(57)【要約】【課題】リフローソルダリングを容易に行い得るコンデンサマイクロホンを合理的に構成する。【解決手段】筒状ケース１の内部に、支持リング２によって支持される金属製の振動膜３と、リング状のスペーサ４と、シリコンエレクトレット層５Ｓを形成した背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを収納し、この筒状ケース１の底部の開口に対してインピーダンス変換回路Ａを有した基板８を嵌め込み、筒状ケース１の底縁１Ｂを内側に折り曲げて該基板８を加締め固定し、この筒状ケース１の底縁部より下方位置に対して、その底面にリフロー半田接続用の入出力端子１５を有する支持プレート９を備えた。【選択図】　　　　図１
2004135223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンであって、
前記変換回路の外部回路に対するリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に備えた支持部材を、前記筒状ケースの底部より下方に固定配置するとともに、前記入出力端子と前記変換回路とを電気的に接続してあるコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記変換回路は、前記筒状ケースの底縁を内側に折り曲げて加締め固定された基板に搭載され、前記基板に形成された配線パターンを介して前記入出力端子と接続されている請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記変換回路は、前記筒状ケースの底縁と接合された支持部材に搭載され、前記支持部材に形成された配線パターンを介して前記入出力端子と接続されている請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記振動膜電極又は固定電極のいずれか一方に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜からなるエレクトレット層を備え、前記変換回路がインピーダンス変換回路で構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項５】
前記変換回路は、前記コンデンサの微小容量の変化を電気信号として出力する演算増幅回路を備えて構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、
前記振動膜電極と前記固定電極とを形成した前記筒状ケースの底部の開口に対して前記変換回路を備えた基板を嵌め込み、筒状ケースの底縁を内側に折り曲げて加締め固定し、この筒状ケースの底部側にリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に形成した支持部材を配置し、この支持部材の入出力端子と前記基板に形成された配線パターンとを導通部材を介して接続してあるコンデンサマイクロホンの製造方法。
【請求項７】
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、
前記振動膜電極と前記固定電極とを形成した前記筒状ケースの底部の開口に対して、底面にリフロー半田接続用の入出力端子を形成し、上面に前記変換回路を備えた支持部材を配置し、この支持部材の上面の配線パターンと前記振動電極と前記固定電極とを電気的に接続してあるコンデンサマイクロホンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサマイクロホン及びその製造方法に関し、詳しくは、振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホン、及び、振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のように構成されたコンデンサマイクロホンの一例として、金属製のカプセル（本発明の筒状ケース）の内面にエレクトレット高分子フィルムを被着し、このカプセルの前面板とエレクトレット高分子フィルムとを貫通する音孔を形成し、このカプセルの内部において前面板と対向する位置に導電性振動膜（本発明の振動膜電極）を配置し、カプセルの内部に導電性保持体を収め、カプセルの背面（底部側）にインピーダンス変換素用ＩＣ（本発明の変換回路）を有した配線基板を配置し、かつ、カプセルの後方端部の折曲げにより配線基板と導電性支持体との固定を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又、上記のように構成されたコンデンサマイクロホンの一例として、金属性のカプセル（本発明の筒状ケース）の前面板に音孔として中心孔を穿設し、このカプセルの内部に振動膜（本発明の振動膜電極）と、スペーサと、エレクトレット誘電体膜を有した背極（本発明の固定電極）と、金属製のホルダとを収め、このカプセルの底部にプリント配線基板を収め、カプセルの後方端部を屈曲し加締ることでカプセルの収容物を固定するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
上記のように構成されたコンデンサマイクロホンにおいて、エレクトレット化材料で振動膜電極を構成することも可能であり、この振動膜電極を製造する技術も存在する。つまり、金属材料基板（実施の形態ではアルミニウム）の一方の表面にニッケル薄膜を形成し、このニッケル薄膜の表面にエレクトレット化材料（実施の形態ではＦＥＰ、ＰＦＡ、ＳｉＯ２等が示されている）を成膜形成し、金属材料基板の表面にマスクを形成し、エッチングによりマスクが存在しない部位の金属材料基板を除去し、打ち抜きにより必要とするサイズの振動膜を形成するものがある（特許文献３参照）。
