JP6448081B2

JP6448081B2 - コンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法

Info

Publication number: JP6448081B2
Application number: JP2014200337A
Authority: JP
Inventors: 秋野　裕; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: US20160094919A1; US9781534B2; JP2016072807A

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法に関し、例えば音響管を用いる狭指向性マイクロホンに用いることのできるコンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法に関する。

図７に一般的な単一指向性のコンデンサマイクロホンユニットの断面図を示す。図７のコンデンサマイクロホンユニットは、前端面に複数の前方音響端子孔１０ａを有するユニットケース１０と、その中に収容される音響電気変換器２０と、ユニットケース１０の後端開口に配置される回路基板３０とを備える。

前記音響電気変換器２０は、支持リング２１に所定の張力をもって張設された振動板２２と、絶縁座２５の一端側に支持された円盤状の固定極２４と、それらの間に配置される電気絶縁性のスペーサリング２３とを含む。
図示するように、振動板２２と固定極２４とは、スペーサリング２３を介して対向配置され、これにより静電型の音響電気変換器２０が構成される。

また、回路基板３０には、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４０が実装されている。
また、回路基板３０は、後部音響端子３２を備え、絶縁座２５と固定極２４には、それぞれ音孔（音波導入孔）２５ａ、２４ａが穿設されている。
これにより、後部音響端子３２からの音波が、音孔２５ａ、２４ａを介して振動板２２の背面に作用するようになっている。
尚、固定極２４と音孔２５ａとの間の空気室５０には、所定の音響抵抗材２６が配置されている。

ところで、前記マイクロホンユニットの前端側に音響管（図示せず）を連結すると、狭指向性のマイクロホンとして用いることができる。
しかしながら、このような音響管を用いる狭指向性コンデンサマイクロホンにあっては、音響管の長さと音波の波長の関係から、低い周波数では音響管による狭指向性は得られないといった問題がある。このため、単一指向性ユニットの前部音響端子に音響管を接続し、音響管が動作しない低い周波数では単一指向性マイクロホンとして動作させている。尚、音響管を用いた狭指向性のマイクロホンについては、特許文献１に開示されている。

また、このような狭指向性マイクロホンでは、低い周波数帯域の実効的な音響端子間距離が長くなるため、音響管の音響質量が単一指向性コンデンサマイクロホンユニットの振動板２２前側に接続される。このため、ユニットの指向性は、自由空間で測定すると無指向性に極めて近い指向周波数応答を持つように調整する必要がある。

また、固定極２４後部の空気室５０は、振動板２２への無指向成分の駆動力となり、振動板２２の等価機械質量と空気室５０のスチフネスの共振周波数を決定する。この共振周波数は、収音帯域の上限に設計する必要があるので、空気室５０のスチフネスを高くするために空気室５０の容積は小さく設計する必要がある。
また、無指向性に極めて近い指向周波数応答を実現するために、後部音響端子３２の音響抵抗を高くし、後部音響端子３２から振動板２２後部に加わる双指向性成分の駆動力を小さくする必要がある。空気室５０のスチフネスが高いため、後部音響端子３２の音響抵抗は極めて高く設計される。

特開２０００−０５０３８６号公報

しかしながら、振動板２２後部と後部音響端子３２の音響抵抗の間に漏洩がある場合には、音響抵抗が実効的に減少したように動作し、本来の指向性が実現できないという課題があった。
より具体的に説明すると、図８に示すように、絶縁座２５と固定極２４との接触部分（周縁部分の接触部分）の漏洩が問題となっていた。

