(57)【要約】【課題】リフロー半田付け実装できる高耐熱型のコンデンサマイクロホンを提供する。【解決手段】筒状カプセル３１内に振動膜３５と背極３７とよりなるコンデンサが内蔵される。カプセル３１の開口部を蓋する回路基板４４の内面には上記コンデンサの静電容量の変化をインピーダンス変換する機能と、コンデンサにバイアス電圧を印加する機能とを有するＩＣ素子４３が実装される。高温で電位が低下し、感度の低下を招くエレクトレットを使用しないため、リフロー半田付け実装でき、かつ感度もリフロー熱（リフロー温度）の影響を受けず、その点で良好な感度が得られる。【選択図】  図１
2006157837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状カプセル内に振動膜を片方の電極側としたコンデンサ及びこのコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換する機器が内蔵され、そのカプセルの開口部が回路基板によって蓋されているコンデンサマイクロホンであって、
上記コンデンサにバイアス電圧を印加する機能を有するＩＣ素子が上記回路基板上に搭載されていることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
上記請求項１に記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記ＩＣ素子に上記インピーダンス変換する機器を含むことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
上記請求項１に記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記インピーダンス変換する機器は、上記ＩＣ素子と別体のＩＣ素子にて構成することを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
筒状カプセル内に振動膜を片方の電極側とし背極を他の片方の電極としたコンデンサを備えた請求項1乃至３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記振動膜と上記回路基板との間を電気的に接続する第1リングを備えると共に、上記背極と上記回路基板との間を電気的に接続する第２リングを備えたことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項５】
請求項４記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記第1リングの外周から第1リングの板面と垂直方向に突出形成された複数の脚部とを有するバイアスリングを構成し、
上記振動膜の周縁を保持する振動膜リングに上記第1リングが当接され、上記脚部が上記回路基板の内面外周部に形成されて上記ＩＣ素子のバイアス端子と接続されているバイアス端子パターンに当接されていることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記振動膜と背極との間に介在されるスペーサ及び上記背極を保持する背極ホルダがポリイミドもしくはポリフタルアミド（ＰＰＡ）よりなることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項７】
振動膜を片方の電極側とし筒状カプセル自体を他の片方の電極である背極としたコンデンサを有する請求項1乃至３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記振動膜と上記回路基板との間に介在されてこれらを電気的に接続するリングを備え、上記背極を接地したことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項８】
回路基板の外面は、周縁平坦部に対して中央部が実装面側に突出する形状で外部端子を備えた平坦部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンにおいて、
