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JP4358697B2 - Manufacturing method of electret condenser microphone - Google Patents
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Description

本願発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法に関するものであり、特に、そのエレクトレット層生成工程に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing an electret condenser microphone, and more particularly, to an electret layer generation process thereof.

一般に、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動膜と背面電極板とが対向配置されてなるコンデンサ構造部と、このコンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子とを備えた構成となっている。その際、背面電極板は、金属製の電極板本体の表面にエレクトレット層が配置された構成となっており、このエレクトレット層は、電極板本体の表面に形成された絶縁膜に、所定のチャージ電圧で分極処理を施すことによって生成されるようになっている。   In general, an electret condenser microphone has a configuration including a capacitor structure portion in which a diaphragm and a back electrode plate are arranged to face each other, and an impedance conversion element that converts a change in capacitance of the capacitor structure portion into an electrical impedance. ing. At that time, the back electrode plate has a structure in which an electret layer is disposed on the surface of the metal electrode plate main body, and this electret layer has a predetermined charge on the insulating film formed on the surface of the electrode plate main body. It is generated by applying a polarization process with voltage.

そして、このエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造工程においては、所要の感度特性を有する製品が得られるようにするため、その背面電極板としてエレクトレット層の表面電位が一定範囲内のものを選別する工夫がなされている。   And in the manufacturing process of this electret condenser microphone, in order to obtain a product having a required sensitivity characteristic, a device for selecting the back electrode plate whose surface potential is within a certain range has been devised. Yes.

また「特許文献1」に記載されているように、完成したエレクトレットコンデンサマイクロホンに対して電離放射線を照射することにより、その背面電極板のエレクトレット層の表面電位を低減調整するといった工夫もなされている。   Further, as described in “Patent Document 1”, a device has been devised in which the surface potential of the electret layer of the back electrode plate is reduced and adjusted by irradiating the completed electret condenser microphone with ionizing radiation. .

特開2000−32596号公報JP 2000-32596 A

近年、エレクトレットコンデンサマイクロホンの小型化が進展してきているが、これに伴って、その感度のバラツキが大きくなる傾向にある。この原因について本願発明者が解析したところ、背面電極板のエレクトレット層の膜厚のバラツキが大きく寄与していることが明らかになった。   In recent years, downsizing of electret condenser microphones has progressed, but with this, the variation in sensitivity tends to increase. When the inventor of this application analyzed about this cause, it became clear that the variation in the thickness of the electret layer of a back electrode plate has contributed greatly.

すなわち、背面電極板のエレクトレット層は、その全領域にわたって膜厚が均一というわけではなく、大きくうねるようにして連続的に膜厚が変化している。その際、背面電極板のサイズがある程度大きければ、エレクトレット層の膜厚は、そのサイズ範囲内において平均化されるので、量産される背面電極板相互間で略一定の値となる。これに対し、背面電極板のサイズが極端に小さくなると、エレクトレット層の膜厚変化のうねりをそのサイズ範囲内において十分に平均化することができず、このため背面電極板相互間でエレクトレット層の膜厚にバラツキが生じてしまう。したがって、たとえ同じチャージ電圧で分極処理を施しても、エレクトレット層の膜厚が厚い背面電極板を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンは、エレクトレット層の膜厚が薄い背面電極板を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンに比して感度が低下してしまう。   That is, the electret layer of the back electrode plate does not have a uniform film thickness over the entire region, and the film thickness continuously changes so as to swell greatly. At this time, if the size of the back electrode plate is large to some extent, the film thickness of the electret layer is averaged within the size range, so that it becomes a substantially constant value between the mass-produced back electrode plates. On the other hand, if the size of the back electrode plate is extremely small, the undulation of the change in the thickness of the electret layer cannot be sufficiently averaged within the size range. Variations in film thickness occur. Therefore, even if the polarization process is performed at the same charge voltage, the electret condenser microphone having the back electrode plate with the thick electret layer is more in comparison with the electret condenser microphone having the back electrode plate with the thin electret layer. Sensitivity will decrease.

このような知見によれば、従来のように、単にエレクトレット層の表面電位が一定範囲内の背面電極板を選別するだけでは、感度のバラツキを十分に小さく抑えることは困難である。   According to such knowledge, it is difficult to suppress the variation in sensitivity sufficiently small simply by selecting the back electrode plate in which the surface potential of the electret layer is within a certain range as in the prior art.

