(57)【要約】【課題】従来のコンデンサマイクロフォンのハーネス接続において半田コテ加熱による熱の伝導および輻射による特性劣化という課題および手作業に由来する半田付けのバラツキの課題および電極パターンサイズの制約により小型化が出来ないという課題があった。【解決手段】コンデンサマイクロフォンから出力信号を取り出すハーネスを前記コンデンサマイクロフォンの電極パターンへ半田付けする工程にレーザー溶接を用いるとともにこの溶着部分の電極をレーザー溶接に適した形状にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックエレクトレット型のコンデンサマイクロフォンの製造方法において、該コンデンサマイクロフォンの電極から出力信号を取り出すハーネスを、該コンデンサマイクロフォンの信号出力電極と共通電極へ半田付けする工程にレーザー溶接を用いるとともに該信号出力電極と共通電極の溶着部分の電極形状がほぼ等しく、該信号出力電極を中心とする該共通電極と導通する第３の電極群で該信号出力電極の周辺を囲む配置にしたことを特徴とするコンデンサマイクロフォンの製造方法。
【請求項２】
前記コンデンサマイクロフォンの出力信号を取り出す前記電極パターンにはあらかじめ半田を塗布もしくは印刷もしくはメッキを施したことを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロフォンの製造方法。
【請求項３】
前記電極パターンに塗布もしくは印刷もしくはメッキで施す前記半田は鉛フリー半田であることを特徴とする請求項２記載のコンデンサマイクロフォンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話等の移動体通信機器やデジタルカメラ等に組み込まれ、通話時や動画の音声を収録するために音響−電気信号変換を目的としたコンデンサマイクロフォンの構造と製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話機等小型機器の音響〜電気信号変換に適したマイクロフォンには高分子有機化合物フィルムを高電圧により分極化し、この電荷をバイアス電圧として利用したコンデンサマイクロフォンが多く用いられている。以下図３の平面図および図４の断面図に基づいて従来のコンデンサマイクロフォンを説明する。
【０００３】
３００は従来のコンデンサマイクロフォンの構造を示し、一般的にバックエレクトレットコンデンサマイクロフォンと称する背極板に高分子フィルムＦＥＰを熔着した構造で、３０１はＦＥＰ、３０２は振動板、３０５は背極板、３０７はプリント基板である。３０８Ａおよび３０８Ｂは電極パターン、３１１Ａおよび３１１Ｂは半田、３１２Ａおよび３１２Ｂはハーネスであり、３０９は熱の伝導路、４１０は半田コテである。
【０００４】
電極パターンとハーネスは各々半田溶着で接続し、出力信号側は電極パターン３０８Ａとハーネス３１２Ａは半田３１１Ａで、共通電極側は電極パターン３０８Ｂとハーネス３１２Ｂは半田３１１Ｂで溶着してコンデンサマイクロフォン３００の出力を外部へ引き出す構造となっている。
図３に示す電極パターンは外部雑音低減のため、共通電極側の電極パターン３０８Ｂが出力信号側の電極パターン３０８Ａを囲む、いわゆるブルズ・アイ構造であり、共通電極側の電極パターン３０８Ｂの面積を広く必要とする。
【０００５】
図４の断面図において、ＦＥＰ３０１は高分子「フッ化エチレンプロピレン」の略であって、フィルム状に加工したＦＥＰ３０１に高電圧を印加することで分極化し、背極板３０５に熔着して音圧により振動する振動板３０２との容量変化を電圧に変換するのである。図示していないが、この音圧によるＦＥＰ３０１と背極板３０５の容量変化による電圧に変換した信号源の電圧は微弱であり高いインピーダンスを有するため、一般的にはインピーダンス変換および増幅を行って出力信号としている。
【０００６】
熱の伝導路３０９はコンデンサマイクロフォン３００の構造上派生する熱の伝導路を模式的に示すもので、ＦＥＰ３０１から増幅器（図示せず）を経由して電極パターン３０８Ａあるいは３０８Ｂに至る金属導体等から成る電気信号の伝導路は熱の良伝導路でもあり、半田３１１Ａあるいは３１１Ｂを半田コテ４１０で溶融するときの熱がＦＥＰ３０１に伝わる経路を示す。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６８６９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、従来のコンデンサマイクロフォンはプリント基板にハーネスを手作業で半田溶着する方法であり、濡れ性の良い良好な半田溶着のためには半田コテで半田および溶着すべき電極パターンとハーネス先端を十分に加熱する必要があった。
