WO2018131185A1 - マイクロフォン - Google Patents

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一素 土井
竹内　久人
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means

Definitions

  • This disclosure relates to a microphone suitable for in-vehicle use.
  • the installation space of the microphone tends to be small, and the development of a smaller and thinner microphone is demanded.
  • Patent Document 2 discloses a vehicle-mounted speaker.
  • a box-side opening is formed in the speaker box, and the speaker unit is accommodated inside the box-side opening. Further, an annular partition wall is provided so as to protrude outward from the peripheral edge of the box side opening.
  • an interior material side opening is formed in the interior material on the vehicle side, and the periphery of the interior material side opening and the annular partition of the speaker box are joined together via a ring-shaped seal material. And the interior material side opening is covered with a grille, and this constitutes a vehicle-mounted speaker.
  • an annular partition wall that surrounds the microphone element is formed on the outer surface of a microphone housing that houses the microphone element.
  • a vehicle-mounted microphone is comprised by attaching a microphone housing
  • the present disclosure provides a so-called lower hole type microphone having good acoustic sealing.
  • the microphone according to the present disclosure includes a substrate, a housing, a microphone element, and an acoustic seal.
  • the substrate accommodated in the housing has a first surface and a second surface facing each other, and a first sound hole penetrating from the first surface to the second surface is provided.
  • the microphone element is mounted on the first surface so as to close the first sound hole.
  • the acoustic seal is provided with a second sound hole, is in contact with the second surface, and is sandwiched by the housing. The second sound hole communicates with the first sound hole and opens in a direction parallel to the first surface.
  • a longitudinal sectional view of a microphone according to an embodiment of the present disclosure 1 is an exploded perspective view of the microphone shown in FIG.
  • the z-axis indicates the direction from the bottom to the top of the microphone M.
  • the x axis indicates the left-right direction of the microphone M, and the y axis indicates the direction from the front to the rear of the microphone M.
  • the microphone M includes a printed wiring board (hereinafter referred to as PCB) 1, at least one microphone element 3, various mounting components 5, a housing 7, and an acoustic seal 9.
  • PCB printed wiring board
  • PCB1 has a lower surface 11A and an upper surface 11B that face each other in the z-axis direction.
  • the lower surface 11A and the upper surface 11B may be referred to as a first surface and a second surface, respectively.
  • At least one substrate side sound hole 13 is formed at a predetermined position of the PCB 1.
  • at least one substrate-side sound hole 13 includes two substrate-side sound holes 13A and 13B arranged in the x-axis direction.
  • the board side sound holes 13A and 13B may be referred to as first sound holes.
  • the board side sound holes 13A and 13B penetrate from the lower surface 11A to the upper surface 11B substantially parallel to the z-axis direction.
  • wiring of an electric circuit is printed on at least the upper surface 11B of the PCB1.
  • the at least one microphone element 3 includes two microphone elements 3A and 3B in the present embodiment.
  • the microphone elements 3A and 3B are MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) microphone elements, and are surface-mounted on the lower surface 11A of the PCB 1 with solder. More specifically, the microphone elements 3A and 3B are mounted so as to block the board side sound holes 13A and 13B.
  • a connector 51A for outputting an acoustic signal output from the microphone elements 3A and 3B is mounted on the upper surface 11B of the PCB 1 as one of the other mounting components 5.
  • the PCB 1 on which the microphone elements 3A and 3B and various mounting components 5 are mounted is accommodated in the housing 7.
  • the housing 7 includes an upper casing 71, a lower casing 73, and a bezel 75.
  • the PCB 1 is attached to the lower casing 73 so that the lower surface 11A of the PCB 1 is substantially parallel to the xy plane and faces downward.
  • An upper casing 71 is attached on the lower casing 73.
  • the bezel 75 is a front panel of the microphone M, and may be used as a separate part of the upper casing 71 and the lower casing 73 when it is necessary to support a plurality of designs such as in-vehicle use.
  • the bezel 75 is attached to the front portions of the upper casing 71 and the lower casing 73.
  • the bezel 75 has, for example, a front surface 75A and a back surface 75B that face each other in the y-axis direction.
  • the front surface 75A and the back surface 75B may be referred to as a third surface and a fourth surface, respectively.
  • At least one bezel side sound hole 751 is formed at a predetermined position of the bezel 75.