固定極２４は、一般にエレクトレット材（ＦＥＰフィルム）を熱融着した金属板をプレス加工で抜くため、その切り口の端面には破断面６１とバリ６２が発生し、平坦ではない。
一方、絶縁座２５は、一般にＰＣ（ポリカーボネイト）を射出成形することで作製される。しかしながら、材料が冷却される際、収縮が発生するために、固定極２４と接する面が平坦ではなくなり、これら部品の製造に起因する問題から、部品間に漏洩路６３ができるという問題があった。
また、漏洩路６３の寸法は均一でないため、マイクロホンの低域の指向周波数応答に個体差が生じるという課題があった。特に、音響管の長い狭指向性コンデンサマイクロホンでは、漏洩の問題が大きく影響し深刻な課題となっていた。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、振動板に対向配置される固定極の周縁部が絶縁座により支持されるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、絶縁座と固定極との接触部分の漏洩を無くすことのできるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、音波により振動する振動板と、前記振動板に対向配置される固定極と、前記固定極の周縁部に接触して支持する絶縁座とを具備するコンデンサマイクロホンユニットであって、前記絶縁座の周縁部には、その外周面が径方向内側に向かって前記固定極側に突起するようにテーパ状に形成されたテーパ面と、前記テーパ面から続いて形成され、固定極の周縁部に沿ったリング状の先端面とを有するリング状突起が形成され、前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部が支持され、前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤が設けられていることに特徴を有する。
尚、前記接着剤が硬化することにより、前記絶縁座と前記固定極との接触部分が密着していることが望ましい。
また、前記絶縁座において、前記リング状突起のテーパ面には、前記固定極の外周面に当接し、該絶縁座上における前記固定極の位置合わせを行うための複数の係止突起が設けられていることが望ましい。
このような構成によれば、前記接着剤の硬化により、絶縁座と固定極とを隙間無く密着させることができる。
これにより、絶縁座と固定極との間の漏洩路が無くなるため、音響管の長い狭指向性コンデンサマイクロホンにおいても、個体差の無い製品を作ることができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの製造方法は、音波により振動する振動板と、前記振動板に対向配置される固定極と、前記固定極の周縁部に接触して支持する絶縁座とを具備するコンデンサマイクロホンユニットの製造方法であって、前記絶縁座の周縁部に、その外周面が径方向内側に向かって前記固定極側に突起するようにテーパ状に形成されたテーパ面と、前記テーパ面から続いて形成され、固定極の周縁部に沿ったリング状の先端面とを有するリング状突起を形成するステップと、前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部を支持するステップと、前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤を設けるステップと、前記接着剤を硬化させるステップとを含むことに特徴を有する。
尚、前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部を支持するステップにおいて、前記固定極と前記絶縁座とを接触させる際、前記リング状突起のテーパ面に設けられた複数の係止突起によって、前記絶縁座上における前記固定極の位置合わせを行うことが望ましい。
また、前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤を設けるステップにおいて、前記係止突起の内側に前記接着剤を設けることが望ましい。
このような方法により製造されたコンデンサマイクロホンユニットによれば、前記接着剤の硬化により、絶縁座と固定極とを隙間無く密着させることができる。
これにより、絶縁座と固定極との間の漏洩路が無くなるため、音響管の長い狭指向性コンデンサマイクロホンにおいても、個体差の無い製品を作ることができる。

振動板に対向配置される固定極の周縁部が絶縁座により支持されるコンデンサマイクロホンユニットにおいて、絶縁座と固定極との接触部分の漏洩を無くすことのできるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を得ることができる。

図１は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの断面図である。図２は、図１のコンデンサマイクロホンユニットが備える絶縁座の平面図である。図３は、絶縁座の周縁部の状態を示す一部断面図である。図４は、絶縁座の周縁部の状態を示す一部断面図である。図５は、絶縁座の周縁部の状態を示す一部断面図である。図６は、絶縁座の周縁部の状態を示す一部断面図である。図７は、従来のコンデンサマイクロホンユニットの断面図である。図８は、従来のコンデンサマイクロホンユニットにおいて、絶縁座と固定極との接触部の漏洩を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの断面図である。尚、図１に示すコンデンサマイクロホンユニット１において、既に図７を用いて説明したコンデンサマイクロホンユニットの構成部材と同等のものについては同じ符号で示す。