この結果、従来のコンデンサマイクロフォンにおいては半田コテ加熱による熱の伝導および輻射による特性劣化という課題および手作業に由来する半田付けのバラツキの課題および手作業に適した電極パターンサイズが必要なため小型化が出来ないという課題があった。
【０００９】
すなわち、ＦＥＰ３０１はフッ素樹脂の一種であって、熱溶融成形加工性に優れ、誘電体素材としても優れていてフィルム状に成形して用いるコンデンサマイクロフォンの素材としては最適ではあるが、半田コテ４１０を使用してプリント基板３０７の電極３０８Ａ、３０８Ｂおよび半田３１１Ａ、３１１Ｂを十分に加熱すると先に述べた電気信号の伝導路、すなわち熱の伝導路３０９に沿ってＦＥＰ３０１まで熱が伝わり、この結果ＦＥＰ３０１の分極特性が劣化してしまい、最悪時はＦＥＰ３０１が溶融してマイクロフォンとしての機能が破壊されるという問題があった。特に図３に示したブルズ・アイ電極構造のパターン於いては共通電極側の電極パターン３０８Ｂの面積が大きく、電極パターンに沿って半田流れもあることから熱容量が大きくなり、ＦＥＰ３０１に半田付けの熱が伝わりやすいという欠陥があった。
【００１０】
また、手作業による半田付けは繊細な作業が困難であることから半田付けをする電極パターン３０８Ａおよび３０８Ｂは電極パターンの形状を小さくできないという問題、あるいは手作業ゆえの過度な加熱、あるいは熱冷却のために冷却エアをコンデンサマイクロフォン３００に吹き付けると近接する半田コテ４１０も冷却してしまい半田付けにバラツキが生じるという問題もあった。
【００１１】
従来のこれら熱の問題対策としては半田付けの際の熱伝導および輻射熱の影響を低減するため半田付けを行う部分である電極パターン３０８Ａあるいは３０８ＢとＦＥＰ３０１の距離を出来るだけ離し、熱の伝導路を長くする必要があった。加えて、先に述べたように手作業半田付けによる方策としてプリント基板の電極パターン３０８Ａおよび３０８Ｂの半田付けを容易にするために大きくする必然性もあった。
この結果、電極パターンが大きいことにより多量な半田を必要とし溶着部位の熱容量増加と小型機器用の音響〜電気信号変換用途として小型・薄型構造が求められるにも拘わらず、コンデンサマイクロフォン３００の厚みおよび面積、言い換えるなら、容積が大きくなってしまうという矛盾する問題もあった。
【００１２】
すなわち、本発明の目的は、コンデンサマイクロフォンのハーネス取り付けの半田付け工程をバラツキが少なく的確に短時間で済ませる方策とこの半田付けに適した電極パターンを採用することで半田溶着部位の熱容量を少なくし、半田付け作業による熱伝導で前記コンデンサマイクロフォンのＦＥＰの特性を劣化させてしまうというダメージをなくし、品質の安定化と小型化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明は、バックエレクトレット型のコンデンサマイクロフォンの製造方法において、このコンデンサマイクロフォンの電極から出力信号を取り出すハーネスを、前記コンデンサマイクロフォンの信号出力電極と共通電極へ半田付けする工程にレーザー溶接を用いるとともに前記信号出力電極と共通電極の溶着部分の電極形状がほぼ等しく、前記信号出力電極を中心とする前記共通電極と導通する第３の電極群で前記信号出力電極の周辺を囲む配置にしたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記コンデンサマイクロフォンの出力信号を取り出す電極パターンにはあらかじめ半田を塗布もしくは印刷もしくはメッキを施したことを特徴とする。
【００１５】
あるいは、前記電極パターンに塗布もしくは印刷もしくはメッキで施す半田は鉛フリー半田であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
すなわち、本発明によれば、コンデンサマイクロフォンのハーネス取り付けの半田付け工程を的確に短時間で済ませる電極パターン構造とレーザー溶接という方策により半田付け作業による前記ＦＥＰの特性劣化というダメージをなくし、半田付けのバラツキが少なく小型で品質の安定したコンデンサマイクロフォンを提供できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明はコンデンサマイクロフォンから出力信号を取り出すハーネスを前記コンデンサマイクロフォンの電極パターンへ半田付けする工程にレーザー溶接を用いるとともにこの溶着部位の電極をレーザー溶接に適した熱容量の少ない形状で、かつ、前記信号出力電極を中心とする前記共通電極と導通する第３の電極群とで前記信号出力電極の周辺を囲む配置により前記信号出力電極を外部雑音から遮蔽する構造とした。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１および図２に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態を示すコンデンサマイクロフォンの正面図である。