【０００５】
上記のように構成されたコンデンサマイクロホンとしてエレクトレット誘電膜を使用せずに、入力した音波信号に応じたインピーダンス変化や、静電容量変化を演算増幅装置を介して取り出すことを実現したものも存在する（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
登録実用新案第２５４０５０６号公報（請求項１、請求項２、段落番号〔０００５〕〜〔００１０〕、図１、図２）
【特許文献２】
特開平１１‐２６６４９９号公報（段落番号〔００１２〕〜〔００１７〕、〔図１〕）
【特許文献３】
特開２００１‐１７７８９９号公報（請求項１、請求項２、段落番号〔００１４〕〜〔００２３〕、図１〜図５）
【特許文献４】
特開２００２‐４４７７７号公報（段落番号〔００１０〕〜〔００２９〕図１、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許文献１、２において樹脂で成るエレクトレット誘電体膜をエレクトレット化する際には、特許文献中にも記載されるように誘電体膜に高電圧を印加し、加熱して内部に分極を発生させる処理が行われるものである。しかしながら、このように分極させた誘電体膜は熱が作用することにより誘電体膜の表面電位が低下しマイクロホンの感度が低下する現象に繋がるものであった。特に、リフローソルダリング時には、予熱として１４０℃±１０℃で１〜２分の加熱処理が行われた後に、半田付け処理として２３０℃以上（ピーク時２５０℃以上）で３０〜４０秒の加熱処理が行われるものであり、この処理時において誘電体膜の表面電位が低下する現象は避けがたいものであった。
【０００８】
そこで、特許文献３、４のようにリフローソルダリング処理を可能にするエレクトレットマイクロホンも提案されていた。しかしながら、特許文献１、２に示すように筒状ケースの底部に基板を嵌め込み、筒状ケースの底部を折曲げて加締る製造形態を採用していたものでは、筒状ケースの底部が基板の底面より突出する形態となるので、例えば、実装対象としての基板の表面にマイクロホンをセットした状態でリフローソルダリングを行えない不都合を有するものであった。尚、この構造のマイクロホンを使用する形態の例として、基板の底面に形成した電極に接触するコンタクト電極を内面に備えた中空状のゴム製等のホルダに該マイクロホンを嵌め込むものや、基板の底面に対してリード線を半田接続するものがあった。
【０００９】
本発明の目的は、リフローソルダリングを容易に行い得る構造のコンデンサマイクロホン及びその製造方法を得る点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るコンデンサマイクロホンの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンであって、前記変換回路の外部回路に対するリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に備えた支持部材を、前記筒状ケースの底部より下方に固定配置するとともに、前記入出力端子と前記変換回路とを電気的に接続してある点にある。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状ケースの底部より下方位置に対して変換回路の外部回路に対するリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に備えた支持部材を固定配置するので、このマイクロホンを例えば、実装対象の基板上に半田接続する場合には、支持部材の入出力端子、あるいは、実装対象の基板の対応する電極部位にソルダーペースト等の半田材料を塗布した状態で、この支持部材を実装対象の基板上に配置し加熱処理することで半田接続が可能となる。その結果、マイクロホンの構造を変更する簡単な改良によりリフローソルダリングを実現するものとなった。
【００１２】
本発明の請求項２に係るコンデンサマイクロホンの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記変換回路は、前記筒状ケースの底縁を内側に折り曲げて加締め固定された基板に搭載され、前記基板に形成された配線パターンを介して前記入出力端子と接続されている点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、従来からのマイクロホンの構造を変更すること無く、支持部材を筒状ケースの底部の基板と別個に備えることで済む。その結果、従来からのマイクロホンの基本的な構造を変更することなく簡単な改造によりリフローソルダリングを実現する。
【００１４】
本発明の請求項３に係るコンデンサマイクロホンの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記変換回路は、前記筒状ケースの底縁と接合された支持部材に搭載され、前記支持部材に形成された配線パターンを介して前記入出力端子と接続されている点にある。
【００１５】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状ケースの底縁に対して変換回路を搭載した支持部材を接合することでコンデンサマイクロホンを構成するものとなる。その結果、筒状ケースと支持部材とを接合する構造を採用することによりリフローソルダリングを実現する。
【００１６】