図示するコンデンサマイクロホンユニット１は、前端面に複数の前方音響端子孔１０ａを有するユニットケース１０と、その中に収容される音響電気変換器２０と、ユニットケース１０の後端開口に配置される回路基板３０とを備える。
前記音響電気変換器２０は、支持リング２１に所定の張力をもって張設された振動板２２と、前記振動板２２に対しその後方に対向配置された円盤状の固定極２４と、前記固定極２４の周縁部を支持する絶縁座２とを具備する。前記固定極２４と前記振動板２２との間には、それらの周縁部において電気絶縁性のスペーサリング２３が設けられ、所定の間隙が設けられている。これにより静電型の音響電気変換器２０が構成される。

また、回路基板３０には、インピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４０が実装されている。ＦＥＴ４０が備える３つの電極のうち、ゲート電極は、所定の電気的接続手段を介して固定極２４と接続されている。
また、コンデンサマイクロホンユニット１は単一指向性であるため、回路基板３０は、後部音響端子３２を備え、絶縁座２と固定極２４には、それぞれ音孔（音波導入孔）２ａ、２４ａが穿設されている。
これにより、後部音響端子３２からの音波が、音孔２ａ、２４ａを介して振動板２２の背面に作用するようになっている。尚、固定極２４と音孔２ａとの間の空気室５０には、所定の音響抵抗材２６が配置されている。

本発明に係るコンデンサマイクロホンユニット１にあっては、固定極２４を支持する絶縁座２の構成に特徴を有する。図２は、絶縁座２の平面図である。
図１、図２に示すように絶縁座２には、その中央部に形成された小径のリング状突起３と、周縁部に形成され固定極２４の周縁部を支持するための大径のリング状突起４とが設けられている。
前記小径のリング状突起３は、内周と外周の径が一定の筒状に突起し、外周面において、大径のリング状突起４の内周面とともに空気室５０を形成し、図１に示すように空気室５０には音響抵抗材２６が設けられている。

前記大径のリング状突起４は、内周面の径は一定だが、外周面は径方向内側に向かって固定極２４側に突起するようにテーパ状に形成されたテーパ面４ｂとなっている。さらに前記リング状突起４のテーパ面４ｂから続く先端面４ａは平坦に形成され、この先端面４ａにおいて固定極２４の周縁部下面を支持している。
また、前記大径のリング状突起４のテーパ面４ｂ上には、周方向に沿って複数箇所（図２では４箇所）に、固定極２４の外周面を支持するための板状の係止突起５が立設されている。この係止突起５の周方向の幅の長さ寸法は、特に限定されるものではない。

また、係止突起５の高さ寸法は、固定極２４がリング状突起４の先端面４ａ上に載置された状態で、固定極２４の外周面の高さ半分程度が係止突起５の内周面５ａに当接するように形成されている。尚、係止突起５の上端面前部にはテーパ面５ｂが形成され、固定極２４を絶縁座２上の所定位置に容易に載置できるようになされている。

また、前記係止突起５の内側と固定極２４の周縁下面との間の空間であって、前記リング状突起４のテーパ面４ｂには、硬化することにより収縮する接着剤８（例えばゴム系ボンド）が設けられ、この接着剤８が硬化することにより、絶縁座２に対し固定極２４が隙間なく支持されている。

続いて、絶縁座２上に固定極２４を配置する工程について図３乃至図６を用いて説明する。尚、図３乃至図６は、絶縁座２の周縁部の状態を示す一部断面図である。
先ず、図３に示す絶縁座２のリング状突起４のテーパ面４ｂにおいて、図４に示すように係止突起５の内側に、硬化前の接着剤８を設ける。

そして、前記リング状突起４の先端面４ａ上に固定極２４の周縁部を載置する。このとき、前記リング状突起４の先端面４ａと固定極２４側の接触面は互いに平坦部分であるため、図４に示すように固定極２４の端面に破断面６１やバリ６２があっても構わない。
これにより、図５に示すように、係止突起５の配置位置において、その内側と固定極２の周縁部の下面側とテーパ面４ｂとに囲まれた空間は、接着剤８が充填された状態となる。

