マイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置
【課題】差動マイクを高密度に実装し、小型化したマイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置を提供する。
【解決手段】筐体１０は、第１の空間２２と筐体１０の外部空間とを連通する第１の開口部４０と、第２の空間２４と筐体１０の外部空間とを連通する第２の開口部５０を有し、基板部８０は、貫通孔１００を有し、第２の開口部５０と貫通孔１００の少なくとも一部が重複するように配置する。
【解決手段】筐体１０は、第１の空間２２と筐体１０の外部空間とを連通する第１の開口部４０と、第２の空間２４と筐体１０の外部空間とを連通する第２の開口部５０を有し、基板部８０は、貫通孔１００を有し、第２の開口部５０と貫通孔１００の少なくとも一部が重複するように配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話などによる通話や、音声認識、音声録音などに際しては、目的の音声（話者の声）のみを集音することが好ましい。しかし、音声入力装置の使用環境では、背景雑音など目的の音声以外の音が存在することがある。そのため、雑音が存在する環境で使用される場合にも目的の音声を正確に抽出することを可能にする、すなわち雑音を除去する機能を有する音声入力装置の開発が進んでいる。
【０００３】
また、近年では、電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置を小型化する技術が重要になっている。
【特許文献１】特開２００７−８１６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遠方ノイズを抑圧する接話マイクロフォンとして、２つのマイクロフォンからの電圧信号の差を示す差分信号を生成して利用する差動マイクが知られている。しかし、２つのマイクロフォンを用いるが故に、差動マイクを高密度に実装し、マイクロフォンユニットを小型化することは困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、差動マイクを高密度に実装し、小型化したマイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係るマイクロフォンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有し、
前記基板部は、貫通孔を有し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることを特徴とする。
【０００７】
筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、半導体装置として構成されてもよい。このとき、筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、同一の半導体基板に形成してもよい。また、筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、いわゆるメムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。また、振動膜については無機圧電薄膜、あるいは有機圧電薄膜を使用して、圧電効果により音響−電気変換するようなものであっても構わない。また、基板部については、ガラスエポキシ基板等の基板により構成されるものであってよい。
【０００８】
本発明によると、基板に貫通孔を有し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現可能になる。
【０００９】
（２）このマイクロフォンユニットであって、
前記筐体の表面の、前記第２の開口部を囲む第１の領域と、前記基板部の表面の、前記貫通孔を囲む第２の領域が対向して接合されていてもよい。
【００１０】
（３）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、半田により接合されていてもよい。
【００１１】
（４）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間は、導電性接着剤により接合され、
前記第１の領域と前記第２の領域との間は、接着剤により接合されていてもよい。
【００１２】
（５）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、導電性接着剤により接合されていてもよい。
【００１３】
（６）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１又は第２の領域は、接地電位に接続されていてもよい。
【００１４】
（７）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の開口部と連通する第１の管が筐体外部に設けられていてもよい。
【００１５】
（８）このマイクロフォンユニットであって、
前記貫通孔と連通する第２の管が前記基板部の前記筐体と反対側の面に設けられていてもよい。
【００１６】
（９）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管の一端と前記第１の開口部とが嵌合して接合されていてもよい。
【００１７】
（１０）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管の一端と前記貫通孔とが嵌合して接合されていてもよい。
【００１８】
（１１）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記第１の開口部と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第１の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であってもよい。