  • at least one bezel side sound hole 751 includes two bezel side sound holes 751A and 751B arranged in the x-axis direction.
  • the bezel side sound holes 751A and 751B may be called third sound holes.
  • the bezel side sound holes 751A and 751B penetrate from the front surface 75A to the back surface 75B substantially parallel to the y-axis direction.
  • the acoustic seal 9 is made of a soft material and is attached to a space sandwiched between the upper surface (second surface) 11B of the PCB 1 and the back surface (fourth surface) 75B of the bezel 75 in the assembled housing 7. At this time, the acoustic seal 9 covers the substrate side sound holes 13A and 13B and the bezel side sound holes 751A and 751B while contacting at least the upper surface 11B of the PCB 1 and the back surface 75B of the bezel 75, respectively.
  • the acoustic seal 9 is sandwiched between the upper casing 71 and the lower casing 73 immediately behind the bezel 75, and the front of the upper casing 71 and the lower casing 73 is removed when the bezel 75 is removed. Exposed from the opening.
  • At least one seal-side sound hole 91 is formed at a predetermined position of the acoustic seal 9.
  • at least one seal-side sound hole 91 includes two seal-side sound holes 91A and 91B arranged in the x-axis direction.
  • the seal-side sound hole 91A allows the bezel-side sound hole 751A and the substrate-side sound hole 13A to communicate with each other.
  • the seal-side sound hole 91B allows the bezel-side sound hole 751B and the substrate-side sound hole 13B to communicate with each other.
  • the front ends of the seal-side sound holes 91A and 91B are open toward a direction (substantially forward) substantially parallel to the lower surface (first surface) 11A of the PCB1.
  • the seal-side sound holes 91A and 91B may be referred to as second sound holes.
  • the bottom surface of the acoustic seal 9 is in close contact with the top surface 11B of the PCB 1 and is not substantially displaced. Therefore, in the present embodiment, the shape of the acoustic seal 9 in plan view from the y-axis direction is equal to or slightly larger than the shapes of the opening portions in front of the upper casing 71 and the lower casing 73.
  • the front surface of the acoustic seal 9 is in close contact with the back surface 75B of the bezel 75 and is not substantially displaced. Therefore, in the present embodiment, the front surface of the acoustic seal 9 has substantially the same three-dimensional shape as the back surface 75B of the bezel 75, or has a slightly larger shape than the back surface 75B of the bezel 75.
  • the microphone M configured as described above, sound to be collected such as a voice uttered by a speaker enters the microphone M from the bezel side sound holes 751A and 751B formed in the bezel 75, and the bezel side sound holes 751A and 751B and the substrate.
  • the so-called lower sound hole type microphone elements 3A and 3B enter the side sound holes 13A and 13B.
  • the microphone elements 3A and 3B convert the input sound into an electrical signal and output it.
  • the output signals of the microphone elements 3A and 3B are processed by an electric circuit provided on the PCB 1, and then output from the connector 51A to the outside.
  • the acoustic seal 9 is made of a soft material.
  • the acoustic seal 9 is in close contact with the back surface 75B of the bezel 75 and the upper surface 11B of the PCB 1 with the seal side sound holes 91A and 91B communicating with the bezel side sound holes 751A and 751B and the substrate side sound holes 13A and 13B.
  • noise intrusion from the bezel side sound holes 751A and 751B and the board side sound holes 13A and 13B and leakage of the collection target sound can be prevented.
  • a pair of seal-side sound holes 91 and bezel-side sound holes 751 are provided for each of the plurality of substrate-side sound holes 13A and 13B.
  • the input sound to each of the plurality of microphone elements 3 becomes more uniform, and as a result, the signal processing performance in the electric circuit provided in the PCB 1 is further improved.
  • the PCB 1 is disposed substantially perpendicular to the bezel 75. Therefore, even if the circuit scale of the electric circuit is increased due to the addition and expansion of the function of the microphone M, it is possible to cope with the increase by increasing the microphone M in the z-axis direction. Therefore, the mounting area of the microphone M is not changed drastically by adding functions and expanding functions.
  • the PCB 1 is disposed substantially perpendicular to the bezel 75, even when the microphone M is mounted on the vehicle, even if the bezel 75 vibrates in the z-axis direction, the vibration follows the vibration. It can suppress that the diaphragm of the microphone element 3 vibrates. For comparison, if the microphone element and the bezel are opposed to each other in the z-axis direction, the diaphragm of the microphone element vibrates following the vibration in the z-axis direction of the bezel. Therefore, noise is output from the microphone element.
  • the microphone of the present disclosure has a good acoustic sealing and is suitable for in-vehicle use.