一方、上記「特許文献1」に記載されているように、エレクトレットコンデンサマイクロホンに電離放射線を照射して、その背面電極板のエレクトレット層の表面電位を低減調整すれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度を低下させることはできるが、その感度を向上させることはできず、しかも、エレクトレットコンデンサマイクロホンの完成後に追加的な作業を行うことが必要となる、という問題がある。   On the other hand, if the electret condenser microphone is irradiated with ionizing radiation and the surface potential of the electret layer of the back electrode plate is reduced and adjusted as described in the above-mentioned "Patent Document 1," the sensitivity of the electret condenser microphone is lowered. However, there is a problem that the sensitivity cannot be improved, and additional work is required after completion of the electret condenser microphone.

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エレクトレットコンデンサマイクロホンを小型化した場合であっても、その感度のバラツキを十分に小さく抑えて所要の感度特性を得ることができる、エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the electret condenser microphone is miniaturized, the required sensitivity characteristic can be obtained with sufficiently small variation in sensitivity. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electret condenser microphone.

本願発明は、絶縁膜に分極処理を施す際、その膜厚に応じてチャージ電圧を変化させることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。   In the present invention, when the polarization treatment is performed on the insulating film, the above object is achieved by changing the charge voltage according to the film thickness.

すなわち、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法は、
振動膜と背面電極板とが対向配置されてなるコンデンサ構造部と、このコンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子とを備え、上記背面電極板が、金属製の電極板本体の表面にエレクトレット層が配置されてなるエレクトレットコンデンサマイクロホン、を製造する方法において、
上記エレクトレット層を、上記電極板本体の表面に形成された絶縁膜に対して所定のチャージ電圧で分極処理を施すことにより生成するエレクトレット層生成工程を含み、
このエレクトレット層生成工程において上記絶縁膜に分極処理を施す際、該絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させる、ことを特徴とするものである。
That is, the manufacturing method of the electret condenser microphone according to the present invention is as follows:
A capacitor structure having a diaphragm and a back electrode plate facing each other; and an impedance conversion element for converting the capacitance of the capacitor structure into an electrical impedance, the back electrode plate being a metal electrode In a method of manufacturing an electret condenser microphone in which an electret layer is disposed on the surface of a plate body,
Including an electret layer generating step for generating the electret layer by subjecting the insulating film formed on the surface of the electrode plate body to a polarization treatment at a predetermined charge voltage;
In the electret layer generation step, when the insulating film is subjected to polarization treatment, the charge voltage is changed in accordance with the film thickness of the insulating film.

上記「絶縁膜」の材質や膜厚等の具体的な構成は特に限定されるものではない。   The specific configuration of the “insulating film” such as the material and film thickness is not particularly limited.

上記「絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させる」際の、チャージ電圧の具体的な変化量は特に限定されるものではない。また、この「チャージ電圧」自体の値についても特に限定されるものではない。   The specific amount of change in the charge voltage at the time of “changing the charge voltage in accordance with the film thickness of the insulating film” is not particularly limited. Further, the value of the “charge voltage” itself is not particularly limited.

上記構成に示すように、本願発明に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法は、背面電極板の電極板本体の表面に形成された絶縁膜に対して所定のチャージ電圧で分極処理を施すことによりエレクトレット層を生成するようになっているが、その際、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。   As shown in the above configuration, the method for manufacturing an electret condenser microphone according to the present invention includes applying an electret layer to an insulating film formed on the surface of the electrode plate body of the back electrode plate with a predetermined charge voltage. In this case, since the charge voltage is changed according to the film thickness of the insulating film, the following effects can be obtained.

すなわち、上述したように、チャージ電圧を一定にして分極処理を施した場合、絶縁膜の膜厚が厚くなるほどエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度は低下することが、本願発明者の解析により明らかになった。一方、絶縁膜に対して異なるチャージ電圧で分極処理を施すと、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度が変化することが、従来より知られている。   That is, as described above, when the polarization process is performed with a constant charge voltage, the analysis of the inventor of the present application has revealed that the sensitivity of the electret condenser microphone decreases as the thickness of the insulating film increases. On the other hand, it is conventionally known that the sensitivity of the electret condenser microphone changes when the insulating film is subjected to polarization treatment with different charge voltages.

そこで、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させるようにすれば(具体的には絶縁膜の膜厚が厚くなるほどチャージ電圧を増大させるようにすれば)、エレクトレット層の膜厚にたとえ大きなバラツキがあっても、膜厚の変化による感度変化をチャージ電圧の変化による感度変化で略相殺することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度のバラツキを小さく抑えることができる。   Therefore, if the charge voltage is changed according to the film thickness of the insulating film (specifically, if the charge voltage is increased as the film thickness of the insulating film is increased), it is compared with the film thickness of the electret layer. Even if there is a large variation, the change in sensitivity due to the change in film thickness can be substantially canceled by the change in sensitivity due to the change in charge voltage, and thus the variation in sensitivity of the electret condenser microphone can be kept small.