上記振動膜はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムの一面に金属膜が形成された振動膜であって、リフロー半田付け温度に相当する温度でアニール処理が施された振動膜であることを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレクトレットを備えないバイアスタイプのコンデンサマイクロホンに関し、特にリフロー熱による感度低下が発生せず、リフロー半田付け実装に適したコンデンサマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
音波により振動するコンデンサの電極電位を容量変化として捉えて電気信号に変えるというコンデンサマイクロホンのこれまでの技術経過を見るに、コンデンサの一方の電極にバイアス電位を加え他方の電極を接地するという技術があり、その次にバイアス電位を不要としてエレクトレットを一方の電極に備え他方の電極を接地するという技術に移行した。このエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンは、小型化でき、かつ感度の良いコンデンサマイクロホンとして、各方面で使用されている。
図１２は、エレクトレットコンデンサマイクロホン（以下ＥＣＭと称する）を例示した従来の断面構成例であり、特許文献１に記載されている構成を示したものである。ここでは、円筒状のカプセル１１内にエレクトレットコンデンサが内蔵され、カプセル１１の開口部に回路基板１２が収容されて開口部が回路基板１２によって蓋されたものとなっている。
【０００３】
エレクトレットコンデンサは振動膜１３と背極１４と背極１４の振動膜１３と対向する面に配設されたエレクトレット１５とによって構成されており、振動膜１３がカプセル１１の前面板１１ａと対向するように配置されている。振動膜１３はその周縁が振動膜リング１６に固定されており、この振動膜リング１６が前面板１１ａ側とされてカプセル１１に収容されている。
振動膜１３と背極１４との間にはリング状のスペーサ１７が介在されて所定の間隙が形成されており、背極１４は回路基板１２上に搭載された導電性筒状体１８によって保持されている。背極１４と導電性筒状体１８の外周面には絶縁リング１９が嵌合されている。
【０００４】
回路基板１２の固定はカプセル１１の開口端をかしめて内側に折り曲げることによって行われ、その折り曲げられたかしめ部１１ｂによって回路基板１２は押圧固定されている。回路基板１２の内面（搭載面）にはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのインピーダンス変換用のＩＣ素子２１が搭載され、外面（実装面）には外部接続用の端子電極パターン２２，２３が形成されている。
背極１４と回路基板１２上の電極パターン２４との接続は導電性筒状体１８を介して行われ、一方、振動膜１３は振動膜リング１６、カプセル１１及びそのかしめ部１１ｂを介して端子電極パターン２３に接続されている。なお、図１２中、２５は音孔を示し、２６はクロスを示す。
【０００５】
上記のような構造において、エレクトレット１５には一般にテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）が用いられている。
【特許文献１】実開平５−２３６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいてはコンデンサの片方の電極として残留電荷を有するエレクトレット１５を備えることになる。そして、このエレクトレット１５としては、ＦＥＰを用いているが、このＦＥＰは高温下での電荷による電位残存率が悪く、例えばリフロー半田付けにおける２６０℃といった高温にさらされることにより電位が著しく低下し、感度の大幅な低下を招くため、このようなＦＥＰをエレクトレットに用いるエレクトレットコンデンサマイクロホンはリフロー半田付けには適さず、つまり回路基板１２の相手方実装基板への実装において、リフロー装置（リフロー槽）を用いた半田付けを適用することができないものとなっていた。
【０００７】