本発明の請求項４に係るコンデンサマイクロホンの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記振動膜電極又は固定電極のいずれか一方に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜からなるエレクトレット層を備え、前記変換回路がインピーダンス変換回路で構成されている点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、振動膜電極又は固定電極のいずれか一方に耐熱性に優れた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜からなるエレクトレット層を備え、又、変換回路をインピーダンス変換回路で構成するので、加熱による感度の低下を招来しないコンデンサマイクロホンを構成し得る。その結果、耐熱性に優れたエレクトレット層を形成することにより高温でのリフローソルダリングでも高感度な状態を維持する。
【００１８】
本発明の請求項５に係るコンデンサマイクロホンの特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンにおいて、前記変換回路は、前記コンデンサの微小容量の変化を電気信号として出力する演算増幅回路を備えて構成されている点にある。
【００１９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、変換回路として振動膜電極と固定電極とでなるコンデンサの微小容量変化を演算増幅回路で出力できるものとなり、エレクトレット層を形成する必要がなく、リフローソルダリング時における熱によりエレクトレット層の電位が低下する不都合を回避できる。その結果、エレクトレット層を必要としないコンデンサマイクロホンを構成することで高温でのリフローソルダリングでも性能が低下しないものとなる。
【００２０】
本発明の請求項６に係るコンデンサマイクロホンの製造方法の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記振動膜電極と前記固定電極とを形成した前記筒状ケースの底部の開口に対して前記変換回路を備えた基板を嵌め込み、筒状ケースの底縁を内側に折り曲げて加締め固定し、この筒状ケースの底部側にリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に形成した支持部材を配置し、この支持部材の入出力端子と前記基板に形成された配線パターンとを導通部材を介して接続してある点にある。
【００２１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状ケースに振動膜電極と固定電極とでなるコンデンサを備え、この筒状ケースに変換回路を備えた基板を嵌め込み、この筒状ケースの底縁を内側に折り曲げて加締め固定した後に、この筒状ケースの底部側にリフロー半田接続用の入出力端子を裏面に形成した支持部材を配置し、この支持部材の入出力端子と基板の配線パターンとを導通部材を介して接続することでコンデンサマイクロホンが完成する。その結果、従来からのコンデンサマイクロホンの製造方法に対して支持部材を備え、基板の配線パターンと支持部材の入出力端子とを導通部材で接続する方法を付加することにより、リフローソルダリングを実現するものとなった。
【００２２】
本発明の請求項７に係るコンデンサマイクロホンの製造方法の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
振動膜電極と固定電極とからなるコンデンサの少なくとも一方の電極を筒状ケースに備え、前記振動膜電極に生じた音響振動による前記コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を備えてなるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記振動膜電極と前記固定電極とを形成した前記筒状ケースの底部の開口に対して、底面にリフロー半田接続用の入出力端子を形成し、上面に前記変換回路を備えた支持部材を配置し、この支持部材の上面の配線パターンと前記振動電極と前記固定電極とを電気的に接続してある点にある。
【００２３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状ケースに振動膜電極と固定電極とでなるコンデンサを備え、コンデンサの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する変換回路を上面に備え、底面にリフロー半田接続用の入出力端子を形成した支持部材を筒状ケース底部の開口に配置し、かつ、支持部材の配線パターンと振動電極と固定電極とを電気的に接続することでコンデンサマイクロホンが完成する。その結果、支持部材の合理的な配置によりリフローソルダリングを実現するものとなった。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１及び図４に示すように、複数の音孔１Ａを形成した上壁１Ｔと、筒状の側壁１Ｓとを有した金属製の筒状ケース１を備えると共に、この筒状ケース１の内部に金属製の支持リング２により支持される振動膜電極としての金属製の振動膜３と、樹脂材等の絶縁体で成るリング状のスペーサ４と、固定電極としての金属製の背極５と、樹脂材等の絶縁体で成る筒状の絶縁スリーブ６と、金属製のゲートリング７とを収納し、この筒状ケース１の底部の開口に対して変換回路Ａを有した基板８を嵌め込み、かつ、筒状ケース１の底縁１Ｂを内側に折り曲げることにより該基板８を加締め固定状態で備え、この筒状ケース１の底縁部より下方位置に板状の支持部材としての支持プレート９を備えてコンデンサマイクロホンが構成されている。