このように本願発明によれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンを小型化した場合であっても、その感度のバラツキを十分に小さく抑えることができ、これにより所要の感度特性を得ることができる。しかも、この感度のバラツキを抑えるための処理は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造工程内で行われるので、その完成段階では感度特性を揃えることができ、これにより工程能力を高めることができる。   As described above, according to the present invention, even when the electret condenser microphone is downsized, variation in sensitivity can be sufficiently reduced, and thus required sensitivity characteristics can be obtained. In addition, since the processing for suppressing the variation in sensitivity is performed within the manufacturing process of the electret condenser microphone, the sensitivity characteristics can be made uniform at the completion stage, thereby improving the process capability.

上記構成において、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させる際の、チャージ電圧の具体的な変化量が特に限定されないことは上述したとおりであるが、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で1〜3V増大させるようにすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度のバラツキをある程度効果的に抑制することができる。   In the above configuration, as described above, the specific change amount of the charge voltage when changing the charge voltage according to the thickness of the insulating film is not particularly limited, but the thickness of the insulating film increases by 1 μm. Accordingly, if the charge voltage is increased by 1 to 3 V in absolute value, variations in sensitivity of the electret condenser microphone can be effectively suppressed to some extent.

その際、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で1.5〜2.5V増大させるようにすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度のバラツキをより効果的に抑制することができる。   At this time, if the charge voltage is increased by 1.5 to 2.5 V in absolute value as the film thickness of the insulating film increases by 1 μm, the variation in sensitivity of the electret condenser microphone can be more effectively suppressed. .

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本願発明の一実施形態に係る製造方法の適用対象となるエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図である。   FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an electret condenser microphone to be applied to a manufacturing method according to an embodiment of the present invention in an upwardly arranged state.

同図に示すように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン10は、外径が3mm程度、高さが1.2〜1.5mm程度の超小型マイクロホンであって、円筒状のケース12内に、振動膜サブアッセンブリ14、スペーサ16、背面電極板18、コイルスプリング20、絶縁ブッシュ22およびJFETボード24が収容されてなっている。そして、このエレクトレットコンデンサマイクロホン10は、その目標感度が−41.5dBに設定されている。   As shown in the figure, the electret condenser microphone 10 according to the present embodiment is an ultra-small microphone having an outer diameter of about 3 mm and a height of about 1.2 to 1.5 mm. The diaphragm subassembly 14, the spacer 16, the back electrode plate 18, the coil spring 20, the insulating bush 22 and the JFET board 24 are accommodated. The target sensitivity of the electret condenser microphone 10 is set to -41.5 dB.

ケース12は、金属製(例えばアルミニウム製)であって、その上端壁には音孔12aが形成されており、また、その開放下端部12bにおいてJFETボード24にカシメ固定されている。   The case 12 is made of metal (for example, aluminum), and has a sound hole 12a formed in the upper end wall thereof, and is caulked and fixed to the JFET board 24 at the open lower end portion 12b.

振動膜サブアッセンブリ14は、円形の振動膜26が支持リング28に張設固定されてなっている。振動膜26は、厚みが1.5μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムの上面にニッケル合金等の金属蒸着膜が形成されてなり、その外径はケース12の内径と略同一の値に設定されている。一方、支持リング28は、金属製のプレス加工品であって振動膜26と略同じ外径を有している。   The vibrating membrane subassembly 14 has a circular vibrating membrane 26 stretched and fixed to a support ring 28. The vibration film 26 is formed by forming a metal vapor deposition film such as a nickel alloy on the upper surface of a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of about 1.5 μm, and its outer diameter is set to be substantially the same as the inner diameter of the case 12. ing. On the other hand, the support ring 28 is a metal pressed product and has substantially the same outer diameter as that of the vibration film 26.

スペーサ16は、ケース12の内径と略同じ外径を有するステンレス鋼製の薄板リングで構成されており、その厚みは25μm程度に設定されている。   The spacer 16 is formed of a thin plate ring made of stainless steel having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the case 12, and the thickness thereof is set to about 25 μm.

背面電極板18は、電極板本体18Aと、この電極板本体18Aの上面に配置されたエレクトレット層18Bとからなり、その複数箇所に貫通孔18aが形成されている。   The back electrode plate 18 includes an electrode plate body 18A and an electret layer 18B disposed on the upper surface of the electrode plate body 18A, and through holes 18a are formed at a plurality of locations.

電極板本体18Aは、板厚が0.15mm程度のステンレス鋼板からなり、絶縁ブッシュ22の内径と略同じ外径を有している。   The electrode plate body 18A is made of a stainless steel plate having a thickness of about 0.15 mm, and has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the insulating bush 22.