【００１９】
（１２）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記貫通孔と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第２の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であってもよい。
【００２０】
（１３）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記筐体と接着されていてもよい。
【００２１】
（１４）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記基板部と接着されていてもよい。
【００２２】
（１５）このマイクロフォンユニットであって、
前記振動膜から前記第１の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離と、前記振動膜から前記第２の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離が等しく構成されていてもよい。
【００２３】
（１６）本発明に係る音声入力装置は、このマイクロフォンシステムを含むことを特徴とする。
【００２４】
（１７）本発明に係るマイクロフォンユニットの製造方法は、
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有したマイクロフォンユニットの製造方法であって、
前記基板部に貫通孔を形成し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することを特徴とする。
【００２５】
本発明によると、基板に貫通孔を形成し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装することが可能となるマイクロフォンユニットを製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２７】
１．第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニット及びその製造方法
はじめに、第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の構成について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下に説明するマイクロフォンユニット１は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００２８】
図１は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニットの構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の断面を模式的に示した図である。
【００２９】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、筐体１０を含む。筐体１０は、マイクロフォンユニットの外形を構成する部材である。筐体１０の外形は多面体構造となっていてもよい。本実施の形態においては、筐体１０は直方体（六面体）である。なお、筐体１０の外形は、例えば球状構造や半球状構造等、多面体以外の構造であってもよい。
【００３０】
また筐体１０は、シリコン（Ｓｉ）で形成されてもよい。また筐体１０は、ガラスエポキシ、プラスチック、金属等の材料で形成されてもよい。
【００３１】
筐体１０は、内部空間２０を有する。すなわち、筐体１０は所定の空間を区画する構造をなしており、内部空間２０とは、筐体１０により区画される空間である。なお、内部空間２０は、後述する仕切り部３０により、第１の空間２２と第２の空間２４に区画されている。
【００３２】
筐体１０は、第１の開口部４０及び第２の開口部５０を有する。第１の開口部４０は、第１の空間２２と外部空間とを連通させる開口部である。第２の開口部５０は、第２の空間２４と外部空間とを連通させる開口部である。第１の開口部４０及び第２の開口部５０の外形は特に限定されるものではないが、例えば円形や矩形となっていてもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、第１の開口部４０及び第２の開口部５０は、直方体である筐体１０の対向する位置にそれぞれ形成されているが、特にその位置を限定するものではなく、例えば対向しない位置に形成されてもよい。
【００３４】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、仕切り部３０を含む。仕切り部３０は、内部空間２０を第１の空間２２と第２の空間２４に区画する。
【００３５】
仕切り部３０は、振動膜３２を含む。振動膜３２は、音波が入射すると法線方向に振動する部材である。そして、マイクロフォンユニット１では、振動膜３２の振動に基づいて電気信号を抽出することで、振動膜３２に入射した音声を示す電気信号を取得する。すなわち、振動膜３０は、マイクロフォンの振動膜である。なお、仕切り部３０は、振動膜３２を保持する保持部３４を有していてもよい。
【００３６】
以下、本実施の形態に適用可能なマイクロフォンの一例として、コンデンサ型マイクロフォン２００の構成について説明する。図２は、コンデンサ型マイクロフォン２００の構成を模式的に示した断面図である。
【００３７】
