JP2006157837A - Capacitor microphone - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a bias-type condenser microphone that does not include an electret, and particularly relates to a condenser microphone that is suitable for reflow soldering mounting without causing a decrease in sensitivity due to reflow heat.
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。
Looking at the technological progress of condenser microphones, in which the electrode potential of a capacitor that vibrates due to sound waves is captured as a change in capacitance and converted into an electrical signal, the technology of applying a bias potential to one electrode of the capacitor and grounding the other electrode Next, the technology shifted to a technique in which an electret is provided on one electrode and the other electrode is grounded without requiring a bias potential. An electret condenser microphone using this electret is used in various directions as a condenser microphone that can be miniaturized and has high sensitivity.
FIG. 12 is a conventional cross-sectional configuration example illustrating an electret condenser microphone (hereinafter referred to as ECM), and shows a configuration described in Patent Document 1. Here, the electret condenser is built in the cylindrical capsule 11, the
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。
The electret capacitor is composed of the
A ring-shaped spacer 17 is interposed between the
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。
The
The connection between the
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。
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。
As described above, the conventional electret condenser microphone includes the electret 15 having a residual charge as one electrode of the condenser. And as this electret 15, FEP is used, but this FEP has a low potential remaining rate due to charges at high temperature, and the potential is significantly lowered by being exposed to a high temperature such as 260 ° C. in reflow soldering, An electret condenser microphone using such FEP as an electret is not suitable for reflow soldering because it causes a significant decrease in sensitivity. In other words, a reflow device (reflow tank) is used for mounting the
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。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a highly heat-resistant condenser microphone that does not cause a decrease in sensitivity and can sufficiently withstand reflow soldering mounting.
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。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a cylindrical capsule with a capacitor having a vibrating membrane on one electrode side and a device for equivalently converting impedance of the capacitance of the capacitor. A capacitor microphone whose opening is covered with a circuit board, wherein an IC element having a function of applying a bias voltage to the capacitor is mounted on the circuit board.
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。 According to the present invention, it is a self-bias type condenser microphone that does not use an electret that lowers the potential due to reflow heat and causes a significant decrease in sensitivity. A high heat resistance type condenser microphone to which reflow soldering mounting can be applied can be obtained.
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。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an embodiment of a condenser microphone according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded view of each part. First, the configuration of each unit will be described with reference to FIG.
1 and 2, the
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。
The
In this example, the
A large number of through holes 38 are formed in the
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。
The back electrode holder 41 is used to position and hold the
The
The
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。
The
As shown in FIG. 3A, an annular
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。
On the other hand, an annular
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。
Further, in this example, the
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。
The
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。
Next, the incorporation of each part into the
First, the
Next, the
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。
As shown in FIG. 1, the capacitor including the
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。
FIG. 4 shows the circuit configuration of the condenser microphone, and shows the connection state of the
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。
In the above description based on FIGS. 1 to 4, the bias voltage is applied to the
In the description so far, the
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。
FIG. 5 illustrates another configuration of the
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。
Thus, by forming the
FIG. 6 also illustrates another configuration of the
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。
Then, after the punching of the metal plate, as apparent from FIG. 6B shown in the YY line cross section of FIG. 6A, each
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。
FIG. 7 shows still another example for forming the
(Second Embodiment)
The structure of the condenser microphone shown in FIGS. 1 and 2 shows a structure in which the
In this case, the
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。
The
The
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。
An annular
For example, a conductive adhesive is used to mount the
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。
FIG. 11 shows a circuit configuration of a condenser microphone similar to that in FIG. 4, and shows a connection state of the vibrating
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。
Also in the second embodiment, in order to form the
Further, in the first embodiment, one
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。
The condenser microphone configured as described above does not use an electret as in the prior art, and has a function of equivalently impedance-converting a change in the capacitance of the capacitor including the vibrating
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。
Further, the problem that the sensitivity is lowered due to reflow heat unlike the electret condenser microphone does not occur, and a high heat resistance type condenser microphone that can sufficiently withstand reflow soldering mounting can be obtained. In addition, by using the self-bias type, it is not necessary to apply a bias from the outside, and a capacitor microphone that is easy to handle can be obtained. Further, when the
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。
In the first embodiment, the
In the first and second embodiments, the
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。
In the first and second embodiments described above, a nickel thin film is used for the
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。
The constituent materials of the
Claims (9)
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。 A capacitor with a vibrating membrane on one electrode side in a cylindrical capsule and a device for equivalent impedance conversion of a change in capacitance of the capacitor are built in, and a capacitor whose capsule opening is covered by a circuit board A microphone,
A capacitor microphone, wherein an IC element having a function of applying a bias voltage to the capacitor is mounted on the circuit board.
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。 In the condenser microphone according to claim 1,
A condenser microphone comprising the IC element including the impedance converting device.
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。 In the condenser microphone according to claim 1,
The capacitor microphone is characterized in that the device for impedance conversion is constituted by an IC element separate from the IC element.
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。 The condenser microphone according to any one of claims 1 to 3, further comprising a capacitor having a vibrating membrane on one electrode side and a back electrode on the other electrode in a cylindrical capsule.
A first ring for electrically connecting the vibrating membrane and the circuit board is provided, and a second ring for electrically connecting the back electrode and the circuit board is provided. Condenser microphone.
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。 The condenser microphone according to claim 4, wherein
A bias ring having a plurality of legs projecting in the vertical direction from the plate surface of the first ring from the outer periphery of the first ring,
A bias terminal pattern in which the first ring is in contact with a diaphragm ring holding the periphery of the diaphragm, and the leg portion is formed on the inner periphery of the circuit board and connected to the bias terminal of the IC element A condenser microphone characterized by being in contact with the condenser microphone.
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。 The condenser microphone according to claim 4 or 5,
A capacitor microphone, wherein a spacer interposed between the vibrating membrane and a back electrode and a back electrode holder for holding the back electrode are made of polyimide or polyphthalamide (PPA).
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。 The condenser microphone according to any one of claims 1 to 3, further comprising a capacitor having a vibrating membrane as one electrode side and a cylindrical capsule itself as a back electrode as the other electrode.
A condenser microphone comprising a ring interposed between the vibrating membrane and the circuit board to electrically connect them, and the back electrode grounded.
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。 The condenser microphone according to any one of claims 1 to 8,
The vibration film is a vibration film in which a metal film is formed on one surface of a polyphenylene sulfide (PPS) film, and the vibration film is annealed at a temperature corresponding to a reflow soldering temperature. Microphone.
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