エレクトレット層18Bは、電極板本体18Aの上面に形成された絶縁膜に対して、所定のチャージ電圧(例えば−100V程度)で分極処理を施すことによって生成されており、これにより所定の表面電位が付与されている。その際、上記絶縁膜は、12.5μm程度の膜厚を有するFEP(フッ化エチレンプロピレン)フィルムを、電極板本体18Aの上面に熱融着することにより形成されている。   The electret layer 18B is generated by subjecting an insulating film formed on the upper surface of the electrode plate body 18A to a polarization treatment at a predetermined charge voltage (for example, about −100 V). Has been granted. In that case, the said insulating film is formed by heat-seal | fusing the FEP (fluorinated ethylene propylene) film which has a film thickness of about 12.5 micrometers on the upper surface of 18 A of electrode plate main bodies.

ケース12内においては、エレクトレット層18Bと振動膜26とがスペーサ16を介して所定の微小間隔をおいて対向配置されており、これによりコンデンサ構造部を構成するようになっている。   In the case 12, the electret layer 18 </ b> B and the vibration film 26 are disposed to face each other with a predetermined minute interval through the spacer 16, thereby constituting a capacitor structure.

絶縁ブッシュ22は、ケース12の内径と略同じ外径を有する円筒状部材であって、その内周側に背面電極板18およびコイルスプリング20が配置されるようになっている。その際、背面電極板18は、コイルスプリング20によりスペーサ16へ向けて弾性的に押圧されるようになっている。   The insulating bush 22 is a cylindrical member having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the case 12, and the back electrode plate 18 and the coil spring 20 are disposed on the inner peripheral side thereof. At that time, the back electrode plate 18 is elastically pressed toward the spacer 16 by the coil spring 20.

JFETボード24は、ケース12の内径と略同じ外径を有するボード本体32と、このボード本体32の上面に実装されたインピーダンス変換素子34およびコンデンサ36とからなっている。   The JFET board 24 includes a board main body 32 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the case 12, and an impedance conversion element 34 and a capacitor 36 mounted on the upper surface of the board main body 32.

ボード本体32の上面には、所定のパターンで導電層32aが形成されており、また、ボード本体32の下面には、その中心部にプラス端子となる導電層32bが形成されるとともに、その外周縁部にアース端子となる導電層32cが形成されている。   A conductive layer 32a is formed in a predetermined pattern on the upper surface of the board main body 32, and a conductive layer 32b serving as a plus terminal is formed at the center of the lower surface of the board main body 32. A conductive layer 32c serving as a ground terminal is formed at the peripheral edge.

インピーダンス変換素子34は、接合型電界効果トランジスタ(JFET)であって、そのゲート電極が導電層32aおよびコイルスプリング20を介して背極板18に電気的に接続されており、そのドレイン電極が導電層32aを介して導電層32bに電気的に接続されており、そのソース電極が導電層32a、32c、ケース12および支持リング28を介して振動膜16の金属蒸着膜に電気的に接続されている。   The impedance conversion element 34 is a junction field effect transistor (JFET), and its gate electrode is electrically connected to the back electrode plate 18 via the conductive layer 32a and the coil spring 20, and its drain electrode is conductive. The source electrode is electrically connected to the metal vapor deposition film of the vibration film 16 via the conductive layers 32a and 32c, the case 12 and the support ring 28 through the layer 32a. Yes.

次に、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホン10の製造工程について説明する。   Next, the manufacturing process of the electret condenser microphone 10 according to the present embodiment will be described.

このエレクトレットコンデンサマイクロホン10は、カシメ固定が行われる前の状態のケース12(図1において2点鎖線で示す形状のケース)を上下逆さに配置した状態で、該ケース12内に、振動膜サブアッセンブリ14、スペーサ16、絶縁ブッシュ22、背面電極板18、コイルスプリング20およびJFETボード24をこの順序で組み込んだ後、ケース12の開放下端部12bをJFETボード24にカシメ固定することにより、その組付けが行われるようになっている。   The electret condenser microphone 10 includes a vibrating membrane subassembly in a case 12 in a state in which a case 12 (a case shown by a two-dot chain line in FIG. 1) before being caulked and fixed is arranged upside down. 14, spacer 16, insulating bush 22, back electrode plate 18, coil spring 20, and JFET board 24 are assembled in this order, and then the open lower end 12 b of case 12 is caulked and fixed to JFET board 24. Is to be done.

その際、背面電極板18は、そのエレクトレット層18Bの表面電位の調整が行われた状態で、ケース12内に組み込まれるようになっている。   At that time, the back electrode plate 18 is incorporated in the case 12 in a state where the surface potential of the electret layer 18B is adjusted.