この発明の目的はこのような状況に鑑み、感度低下が発生せず、リフロー半田付け実装に充分耐えうる高耐熱性のコンデンサマイクロホンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため本発明は、筒状カプセル内に振動膜を片方の電極側としたコンデンサ及びこのコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換する機器が内蔵され、そのカプセルの開口部が回路基板によって蓋されているコンデンサマイクロホンであって、上記コンデンサにバイアス電圧を印加する機能を有するＩＣ素子が上記回路基板上に搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リフロー熱によって電位が低下し、感度の大幅な低下を招くエレクトレットを使用しない自己バイアス型のコンデンサマイクロホンとなっており、よってリフロー熱によって感度が影響を受けることなく、良好にリフロー半田付け実装を適用することができる高耐熱型のコンデンサマイクロホンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
（第１実施形態）
図１はこの発明によるコンデンサマイクロホンの一実施例を示したものであり、図２はそれを各部に分解して示したものである。まず、図２を参照して各部の構成を説明する。
図１、図２において、カプセル３１は一端面（前面）が閉塞された円筒状をなすものとされ、その一端面を閉塞する前面板３１ａには複数の音孔３２が形成されている。カプセル３１はこの例では洋白製とされ、その内面には開口側端部を除いて図１に示したように絶縁膜３３が例えば樹脂材を塗布することによって形成されている。
【００１１】
バイアスリング３４は金属板を用いて形成され、リング部（板面）３４ａと、そのリング部３４ａの外周からリング部３４ａと垂直方向に折り曲げられて突出形成された複数の脚部３４ｂとよりなるものとされる。脚部３４ｂはこの例では１２０°ピッチで３本設けられている。
振動膜３５はこの例では厚さ１μｍ程度のニッケル薄膜によって構成され、その周縁は振動膜リング３６によって固定保持されている。
背極３７には図２に示したように多数の貫通孔３８が形成されている。背極３７の外周部にはリング状をなす絶縁性のスペーサ３９が配置され、スペーサ３９はこの例ではポリイミドを印刷塗布することによって形成されている。
【００１２】
背極ホルダ４１は背極３７を位置決め保持するもので略円筒状をなし、その外周面にはバイアスリング３４の３本の脚部３４ｂの位置と対応して３箇所に切り欠き面４１ａが形成されており、内周面には若干径大とされた段部４１ｂが形成されている。背極ホルダ４１の構成材料にはこの例ではポリフタルアミド（ＰＰＡ）が使用される。
ゲートリング４２は円筒状をなすものとされる。なお、このゲートリング４２及び上述したバイアスリング３４、振動膜リング３６、背極３７は全て黄銅製とされる。
ＩＣ素子４３は上述した振動膜３５と背極３７とによって構成されるコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換する機能と、そのコンデンサにバイアス電圧を印加する機能とを有するものとされる。なお、詳細図示は省略しているが、ＩＣ素子４３はその底面（実装面）にグランド（ＧＮＤ）電極を備え、上面に所要の端子電極を備えるものとされる。
【００１３】
回路基板４４は円形をなし、その上下面（内外面）には所要のパターンが形成されている。図３Ａ、Ｂはこの回路基板４４の内面（上面）パターン形状及び外面（下面）パターン形状をＩＣ素子４３と共に示したものであり、図３Ｂは内面側から透視して見た外面パターン形状を示している。
回路基板４４の内面には図３Ａに示したように環状のバイアス端子パターン４５が外周側に形成され、このバイアス端子パターン４５の内側に環状の入力端子パターン４６が形成されている。中央部にはＧＮＤ電極パターン４７が形成され、このＧＮＤ電極パターン４７と入力端子パターン４６との間に小さな島状に出力電極パターン４８、電源電極パターン４９及び中継パターン５１が形成されている。そして、環状のバイアス端子パターン４５及びこれに接続される中継パターン５１は、前述のバイアスリング３４の脚部３４ｂに接続され、入力端子パターン４６は、前述のゲートリング４２に接続される。また、電源電極パターン４９、入力端子パターン４６、中継パターン５１、及び出力電極パターン４８は、回路基板４４の内面でＧＮＤ電極パターン４７上に搭載され接地されるＩＣ素子４３の各端子に接続される。
