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【発明の名称】 マイクロホンの筐体及びマイクロホン
【発明者】 【氏名】伊藤 元陽

【氏名】今堀 能男

【氏名】藤浪 宏

【氏名】米原 賢太郎
【要約】 【課題】実装時のリフロー半田付けによって加わる熱に基因するマイク特性の悪化を抑制することができるマイクロホンの筐体及びマイクロホンを提供する。

【構成】筐体２２は、空間を透設した筐体基枠２４と、その開口を閉塞する回路基板２３及びトップ基板２５とにより構成される。回路基板２３は、絶縁体からなる基板本体２３ａに導電層２３ｄが埋設された多層に形成され、その導電層２３ｄはメッシュ状に形成されている。トップ基板２５は、絶縁体からなる基板本体２５ａに導電層２５ｄが埋設された多層に形成され、その導電層２５ｄはメッシュ状に形成されている。導電層２３ｄはスルーホール３４を介して導電パターン２３ｂ，２３ｃに電気接続され、導電層２５ｄはスルーホール３５を介して導電パターン２５ｂ，２５ｃに電気接続されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁体よりなり、収容空間を透設した基枠と、その収容空間の開口を閉塞する基板とを備え、収容空間内に電気音響変換手段を収容するようにしたマイクロホンの筐体において、
前記基板を、導電層が絶縁層に埋設されるように、絶縁層と導電層とにより多層に形成するとともに、導電層をメッシュ状に形成したことを特徴とするマイクロホンの筐体。
【請求項２】
前記導電層の孔内に、絶縁層を構成する樹脂が充填されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンの筐体。
【請求項３】
前記導電層の孔は、空間を構成していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンの筐体。
【請求項４】
前記導電層を、前記基板のスルーホールと電気接続したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマイクロホンの筐体。
【請求項５】
前記基板は、インピーダンス変換手段のための回路パターンを備え、前記収容空間の一方の開口を閉塞する第１基板と、音孔を備え、収容空間の他方の開口を閉塞する第２基板とよりなり、
前記第１基板及び第２基板の少なくともいずれか一方に前記導電層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のマイクロホンの筐体。
【請求項６】
前記基板は音孔を備え、導電層はその音孔を横切って設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のマイクロホンの筐体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のマイクロホンの筐体の内部に電気音響変換手段を収容したことを特徴とするマイクロホン。
【請求項８】
前記電気音響変換手段は、エレクトレット層を備えたことを特徴とする請求項５に記載のマイクロホン。
【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等のマイクロホンの筐体、及び、マイクロホンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のマイクロホンとしては、例えば特許文献１に開示されるものがある。このエレクトレット型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と、絶縁基板上に背極電極、エレクトレット層及びスペーサが一体化された背極基板と、支持枠に振動膜が張設された振動膜ユニットとを、金属製のシールドケースに積層状態で収容することによって構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２２２０９１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、例えば携帯電話の回路基板へのコンデンサマイクロホンの実装は、リフロー半田付けによって行われることが一般的である。ところが、リフロー半田付けの際には、コンデンサマイクロホンが例えば２６０℃程度の高温に晒される。上記特許文献１のコンデンサマイクロホンにおいては、シールドケースが金属製であるため同ケースは容易に熱せられ、その熱が支持枠を介して振動膜に容易に伝達され、また、回路基板及び絶縁基板を介して背極電極やスペーサに容易に伝達される。この結果、エレクトレット層の温度が上昇してチャージ抜けが起こったり、背極電極とスペーサとの熱膨張率の差から振動膜と背極基板との間隔が設定値から変化したりする。このため、マイクロホンにおける感度やＳ／Ｎ比等の諸特性が悪化する問題があった。
【０００４】
この発明の目的とするところは、実装時のリフロー半田付けによって加わる熱に基因するマイク特性の悪化を抑制することができるマイクロホンの筐体、及び、同筐体を備えた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、電気絶縁体よりなり、収容空間を透設した基枠と、その収容空間の開口を閉塞する基板とを備え、収容空間内に電気音響変換手段を収容するようにしたマイクロホンの筐体において、前記基板を、導電層が絶縁層に埋設されるように、絶縁層と導電層とにより多層に形成するとともに、導電層をメッシュ状に形成したことを特徴とする。
【０００６】