すなわち、上述したようにエレクトレット層18Bは電極板本体18Aの上面に形成された絶縁膜に対して所定のチャージ電圧で分極処理を施すことにより生成されるが、このエレクトレット層生成工程において上記絶縁膜に分極処理を施す際、その膜厚に応じてチャージ電圧を変化させるようになっている。具体的には、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従って、チャージ電圧を絶対値で2V増大させるようになっている。   That is, as described above, the electret layer 18B is generated by subjecting the insulating film formed on the upper surface of the electrode plate body 18A to polarization treatment at a predetermined charge voltage. In this electret layer generating step, the insulating film is formed. When a polarization process is applied to the film, the charge voltage is changed according to the film thickness. Specifically, as the thickness of the insulating film increases by 1 μm, the charge voltage is increased by 2V in absolute value.

これは、以下の知見に基づくものである。   This is based on the following findings.

すなわち、エレクトレット層18Bを構成する絶縁膜は、電極板本体18Aの上面にFEPフィルムを熱融着することにより形成されるが、その際、FEPフィルムは引き伸ばされて元の膜厚よりも薄くなり、その膜厚は大きくうねるようにして連続的に変化する。このとき、仮に背面電極板18がある程度大きければ、エレクトレット層18Bの膜厚は、そのサイズ範囲内において平均化されるので、量産される背面電極板18相互間で略一定の値となる。これに対し、本実施形態のように、背面電極板18のサイズが極端に小さくなると、エレクトレット層18Bの膜厚変化のうねりをそのサイズ範囲内において十分に平均化することができず、このため背面電極板18相互間でエレクトレット層18Bの膜厚にバラツキが生じてしまう。そして、このようなバラツキがあると、たとえ同じチャージ電圧で分極処理を施しても、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度が変化してしまう。   That is, the insulating film constituting the electret layer 18B is formed by thermally fusing the FEP film on the upper surface of the electrode plate body 18A. At that time, the FEP film is stretched and becomes thinner than the original film thickness. The film thickness continuously changes in a wavy manner. At this time, if the back electrode plate 18 is somewhat large, the film thickness of the electret layer 18B is averaged within the size range, so that the back electrode plates 18 that are mass-produced have a substantially constant value. On the other hand, when the size of the back electrode plate 18 becomes extremely small as in the present embodiment, the undulation of the change in the thickness of the electret layer 18B cannot be sufficiently averaged within the size range. Variations in the thickness of the electret layer 18B occur between the back electrode plates 18. If there is such variation, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 changes even if the polarization process is performed with the same charge voltage.

図2は、チャージ電圧を一定にして分極処理を施した背面電極板18が組み込まれたエレクトレットコンデンサマイクロホン10について、エレクトレット層18Bの膜厚とエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度との関係を測定した結果を示すグラフである。その際、測定したサンプル数は20個であり、測定した感度は1kHzでの感度である。   FIG. 2 shows the results of measuring the relationship between the thickness of the electret layer 18B and the sensitivity of the electret condenser microphone 10 for the electret condenser microphone 10 in which the back electrode plate 18 subjected to polarization treatment with a constant charge voltage is incorporated. It is a graph to show. At that time, the number of samples measured was 20, and the measured sensitivity was the sensitivity at 1 kHz.

このグラフから明らかなように、エレクトレット層18Bの膜厚は6〜12μmの範囲でバラついており、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度への影響は2.2dB程度である。そして、エレクトレット層18Bの膜厚が1μm増大すると、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度は0.37dB程度低下している。   As is clear from this graph, the thickness of the electret layer 18B varies in the range of 6 to 12 μm, and the influence on the sensitivity of the electret condenser microphone 10 is about 2.2 dB. When the film thickness of the electret layer 18B increases by 1 μm, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 decreases by about 0.37 dB.

一方、エレクトレット層18Bの膜厚が一定であっても、絶縁膜に対して異なるチャージ電圧で分極処理を施すようにすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度を変化させることができる。この点について、静電電位計を用いて定量的に測定した結果、チャージ電圧が絶対値で2V増大すると、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度は0.36dB程度向上することが明らかになった。   On the other hand, even if the thickness of the electret layer 18B is constant, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be changed if the insulating film is subjected to polarization treatment with different charge voltages. As a result of quantitative measurement using an electrostatic potentiometer, it was found that the sensitivity of the electret condenser microphone 10 is improved by about 0.36 dB when the charge voltage is increased by 2 V in absolute value.