【００１４】
一方、回路基板４４の外面には図３Ｂに示したように環状のＧＮＤ電極パターン５２が外周縁に形成され、このＧＮＤ電極パターン５２で囲まれた内側の領域には、出力端子パターン５３、電源端子パターン５４及びＧＮＤ端子パターン５５が形成されている。これら出力端子パターン５３、電源端子パターン５４及びＧＮＤ端子パターン５５は共に円形とされ、それぞれ内面側の出力電極パターン４８、電源電極パターン４９及びＧＮＤ電極パターン４７とスルーホール（図示せず）を介して接続されている。なお、ＧＮＤ端子パターン５５とＧＮＤ電極パターン５２とは図には示していないが、接続パターンによって接続されている。
【００１５】
また円形をなす出力端子パターン５３、電源端子パターン５４及びＧＮＤ端子パターン５５はこの例では外周縁の周縁平坦部６０に位置するＧＮＤ電極パターン５２に比し、例えばめっき厚さを大きくして段差６１（図１参照）を有して実装面側に突出する形状の平坦部６２（図1参照）に形成され、図１に示したように段差６１分の所要突出高さ（厚さ）を有するものとされる。また、回路基板４４の外面のこれらＧＮＤ電極パターン５２、出力端子パターン５３、電源端子パターン５４、ＧＮＤ端子パターン５５以外の部分にはレジスト（絶縁材）５６が塗布されている。
【００１６】
ＩＣ素子４３の回路基板４４への搭載は例えば導電性接着剤を使用して行われ、回路基板４４の内面のＧＮＤ電極パターン４７上にＩＣ素子４３が搭載され、その底面のＧＮＤ電極がＧＮＤ電極パターン４７と接続される。回路基板４４のバイアス端子パターン４５、入力端子パターン４６、出力電極パターン４８及び電源電極パターン４９とＩＣ素子４３の上面の対応する端子電極との接続はワイヤボンディングによって行われる。なお、図３Ａ中、４６ａ，４８ａ，４９ａはワイヤボンディング部を示し、またＩＣ素子４３と最外周に位置するバイアス端子パターン４５とのワイヤボンディングは中継パターン５１を介して行われる。上述の説明では、ＩＣ素子４３と回路基板４４上の各パターンとの接続をワイヤボンディングにより行なう方法を示したが、各パターンの構造をそれに最適な構造に変えることでフリップチップ実装により行なうことも可能である。
【００１７】
次に、カプセル３１への各部の組み込みについて説明する。
まず、カプセル３１内にバイアスリング３４を、そのリング部３４ａがカプセル３１の前面板３１ａと対向するように組み込み、続いて振動膜３５を保持した振動膜リング３６、スペーサ３９が配置された背極３７及び背極ホルダ４１を順次組み込む。そして、バイアスリング３４の３本の脚部３４ｂの先端を内側へ折り曲げ、これら折り曲げ部３４ｃによって図１に示したように背極ホルダ４１を保持する。
次に、ゲートリング４２及びＩＣ素子４３が搭載された回路基板４４を組み込み、カプセル３１の開口端をかしめて内側へ折り曲げる。これによりカプセル３１のかしめ部３１ｂによって回路基板４４が押圧固定され、この回路基板４４によってカプセル３１の開口部が蓋されて図１に示したコンデンサマイクロホンが完成する。
【００１８】
振動膜３５と背極３７とよりなるコンデンサは図１に示したように振動膜３５がカプセル３１の前面板３１ａと対向されてカプセル３１に内蔵され、振動膜リング３６はバイアスリング３４のリング部３４ａと当接される。スペーサ３９を介して振動膜３５と対向配置された背極３７はその外周の角部が背極ホルダ４１の内周に設けられた段部４１ｂに位置決めされて固定される。また、バイアスリング３４の脚部３４ｂの先端の折り曲げ部３４ｃ及びゲートリング４２の下端は前述のようにそれぞれ回路基板４４の内面に形成されているバイアス端子パターン４５及び入力端子パターン４６に当接される。なお、図１では回路基板４４の内面に形成されている各パターンの図示及びボンディングワイヤの図示は省略しており、またバイアスリング３４の３本の脚部３４ｂのうち、２本を便宜的に示している。また、図１中、５７は半田バンプを示す。