【００２５】
このコンデンサマイクロホンは、前記振動膜３（振動膜電極）と背極５（固定電極）とによってコンデンサが構成され、背極５に形成したシリコンエレクトレット層５Ｓが分極状態を維持することにより、音孔１Ａから入り込んだ音響信号に対応して振動膜３が振動し、この振動に伴うコンデンサの静電容量の変化をインピーダンス変換回路１０が電圧信号として出力するように機能する。
【００２６】
前記筒状ケース１はアルミニウムや銅合金のように比較的加工が容易な良導体をプレス加工することにより成形されている。前記支持リング２は真鍮で代表される銅合金等の良導体が用いられている。前記振動膜３はアルミニウム箔やニッケル箔が用いられると共に、支持リング２に対して電気的に導通する状態で、かつ、振動に適した緊張状態で支持されている。
【００２７】
前記背極５は銅合金等の良導体が用いられ、この背極５の上面（振動膜３の側）にはシリコンエレクトレット層５Ｓが形成されている。この背極５には、該背極５とエレクトレット層５Ｓとに亘る複数の孔部５Ａを形成して、振動膜３の振動に伴う空気の流動を許して振動膜３の良好な振動を実現している。エレクトレット層５Ｓは、背極５の表面に対してスパッタリング法、蒸着法、あるいは、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の技術によってＳｉＯ２（シリコン酸化膜）を形成し、このＳｉＯ２膜に対してコロナ分極法や電子ビーム分極法によって帯電処理したものであり、このように形成されたエレクトレット層５Ｓはリフロー時の温度に対しても電位が殆ど低下せず帯電状態を長期間維持する耐熱性に優れたものである。
【００２８】
前記絶縁スリーブ６は、ＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）樹脂やＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）樹脂等の絶縁材で成り、前記ゲートリング７は銅合金等の導電体で構成されている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、前記基板８はガラスエポキシやセラミック等で成る板状素材の上面に前記変換回路ＡとしてＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有したインピーダンス変換回路１０を備えている。又、この基板８の上面にはプリント配線の技術により前記ゲートリング７に接触して導通する内部導通面１１を形成すると共に、この内部導通部１１とインピーダンス変換素子１０の入力端子Ｔａ（ＦＥＴのゲート端子）とを電気的に接続する配線１１Ａを形成し、このインピーダンス変換素子１０の一対の出力端子Ｔｂ、Ｔｃと導通する端子導通部１２を形成してある。又、この基板８の底面にはプリント配線の技術により前記筒状ケース１の底縁１Ｂが折り曲げられた状態において、筒状ケース１の底縁１Ｂと接触する外部導通面１３を形成し、かつ、この外部導通面１３と、前記一方の端子導通部１２とを電気的に導通させるスルーホール型の導通部１４を形成してある。
【００３０】
前記基板８には、前記端子導通部１２に対して基端部が電気的に接続し、かつ、基板８の底面側に突出する帯状で金属製の一対の入出力端子１５を備えており、この入出力端子１５を支持プレート９に形成した貫通孔９ａを挿通し、支持プレート９の底面に沿う姿勢に折り曲げ、その端部を支持プレート９の端部においてリベット１６で固定することにより、該支持プレート９を支持ケース１の側に連結し固定している。前記支持プレート９は、前記基板８と同様にガラスエポキシやセラミック等も良いが、絶縁スリーブ６のようにＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）樹脂やＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）樹脂でも良く、前記入出力端子１５は支持プレート９の底面に露出する形態となる。
【００３１】
このコンデンサマイクロホンは実装対象のプリント基板Ｐに対してリフローソルダリングの技術により実装されるものである。そのために前記インピーダンス変換回路１０の入力端子Ｔａ及び出力端子Ｔｂ、Ｔｃと、対応する配線１１Ａ、１２とがＣＯ２型やＹＡＧ型のレーザ微細加工技術や、マイクロスポット溶接の技術による溶接により導通状態で固定され、配線１２と前記入出力端子１５の基端部との間においても同様の溶接の技術により導通状態で固定して耐熱性を高めている。
【００３２】
このコンデンサマイクロホンは以下の製造方法により組立られる。つまり、図１〜図４に示すように、プレス成形された筒状ケース１に対して支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、予めシリコンエレクトレット層５Ｓが形成された背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを、この順序でセットした後、筒状ケース１の底縁部位にインピーダンス変換回路１０と入出力端子１５とを備えた基板８を嵌め込み、この筒状ケース１の底縁を内側に折り曲げて加締める。これにより基板８からの圧力で支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを圧接させるものとなり、この圧接により支持リング２を介して振動膜３と筒状ケース１とを電気的に導通させ、かつ、背極５とゲートリング７と、基板８の内部導通面１１とを電気的に導通させ、更に、筒状ケース１の底縁１Ｂと基板底面の外部導通面１３とを電気的に導通させている。この後に、支持プレート９の貫通孔９ａに入出力端子１５を挿入し、この入出力端子１５を支持プレート９の底面に沿って折り曲げ、延出側の端部を支持基板９に対してリベット１６で加締め加工を行うことにより筒状ケース１と支持プレート９とが接続固定されると同時に、この支持プレート９の底面の入出力端子１５を介して信号を取り出し得るものにしている。