したがって以上のことから、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従って、チャージ電圧を絶対値で2V程度増大させるようにすれば、膜厚増大による感度低下分をチャージ電圧増大による感度向上分で略相殺することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度のバラツキを非常に小さく抑えることができる。そしてこれにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度を、その目標感度である−41.5dBに近い値に維持することができる。   Therefore, if the charge voltage is increased by about 2V in absolute value as the thickness of the insulating film increases by 1 μm, the sensitivity decrease due to the increase in film thickness is substantially offset by the sensitivity improvement due to the increase in charge voltage. Accordingly, variation in sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be suppressed to a very small level. Thereby, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be maintained at a value close to the target sensitivity of −41.5 dB.

図3および4は、本実施形態に係る製造方法により製造されたエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度特性を示すグラフである。   3 and 4 are graphs showing sensitivity characteristics of the electret condenser microphone 10 manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment.

図3は、エレクトレット層18Bの膜厚が薄い背面電極板18を有するエレクトレットコンデンサマイクロホン10の10個のサンプルのデータを示すグラフである。一方、図4は、エレクトレット層18Bの膜厚が厚い背面電極板18を有するエレクトレットコンデンサマイクロホン10の10個のサンプルのデータを示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing data of ten samples of the electret condenser microphone 10 having the back electrode plate 18 having a thin film thickness of the electret layer 18B. On the other hand, FIG. 4 is a graph showing data of 10 samples of the electret condenser microphone 10 having the back electrode plate 18 having a thick electret layer 18B.

その際、エレクトレット層18Bの膜厚が薄い背面電極板18のサンプルとしては、エレクトレット層18Bの膜厚が6μmのものを用いており、エレクトレット層18Bの膜厚が厚い背面電極板18のサンプルとしては、エレクトレット層18Bの膜厚が12μmのものを用いている。また、エレクトレット層18Bの膜厚が厚い背面電極板18については、エレクトレット層18Bの膜厚が薄い背面電極板18に対して、そのエレクトレット層18Bの膜厚が6μm厚いので、絶縁膜に分極処理を施す際のチャージ電圧を絶対値で12V(=6×2V)増大させたものが組み込まれている。   At that time, as a sample of the back electrode plate 18 having a thin film thickness of the electret layer 18B, a sample having a film thickness of the electret layer 18B of 6 μm is used, and as a sample of the back electrode plate 18 having a large film thickness of the electret layer 18B. Uses an electret layer 18B having a thickness of 12 μm. Further, with respect to the back electrode plate 18 having the thick electret layer 18B, the electret layer 18B has a thickness of 6 μm thicker than the back electrode plate 18 having the thin electret layer 18B. The charge voltage at the time of applying is increased by 12V (= 6 × 2V) in absolute value.

これらの図から明らかなように、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させることにより、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度は、目標感度である−41.5dBに近い値に維持されている。   As is apparent from these figures, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 is maintained at a value close to the target sensitivity of −41.5 dB by changing the charge voltage in accordance with the film thickness of the insulating film.

すなわち、エレクトレット層18Bの膜厚が薄い背面電極板18を有するエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度は、−42.05〜−41.10dBで、その平均値は−41.59dBである。また、エレクトレット層18Bの膜厚が厚い背面電極板18を有するエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度は、−42.06〜−41.19dBで、その平均値は−41.55dBである。   That is, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 having the back electrode plate 18 having a thin film thickness of the electret layer 18B is −42.05 to −41.10 dB, and its average value is −41.59 dB. Moreover, the sensitivity of the electret condenser microphone 10 having the back electrode plate 18 having the thick electret layer 18B is −42.06 to −41.19 dB, and its average value is −41.55 dB.

一方、図5は、本実施形態に係る製造方法により製造されたエレクトレットコンデンサマイクロホン10ではなく、エレクトレット層18Bの膜厚が厚い(具体的には膜厚12μm)背面電極板18を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させなかった場合(具体的には膜厚6μmの場合と同じチャージ電圧に設定した場合)の8個のサンプルの感度特性のデータを示すグラフである。   On the other hand, FIG. 5 shows not the electret condenser microphone 10 manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment, but the electret condenser microphone having the back electrode plate 18 having a thick electret layer 18B (specifically, a film thickness of 12 μm). 8 shows sensitivity characteristic data of eight samples when the charge voltage is not changed according to the film thickness of the insulating film (specifically, when the charge voltage is set to be the same as the film thickness of 6 μm). It is.

同図に示すように、絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させなかった場合には、エレクトレットコンデンサマイクロホンの感度は、−44.14〜−43.11dBで、その平均値は−43.68dBであり、目標感度である−41.5dBに対して2dB程度低い値となっている。   As shown in the figure, when the charge voltage is not changed according to the film thickness of the insulating film, the sensitivity of the electret condenser microphone is −44.14 to −43.11 dB, and the average value is −43. .68 dB, which is about 2 dB lower than the target sensitivity of -41.5 dB.

