の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、コンタクトスプリング18と第1および第2導電層32a、36cとにより、背面電極板16とインピーダンス変換素子34の入力端子34aとの電気的な接続が行われるようにすることができる。
 その際、コンタクトスプリング18は、背面電極板16の下方において、その下端部を第2導電層36cにおける環状基板36の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているので、コンデンサマイクロホン10が搭載された外部機器が落下等により衝撃荷重を受けるようなことがあっても、コンタクトスプリング18の撓み変形量がさらに大きくなってしまう余地を十分小さくすることができ、これにより背面電極板16がインピーダンス変換素子34と干渉してしまうのを未然に防止することができる。
 このように本実施形態によれば、コンタクトスプリング18を備えたコンデンサマイクロホン10において、衝撃荷重によるコンタクトスプリング18の撓み変形によって背面電極板16がインピーダンス変換素子34と干渉してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、背面電極板16との干渉によってインピーダンス変換素子34が破損してしまうおそれをなくすことができる。
 特に本実施形態においては、環状基板36の内周面36bが平面視において略長円形形状に形成されており、第2導電層36cが、導電スルーホールTHの一部として、インピーダンス変換素子34の両側の2箇所において環状基板36の内周面36bに沿って延びるように形成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、環状基板36となるべき板状部材に、比較的大きい導電スルーホールTHを形成した上で、この導電スルーホールTHの長手方向両側の2箇所をドリル加工等で切除することにより、この導電スルーホールTHの一部として第2導電層36cを2箇所に形成することができる。そしてこれにより、プリント基板製造技術を用いて第2導電層36cを容易にかつ精度良く形成することができる。
 また、このように第2導電層36cがインピーダンス変換素子34の両側の2箇所に形成されているので、これら1対の第2導電層36cにおける環状基板36の上面の部分にコンタクトスプリング18の下端部の2箇所を当接させることができ、これによりコンタクトスプリング18を撓み変形させた状態で安定的に保持することができる。
 その際、本実施形態においては、コンタクトスプリング18の背面電極板16に対する当接が、背面電極板16の下面の四隅において行われるように構成されているので、コンタクトスプリング18による背面電極板16に対する弾性的な押圧が、背面電極板16全体にわたって均等に行われるようにすることができる。しかも、この背面電極板16は、その四隅においてスペーサ24に当接しているので、背面電極板16と共にスペーサ24および振動膜サブアッセンブリ22についても均等に押圧することができ、これによりコンデンサマイクロホン10の感度特性のバラツキを最小原に抑えることができる。
 さらに本実施形態においては、背面電極板16とインピーダンス変換素子34の入力端子34aとの電気的な接続が、コンタクトスプリング18と第1および第2導電層32a、36cとにより、金属ケース12から比較的離れた位置において行われているので、この金属ケース12との間の浮遊容量の発生による感度低下を効果的に抑制することができる。
 また本実施形態においては、環状基板36の上面における4箇所に、第2導電層36cと同じ厚さを有する第3導電層36dが形成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、衝撃荷重によりコンタクトスプリング18の撓み変形量が増大したとき、コンタクトスプリング18を、これら4箇所に形成された第3導電層36dのいずれかに当接させて、それ以上の撓み変形を阻止することが可能となる。そしてこれにより、衝撃荷重によりコンタクトスプリング18の撓み変形量が増大する余地を一層小さくすることができる。しかも、これら第3導電層36dは、第2導電層36cと同じ厚さを有しているので、第2導電層36cを形成する際に第3導電層36dも同時に形成することができる。
 上記実施形態においては、コンデンサマイクロホン10が、エレクトレットコンデンサマイクロホンである場合について説明したが、チャージ電圧が印加されるように構成されたコンデンサマイクロホンである場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
 なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
 10 コンデンサマイクロホン
 12 金属ケース
 12A 上面壁
 12B 周面壁
 12a 音孔
 12b 延長片
 14 上部ユニット
 16 背面電極板
 16A 電極板本体
 16B エレクトレット層
 16a 貫通孔
 18 コンタクトスプリング
 18A 長手方向中央部
 18B 長手方向両端部
 18a、18b 球面状凸部
 20 下部ユニット
 22 振動膜サブアッセンブリ
 24 スペーサ
 26 環状部材
 26a 外周面
 26b、36b 内周面
 28 振動膜
 30 支持リング
 32 回路基板
 32a 第1導電層
 34 インピーダンス変換素子
 34a 入力端子
 36 環状基板
 36c 第2導電層
 36d 第3導電層
 C コンデンサ構造部
 TH 導電スルーホール

Claims (3)

  1.  振動膜と背面電極板とが、上記振動膜を上にした状態で環状のスペーサを介して対向配置されてなるコンデンサ構造部と、
      このコンデンサ構造部の下方において上記背面電極板と略平行に配置された回路基板と、
      この回路基板の上面に実装され、上記コンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子と、を備え、
     上記スペーサが、上記背面電極板よりも大きい外周面形状を有しており、
     このスペーサの外周縁部を支持するための環状部材が、上記背面電極板を囲むようにして配置されるとともに、この環状部材を支持するための環状基板が、上記回路基板の上面に、上記インピーダンス変換素子を囲むようにして載置されており、
     上記回路基板の上面に、上記インピーダンス変換素子の入力端子と導通する第1導電層が形成されており、
     上記環状基板に、上記第1導電層と導通する第2導電層が、該環状基板の下面から上面まで延びるように形成されており、
     上記背面電極板の下方に、該背面電極板を上方へ向けて弾性的に押圧するためのコンタクトスプリングが、該コンタクトスプリングの下端部を上記第2導電層における上記環状基板の上面の部分に当接させるようにして撓み変形した状態で配置されているコンデンサマイクロホン。
  2.  上記環状基板が、平面視において略長円形の内周面形状を有しており、
     上記第2導電層が、導電スルーホールの一部として、上記インピーダンス変換素子の両側の2箇所において上記環状基板の内周面に沿って延びるように形成されている請求項1記載のコンデンサマイクロホン。
  3.  上記環状基板の上面における複数箇所に、上記第2導電層と同じ厚さを有する第3導電層が形成されている請求項2記載のコンデンサマイクロホン。
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