図２は本発明の実施形態を示すコンデンサマイクロフォンの断面図である。
【００１９】
図１および図２において、１００は本発明のバックエレクトレット型のコンデンサマイクロフォンであって、１０１はＦＥＰ、１０２は振動板、１０３は第１のスペーサー、１０４は第２のスペーサー、１０５は背極板、１０６はＩＣ、１０７はプリント基板、１０８Ａ、１０８Ｂおよび１０８Ｃはプリント基板１０７上の電極パターン、１０９は熱の伝導路、１１０はカプセル、１１１Ａおよび１１１Ｂは半田、１１２Ａおよび１１２Ｂはハーネス、１１３はコネクタ、２１０はレーザー照射口、２１１はレーザー照射光である。
【００２０】
図１の平面図において、電極パターン１０８Ａはコンデンサマイクロフォン１００の出力信号電極であり、ハーネス１１２Ａ端の長手方向に合わせた長方形である。同様に共通電極側の電極パターン１０８Ｂもハーネス１１２Ｂ端の長手方向に合わせた長方形であり、電極パターン１０８Ａと１０８Ｂの形状はほぼ等しい大きさである。電極パターン１０８Ｃは図示していないが電極パターン１０８Ｂとスルーホールによりプリント基板１０７下面で導通のある第３の電極群であって、プリント基板１０７表面では電極パターン１０８Ｂと電極パターン１０８Ｃは隔絶しており、かつ、電極パターン１０８Ｃは出力信号電極１０８Ａを囲むようにプリント基板１０７の周辺の四隅に配置してあり外部雑音に対して出力信号の遮蔽効果を高めている。
【００２１】
ハーネス１１２Ａ端は出力信号電極パターン１０８Ａと半田１１１Ａで溶着してあり、同様に、ハーネス１１２Ｂ端は共通電極パターン１０８Ｂと半田１１１Ｂで溶着してあり、ハーネス１１２Ａおよび１１２Ｂの他端はコネクタ１１３でたばねて外部装置との着脱を容易にするもので、コンデンサマイクロフォン１００の出力信号をこれらハーネス１１２Ａおよび１１２Ｂを通じて外部へ引き出す構造となっている。
【００２２】
図２の断面図において、ＦＥＰ１０１は高分子「フッ化エチレンプロピレン」の略であって、フィルム状に加工したＦＥＰ１０１に高電圧を印加することで分極化し、背極板１０５に熔着して音圧により振動する振動板１０２との容量変化を効率良く電圧に変換するのである。ただし、ＦＥＰ１０１は樹脂の一種であり融点が低く高温下では分極作用がなくなる場合や溶融することがある。
【００２３】
ＩＣ１０６はこの音圧によるＦＥＰ１０１と背極板１０５の容量変化の電圧に変換した信号源の電圧が微弱であり高いインピーダンスを有するためインピーダンス変換および増幅を行う。ＩＣ１０６を搭載したプリント基板１０７は背極板１０５に固定され、出力信号はプリント基板１０７上の電極パターン１０８Ａおよび１０８Ｂに導通している。
【００２４】
第１のスペーサー１０３および第２のスペーサー１０４はＦＥＰ１０１と背極板１０５およびこれらマイクロフォンの構造体を収納するケースであるカプセル１１０との位置関係を保持するための部材である。
１０９はコンデンサマイクロフォン１００の構造上派生する熱の伝導路を模式的に示すもので、電極パターン１０８Ａ〜ＩＣ１０６を経てＦＥＰ１０１に至る金属導体から成る信号の伝導路であって、熱の良伝導路でもある。図２では明示されていないが、共通電極側の電極パターン１０８Ｂ〜ＦＥＰ１０１に至る金属導体から成る共通電極の伝導路も熱の良伝導路である。
【００２５】
電極パターンへのハーネスの溶着は以下のように行う。すなわち、出力信号電極パターン１０８Ａおよび共通電極パターン１０８Ｂにはあらかじめ鉛−錫共晶半田のペーストを塗布もしくは印刷あるいはメッキにより半田１１１Ａをあらかじめ施した出力信号電極パターン１０８Ａ上にハーネス１１２Ａ端を配置してレーザー照射光２１１を電極パターン１０８Ａに沿って照射することで出力信号電極パターン１０８Ａとハーネス１１２Ａ端を半田１１１Ａで溶着する。同様に、半田１１１Ｂをあらかじめ施した共通電極パターン１０８Ｂ上にハーネス１１２Ｂ端を配置してレーザー照射光２１１を電極パターン１０８Ｂに沿って照射することで共通電極パターン１０８Ｂとハーネス１１２Ｂ端を半田１１１Ｂで溶着する。
【００２６】