コンデンサ型マイクロフォン２００は、振動膜２０２を有する。なお、振動膜２０２が、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の振動膜３２に相当する。振動膜２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）で、導電性を有し、電極の一端を形成している。コンデンサ型マイクロフォン２００は、また、電極２０４を有する。電極２０４は、振動膜２０２と対向して配置されている。これにより、振動膜２０２と電極２０４とは容量を形成する。コンデンサ型マイクロフォン２００に音波が入射すると、振動膜２０２が振動して、振動膜２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動膜２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を、例えば電圧の変化として取り出すことによって、振動膜２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロフォン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロフォン２００では、電極２０４は、音波の影響を受けない構造をなしていてもよい。例えば、電極２０４はメッシュ構造をなしていてもよい。
【００３８】
ただし、本発明に適用可能なマイクロフォン（振動膜３２）は、コンデンサ型マイクロフォンに限られるものではなく、既に公知となっているいずれかのマイクロフォンを適用することができる。例えば、振動膜３２は、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型（クリスタル型）等の、種々のマイクロフォンの振動膜であってもよい。
【００３９】
あるいは、振動膜３２は、半導体膜（例えばシリコン膜）であってもよい。すなわち、振動膜３２は、シリコンマイク（Ｓｉマイク）の振動膜であってもよい。シリコンマイクを利用することで、マイクロフォンユニット１の小型化、及び、高性能化を実現することができる。
【００４０】
振動膜３２の外形は特に限定されるものではない。例えば、振動膜３２の外形は円形をなしていてもよい。このとき、振動膜３２と第１の開口部４０及び第２の開口部５０とは、径がほぼ同じ円形であってもよい。
【００４１】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、振動膜３２の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力回路６０を含む。電気信号出力回路６０は、少なくとも一部が、筐体１０の内部空間１００内に形成されてもよい。電気信号出力回路６０は、例えば、筐体１０の内壁面に形成されてもよい。すなわち、本実施の形態では、筐体１０を電気回路の回路基板として利用してもよい。
【００４２】
図３には、本実施の形態に適用可能な電気信号出力回路６０の一例を示す。電気信号出力回路６０は、コンデンサ６２（振動膜３２を有するコンデンサ型マイクロフォン）の静電容量の変化に基づく電気信号を、信号増幅回路６３で増幅して出力するように構成されていてもよい。コンデンサ６２は、例えば、振動膜ユニット６１の一部を構成していてもよい。なお、電気信号出力回路６０は、入力電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路６５と、オペアンプ６６とを含んで構成されていてもよい。これにより、コンデンサ６２の静電容量の変化を精密に取得することが可能になる。本実施の形態では、例えば、コンデンサ６２、信号増幅回路６３、チャージポンプ回路６５、オペアンプ６６は、筐体１０の内壁面に形成されていてもよい。また、電気信号出力回路６０は、ゲイン調整回路６４を含んでいてもよい。ゲイン調整回路６４は、信号増幅回路６３の増幅率（ゲイン）を調整する役割を果たす。ゲイン調整回路６４は、筐体１０の内部に設けられていてもよいが、筐体１０の外部に設けられていてもよい。
【００４３】
ただし、振動膜３２としてシリコンマイクを適用する場合には、電気信号出力回路６０は、シリコンマイクの半導体基板に形成された集積回路によって実現してもよい。また、筐体１０、仕切り部３０及び電気信号出力部６０は、同一の半導体基板に形成してもよい。また、筐体１０、仕切り部３０及び電気信号出力部６０は、いわゆるメムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。
【００４４】
なお、電気信号出力回路６０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路や、デジタル信号を圧縮（符号化）する圧縮回路などをさらに含んでいてもよい。
【００４５】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、電極部７０を含む。電極部７０は、電気信号出力回路６０と電気的に接続され、電気信号出力回路６０へ電源を供給したり、電気信号出力回路６０からの出力信号を取り出したりするための電気的な経路の役割を果たす。なお、電極部７０は、後述するランド部９０と電気的に接続する。
【００４６】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、基板部８０を含む。基板部８０は、筐体１０と物理的に接合し、筐体１０を支持する。
【００４７】
基板部８０は、ランド部９０を含む。ランド部９０は、電極部７０と電気的に接続し、電気信号出力回路６０へ電源を供給したり、電気信号出力回路６０からの出力信号を取り出したりするための電気的な経路の役割を果たす。ランド部９０と電極部７０との電気的な接続は、例えば半田により接合されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤で接合されてもよい。
【００４８】
基板部８０は、貫通孔１００を含む。貫通孔１００は、少なくとも一部が第２の開口部５０と重複するように配置される。これにより、筐体１０と基板部８０を近接して設置しても貫通孔１００及び第２の開口部５０を通じて音声を取り込むことができる。したがって、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現できる。
【００４９】