【００１９】
図４は、コンデンサマイクロホンの回路構成を示し、振動膜３５、背極３７回路基板４４上の端子、及びＩＣ素子４３の接続状態を示している。すなわち、振動膜３５は、バイアスリング３４及び回路基板４４上のバイアス端子パターン４５を介して１個のＩＣ素子４３内の昇圧回路Ｂに接続され、この昇圧回路Ｂには電源電極パターン４９及び電源端子パターン５４を介して電源Ｖｃｃに接続される。また、背極３７は、ゲートリング４２及び回路基板４４上の入力端子パターン４６を介してＩＣ素子４３内のインピーダンス変換素子であるＦＥＴのゲートに接続され、ＦＥＴのソースは出力電極パターン４８及び出力端子パターン５３を介して信号出力端ＯＵＴに接続され、ＦＥＴのドレインは、ＧＮＤ電極パターン４７及びＧＮＤ端子パターン５５を介して接地される。このようにして、ＩＣ素子４３の昇圧回路Ｂを介してバイアス電圧が振動膜３５に加えられ、且つＩＣ素子４３に内蔵されたＦＥＴを介して背極３７の検出信号がインピーダンンス変換され信号出力端ＯＵＴにて出力信号が得られる。
【００２０】
上述のこれまでの図１〜図４に基づく説明では、振動膜３５にバイアス電圧を加え、背極３７より検出信号を得る構成としたのであるが、振動膜３５より検出信号を得て背極３７にバイアス電圧を加える構成も可能である。この場合は、図１、図２のバイアスリング３４から信号を取り出し、図1、図２のゲートリング４２にバイアス電圧を加え、あるいは図３のバイアス端子パターン４５が入力端子パターンになり、図３の入力端子パターン４６がバイアス端子パターンになる、等の変更により実現することができる。
また、これまでの説明においては、回路基板４４の外面において、出力端子パターン５３、電源端子パターン５４及びＧＮＤ端子パターン５５は、周縁平坦部６０に位置するＧＮＤ電極パターン５２に比し、例えばめっき厚さを大きくすることで段差６１（図１参照）を有して実装面側に突出する形状の平坦部６２（図1参照）を形成した。これは、コンデンサマイクロホンを実装基板上に搭載するに際し、リフロー槽により半田バンプ５７を溶融して実装基板に半田付けするにつけては、このマイクロホン全体を組み立てているかしめ部３１ｂの熱による歪が生じ、更には、かしめ部３１ｂからの半田の流れ込みが生じ、マイクロホン組み立ての不安定化をもたらし、マイクロホンの感度低下をもたらすという問題に対処したものである。すなわち、回路基板４４の外面にて段差６１を有する平坦部６２を形成し、この平坦部６２の実装面側に端子及び半田バンプ５７を形成することによってかしめ部３１ｂへの熱による影響を軽減し、かしめ部３１ｂへの半田の流れ込みを防止することができる。そして、この段差６１の高さがカプセル３１の厚さよりも大きいときは、上記効果は著しい。
【００２１】
図５は、この段差６１の形成を前提とした場合の回路基板４４の他の構成を例示する。この図５は、実装基板上にコンデンサマイクロホンを搭載した状態での回路基板４４の図３での切断線Ｘ−Ｘにおける断面を例示する。図５に示す回路基板４４は、樹脂材による上部モールド体４４ａと下部モールド体４４ｂとからなり、上部モールド体４４ａは、導体パターンを上部平坦面上に被着する構造の樹脂板であり、下部モールド体４４ｂは、金属板の環状金属体４４ｃが鍔のように配置された樹脂材によるインサート成形体である。ここで、上部モールド体４４ａの導体パターンは、外側からバイアス端子パターン４５、入力端子パターン４６、出力電極パターン４８、電源電極パターン４９、及びＧＮＤ電極パターン４７からなる。下部モールド体４４ｂは、環状金属体４４ｃを周縁平坦部６０として外面（実装面側）に段差６１を有して突出する平坦部６２が樹脂材によってモールドされている。そして、この平坦部６２の実装面側には、出力端子パターン５３及び電源端子パターン５４が形成されている。そして、上部モールド体４４ａ及び下部モールド体４４ｂは、平坦面同士が貼り合わされ一体化される。この場合、電源電極パターン４９及び電源端子パターン５４間は、スルーホール４４ｄによって接続され、同様に出力電極パターン４８及び出力端子パターン５３間もスルーホール４４ｅによって接続されることになる。