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Abstract

マイクロフォンは、基板と、筐体と、マイクロフォン素子と、音響シールとを有する。筐体に収容された基板は、互いに対向する第一面および第二面を有し、第一面から第二面へと貫通する第一音孔が設けられている。マイクロフォン素子は、第一音孔を塞ぐように第一面に実装されている。音響シールは第二音孔が設けられ、第二面と当接すると共に筐体により挟持されている。第二音孔は、第一音孔と連通すると共に、第一面と平行な方向に向かって開口している。

Description

マイクロフォン
　本開示は、車載用途に好適なマイクロフォンに関する。
　近年、騒音が大きい環境下でも、騒音を構造的に入りづらくする、あるいは、複数素子を用いた指向性合成や雑音抑圧といった信号処理によって騒音を小さくするといった、より高性能なマイクロフォンが開発されている。このようなマイクロフォンは、例えば、車両内でのハンズフリー通話用途や音声認識用途として普及しつつある（例えば、特許文献１を参照）。
　特に、車両内には、マイクロフォン以外にも多くの部品が搭載されるため、マイクロフォンの設置スペースは小さくなる傾向があり、より小型・薄型のマイクロフォンの開発が求められている。
　例えば、特許文献２には、車載用スピーカが開示されている。この車載用スピーカにおいては、スピーカボックスにボックス側開口部が形成され、このボックス側開口部の内方にスピーカーユニットが収容される。また、ボックス側開口部の周縁部から外方に向けて環状隔壁が突出するように設けられている。
　一方、車両側の内装材には、内装材側開口部が形成され、この内装材側開口部の周縁部とスピーカボックスの環状隔壁とがリング状のシール材を介して接合される。そして、内装材側開口部がグリルで覆われ、これによって、車載用スピーカが構成される。
　車載用スピーカを車載用マイクロフォンに適用する場合、内部にマイクロフォン素子を収容したマイクロフォン筐体の外面に、上記マイクロフォン素子を取り囲む環状隔壁を形成する。そして、環状隔壁をリング状のシール材を介してグリルに押し付けた状態でマイクロフォン筐体を取り付けることで、車載用マイクロフォンが構成される。
国際公開第２０１３／１７９８３４号 実開平６－０５７７４６号公報
　ところで、マイクロフォンの性能を向上させるには、音孔周辺での音漏れや、騒音自体の侵入等を防止することが必要となる。この点は、表面実装型のマイクロフォン素子を用いていわゆる下音孔型のマイクロフォンを実現する際においても同様に当てはまる。
　本開示は、良好な音響シーリングを有するいわゆる下音孔型のマイクロフォンを提供する。
　本開示のマイクロフォンは、基板と、筐体と、マイクロフォン素子と、音響シールとを有する。筐体に収容された基板は、互いに対向する第一面および第二面を有し、第一面から第二面へと貫通する第一音孔が設けられている。マイクロフォン素子は、第一音孔を塞ぐように第一面に実装されている。音響シールは第二音孔が設けられ、第二面と当接すると共に筐体により挟持されている。第二音孔は、第一音孔と連通すると共に、第一面と平行な方向に向かって開口している。
　本開示によれば、良好な音響シーリングを有するいわゆる下音孔型のマイクロフォンを提供することが出来る。
本開示の実施の形態に係るマイクロフォンの縦断面図 図１に示すマイクロフォンの分解斜視図
　以下、上記図面を参照して、本開示の実施の形態に係るマイクロフォンＭについて詳説する。
　＜１．定義＞
　図１において、ｚ軸は、マイクロフォンＭの下から上への向かう方向を示す。また、ｘ軸はマイクロフォンＭの左右方向を示し、ｙ軸はマイクロフォンＭの前から後へと向かう方向を示す。
　＜２．マイクロフォンの構成＞
　各図において、マイクロフォンＭは、プリント配線基板（以下、ＰＣＢ）１と、少なくとも一つのマイクロフォン素子３と、各種の実装部品５と、筐体７と、音響シール９とを有している。
　ＰＣＢ１は、ｚ軸方向において相対向する下面１１Ａと上面１１Ｂとを有する。なお、下面１１Ａ、上面１１Ｂはそれぞれ、第一面、第二面と呼ばれても良い。
　ＰＣＢ１の所定位置には、少なくとも一つの基板側音孔１３が形成される。本実施の形態では、少なくとも一つの基板側音孔１３は、ｘ軸方向に並ぶ二個の基板側音孔１３Ａ、１３Ｂを含む。なお、基板側音孔１３Ａ、１３Ｂは、第一音孔と呼ばれても良い。基板側音孔１３Ａ、１３Ｂは、下面１１Ａから上面１１Ｂへと、ｚ軸方向と略平行に貫通している。
　また、ＰＣＢ１の少なくとも上面１１Ｂには、電気回路の配線が印刷されている。