【００３３】
このように構成されたコンデンサマイクロホンを、実装対象のプリント基板Ｐに対して実装する場合には、図１及び図２に示すように、支持プレート９の入出力端子１５、あるいは、実装対象のプリント基板Ｐにおける導通対象のプリント配線１７にペースト状の半田１８の塗布を行った状態でリフロー処理を行うことで、この入出力端子１５とプリント配線１７との間で半田１８が熱により溶融する結果、リフローソルダリングが実現する。又、このリフローソルダリング時には予熱として１４０℃±１０℃で１〜２分の加熱処理が行われた後に、リフローソルダリング処理として２３０℃以上（ピーク時２５０℃以上）で３０〜４０秒の加熱処理が行われるのであるが、支持プレート９の平坦な底面に入出力端子１５を形成しており、しかも、シリコンエレクトレット層５Ｓの耐熱性が高いので従来からのリフローソルダリング設備を利用して処理を行えるのである。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
本発明は、第１の実施の形態のコンデンサマイクロホンの背極５にシリコンエレクトレット層を形成せず、インピーダンス変換回路に代え、変換回路Ａとして微小容量の変化を電気信号として出力する演算変換回路２０を備えている（この第２の実施の形態では前記第１の実施の形態と同じ機能を有するものには、第１の実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００３５】
つまり、図５に示すコンデンサマイクロホンの構造は、第１の実施の形態における断面図（図１）と基本的に変わりないものであるが、変換回路Ａとして図８に示す演算変換回路２０を採用した点において異なっている。この演算変換回路２０は〔特許文献４〕（特開２００２‐４４７７７号公報）として挙げたものと等しいものである。
【００３６】
具体的には、図８に示すように第１演算増幅器２１と第２演算増幅器２２とを備えると共に、第２演算増幅器２２の出力端子と第１演算増幅器２１の非反転端子とを第１コンデンサＣ１を介在させて結ぶ信号系を形成し、第１コンデンサＣ１を挟む一方の側に出力端子Ｔ１を形成し、又、第１コンデンサＣ１を挟む他方の側に振動膜３（振動膜電極）、あるいは、背極５（固定電極）からの入力信号系を形成している。第１演算増幅器２１の出力端子と、この第１演算増幅器２１との間の第２コンデンサＣ２を介在させたフィードバック系を形成してあり、第１演算増幅器２１の出力端子と、この第１演算増幅器２１の反転入力端子と、第２演算増幅器２２の反転入力端子とに対して抵抗器Ｒを介してフィードバック信号系（ネガティブフィードバック系）を形成し、更に、第２演算増幅器２２の反転入力端子の側に対して入力抵抗器Ｒｉを介して交流電圧発生器２３からからの電圧信号を与えるよう構成してある。
【００３７】
この演算変換回路２０における作動は特開２００２‐４４７７７号公報に記載された通りであるので詳細に説明しないが、振動膜３が振動した場合には、寄生容量Ｃｐは検出せず、振動板３の部位におけるコンデンサＣｓの微小容量変化を検出して出力端子Ｔ１から電気信号として取り出せるものとなっている。
【００３８】
この第２の実施の形態では、前記演算変換回路２０を集積回路の技術により１チップ化して１つのパッケージに収めている。つまり、図６及び図７に示すように、パッケージに形成した複数の端子のうちの４つを基板８の上面に形成された４つの端子導通部１２に接続し、他の１つを基板８の内部導通面１１と導通する配線１１Ａに接続している。又、４つの端子導通部１２には入出力端子１５の基端部を接続している。これらの接続は第１の実施の形態にも記載した溶接技術により行われている。
【００３９】
このコンデンサマイクロホン組立ての手順は第１の実施の形態に記載したものと同様であり、筒状ケース１に対して支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを、この順序でセットした後、筒状ケース１の底縁部位に演算変換回路２０と４つの入出力端子１５とを備えた基板８を嵌め込み、この筒状ケース１の底縁を内側に折り曲げて加締める。
【００４０】
この後、支持プレート９の貫通孔９ａに前記４つの入出力端子１５を挿通し、この入出力端子１５を支持プレート９の底面に沿って折り曲げ、延出側の端部を支持基板９に対してリベット１６で加締め加工を行うことにより筒状ケース１と支持プレート９とが接続固定されると同時に、この支持プレート９の底面の入出力端子１５を介して信号を取り出し得るものにしている。尚、４つの入出力端子１５のうち前記端子Ｔ１と導通するものとアース端子（ＧＮＤ）とで検出信号の出力系が構成され、他の２つの入出力端子１５で、第１演算増幅器２１、第２演算増幅器２２、交流電圧発生器２３夫々に対する電力系が構成されている。
【００４１】
特に、演算変換回路２０として図７にはパッケージに５つのピンを形成したものを示しているが、このパッケージとして例えば、電源とＧＮＤと入力と出力との４つのピンを有する構造のものを使用することや、ピンを６つ以上備えたものを使用することも可能である。そして、電源とＧＮＤと入力と出力との４つのピンを有したパッケージを用いた場合には、パッケージの３つのピンを３つの導電端子１２に接続することになり、従って、基板８の下面の側に突出する入出力端子１５の数が３つで済むが、安定性を考慮してダミー端子を１つ備えることや、３つの入出力端子１５の何れか１つ共通する端子を備えて、図７に示すように４つの入出力端子１５を備えた形態で実施することが考えられる。