【００２２】
こうして、回路基板４４の外面にて樹脂材による段差６１を有する平坦部６２を形成し、その実装面側に端子及び半田バンプ５７を形成することによってかしめ部３１ｂへの熱による影響が軽減され、半田の流れ込みも防止できる。
図６も、この段差６１の形成を前提とした場合の回路基板４４のその他の構成を例示する。図６Aは、回路基板４４の基板の製造に当たって、金型による金属板の抜き成型時の状態を図示する。ここでは、黄銅あるいはりん青銅からなるリードフレーム用の金属板の中央部に電源電極パターン４９とこれにつながる電源端子パターン５４、出力電極パターン４８とこれにつながる出力端子パターン５３、ＧＮＤ電極パターン４７とこれにつながるＧＮＤ端子パターン５５を残して穴を明けると共に、この穴の周り入力端子パターン４６、バイアス端子パターン４５、及びＧＮＤ電極パターン４７につながるＧＮＤ電極パターン５２を略環状に抜くようにしたものである。
【００２３】
そして、この金属板の打ち抜き後、図６AのＹ−Ｙ線断面にて示す図６Bからも明らかであるが、各接続線５０を折り曲げ、コンデンサマイクロホンの内面に臨む出力電極パターン４８に対して出力端子パターン５３を実装側の外面に臨ませるように接続線５０を曲げ、内面に臨む電源電極パターン４９に対して電源端子パターン５４を実装側の外面に臨ませるように接続線５０を曲げ、更に内面に臨むＧＮＤ電極パターン４７に対してＧＮＤ端子パターン５５及びＧＮＤ電極パターン５２を実装側の外面に臨ませるように接続線５０を曲げる、等接続線５０の曲げ作業を行なう。この作業は、たとえば押し型による成型にて行うことができる。こうして、上記バイアス端子パターン４５、入力端子パターン４６、ＧＮＤ電極パターン４７、出力電極パターン４８、電源電極パターン４９を内面に臨ませ、ＧＮＤ電極パターン５２、出力端子パターン５３、電源端子パターン５４、及びＧＮＤ端子パターン５５を上記実装面側に臨ませ得る。この図６Bは、コンデンサマイクロホンのカプセル３１に適用した図でもあり、インサート成形により樹脂によるモールドを施した状態を示している。ここでは、段差６１は、カプセル３１のかしめ部３１ｂの厚さより高い寸法を有して、平坦部６２を形成するものである。
【００２４】
図７は、回路基板４４の段差６１を形成するための更に他の例を示し、この図７では、コンデンサマイクロホン全体を示しているが、回路基板４４としては、元の基板４４Ａに段差６１用の基板４４Ｂを積層した構造を有するものである。この場合、基板４４Ｂには、半田バンプ５７までつながるスルーホール４４ｆが形成されることになる。ここでも、段差６１は、カプセル３１のかしめ部３１ｂの厚さより高い寸法を有するものである。
（第２実施形態）
図１、図２に示すコンデンサマイクロホンの構造は、背極３７と振動膜３５とを個別に備えた構造を示したものであるが、図８、図９に示した構造は、背極３７とカプセル３１とを兼ねた構造のものであり、しかもＩＣ素子を二つに分割した構造で、バイアス電圧を印加する機能を有するＩＣ素子４３ａとインピーダンンス変換機能を有するＩＣ素子４３ｂとに分割してＩＣ素子が構成された例を示している。すなわち、図８、図９において、カプセル３１は一端面（前面）が閉塞された円筒状をなし、その一端面を閉塞する前面板３１ａには複数の音孔３２が形成され、その内面側壁には絶縁膜３３が例えば樹脂材を塗布することによって形成されている。前面板３１ａの内周縁にはリング状をなす絶縁性のスペーサ３９が配置され、スペーサ３９はこの例ではポリイミドを印刷塗布することによって形成されている。スペーサ３９の内側に位置する振動膜リング３６が固定保持され、この振動膜リング３６には、この例では厚さ１μｍ程度のニッケル薄膜からなる振動膜３５が張られている。
この場合において、前面板３１ａは、接地される構造で背極を兼ねている。ゲートリング４２は円筒状をなすものとされる。なお、このゲートリング４２及び振動膜リング３６は全て黄銅製とされる。
【００２５】
