(57)【要約】【課題】リフロー半田付け時の熱によるバックプレート等の変形を防止できて、バックプレートと振動膜との間隔を一定に保つことができて、優れた感度特性を維持することができるコンデンサマイクロホンを提供する。【解決手段】音孔２８を有するトップ基板２５の内面に振動膜３０を配置する。その振動膜３０には、スペーサ２９を介してバックプレート３１を対向配置する。そのバックプレート３１は、振動膜３０の反対側から板バネよりなる保持部材３３により加圧して、常に振動膜３０と所定の間隔をおいた状態に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、同筐体の音孔に対向する振動膜と、その振動膜に対してスペーサを介して対向配置されたバックプレートとを収容したコンデンサマイクロホンにおいて、
前記バックプレートの外周面と筐体の内周面との間に隙間が介在されるように、バックプレートの外周形状を筐体の内周形状よりも小さく形成し、そのバックプレートを前記振動膜の反対側からバネ材よりなる保持部材により保持したことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記保持部材がバックプレートと、筐体内に設けられたインピーダンス変換回路との間の導電路を形成することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記保持部材は板バネであることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記保持部材を、枠部と、その枠部の外周から突出する脚部とから構成し、その枠部がバックプレートに当接するとともに、脚部がインピーダンス変換回路に接続されたことを特徴とする請求項２または３に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項５】
枠部に球面状の突部を形成し、その突部がバックプレートに当接することを特徴とする請求項４に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
脚部の先端部に球面状の突部を形成し、その突部において前記インピーダンス変換回路に接続されることを特徴とする請求項４または５に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項７】
前記脚部を少なくとも３箇所に設けたことを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項８】
枠部の下方における脚部間に空間を形成して、その空間内に電装部品を配置したことを特徴とする請求項４〜７のうちのいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項９】
前記バックプレートは、その基板の上面に樹脂フィルムを貼着するとともに、その樹脂フィルムにエレクトレット層を形成したものであって、その樹脂フィルム側から打ち抜き形成されたものであることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項１０】
前記スペーサを金属板により形成したことを特徴とする請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の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、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ等の機器に用いられるコンデンサマイクロホンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のコンデンサマイクロホンとしては、例えば、特許文献１に開示されるような構成のものが提案されている。すなわち、この従来構成のコンデンサマイクロホンは、電装部品を実装した回路基板、下部側のスペーサ、背面電極を有するバックプレート、上部側のスペーサ、下面に振動膜を張架した振動膜支持枠を下から順に積層固定することによって構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３４５０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記特許文献１のコンデンサマイクロホンを含むこの種のコンデンサマイクロホンは、各構成部材を前記のように積層組立された後、リフロー炉に通されて加熱され、その熱により回路基板上に電装部品がリフロー半田付けされようになっている。