以上詳述したように、本実施形態に係るエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法は、背面電極板18の電極板本体18Aの表面に形成された絶縁膜に対して所定のチャージ電圧で分極処理を施すことによりエレクトレット層18Bを生成するようになっているが、その際、絶縁膜の膜厚が厚くなるほどチャージ電圧を増大させるようになっているので、エレクトレット層18Bの膜厚にたとえ大きなバラツキがあっても、膜厚の変化による感度変化をチャージ電圧の変化による感度変化で略相殺することができ、これによりエレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度のバラツキを小さく抑えることができる。   As described above in detail, the method of manufacturing the electret condenser microphone according to the present embodiment performs a polarization process on the insulating film formed on the surface of the electrode plate body 18A of the back electrode plate 18 at a predetermined charge voltage. The electret layer 18B is generated by the above, but at this time, the charge voltage is increased as the thickness of the insulating film increases, so that there is a large variation in the thickness of the electret layer 18B. However, the change in sensitivity due to the change in the film thickness can be substantially canceled by the change in sensitivity due to the change in the charge voltage, whereby the variation in sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be kept small.

したがって本実施形態によれば、エレクトレットコンデンサマイクロホン10が超小型マイクロホンとして構成されているにもかかわらず、その感度のバラツキを十分に小さく抑えることができ、これにより所要の感度特性を得ることができる。しかも、この感度のバラツキを抑えるための処理は、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の製造工程内において行われるので、その完成段階では感度特性を揃えることができ、これにより工程能力を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, even though the electret condenser microphone 10 is configured as an ultra-small microphone, the sensitivity variation can be sufficiently reduced, and thus the required sensitivity characteristic can be obtained. . In addition, since the processing for suppressing the variation in sensitivity is performed in the manufacturing process of the electret condenser microphone 10, the sensitivity characteristics can be made uniform at the completion stage, thereby improving the process capability.

その際、本実施形態においては、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で2V増大させるようになっているので、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度のバラツキを非常に小さく抑えることができる。   At this time, in the present embodiment, the charge voltage is increased by 2V in absolute value as the thickness of the insulating film increases by 1 μm, so that variation in sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be suppressed to a very small value. it can.

なお、本実施形態のように、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で2V増大させる代わりに、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で1〜3V増大させるようにした場合においても、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度のバラツキを許容可能な範囲内に抑えることができる。その際、絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従ってチャージ電圧を絶対値で1.5〜2.5V増大させるようにすれば、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の感度のバラツキを許容可能な範囲よりも狭い範囲内に抑えることができる。   Instead of increasing the charge voltage by 2V in absolute value as the film thickness of the insulating film increases by 1 μm as in this embodiment, the charge voltage is increased by 1 to 3V in absolute value as the film thickness of the insulating film increases by 1 μm. Even in the case where it is increased, variations in sensitivity of the electret condenser microphone 10 can be suppressed within an allowable range. At this time, if the charge voltage is increased by 1.5 to 2.5 V in absolute value as the thickness of the insulating film increases by 1 μm, the range of sensitivity of the electret condenser microphone 10 is narrower than the allowable range. Can be suppressed within.

上記実施形態においては、チャージ電圧として−100V程度の値が例示されるとともに、エレクトレットコンデンサマイクロホン10の目標感度が−41.5dBに設定されている場合について説明したが、エレクトレット層18Bの表面電位およびエレクトレットコンデンサマイクロホン10の目標感度が上記以外の値に設定されている場合においても、上記実施形態と同様の条件で分極処理を施すことにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   In the above embodiment, the case where the value of about −100 V is exemplified as the charge voltage and the target sensitivity of the electret condenser microphone 10 is set to −41.5 dB, the surface potential of the electret layer 18B and Even when the target sensitivity of the electret condenser microphone 10 is set to a value other than the above, the same effect as that of the above embodiment can be obtained by performing the polarization process under the same conditions as in the above embodiment.

また、上記実施形態においては、絶縁膜がFEPフィルムで構成されている場合について説明したが、これ以外の材質のフィルムで構成されている場合においても、上記実施形態と同様の条件で分極処理を施すことにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the insulating film was comprised with the FEP film was demonstrated, also when comprised with the film of materials other than this, a polarization process is carried out on the conditions similar to the said embodiment. By applying, the same effect as the above embodiment can be obtained.