接着剤８の溶剤が揮発すると、接着剤８の体積が収縮する。これにより、図６に示すように絶縁座２に対し固定極２４が引っ張られる方向に応力Ｆが生じ、絶縁座２のリング状突起４の先端面４ａと固定極２４の周縁部下面とが密着する。ここで、絶縁座２と固定極２４とが接触する部分は、前記のように絶縁座２のひけによる凹みがなく、固定極２４のプレスによるバリなどが無い平坦面であるため、接触部には隙間が無く、空気の漏洩を防止することができる。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、絶縁座２と固定極２４との間の漏洩を無くすために、絶縁座２と固定極２４との接触部が互いに平坦となる位置で接触させるとともに、接触部に、収縮して硬化する接着剤８を用い、接着剤８の硬化により、絶縁座２と固定極２４とを隙間無く密着させることができる。
これにより、漏洩路が無くなるため、音響管の長い狭指向性コンデンサマイクロホンにおいても、個体差の無い製品を作ることができる。

尚、前記実施の形態においては、絶縁座２の周縁部に４つの係止突起５を設けた例を示したが、係止突起５の数は限定されるものではない。但し、固定極２４の位置合わせを容易に行うためには少なくとも３つの係止突起５を周方向に均等に設けることが望ましい。

また、前記実施の形態においては、絶縁座２と固定極２４とを接触させる前に接着剤８を設けるようにしたが、それに限らず、絶縁座２と固定極２４とを接触させた後に接着剤８を設けるようにしてもよい。

１コンデンサマイクロホンユニット
２絶縁座
４リング状突起
４ａ先端面
４ｂテーパ面
５係止突起
８接着剤
１０ユニットケース
２０音響電気変換器
２２振動板
２４固定極

Claims

音波により振動する振動板と、前記振動板に対向配置される固定極と、前記固定極の周縁部に接触して支持する絶縁座とを具備するコンデンサマイクロホンユニットであって、
前記絶縁座の周縁部には、その外周面が径方向内側に向かって前記固定極側に突起するようにテーパ状に形成されたテーパ面と、前記テーパ面から続いて形成され、固定極の周縁部に沿ったリング状の先端面とを有するリング状突起が形成され、
前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部が支持され、
前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤が設けられていることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
前記接着剤が硬化することにより、前記絶縁座と前記固定極との接触部分が密着していることを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサマイクロホンユニット。
前記絶縁座において、前記リング状突起のテーパ面には、前記固定極の外周面に当接し、該絶縁座上における前記固定極の位置合わせを行うための複数の係止突起が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたコンデンサマイクロホンユニット。
音波により振動する振動板と、前記振動板に対向配置される固定極と、前記固定極の周縁部に接触して支持する絶縁座とを具備するコンデンサマイクロホンユニットの製造方法であって、
前記絶縁座の周縁部に、その外周面が径方向内側に向かって前記固定極側に突起するようにテーパ状に形成されたテーパ面と、前記テーパ面から続いて形成され、固定極の周縁部に沿ったリング状の先端面とを有するリング状突起を形成するステップと、
前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部を支持するステップと、
前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤を設けるステップと、
前記接着剤を硬化させるステップとを含むことを特徴とするコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記リング状突起の先端面により前記固定極の周縁部を支持するステップにおいて、
前記固定極と前記絶縁座とを接触させる際、前記リング状突起のテーパ面に設けられた複数の係止突起によって、前記絶縁座上における前記固定極の位置合わせを行うことを特徴とする請求項４に記載されたコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記絶縁座と前記固定極との間において、前記リング状突起のテーパ面に、硬化することにより収縮する接着剤を設けるステップにおいて、
前記係止突起の内側に前記接着剤を設けることを特徴とする請求項５に記載されたコンデンサマイクロホンの製造方法。