この発明においては、メッシュ状に形成されるとともに絶縁層に埋設された導電層により、基板の熱伝導性が低下する。このため、マイクロホンをリフロー半田付けによって実装するときに、筐体に加わった熱は、筐体の内部に侵入し難くなる。従って、筐体の内部に伝わった熱に基因する電気音響変換手段でのチャージ抜け等の支障の発生を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記導電層の孔内に、絶縁層を構成する樹脂が充填されたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記導電層の孔は、空間を構成していることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記導電層を、前記基板のスルーホールと電気接続したことを特徴とする。
この発明においては、スルーホールを介して導電層をアースに電気接続することができるため、導電層による電磁シールドを行うことができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明に加えて、前記基板は、インピーダンス変換手段のための回路パターンを備え、前記収容空間の一方の開口を閉塞する第１基板と、音孔を備え、収容空間の他方の開口を閉塞する第２基板とよりなり、前記第１基板及び第２基板の少なくともいずれか一方に前記導電層を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記基板は音孔を備え、導電層はその音孔を横切って設けられていることを特徴とする。
この発明においては、導電層が音孔内に位置する状態となるため、音孔を通じて筐体の内部に塵埃等が侵入することが防止されるとともに、筐体内に熱が侵入しにくくなる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のマイクロホンの筐体の内部に電気音響変換手段を収容したことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記電気音響変換手段は、エレクトレット層を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、高い熱によるエレクトレット層でのチャージ抜けが防止される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、実装時のリフロー半田付けによって加わる熱に基因するマイク特性の悪化を抑制することができるという優れた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施形態）
次に、この発明を、エレクトレット型のコンデンサマイクロホンに具体化した第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
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、収容空間が透設されて全体として四角枠状をなす筐体基枠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。
【００１６】
筐体基枠２４の収容空間の一方を閉塞する回路基板２３の基板本体２３ａの上下両面には銅よりなる導電パターン２３ｂ，２３ｃが印刷されている。回路基板２３の上下両面の所要位置には絶縁膜２３ｅ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手段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、この電装部品は、筐体基枠２４の収容空間内に配置されている。前記筐体基枠２４の枠本体２４ａの上下両面及び外側面には銅よりなる互いに連続した導電パターン２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが印刷されている。筐体基枠２４の収容空間の他方を閉塞する前記トップ基板２５の基板本体２５ａの上下両面には銅よりなる導電パターン２５ｂ，２５ｃ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。
【００１７】
さらに、回路基板２３及びトップ基板２５の内部には銅よりなる導電層２３ｄ，２５ｄが埋設されている。図１及び図３に示すように、トップ基板２５の導電層２５ｄは、前記音孔２８に対応する孔２５ｅを有する。この導電層２３ｄ，２５ｄは、微細な多数の貫通孔２３ｆ，２５ｆを有するメッシュ状に形成されている。貫通孔２３ｆ，２５ｆは、例えばレーザ加工やエッチングによって透設されている。導電層２３ｄ，２５ｄの貫通孔２３ｆ，２５ｆには、基板本体２３ａ，２５ｆを形成する電気絶縁性樹脂が充填されている。なお、導電層２３ｄ，２５ｄは、例えば銅線の金属細線を網状に形成したものであってもよい。
【００１８】
図１及び図２に示すように、前記筐体基枠２４内において、トップ基板２５の環状をなす導電パターン２５ｃの下面にはＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide；ポリフェニレンスルフィド）の合成樹脂薄膜シート材よりなる振動膜２９が張架状態で接着され、その振動膜２９の上面には金蒸着により導電層２９ａが形成されている。振動膜２９の下面周側の４箇所には、振動膜２９の材料と同系材料（同一材料を含む）のＰＰＳ等の合成樹脂からなり、かつ４枚の小片からなるスペーサ３０が接着固定されている。筐体基枠２４内において、振動膜２９の下面にはスペーサ３０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ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene ；ポリテトラフルオロエチレン）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。そして、前記バックプレート３１は背極を構成し、このため、この実施形態のコンデンサマイクロホンはバックエレクトレットタイプである。さらに、バックプレート３１の中央部には前記振動膜２９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。この実施形態においては、前記インピーダンス変換手段、振動膜２９、バックプレート３１等により電気音響変換手段が構成されている。