　少なくとも一つのマイクロフォン素子３は、本実施の形態では、二個のマイクロフォン素子３Ａ、３Ｂを含む。マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）マイクロフォン素子であって、はんだによりＰＣＢ１の下面１１Ａに表面実装される。より具体的には、マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂは、基板側音孔１３Ａ、１３Ｂを塞ぐように実装される。
　また、ＰＣＢ１の上面１１Ｂには、例えば、実装部品５の一つとして、マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂから出力された音響信号を外部に出力するためのコネクタ５１Ａが実装される。さらに、ＰＣＢ１の上面１１Ｂには、他の実装部品５の一つとして例えばアンプ５１Ｂも実装される。
　マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂと、各種の実装部品５とが実装されたＰＣＢ１は、筐体７に収容される。本実施の形態では、筐体７は、上側ケーシング７１、下側ケーシング７３およびベゼル７５から構成される。この時、ＰＣＢ１の下面１１Ａがｘｙ平面と略平行で下方向を向くように、ＰＣＢ１は下側ケーシング７３に取り付けられる。下側ケーシング７３の上には、上側ケーシング７１が取り付けられる。
　また、ベゼル７５は、マイクロフォンＭのフロントパネルであって、車載用途等、複数のデザインに対応する必要がある場合、上側ケーシング７１および下側ケーシング７３の別部品として使用されることもある。
　また、ベゼル７５は、上側ケーシング７１および下側ケーシング７３の前部に装着される。ベゼル７５は、例えばｙ軸方向に相対向する表面７５Ａおよび裏面７５Ｂを有する。なお、表面７５Ａ、裏面７５Ｂはそれぞれ第三面、第四面と呼ばれても良い。
　ベゼル７５の所定位置には、少なくとも一つのベゼル側音孔７５１が形成される。本実施の形態では、少なくとも一つのベゼル側音孔７５１は、ｘ軸方向に並ぶ二個のベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂを含む。なお、ベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂは、第三音孔と呼ばれても良い。ベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂは、表面７５Ａから裏面７５Ｂへと、ｙ軸方向と略平行に貫通している。
　音響シール９は、軟式材料により作製され、組み立て済の筐体７におけるＰＣＢ１の上面（第二面）１１Ｂとベゼル７５の裏面（第四面）７５Ｂとで挟まれた空間に取り付けられる。この際、音響シール９は、少なくともＰＣＢ１の上面１１Ｂおよびベゼル７５の裏面７５Ｂのそれぞれに当接しつつ、基板側音孔１３Ａ、１３Ｂおよびベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂを覆う。
　より具体的には、音響シール９は、ベゼル７５の直ぐ後ろにおいて、上側ケーシング７１および下側ケーシング７３により挟持されると共に、ベゼル７５を外した状態では、上側ケーシング７１および下側ケーシング７３の前方の開口部分から露出する。
　音響シール９の所定位置には、少なくとも一つのシール側音孔９１が形成される。本実施の形態では、少なくとも一つのシール側音孔９１は、ｘ軸方向に並ぶ二個のシール側音孔９１Ａ、９１Ｂを含む。シール側音孔９１Ａは、ベゼル側音孔７５１Ａと、基板側音孔１３Ａとを連通させる。シール側音孔９１Ｂは、ベゼル側音孔７５１Ｂと、基板側音孔１３Ｂとを連通させる。シール側音孔９１Ａ、９１Ｂの前端は、ＰＣＢ１の下面（第一面）１１Ａと略平行な方向（略前方）に向かって開口している。なお、シール側音孔９１Ａ、９１Ｂは、第二音孔と呼ばれても良い。
　ここで、基板側音孔１３Ａ、１３Ｂでの音漏れや雑音侵入を低減（または防止）するには、音響シール９の底面がＰＣＢ１の上面１１Ｂに密着しほぼ位置ずれしないことが望ましい。そのために、本実施の形態では、音響シール９のｙ軸方向からの平面視形状が、上側ケーシング７１および下側ケーシング７３の前方の開口部分の形状よりも同等か若干大きくなっている。
　また、ベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂでの音漏れや雑音侵入を低減（または防止）するには、音響シール９の前面がベゼル７５の裏面７５Ｂに密着しほぼ位置ずれしないことが望ましい。そのため、本実施の形態では、音響シール９の前面がベゼル７５の裏面７５Ｂと実質的に同じ三次元形状を有するか、ベゼル７５の裏面７５Ｂよりも若干大きな形状を有する。