ところが、前述した特許文献１をはじめとする従来構成のコンデンサマイクロホンにおいては、バックプレートが回路基板及び振動膜支持枠に対して積層状態で固定されているため、リフロー半田付け時の熱により、各構成部材間に熱膨張率の相違によってスペーサやバックプレート等に反りや歪が発生して、振動板が湾曲したり、同振動板が過度に緊張したり、あるいは緊張されることなく弛んだり、バックプレートと振動膜との間隔，すなわちコンデンサギャップが変動したりして、コンデンサマイクロホンの感度特性の悪化を招きやすいという問題があった。また、特に、バックプレートが反ることにより大きく変形したり、あるいは回路基板側から過度に熱が伝達されたりすると、エレクトレット層に電荷を蓄えることができなくなって、いわゆるチャージ抜けという現象が生じ、マイクロホンの性能が大きく低下する原因となる。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、構成部材に熱歪が発生した場合でも、振動膜を所定の緊張状態に維持できるとともに、コンデンサギャップを一定に保つことができて、優れた感度特性を維持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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筐体内に、同筐体の音孔に対向する振動膜と、その振動膜に対してスペーサを介して対向配置されたバックプレートとを収容したコンデンサマイクロホンにおいて、前記バックプレートの外周面と筐体の内周面との間に隙間が介在されるように、バックプレートの外周形状を筐体の内周形状よりも小さく形成し、そのバックプレートを前記振動膜の反対側からバネ材よりなる保持部材により保持したことを特徴としている。
【０００６】
従って、バックプレートが筐体に対して伸縮等の移動が許容された状態に保持される。このため、各構成部材の組立後に、その組立体をリフロー炉に通して加熱し、リフロー半田付けにて回路基板上に電装部品を実装する際に、バックプレートは単独でバネ材にて保持されているため、熱膨張率の差により生じる熱歪みの影響によって反り等が生じることを防止できる。このため、バックプレートと振動膜との間のコンデンサギャップの変動やチャージ抜け等を回避できて、感度特性が良好なコンデンサマイクロホンを得ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記保持部材がバックプレートと、筐体内に設けられたインピーダンス変換回路との間の導電路を形成することを特徴とする。
【０００８】
従って、保持部材がバックプレートの保持だけではなく、バックプレートとインピーダンス変換回路との間の導電路をも構成するため、部品点数を少なくして、構成を簡単にすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記保持部材は板バネであることを特徴とする。
従って、多数個の板バネを打ち抜きによって同時に製造でき、効率的な製造が可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記保持部材を、枠部と、その枠部の外周から突出する脚部とから構成し、その枠部がバックプレートに当接するとともに、脚部がインピーダンス変換回路に接続されたことを特徴とする。
【００１１】
従って、保持部材が脚部においてインピーダンス変換回路に接するだけであるため、リフロー時の熱がバックプレートに伝達されにくく、バックプレート上のエレクトレット層を熱から保護することがことができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、枠部に球面状の突部を形成し、その突部がバックプレートに当接することを特徴とする。
従って、バックプレートの端縁に打ち抜きにともなうバリが生じたとしても、保持部材との間においてバリによる不安定な接続状態を回避でき、電気抵抗の低い良好な導通を確保できる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、脚部の先端部に球面状の突部を形成し、その突部においてインピーダンス変換回路に接続されることを特徴とする。
【００１４】
従って、脚部に端縁のバリや、同端縁のコーナがインピーダンス変換回路に接続されることを防止でき、広い接触面積で、かつメッキ層が形成されている場合にはそのメッキ層においてインピーダンス変換回路に接続できて、接続部の電気抵抗が高くなることを防止できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明においては、請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記脚部を少なくとも３箇所に設けたことを特徴とする。
従って、保持部材が例えば４脚で支持されることになり、その保持部材を安定させることができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明においては、請求項４〜７のうちのいずれか一項に記載の発明において、枠部の下方における脚部間に空間を形成して、その空間内に電装部品を配置したことを特徴とする。