ＩＣ素子４３ｂは、上述した振動膜３５とカプセルの前面板３１ａとによって構成されるコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換する機能を有し、ＩＣ素子４３ａは、そのコンデンサにバイアス電圧を印加する機能とを有するものとされる。なお、詳細図示は省略しているが、両ＩＣ素子４３ａ、４３ｂは、その底面（実装面）にグランド（ＧＮＤ）電極を備える。
回路基板４４は円形をなし、その上下面（内外面）には所要のパターンが形成されている。図３Ａ、Ｂはこの回路基板４４の内面（上面）パターン形状及び外面（下面）パターン形状をＩＣ素子４３と共に示したものであり、図３Ｂは内面側から透視して見た外面パターン形状を示している。
【００２６】
回路基板４４の内面には、図３Ａと同様な図１０に示したように環状のバイアス端子パターン４５、入力端子パターン４６、ＧＮＤ電極パターン４７が形成され、このＧＮＤ電極パターン４７と入力端子パターン４６との間に小さな島状に出力電極パターン４８、電源電極パターン４９及び中継パターン５１が形成されている。
ＩＣ素子４３ａ、４３ｂへの回路基板４４への搭載は例えば導電性接着剤を使用して行われ、回路基板４４の内面のＧＮＤ電極パターン４７上にＩＣ素子４３ａ、４３ｂが搭載され、その底面のＧＮＤ電極がＧＮＤ電極パターン４７と接続される。回路基板４４のバイアス端子パターン４５は、ここでは入力端子パターン４６と同一であるので未使用とされるが、製造上の利便性から図３Ａと同様の構造を図示する。ここで、ＩＣ素子４３ａは、電源電極パターン４９、入力端子パターン４６に接続され、ＩＣ素子４３ａに接続されるＩＣ素子４３ｂは、出力電極パターン４８に接続される。出力電極パターン４８、電源電極パターン４９及び入力端子パターン４６とＩＣ素子４３ａ、４３ｂの上面の対応する端子電極との接続は、ワイヤボンディングによって行われる。上述の説明でも、ＩＣ素子４３ａ、４３ｂと回路基板４４上の各パターンとの接続をワイヤボンディングにより行なう方法を示したが、各パターンの構造をそれに最適な構造に変えることでフリップチップ実装により行なうことが可能である。
【００２７】
図１１は、図４と同様のコンデンサマイクロホンの回路構成を示し、振動膜３５、及びＩＣ素子４３ａ、４３ｂの接続状態を示している。すなわち、振動膜３５は、図９に示すゲートリング４２及び回路基板４４上の入力端子パターン４６を介してＩＣ素子４３ａ内の昇圧回路Ｂに接続され、この昇圧回路Ｂには電源電極パターン４９及び電源端子パターン５４（図３Ｂ参照）を介して電源Ｖｃｃに接続される。ＩＣ素子４３ａに直流カットコンデンサを介して接続されるＩＣ素子４３ｂ内のインピーダンス変換素子であるＦＥＴに対し、ＦＥＴのソースは出力電極パターン４８及び出力端子パターン５３（図３Ｂ参照）を介して信号出力端ＯＵＴに接続され、ＦＥＴのドレインは、ＧＮＤ電極パターン４７及びＧＮＤ端子パターン５５（図３Ｂ参照）を介して接地される。このようにして、ＩＣ素子４３ａの昇圧回路Ｂを介してバイアス電圧が振動膜３５に加えられ、且つＩＣ素子４３ｂに内蔵されたＦＥＴを介して振動膜３５の検出信号がインピーダンンス変換され信号出力端ＯＵＴにて出力信号が得られる。なお、背極３７をなすカプセルの前面板３１ａは、接地される。
【００２８】
この第２実施形態においても段差６１及び平坦部６２を形成するために、図８においては、図１と同様例えばめっき厚さを大きくする構造であるが、この段差６１の構造を図５から図７に示す構造を適用することができる。
更に、第１実施形態ではバイアス電圧を印加する機能とインピーダンンス変換機能とを含む一つのＩＣ素子４３を説明し、第２実施形態ではバイアス電圧を印可する機能を有するＩＣ素子４３ａとインピーダンンス変換機能を有するＩＣ素子４３ｂとに分割した二つのＩＣ素子、を説明したのであるが、第１実施形態を二つのＩＣ素子とし第２実施形態を一つのＩＣ素子とすることもできる。
【００２９】
上記のような構成とされたコンデンサマイクロホンでは従来のようにエレクトレットを使用せず、また振動膜３５と背極３７とよりなるコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換する機能と、そのコンデンサにバイアス電圧を印加する機能とを有するＩＣ素子４３を備え、あるいは背極とカプセルとを兼用したコンデンサの静電容量の変化を等価的にインピーダンス変換するＩＣ素子４３ｂと、そのコンデンサにバイアス電圧を印加するＩＣ素子４３ａとを備えた、自己バイアス型のコンデンサマイクロホンとなっている。