　上記構成のマイクロフォンＭにおいて、話者が発した声等の収音対象音は、ベゼル７５に形成されたベゼル側音孔７５１Ａ、７５１ＢからマイクロフォンＭ内に入り、ベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂおよび基板側音孔１３Ａ、１３Ｂを介して、いわゆる下音孔型のマイクロフォン素子３Ａ、３Ｂに入る。マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂは、入力音を電気信号に変換して出力する。マイクロフォン素子３Ａ、３Ｂの出力信号は、ＰＣＢ１に設けられた電気回路により処理された後、コネクタ５１Ａから外部に向けて出力される。
　＜３．作用・効果＞
　本実施の形態のマイクロフォンＭによれば、音響シール９は、軟式材料にて作成される。音響シール９は、シール側音孔９１Ａ、９１Ｂがベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂおよび基板側音孔１３Ａ、１３Ｂと連通しつつ、ベゼル７５の裏面７５ＢおよびＰＣＢ１の上面１１Ｂのそれぞれに密着する。これにより、ベゼル側音孔７５１Ａ、７５１Ｂおよび基板側音孔１３Ａ、１３Ｂからの雑音侵入および収集対象音の漏れを防止することが出来る。
　また、本実施の形態のようにマイクロフォン素子３が複数設けられる場合、複数の基板側音孔１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに対し、一組のシール側音孔９１およびベゼル側音孔７５１を設けることで、複数のマイクロフォン素子３のそれぞれへの入力音がより均一になり、その結果、ＰＣＢ１に設けられた電気回路での信号処理の性能がより向上する。ここで、信号処理性能の向上の観点では、複数のシール側音孔９１の三次元形状が実質的に同じであることがより好ましい。
　また、本実施の形態では、ＰＣＢ１がベゼル７５に対し略垂直に配置されることとなる。そのため、マイクロフォンＭの機能追加・機能拡充により、電気回路の回路規模が大きくなったとしても、マイクロフォンＭをｚ軸方向に大きくすれば、これらへの対応が可能となる。よって、機能追加・機能拡充により、マイクロフォンＭの実装面積を極端に変更することが無くなる。
　また、本実施の形態では、ＰＣＢ１がベゼル７５に対し略垂直に配置されることとなるため、マイクロフォンＭの車載時に、ベゼル７５がｚ軸方向において振動したとしても、その振動に追従して、マイクロフォン素子３の振動板が振動することを抑制出来る。なお、比較のために説明しておくが、もし、マイクロフォン素子およびベゼルがｚ軸方向において対向配置されていると、ベゼルのｚ軸方向における振動に追従して、マイクロフォン素子の振動板が振動してしまうため、マイクロフォン素子からはノイズが出力されてしまう。
　本開示のマイクロフォンは、良好な音響シーリングを有しており、車載用途等に好適である。
Ｍ　　マイクロフォン
１　　プリント配線板（ＰＣＢ）
３，３Ａ，３Ｂ　　マイクロフォン素子
５　　実装部品
５１Ａ　　コネクタ
５１Ｂ　　アンプ
７　　筐体
７１　　上側ケーシング
７３　　下側ケーシング
７５　　ベゼル
７５Ａ　　表面
７５Ｂ　　裏面
７５１，７５１Ａ，７５１Ｂ　　ベゼル側音孔
９　　音響シール
９１，９１Ａ，９１Ｂ　　シール側音孔
１１Ａ　　下面
１１Ｂ　　上面
１３，１３Ａ，１３Ｂ　　基板側音孔

Claims (2)

  1. 互いに対向する第一面および第二面を有し、前記第一面から前記第二面へと貫通する第一音孔が設けられた基板と、
    前記基板を収容した筐体と、
    前記第一音孔を塞ぐように前記第一面に実装されたマイクロフォン素子と、
    前記第二面と当接すると共に前記筐体により挟持され、第二音孔が設けられた音響シールと、を備え、
    前記第二音孔は、前記第一音孔と連通すると共に、前記第一面と平行な方向に向かって開口している、
    マイクロフォン。
  2. 互いに対向する第三面および第四面を有し、前記筐体に取り付けられたベゼルをさらに備え、
    前記ベゼルには、前記第三面から前記第四面へと前記第一面と平行に貫通すると共に前記第二音孔と連通する第三音孔が設けられた、
    請求項１に記載のマイクロフォン。
PCT/JP2017/018439 2017-01-16 2017-05-17 マイクロフォン WO2018131185A1 (ja)

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