【００１９】
図１及び図２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との間には板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２９の反対側からスペーサ３０の下面と当接する方向に加圧されている。このため、振動膜２９とバックプレート３１との間にスペーサ３０の厚み分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。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形成され、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上のインピーダンス変換回路の端子４４に電気接続されている。
【００２０】
図１に示すように、前記回路基板２３及びトップ基板２５にはそれぞれ複数のスルーホール３４，３５が形成され、それらのスルーホール３４，３５の内周面には前記導電パターン２３ｂ，２３ｃ及び２５ｂ，２５ｃとそれぞれ連続する導電パターン３４ａ，３５ａが設けられている。また、スルーホール３４，３５内には導電材３６，３７がそれぞれ充填され、この導電材３６，３７と前記導電パターン３４ａ，３５ａとにより導電部５７，５８が形成されている。そして、トップ基板２５の導電パターン２５ｂ，２５ｃ及びスルーホール３５を含む導電部５８から筐体基枠２４上の導電パターン２４ｂ〜２４ｄを介して回路基板２３上の導電パターン２３ｂ，２３ｃに至り、さらに、スルーホール３４を含む導電部５７を介して図示しないアース端子に至る導電路が形成されている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、筐体基枠２４の下面及び上面の内周縁には、導電パターン２４ｃ，２４ｂの存在しない枠本体２４ａの露出部３８，３９が全体として環状をなすように形成されている。回路基板２３の上面には、導電パターン２３ｂの存在しない基板本体２３ａの露出部４０が環状域に沿って複数配列されるように形成されている。トップ基板２５の下面には、導電パターン２５ｃの存在しない基板本体２５ａの露出部４１が環状域に沿って複数配列されるように形成されている。そして、前記回路基板２３の各露出部４０と筐体基枠２４の露出部３８との間、及び、前記トップ基板２５の各露出部４１と筐体基枠２４の露出部３９との間にはそれぞれ接着部材４２，４３が介在され、この接着部材４２，４３により筐体基枠２４と回路基板２３及びトップ基板２５が接着固定されている。この露出部４１，３９以外の部分においては、回路基板２３の上面の導電パターン２３ｂ及びトップ基板２５の下面の導電パターン２５ｃと筐体基枠２４の下面の導電パターン２４ｃ及び上面の導電パターン２４ｂとがそれぞれ直接に接合して、トップ基板２５と筐体基枠２４、筐体基枠２４と回路基板２３とが電気接続されている。
【００２２】
以上のように構成されたこの実施形態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２９に至ると、その振動膜２９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２９の振動に伴って、振動膜２９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。
【００２３】
さて、上記のように構成されたコンデンサマイクロホン２１を、例えば携帯電話の回路基板上にリフロー半田付けによって実装しようすると、高熱が回路基板２３やトップ基板２５を通じて筐体２２内に侵入しようとする。このとき、回路基板２３及びトップ基板２５に伝わった熱は、それらの基板本体２３ａ，２５ａに埋設されたメッシュ状の導電層２３ｄ，２５ｄによって基板２３，２５から筐体基枠２４の内部への伝達が抑制される。これは、多数の貫通孔２３ｆ，２５ｆを有する導電層２３ｄ，２５ｄがメッシュ状に形成されるとともに基板本体２３ａ，２５ａの電気絶縁性樹脂が貫通孔２３ｆ，２５ｆに充填されているためであって、これに対し、貫通孔２３ｆ，２５ｆを有しない導電層よりも熱伝導性が良くないためである。
【００２４】
このため、バックプレート３１のフィルム３１ｂの温度上昇が抑制され、エレクトレット層からのチャージ抜けが防止される。また、スペーサ３０やバックプレート３１の温度上昇が抑制され、それらの熱膨張率の差に基因するスペーサ３０やバックプレート３１の変形が抑制される。そして、スペーサ３０やバックプレート３１の変形に基因する振動膜２９の張り具合の狂いや、振動膜２９とバックプレート３１との間隔の狂いが抑制される。従って、エレクトレット層からのチャージ抜け、振動膜２９の張り具合の変化、間隔の狂い等に基因する感度やＳ／Ｎ比等の各種特性の劣化が抑制される。
【００２５】
以上のように構成されたこの実施形態のコンデンサマイクロホン２１においては以下の効果がある。