【００１７】
従って、筐体内の空間を有効利用できて、コンデンサマイクロホン全体が嵩高になるのを抑制することができ、コンデンサマイクロホンの小型化に寄与できる。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記バックプレートは、その基板の上面に樹脂フィルムを貼着するとともに、その樹脂フィルムにエレクトレット層を形成したものであって、その樹脂フィルム側から打ち抜き形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
従って、打ち抜きによって樹脂フィルムが剥離することを防止でき、所要のコンデンサ機能を支障なく得ることがきる。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記スペーサを金属板により形成したことを特徴とする。
【００１９】
従って、前記スペーサは合成樹脂製のスペーサと比較して伸縮しにくいため、振動膜の過度の緊張や弛みを防止でき、良好な感度特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、この発明によれば、リフロー半田付けの場合のように、高熱が加えられた場合でも、バックプレートと振動膜との間のコンデンサギャップを一定に保つことができて、優れた感度特性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態）
以下に、この発明の実施形態を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態のコンデンサマイクロホン２１の筐体２２は、平板状の回路基板２３と、四角枠状の筐体基枠２４と、平板状のトップ基板２５とを積層して、接着剤により一体に固定した構造となっている。前記回路基板２３，筐体基枠２４及びトップ基板２５はエポキシ樹脂、液晶ポリマー、セラミック等の電気絶縁体により構成されている。回路基板２３の上下両面には銅箔等よりなる導電パターン２３ａ，２３ｂが印刷されている。そして、回路基板２３上には、筐体２２内に設けられたインピーダンス変換回路を構成する電界効果トランジスタ２６やキャパシタンス２７等の電装部品が実装されている。前記筐体基枠２４の上下両面及び外側面には銅箔等よりなる連続した導電パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃが印刷され、下面側の導電パターン２４ｃは回路基板２３上のアース端子（図示しない）に電気接続されている。そして、回路基板２３上の前記電界効果トランジスタ２６やキャパシタンス２７等の電装部品が、この筐体基枠２４内に収容配置されている。前記トップ基板２５の上下両面及び外側面には銅箔等よりなる導電パターン２５ａ，２５ｂが印刷されている。トップ基板２５には、外部から音を取り込むための音孔２８が形成されている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、前記筐体基枠２４とトップ基板２５との間には、金属板からなる環状のスペーサ２９が挟持固定されている。この実施形態において、スペーサ２９はステンレス鋼板により構成されている。スペーサ２９の上面にはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルム等の合成樹脂薄膜よりなる振動膜３０が接着により張設されており、その振動膜３０の下面には金蒸着よりなる導電層３０ａが形成されている。筐体基枠２４内において、振動膜３０の下面にはスペーサ２９を介在させてバックプレート３１が対向配置されている。このバックプレート３１は、ステンレス鋼板からなる基板３１ａの上面にＦＥＰ等のフィルム３１ｂが貼着されて構成されている。そのフィルム３１ｂにはコロナ放電等による分極処理が施されており、この分極処理によりフィルム３１ｂはエレクトレット層を構成している。従って、前記バックプレート３１は背極を構成するため、この実施形態のコンデンサマイクはバックエレクトレットタイプである。
【００２３】
さらに、前記バックプレート３１は、筐体基枠２４の内周形状よりも小さな外周形状となる平面形ほぼ長円状をなすように形成されていて、それらの内外周面間には隙間Ｐが形成されている。バックプレート３１の中央部には前記振動膜３０の振動による空気移動を許容するための貫通孔３２が形成されている。このバックプレート３１は、フィルム３１ｂを貼着したステンレス鋼の板材をフィルム３１ｂ側から、すなわち、図２の上方側から下方側へ向かって打ち抜き刃（図示しない）により打ち抜いて形成される。
【００２４】