【００３０】
また、エレクトレットコンデンサマイクロホンのようにリフロー熱によって感度が低下するといった問題は発生せず、リフロー半田付け実装に充分耐えうる高耐熱型のコンデンサマイクロホンを得ることができる。また、自己バイアス型とすることで、外部からバイアスを印加する必要がなく、その点で取り扱い易いコンデンサマイクロホンを得ることができる。さらに、上記のような両機能を有するＩＣ素子４３を用いる場合には、全体としてサイズが大きくならず、つまりカプセル３１を大きくしなくてもよく、その点でエレクトレットコンデンサマイクロホンと同程度の小型化が可能となる。
【００３１】
また、第１実施形態では、スペーサ３９及び背極ホルダ４１はそれぞれ耐熱性に優れたポリイミド及びＰＰＡよりなり、さらに振動膜３５は加熱によって共振周波数が変化しないニッケル薄膜よりなり、カプセル３１も耐熱性に優れ、機械的強度の点でも優れた洋白製とされているため、これらの点でもリフロー半田付け実装に適した構造となっている。
第１及び第２実施形態では回路基板４４の出力端子パターン５３、電源端子パターン５４及びＧＮＤ端子パターン５５は図１、図８に示したように段差６１を有する所要の高さを有し、つまり回路基板４４の外面に対するカプセル３１のかしめ部３１ｂの高さと同等以上の高さとされて突出され、その突出した平坦部６２がリフロー半田付け面とされているため、この点でも良好にリフロー半田付けを行うことができるものとなっている。この点では、図５〜図７の例についても同様のことが言える。
【００３２】
なお、上述した第１第２の実施形態では振動膜３５にはニッケル薄膜を採用しているが、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムの一面にＮｉ，Ａｌなどの金属膜を形成したものを使用してもよい。この場合、ＰＰＳフィルムを使用した振動膜はリフロー熱によって共振周波数に変化が生じ、かつその変化はコンデンサマイクロホン個々の組立精度や部品精度等の要因によって一様ではなく、つまりリフロー熱の伝播具合の差によって一様ではなく、安定した性能が得られない原因となるため、予めリフロー半田付け温度（例えば２６０℃）に相当する温度でアニール処理を施したものを使用する。このようにすることで、リフロー装置に通しても共振周波数がほとんど変化せず、よって感度変化が少なく、安定した性能を有するコンデンサマイクロホンを実現できる。
【００３３】
また、スペーサ３９及び背極ホルダ４１の構成材料はそれぞれポリイミド及びＰＰＡに限るものではなく、例えば両者共ポリイミドとしてもよく、あるいは両者共、ＰＰＡとしてもよい。さらに、上述した例ではスペーサ３９を背極３７上に印刷形成しているが、例えばポリイミドフィルム等によって別部品として構成してもよい。なお、印刷形成する場合はリング状でなくてもよく、複数の島状のスペーサを背極３７の外周部に所定の角度ピッチで形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明によるコンデンサマイクロホンの第１実施形態を示す断面図。
【図２】図１の分解斜視図。
【図３】図１における回路基板のパターン形状を示す図、Ａは上面パターン、Ｂは下面パターンを示す。
【図４】図１に示したコンデンサマイクロホンの回路図。
【図５】回路基板の一例を示す断面図。
【図６】回路基板の他の例を示す打ち抜き時の平面図及び断面図。
【図７】回路基板の更に他の例を示す断面図。
【図８】この発明によるコンデンサマイクロホンの第２実施形態を示す断面図。
【図９】図８の分解斜視図。
【図１０】図８における回路基板の上面パターン形状を示す図。
【図１１】図８に示したコンデンサマイクロホンの回路図。
【図１２】エレクトレットコンデンサマイクロホンの従来構成例を示す断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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