なお、本発明に用いるレーザー光源は数１０ワットの中出力半導体レーザーで良く、ビーム径１ｍｍ程度の照射光を前記電極パターン１０８Ａあるいは１０８Ｂの形状に合わせて走査する。
【００２７】
このレーザー照射の際に溶着部分、すなわち、出力信号側の電極パターン１０８Ａとハーネス１１２Ａおよび半田１１１Ａはレーザー照射で発熱し、この溶着時の熱は熱の伝導路１０９に沿ってＦＥＰ１０１へ伝わることになるが、レーザー照射光２１１は細く電極パターン１０８Ａの形状に限定して走査照射するため極めて短時間で効率よく電極パターン１０８Ａとハーネス１１２Ａを半田１１１Ａで溶着固定する事が出来るので熱の伝導路１０９を経由してＦＥＰ１０１へ伝導する熱は極めて少ない。
共通電極側についても同様であり、電極パターン１０８Ｂとハーネス１１２Ｂを半田１１１Ｂで極めて短時間で溶着固定する事が出来るので溶着時の熱の伝導によるＦＥＰ１０１への熱伝導は極めて少ない。
【００２８】
すなわち、本発明の実施例では信号出力電極パターン３０８Ａはハーネス３１２Ａ端の長手方向に合わせた長方形であり、同様に共通電極側の電極パターン３０８Ｂもハーネス３１２Ｂ端の長手方向に合わせた長方形であり、出力信号側の電極パターン３０８Ａと共通電極側の電極パターン３０８Ｂはほぼ等しい形状であることから半田１１１Ａあるいは１１１Ｂを含む熱容量もほぼ等しい。
この結果、従来例で示したブルズ・アイ構造の電極パターンに比べ信号出力電極パターン３０８Ａの面積を大きくすることが出来るので半田溶着強度を大きく出来る。また、共通電極側の電極パターン３０８Ｂは信号出力電極パターン３０８Ａの面積とほぼ同形状に面積を小さくすることが出来るので信号出力電極パターン３０８Ａと共通電極側の電極パターン３０８Ｂのレーザー照射条件が同一で半田溶着時間も短縮出来る。
【００２９】
以上述べたように、本発明の実施例では信号出力電極パターン３０８Ａの面積を大きくすることで半田溶着強度を大きく出来るとともに共通電極側の電極パターン３０８Ｂの面積を小さくすることで半田溶着時間を短縮出来ばかりでなく、信号出力電極パターン３０８Ａの周囲に配置した電極パターン３０８Ｃが信号出力電極パターン３０８Ａを外部雑音に対して遮蔽効果を有する構造とすることができる。
【００３０】
なお、本発明に用いる半田１１１Ａあるいは１１１Ｂは溶融温度が１８０℃程度の鉛−錫共晶半田を前提に説明したが、レーザー照射光２１１による半田溶着は短時間で効率良く半田付けができることから溶融温度が２２０℃程度の鉛フリー半田を使用しても差し支えない。
【００３１】
以上の説明からも明白なように、本発明においてはコンデンサマイクロフォンの電極パターンに出力を取り出すハーネスを接続するに際してレーザー溶接とこれに合った電極パターン形状により極めて短時間でかつ局所的な加熱で半田付け出来るため半田付けによる総加熱量が少なくコンデンサマイクロフォンの基本素材であるＦＥＰに与える熱ダメージもなく、形状も小型に出来るばかりではなく安定した品質のコンデンサマイクロフォンを提供できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示すコンデンサマイクロフォンの正面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すコンデンサマイクロフォンの断面図である。
【図３】従来のコンデンサマイクロフォンの平面図である。
【図４】従来のコンデンサマイクロフォンの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１、３０１      ＦＥＰ
１０２、３０２      振動板
１０３              第１のスペーサー
１０４              第２のスペーサー
１０５、３０５      背極板
１０６              ＩＣ
１０７、３０７      プリント基板
１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、３０８Ａ、３０８Ｂ    電極パターン
１０９、３０９      熱の伝導路
１１０              カプセル
１１１Ａ、１１１Ｂ、３１１Ａ、３１１Ｂ    半田
１１２Ａ、１１２Ｂ、３１２Ａ、３１２Ｂ    ハーネス
１１２              コネクタ
２１０              レーザー照射口
２１１              レーザー照射光
４１０              半田コテ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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