図１〜図３に示すように、前記筐体基枠２４内において、バックプレート３１と回路基板２３との間にはバネ材よりなる保持部材３３が圧縮状態で介装され、この保持部材３３の弾性力によりバックプレート３１が振動膜３０の反対側からスペーサ２９の下面と当接する方向に加圧されている。これにより、振動膜３０とバックプレート３１との間に所定の間隔が保持されて、それらの間に所定の容量を確保したコンデンサ部が形成されている。
【００２５】
前記保持部材３３は、ステンレス鋼板の表裏両面に金メッキを施してなる板材を打ち抜き成形することにより形成され、ほぼ四角環状の枠部３３ａと、その枠部３３ａの四隅から下部両側方に向かって斜めに突出する４つの脚部３３ｂとを備えている。従って、枠部３３ａの下方における脚部３３ｂ間には空間Ｓが形成されている。そして、この実施形態においては、図１に示すように、回路基板２３上の前記電界効果トランジスタ２６が前記空間Ｓ内に配置されるとともに、前記キャパシタンス２７が各一対の脚部３３ｂ間に配置される。前記保持部材３３の枠部３３ａの上面にはバックプレート３１の下面に当接する４つの球面状の突部としての接触部３４が突出形成されるとともに、各脚部３３ｂの先端下面には回路基板２３上の導電パターンの一部に接触する４つの球面状の突部としての接触部３５が突出形成されている。そして、この保持部材３３を介して、前記バックプレート３１が回路基板２３のインピーダンス変換回路に電気的に接続されている。
【００２６】
図１に示すように、前記トップ基板２５には複数のスルーホール３６が形成され、それらのスルーホール３６の内周面には前記導電パターン２５ａ，２５ｂと連続する導電パターン２５ｃが設けられている。また、スルーホール３６内には導電性接着剤３７ａが充填され、この導電性接着剤３７ａと前記導電パターン２５ｃとにより導電部３７が形成されている。この導電部３７は前記振動膜３０の上面の導電層３０ａに電気接続されている。なお、スルーホール３６内の導電性接着剤３７ａは、充填されていなくても導電パターン２５ｃが形成されていればよく、また、スルーホール３６内の導電パターン２５ｃが形成されていない場合は、導電性接着剤３７ａを充填するのみでもよい。導電パターン２５ｃと導電性接着剤３７ａとが両方形成されることで導電性やシールド性は向上する。さらに、振動膜３０の端縁には上側に折り返された折り返し部３０ｂが形成されて、その折り返し部３０ｂの導電層３０ａが上面側に位置し、この導電層３０ａがトップ基板２５の導電パターン２５ｂに接続されている。このため、トップ基板２５の導電パターン２５ａ，２５ｂ及び導電部３７から振動膜３０の導電層３０ａ，筐体基枠２４上の導電パターン２４ａ〜２４ｃを介して回路基板２３上の前記アース端子に至る導電路が形成されている。
【００２７】
さて、このコンデンサマイクロホン２１において、音源からの音波がトップ基板２５の音孔２８を介して振動膜３０に至ると、その振動膜３０は音の周波数、振幅及び波形に応じて振動される。そして、振動膜３０の振動に伴って、振動膜３０とバックプレート３１との間隔が設定値から変化し、コンデンサのインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化が、インピーダンス変換回路により電圧信号に変換されて出力される。
【００２８】
以上のように作動するこの実施形態のコンデンサマイクロホン２１は、以下の効果を発揮する。
（１）  バックプレート３１が筐体基枠２４内に移動可能に配置されるとともに、振動膜３０の反対側から保持部材３３によりスペーサ２９に押し付けられて、振動膜３０に対して所定間隔を維持した状態に加圧保持されている。従って、この状態においてバックプレート３１は筐体基枠２４内における伸縮や移動が許容される。このため、コンデンサマイクロホン２１の各構成部材を組み立てた後、その組立体をリフロー炉に通して加熱し、リフロー半田付けにて回路基板２３上に電装部品を実装する際に、金属製のバックプレート３１と合成樹脂製の筐体基枠２４とは互いに独立して伸縮される。従って、バックプレート３１と振動膜３０との間隔が変動したり、バックプレート３１が変形したりすることを防止できる。このため、従来構成とは異なり、コンデンサギャップの変動やチャージ抜け等を防止できて、感度特性が悪化することを抑止することができる。
【００２９】
（２）  振動膜３０を張設したスペーサ２９がステンレス鋼板よりなる金属板から形成されている。従って、金属は熱膨張係数が小さいため、スペーサ２９に支持された振動膜３０の所定の緊張状態が適切に維持され、良好な感度特性を確保できる。
【００３０】
（３）  保持部材３３が各４つの球面状の接触部３４にて、バックプレート３１の下面に当接されている。このため、バックプレート３１や保持部材３３にバリが形成されていたとしても、この接触部３４において良好な導通を得ることができる。すなわち、保持部材３３の打ち抜き成形時に、その端縁にバリが発生した場合、そのバリがバックプレート３１に対して不安定な接触をすることがあり、しかもこのようなバリは金メッキが剥離されるため、電気抵抗が高い。これに対し、この実施形態においては、このようなおそれがなく、低電気抵抗の良好な導電路を形成できる。