【００４２】
このように構成されたコンデンサマイクロホンを、実装対象のプリント基板Ｐに対して実装する場合には、図５及び図６に示すように、支持プレート９の入出力端子１５、あるいは、実装対象のプリント基板Ｐにおける導通対象のプリント配線１７にペースト状の半田１８の塗布を行った状態でリフロー処理を行うことで、この入出力端子１５とプリント配線１７との間で半田１８が熱により溶融する結果、リフローソルダリングが実現するのである。
【００４３】
このように第２の実施の形態ではコンデンサマイクロホンを構成するコンデンサにエレクトレット層を形成しないで済むので、製造工程が簡素化して製造が容易になるばかりか、リフロー処理時の温度によって性能が低下する不都合に繋がることがないので、実装対象のプリント基板Ｐに対して、このコンデンサマイクロホンを実装する場合でも従来からの加熱温度によるリフローソルダリングを行い得るものにしている。
【００４４】
〔第３の実施の形態〕
図９及び図１０に示すように、複数の音孔１Ａを形成した上壁１Ｔと、筒状の側壁１Ｓとを有した金属製の筒状ケース１を備えると共に、この筒状ケース１の内部に金属製の支持リング２によって支持される振動膜電極としての金属製の振動膜３と、樹脂材等の絶縁体で成るリング状のスペーサ４と、固定電極としての金属製の背極５と、樹脂材で成る筒状の絶縁スリーブ６と、金属製のゲートリング７とを収納し、この筒状ケース１の底縁１Ｂのフランジ部１Ｆに対して変換回路Ａを有した支持部材としての支持プレート９を接合固定してコンデンサマイクロホンが構成されている。
【００４５】
このコンデンサマイクロホンは、前記振動膜３（振動膜電極）と背極５（固定電極）とによってコンデンサが構成され、背極５に形成したシリコンエレクトレット層５Ｓが分極状態を維持することにより、音孔１Ａから入り込んだ音響信号に対応して振動膜３が振動し、この振動に伴うコンデンサの静電容量の変化をインピーダンス変換回路１０が電圧信号として出力するよう機能する。
【００４６】
前記筒状ケース１はアルミニウムや銅合金のように比較的加工が容易な良導体をプレス加工することにより成形されている。前記支持リング２は真鍮で代表される銅合金等の良導体が用いられている。前記振動膜３はアルミニウム箔やニッケル箔が用いられると共に、支持リング２に対して電気的に導通する状態で、かつ、振動に適した緊張状態で支持されている。
【００４７】
前記背極５は銅合金等の良導体が用いられ、この背極５の上面（振動膜３の側）にはシリコンエレクトレット層５Ｓが形成されている。この背極５には、該背極５とエレクトレット層５Ｓとに亘る複数の孔部５Ａを形成して、振動膜３の振動に伴う空気の流動を許して振動膜３の良好な振動を実現している。エレクトレット層５Ｓは、背極５の表面に対してスパッタリング法、蒸着法、あるいは、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の技術によってＳｉＯ２（シリコン酸化膜）を形成し、このＳｉＯ２膜に対してコロナ分極法や電子ビーム分極法によって帯電処理したものであり、このように形成されたエレクトレット層５Ｓはリフロー時の温度に対しても電位が殆ど低下せず帯電状態を長期間維持する耐熱性に優れたものである。
【００４８】
前記絶縁スリーブ６は、ＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）樹脂やＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）樹脂材等の絶縁材で成り、前記ゲートリング７は銅合金等の導電体で構成されている。前記筒状ケース１は、底縁１Ｂを外方に張り出す形状に成型してフランジ部１Ｆを形成してあり、このフランジ部１Ｆに対して前記支持プレート９を樹脂リベット３０を介して接合固定している。
【００４９】
図１１に示すように、前記支持プレート９はガラスエポキシやセラミック等で成る板状素材の上面に前記変換回路ＡとしてＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有したインピーダンス変換回路１０を備えている。又、この支持プレート９の上面には前記ゲートリング７に接触して導通する第１導通面３１を形成すると共に、この第１導通面３１とインピーダンス変換回路１０の入力端子Ｔａ（ＦＥＴのゲート端子）とを電気的に接続する配線３１Ａを形成してある。又、支持プレート９の上面には前記筒状ケース１の底縁１Ｂと接触して導通する第２導通面３２と、端子導通部３３とを形成してあり、このインピーダンス変換素子１０の一対の出力端子Ｔｂ、Ｔｃの一方と第２導通面３２と電気的に接続させ、かつ、このインピーダンス変換素子１０の一対の出力端子Ｔｂ、Ｔｃの他方と端子導通部３３とを導通させている。尚、第２導通面３２からの信号をインピーダンス変換回路１０に導く配線３２Ａの中間部はゲートリング７との導通を阻止する絶縁性樹脂で成るレジスト膜を被覆している。
【００５０】
又、この支持プレート９の底面には、プリント配線の技術によりリフロー半田接続用の一対の入出力端子１５を形成し、この入出力端子１５の一方と前記配線３２Ａとをスルーホール型の導通部１４を介して導通させ、入出力端子１５の他方と前記端子導通部３３とをスルーホール型の導通部１４を介して導通させている。
【００５１】