（１） 基板２３，２５にメッシュ状の導電層２３ｄ，２５ｄを埋設するとともに、その貫通孔２３ｆ，２５ｆ内に電気絶縁性樹脂を充填した。このため、各導電層２３ｄ，２５ｄの熱伝導性は、メッシュ状でない導電層の熱伝導性よりも低下する。従って、リフロー半田付け時に筐体２２に加わった高い熱が、筐体２２内に侵入し難くなる。ゆえに、フィルム３１ｂ、スペーサ３０、バックプレート３１等に熱が加わることに基因する感度やＳ／Ｎ比等の各種特性の悪化を抑制することができる。
【００２６】
（２） 基板２３，２５の導電層２３ｄ，２５ｄはスルーホール３４，３５を介して基板２３，２５の導電パターン２３ｂ，２３ｃ、２５ｂ，２５ｃに電気接続されている。従って、各導電パターン２３ｂ，２３ｃ、２５ｂ，２５ｃに加えて、各導電層２３ｄ，２５ｄによっても筐体２２内のコンデンサ部及びインピーダンス変換回路を電磁シールドできる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、この発明を、エレクトレット型のコンデンサマイクロホンに具体化した第２実施形態について図４及び図５を用いて説明する。なお、この実施形態は、前記第１実施形態のコンデンサマイクロホン２１において、トップ基板２５の導電層２５ｄの形態を変更したことのみが異なる。
【００２８】
図４及び図５に示すように、この実施形態の導電層２５ｄは、音孔２８に対応する前記孔２５ｅを備えず、音孔２８を横切って設けられている。従って、導電層２５ｄは、音孔２８の部分において外部へ露出されている。
【００２９】
以上のように構成されたこの実施形態のコンデンサマイクロホン２１は、第１実施形態のコンデンサマイクロホン２１と同様に作動する。
特に、この実施形態は、前記第１実施形態の（１），（２）に記載の効果に加え、以下の効果を有する。
【００３０】
（３） 音孔２８内に導電層２５ｄが位置する状態となるため、音孔２８を通じて振動膜２９側に塵埃等が入ることが防止され、振動膜２９の作動状態が塵埃によって妨げられることが防止される。なお、外部からの音は、音孔２８部分の貫通孔２５ｆを通って振動膜２９に至る。
【００３１】
（４） 音孔２８の部分にも導電層２５ｄが設けられているため、電磁シールド性が向上するとともに、音孔２８から筐体２２内への熱の侵入を抑えることができる。
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。
【００３２】
・ 基板２３，２５の基板本体２３ａ，２５ａを、複数の絶縁層と導電層２３ｄ，２５ｄとを積層することによって多層に形成するとともに、導電層２３ｄ，２５ｄの貫通孔２３ｆ，２５ｆ内に樹脂を充填することなく空間にする。このように構成すれば、熱伝達をさらに抑制できる。
【００３３】
・ 基板２３，２５の導電層２３ｄ，２５ｄのうちの一方のみをメッシュ状にする。
・ 基板２３，２５の導電層２３ｄ，２５ｄを２層以上設けた構成において、この発明を具体化すること。
【００３４】
・ この発明を、バックプレート３１にエレクトレット層を設ける代わりに、振動膜２９をエレクトレット層としたホイルエレクトレット型のコンデンサマイクロホンの筐体に具体化する。
【００３５】
・ この発明を、エレクトレット層が形成されたバックプレート３１を設ける代わりに、トップ基板２５の下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型のコンデンサマイクロホンの筐体に具体化する。
【００３６】
・ この発明を、振動電極板と、この振動電極板に対向配置された固定電極板とを備えたコンデンサ部が、半導体プロセス技術によりシリコン基板上に形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）型のコンデンサマイクロホンの筐体に具体化する。
【００３７】
・ この発明を、エレクトレット層を備えず、外部のチャージポンプ回路によってバックプレート３１と振動膜２９との間に電圧が印可されるチャージポンプ型のコンデンサマイクロホンの筐体に具体化する。
【００３８】
・ この発明を、例えば合成樹脂を射出成形した筐体内にコンデンサ部を構成したコンデンサマイクロホンの筐体に具体化する。
・ この発明を、クリスタル形、圧電形、マグネチック形、炭素形等の各種マイクロホンの筐体に具体化する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態のコンデンサマイクロホンを示す縦断面図。
【図２】同じく分解斜視図。
【図３】トップ基板の導電層における横断面図。
【図４】第２実施形態におけるトップ基板の導電層における横断面図。
【図５】コンデンサマイクロホンを示す縦断面図。
【符号の説明】
【００４０】
２１…マイクロホンとしてのコンデンサマイクロホン、２２…筐体、２３…第１基板としての回路基板、２３ａ…絶縁層を構成する基板本体、２３ｄ…導電層、２４…筐体基枠、２５…第２基板としてのトップ基板、２５ａ…絶縁層を構成する基板本体、２５ｄ…導電層、２６…電気音響変換手段及びインピーダンス変換手段を構成するトランジスタ、２７…同じくキャパシタンス、２８…音孔、２９…電気音響変換手段を構成する振動膜、３１…同じくバックプレート、３１ａ…同じく基板、３１ｂ…エレクトレット層としてのフィルム、３４，３５…スルーホール。
【出願人】 【識別番号】０００１０７６４２
【氏名又は名称】スター精密株式会社
【出願日】 平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣

【識別番号】１００１０５９５７
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
【公開番号】 特開２００８−４７９５３（Ｐ２００８−４７９５３Ａ）
【公開日】 平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願番号】 特願２００６−２１８６２６（Ｐ２００６−２１８６２６）