本願発明の一実施形態に係る製造方法の適用対象となるエレクトレットコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図Sectional side view which shows the state which has arrange | positioned the electret condenser microphone used as the application object of the manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention upwards チャージ電圧を一定にして分極処理を施した背面電極板が組み込まれたエレクトレットコンデンサマイクロホンについて、エレクトレット層の膜厚と感度との関係を測定した結果を示すグラフThe graph which shows the result of having measured the relation between the film thickness of the electret layer and the sensitivity for the electret condenser microphone in which the back electrode plate which has been polarized with the charge voltage kept constant 本実施形態に係る製造方法により製造されたエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性を示すグラフであって、エレクトレット層の膜厚が薄い背面電極板を有する場合のデータを示すグラフThe graph which shows the sensitivity characteristic of the electret condenser microphone manufactured by the manufacturing method which concerns on this embodiment, Comprising: The graph which shows the data in the case of having a back electrode board with a thin film thickness of an electret layer 本実施形態に係る製造方法により製造されたエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性を示すグラフであって、エレクトレット層の膜厚が厚い背面電極板を有する場合のデータを示すグラフThe graph which shows the sensitivity characteristic of the electret condenser microphone manufactured by the manufacturing method which concerns on this embodiment, Comprising: The graph which shows data in case it has a back electrode board with a thick film thickness of an electret layer 本実施形態に係る製造方法以外の方法により製造されたエレクトレットコンデンサマイクロホンの感度特性を示すグラフであって、エレクトレット層の膜厚が厚い背面電極板を有する場合のデータを示すグラフThe graph which shows the sensitivity characteristic of the electret condenser microphone manufactured by methods other than the manufacturing method which concerns on this embodiment, Comprising: The graph which shows the data in the case of having a back electrode board with a thick film thickness of an electret layer

符号の説明Explanation of symbols

10 エレクトレットコンデンサマイクロホン
12 ケース
12a 音孔
12b 開放下端部
14 振動膜サブアッセンブリ
16 スペーサ
18 背面電極板
18A 電極板本体
18B エレクトレット層
18a 貫通孔
20 コイルスプリング
22 絶縁ブッシュ
24 JFETボード
26 振動膜
28 支持リング
32 ボード本体
32a、32b、32c 導電層
34 インピーダンス変換素子
36 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electret condenser microphone 12 Case 12a Sound hole 12b Open lower end part 14 Vibration membrane subassembly 16 Spacer 18 Back electrode plate 18A Electrode plate main body 18B Electret layer 18a Through-hole 20 Coil spring 22 Insulating bush 24 JFET board 26 Vibration membrane 28 Support ring 32 Board body 32a, 32b, 32c Conductive layer 34 Impedance conversion element 36 Capacitor

Claims (3)

振動膜と背面電極板とが対向配置されてなるコンデンサ構造部と、このコンデンサ構造部の静電容量の変化を電気インピーダンス変換するインピーダンス変換素子とを備え、上記背面電極板が、金属製の電極板本体の表面にエレクトレット層が配置されてなるエレクトレットコンデンサマイクロホン、を製造する方法において、
上記エレクトレット層を、上記電極板本体の表面に形成された絶縁膜に対して所定のチャージ電圧で分極処理を施すことにより生成するエレクトレット層生成工程を含み、
このエレクトレット層生成工程において上記絶縁膜に分極処理を施す際、該絶縁膜の膜厚に応じてチャージ電圧を変化させる、ことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
A capacitor structure having a diaphragm and a back electrode plate facing each other; and an impedance conversion element for converting the capacitance of the capacitor structure into an electrical impedance, the back electrode plate being a metal electrode In a method of manufacturing an electret condenser microphone in which an electret layer is disposed on the surface of a plate body,
Including an electret layer generating step for generating the electret layer by subjecting the insulating film formed on the surface of the electrode plate body to a polarization treatment at a predetermined charge voltage;
A method of manufacturing an electret condenser microphone, characterized in that, when a polarization process is performed on the insulating film in the electret layer generating step, a charge voltage is changed in accordance with a film thickness of the insulating film.
上記絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従って、上記チャージ電圧を絶対値で1〜3V増大させる、ことを特徴とする請求項1記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。   2. The method of manufacturing an electret condenser microphone according to claim 1, wherein the charge voltage is increased by 1 to 3 V in absolute value as the thickness of the insulating film increases by 1 [mu] m. 上記絶縁膜の膜厚が1μm増大するに従って、上記チャージ電圧を絶対値で1.5〜2.5V増大させる、ことを特徴とする請求項1記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。   2. The method of manufacturing an electret condenser microphone according to claim 1, wherein the charge voltage is increased by 1.5 to 2.5 V in absolute value as the thickness of the insulating film increases by 1 [mu] m.
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