【００３１】
（４）  保持部材３３が各４つの脚部３３ｂの球面状の接触部３５にて、回路基板２３上の電気回路に接触されている。このため、前記リフロー半田付け時に、回路基板２３から保持部材３３を介してバックプレート３１に熱が伝達されるのを低減することができて、バックプレート３１のエレクトレット層を熱から保護することができる。
【００３２】
（５）  同じく、保持部材３３が各４つの脚部３３ｂの球面状の接触部３５にて、回路基板２３上の電気回路に接触されている。従って、脚部３３ｂの金メッキを有しない端面や、打ち抜き成形時に発生したバリが回路基板２３上の電気回路に接触するおそれがなく、電気抵抗を低く保って、良好な導電路を形成できる。
【００３３】
（６）  保持部材３３の枠部３３ａと脚部３３ｂとによって形成された空間Ｓ内や、脚部３３ｂ間に、回路基板２３上に実装された電界効果トランジスタ２６やキャパシタンス２７等の電装部品を配置することができる。よって、コンデンサマイクロホン２１全体が嵩高になるのを抑制することができ、コンデンサマイクロホン２１の小型化に寄与できる。
【００３４】
（７）  バックプレート３１は、フィルム３１ｂ側に位置する打ち抜き刃（図示しない）により図２の上方側から下方側へ向かって打ち抜いて形成される。従って、フィルム３１ｂが基板３１ａから剥離することが防止されるとともに、振動膜３０に向かってバリが発生することが防止されて、振動膜３０の損傷が未然に防止される。
【００３５】
（８）  保持部材３３がバックプレート３１の保持だけではなく、バックプレート３１と、回路基板の電気回路との間の導電部品としての機能構成しているため、部品点数を少なくして、構成を簡単にすることができる。しかも、保持部材３３は多数個を打ち抜きによって同時に製造できて、効率的である。
【００３６】
（９）  保持部材３３の脚部３３ｂが４箇所に設けられているため、保持部材３３を４箇所において安定支持できる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００３７】
・  保持部材３３の４つの脚部３３ｂの先端下部に設けられた球面状の接触部３５に代えて、図４に示すように、各脚部３３ｂの先端に円弧状の接触部４０を湾曲形成し、これらの接触部４０にて回路基板２３上の電気回路に接続されるように構成すること。
【００３８】
・  図５に示すように、保持部材３３の脚部３３ｂを３本とすること。このように構成すれば、回路基板２３上の電気回路に高低差が形成されていても、保持部材３３を安定保持できる。
【００３９】
・  前記実施形態では保持部材３３の枠部３３ａを環状に形成したが、平板状に形成すること。
・  前記実施形態では、保持部材３３を板バネによって構成したが、線バネによって構成すること。
【００４０】
・  スペーサ２９を合成樹脂によって構成すること。
・  前記実施形態はこの発明をバックエレクトレットタイプのコンデンサマイクロホンに具体化したが、筐体２２の内側面にエレクトレット層を形成したフロントエレクトレットタイプにおいてこの発明を具体化すること。
【００４１】
・  振動膜３０をエレクトレット用の高分子フィルムにより構成したホイルエレクトレットタイプのコンデンサマイクロホンにおいてこの発明を具体化すること。
・  昇圧回路を有するチャージポンプ型のコンデンサマイクにおいてこの発明を具体化すること。このように構成した場合には、バックプレート３１上のエレクトレット層は存在せず、振動膜３０とバックプレート３１自体が対向電極の役割を担うため、その間の電位差は別途用いられるチャージポンプ等により与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一実施形態のコンデンサマイクロホンを示す断面図。
【図２】図１のコンデンサマイクロホンの分解斜視図。
【図３】図２の保持部材を拡大して示す斜視図。
【図４】保持部材の異なった構成を示す斜視図。
【図５】変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
２１…コンデンサマイクロホン、２２…筐体、２３…回路基板、２４…筐体基枠、２５…トップ基板、２８…音孔、２９…スペーサ、３０…振動膜、３１…バックプレート、３１ａ…基板、３３…保持部材、３３ａ…枠部、３３ｂ…脚部、Ｐ…隙間、Ｓ…空間。
【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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