このコンデンサマイクロホンは実装対象のプリント基板Ｐに対してリフローソルダリングの技術により実装されるものである。そのために前記インピーダンス変換回路１０の入力端子Ｔａ及び出力端子Ｔｂ、Ｔｃと、対応する配線３１Ａ、３２Ａ、端子導通部３３夫々がＣＯ２型やＹＡＧ型のレーザ微細加工技術や、マイクロスポット溶接の技術による溶接により導通状態で固定され、耐熱性を高めている。
【００５２】
このコンデンサマイクロホンは以下の製造方法により製造される。つまり、プレス成形された筒状ケース１に対して、支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、予めシリコンエレクトレット層５Ｓが形成された背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを、この順序でセットした後、筒状ケース１のフランジ部１Ｆに対してインピーダンス変換回路１０を備えた支持プレート９をリベット１６により接合固定することにより、この支持プレート９からの圧力で支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、シリコンエレクトレット層５Ｓが形成された背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを密着させて支持リング２を介して振動膜３と筒状ケース１とを電気的に導通させ、かつ、ゲートリング７と第１導通面３１とを電気的に導通させ、筒状ケース１のフランジ部１Ｆ（底縁１Ｂ）と第２導通面３２とを電気的に導通させる。この構成によりリフロー用の一対の入出力端子１５が底面に露出するコンデンサマイクロホンを構成している。
【００５３】
このように構成されたコンデンサマイクロホンを、実装対象のプリント基板Ｐに対して実装する場合には、図９及び図１０に示すように、支持プレート９の入出力端子１５、あるいは、実装対象のプリント基板Ｐにおける導通対象のプリント配線１６にペースト状の半田１８の塗布を行った状態でリフロー処理を行うことで、この入出力端子１５とプリント配線１６との間で半田１８が熱により溶融する結果、リフローソルダリングが実現する。又、このリフローソルダリング時には予熱として１４０℃±１０℃で１〜２分の加熱処理が行われた後に、半田付け処理として２３０℃以上（ピーク時２５０℃以上）で３０〜４０秒の加熱処理が行われるのであるが、支持プレート９が平坦な底面に入出力端子１５を形成しており、しかも、シリコンエレクトレット層５Ｓの耐熱性が高いので従来からのリフローソルダリングを利用できるのである。
【００５４】
〔第４の実施の形態〕
本発明は、第３の実施の形態のコンデンサマイクロホンの背極５にシリコンエレクトレット層５Ｓを形成せず、インピーダンス変換回路に代え、変換回路Ａとして微小容量の変化を電気信号として出力する演算変換回路２０を備えている（この第４の実施の形態では前記第３の実施の形態と同じ機能を有するものには、第３の実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００５５】
つまり、図１２及び図１５に示すコンデンサマイクロホンの構造は、第３の実施の形態における断面図（図９）と基本的に変わりないものであるが、変換回路Ａとして第３の実施の形態（図８）で示した演算変換回路２０を採用した点において異なっている。この演算変換回路２０は〔特許文献４〕（特開２００２‐４４７７７号公報）として挙げたものと同じものであり、その作動は特開２００２‐４４７７７号公報に記載された通りであるので、説明しないが、振動膜３が振動した場合には、寄生容量Ｃｐは検出せず、振動板３の部位におけるコンデンサＣｓの微小容量変化を検出して出力端子Ｔ１から電気信号として取り出せるものにしている（図８を参照）。
【００５６】
この第４の実施の形態では、前記演算変換回路２０を集積回路の技術により１チップ化して１つのパッケージに収めている。つまり、図１３及び図１４に示すように、この支持プレート９の上面には前記ゲートリング７に接触して導通する第１導通面３１を形成し、前記筒状ケース１の底縁１Ｂに接触して導通する第２導通面３２を形成し、この第２端子導通面３２と導通する配線３２Ａを形成し、３つの中間導通面３５を形成してある。そして、演算変換回路２０の複数の端子を前記複数の導通面に導通接続した点において、第３の実施の形態と異なるものとなる。
【００５７】
前記支持プレート９の上面には、前記第１導通面３１と導通する配線３１Ａと、前記第２導通面３３と導通する配線３２Ａと、前記３つの中間導通面３５とをプリント配線の技術により形成すると共に、この支持プレート９の底面に４つの入出力端子１５をしてある。これら配線３１Ａ、３２Ａ、中間導通面３５と、演算変換回路２０の対応する端子とを導通接続し、又、配線３２Ａと３つの中間導通面３５とを対応する入出力端子１５とをスルーホール型の導通部１４を介して導通させてある。
【００５８】
このコンデンサマイクロホン組立ての手順は第３の実施の形態に記載したものと同様に、筒状ケース１に対して、支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを、この順序でセットした後、筒状ケース１のフランジ部１Ｆに対して演算変換回路２０を備えた支持プレート９をリベット１６により接合固定することにより、この支持プレート９からの圧力で支持リング２に支持された振動膜３と、スペーサ４と、背極５と、絶縁スリーブ６と、ゲートリング７とを密着させて支持リング２を介して振動膜３と筒状ケース１とを電気的に導通させ、かつ、ゲートリング７と第１導通面３１とを電気的に導通させ、筒状ケース１のフランジ部１Ｆ（底縁１Ｂ）と第２導通面３２とを電気的に導通させる。この構成によりリフロー用の４つの入出力端子１５が底面に露出するコンデンサマイクロホンを構成している。
【００５９】
尚、４つの入出力端子１５のうち前記端子Ｔ１と導通するものとアース端子（ＧＮＤ）とで検出信号の出力系が構成され、他の２つの入出力端子１５で、第１演算増幅器２１、第２演算増幅器２２、交流電圧発生器２３夫々に対する電力系が構成されている。
【００６０】
特に、演算変換回路２０として図１４にはパッケージに５つのピンを形成したものを示しているが、このパッケージとして例えば、電源とＧＮＤと入力と出力との４つのピンを有する構造のものを使用することや、ピンを６つ以上備えたものを使用することも可能である。そして、電源とＧＮＤと入力と出力との４つのピンを有したパッケージを用いた場合には、支持プレート９の下面の側に形成される入出力端子１５の数が３つで済むが、安定性を考慮してダミー端子を１つ備えることや、３つの入出力端子１５の何れか１つ共通する端子を備えて、図１４に示すように４つの入出力端子１５を備えた形態で実施することが考えられる。
【００６１】
このように構成されたコンデンサマイクロホンを、実装対象のプリント基板Ｐに対して実装する場合には、図１２及び図１３に示すように、支持プレート９の入出力端子１５、あるいは、実装対象のプリント基板Ｐにおける導通対象のプリント配線１７にペースト状の半田１８の塗布を行った状態でリフロー処理を行うことで、この入出力端子１５とプリント配線１７との間で半田１８が熱により溶融する結果、リフローソルダリングが実現するのである。
【００６２】
このように第４の実施の形態ではコンデンサマイクロホンを構成するコンデンサにエレクトレット層を形成しないで済むので、製造工程が簡素化して製造が容易になるばかりか、リフロー時の温度によって性能が低下する不都合に繋がることがないので、実装対象のプリント基板Ｐに対して、このコンデンサマイクロホンを実装する場合でも従来からの加熱温度によるリフローソルダリングを行い得るものにしている。
【００６３】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、以下のように構成して実施することも可能である。
【００６４】
（ａ）コンデンサマイクロホンのコンデンサを構成するに、筒状ケース１の上壁１Ｔの内面を固定電極として使用する。この構成によると背極を必要とせず、構成の簡素化が実現する。
【００６５】
（ｂ）振動膜電極と背極とを有した構造のコンデンサマイクロホンにおいて、振動膜電極の側にシリコンエレクトレット層を形成する。
【００６６】
（ｃ）筒状ケース１の上壁１Ｔの内面を固定電極としてコンデンサを構成すると共に、この上壁１Ｔの内面にシリコンエレクトレット層を形成する、若しくは、振動膜にシリコンエレクトレット層を形成する。
【００６７】
（ｄ）第１の実施の形態、第２の実施の形態の何れにおいても、基板８に対して支持プレート９をリベットで固定することや、ビスで固定すること、あるいは、支持プレート９を筒状ケース１の底部に接着固定することが考えられ、本発明は何れの形態でも実施可能である。
【００６８】
（ｅ）第３の実施の形態、第４の実施の形態の何れにおいても、筒状ケース１のフランジ部１Ｆに対して支持プレート９をビスを介して連結することや、導電性の接着剤を用いて接着することが考えられ、本発明は何れの形態でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のコンデンサマイクロホンの断面図
【図２】第１の実施の形態のコンデンサマイクロホンの拡大断面図
【図３】第１の実施の形態の基板の上面図及び底面図
【図４】第１の実施の形態のコンデンサマイクロホンの分解斜視図
【図５】第２の実施の形態のコンデンサマイクロホンの断面図
【図６】第２の実施の形態のコンデンサマイクロホンの拡大断面図
【図７】第２の実施の形態の基板の上面図及び底面図
【図８】第２の実施の形態の変換回路を示す図
【図９】第３の実施の形態のコンデンサマイクロホンの断面図
【図１０】第３の実施の形態のコンデンサマイクロホンの拡大断面図
【図１１】第３の実施の形態の基板の上面図及び底面図
【図１２】第４の実施の形態のコンデンサマイクロホンの断面図
【図１３】第４の実施の形態のコンデンサマイクロホンの拡大断面図
【図１４】第４の実施の形態の基板の上面図及び底面図
【図１５】第４の実施の形態のコンデンサマイクロホンの分解斜視図
【符号の説明】
１　　　　　　　筒状ケース
１Ｂ　　　　　　筒状ケースの底部
３　　　　　　　振動膜電極
５　　　　　　　固定電極
５Ｓ　　　　　　エレクトレット層
８　　　　　　　基板
９　　　　　　　支持部材
１０　　　　　　インピーダンス変換回路
１５　　　　　　入出力端子
２０　　　　　　演算変換回路
Ａ　　　　　　　変換回路
【図１】
2004135223.tif 000003
【図２】
2004135223.tif 000004
【図３】
2004135223.tif 000005
【図４】
2004135223.tif 000006
【図５】
2004135223.tif 000007
【図６】
2004135223.tif 000008
【図７】
2004135223.tif 000009
【図８】
2004135223.tif 000010
【図９】
2004135223.tif 000011
【図１０】
2004135223.tif 000012
【図１１】
2004135223.tif 000013
【図１２】
2004135223.tif 000014
【図１３】
2004135223.tif 000015
【図１４】
2004135223.tif 000016
【図１５】
2004135223.tif 000017