また、基板に貫通孔を形成し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装することができるマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００５０】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、筐体１０の表面の、第２の開口部５０を囲む第１の領域１２１と、基板部８０の表面の、貫通孔１００を囲む第２の領域１２２を接合してもよい。
【００５１】
図４（Ａ）は、本実施の形態における筐体１０の底面図である。第１の領域１２１は、第２の開口部５０を囲む閉じた領域である。図４（Ｂ）は、本実施の形態における基板部８０の平面図である。第２の領域１２２は、貫通孔１００を囲む閉じた領域である。第１の領域１２１と第２の領域１２２は対向して接合されている。
【００５２】
なお、第１の領域１２１及び第２の領域１２２の形状は特に限定されない。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第１の領域１２１の形状の他の例を示す図である。第１の領域１２１の形状は、図５（Ａ）に示すように円状の領域であってもよく、図５（Ｂ）に示すように幅が一様ではない領域であってもよい。第２の領域１２２についても同様である。
【００５３】
第１の領域１２１と第２の領域１２２は、例えば半田により接合されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤や、特に導電性のない接着剤により接合されてもよい。また例えば、粘着シール等気密性を確保できる材料により接合されてもよい。これにより、図１におけるシール部１２０が形成され、筐体１０と基板部８０の隙間から第２の開口部５０に入り込む音声（音響リーク）を防ぐことができる。したがって、マイクロフォンユニットの振動膜３２の上、下方向からの音声を音響リークなしに振動膜３２まで導くことができ、所望の特性を実現した差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現できる。
【００５４】
また、第１の領域１２１と第２の領域１２２を接合することにより、所望の特性を実現し、高密度に実装することが可能なマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００５５】
なお、例えば電極部７０とランド部９０との間及び第１の領域１２１と第２の領域１２２との間をともに半田で接合することにより、同一の工程（例えばリフロー工程）で接合することが可能になる。
【００５６】
また、例えば電極部７０とランド部９０との間及び第１の領域１２１と第２の領域１２２との間をともに導電性接着剤で接合することにより、同一の工程で接合することが可能になる。
【００５７】
さらに、第１の領域１２１又は第２の領域１２２を接地電位に接続することにより、マイクロフォンユニットのシールド効果を強化し、耐電磁ノイズ性能を高めることができ、差動マイクの接地電位をより安定化させることが可能になる。なお、接地電位との接続は、筐体１０の内部を経由して接続してもよいし、基板部８０上に配線を形成して接続してもよい。
【００５８】
２．第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニット及びその製造方法
次に、第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の構成について、図６乃至図８を参照して説明する。なお、以下に説明するマイクロフォンユニット２は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００５９】
図６は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニットの構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の断面を模式的に示した図である。なお、図１と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、第１の管１３０を含んでもよい。第１の管１３０は、第１の開口部４０と連通するように筐体１０の外部に設けられる。第１の管１３０の開口部の断面の形状は特に限定されないが、例えば第１の開口部４０とほぼ同一の形状及び大きさであってもよい。
【００６１】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、第２の管１４０を含んでもよい。第２の管１４０は、貫通孔１００と連通するように、基板部８０の筐体１０と反対側の面に設けられる。第２の管１４０の開口部の断面の形状は特に限定されないが、例えば貫通孔１００とほぼ同一の形状及び大きさであってもよい。
【００６２】
なお、第１の管１３０及び第２の管１４０は、例えば樹脂やゴム等の材料で形成されてもよい。
【００６３】
第１の管１３０及び第２の管１４０を通過する音声は、拡散による減衰はほとんどない。したがって、本実施の形態においては、振動膜３２の上面での伝わる音圧は、第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５の位置での音圧とほぼ等しく、振動膜３２の下面での伝わる音圧は、第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５の位置での音圧とほぼ等しくなる。したがって、振動膜３２では、開口部１３５の位置での音圧と開口部１４５の位置での音圧との音圧差に相当する振動が発生する。
【００６４】
一方、先に説明したマイクロフォンユニット１においては、振動膜３２の上面での伝わる音圧は、第１の開口部４０の位置での音圧とほぼ等しく、振動膜３２の下面での伝わる音圧は、貫通孔１００の位置での音圧とほぼ等しくなる。したがって、振動膜３２では、第１の開口部４０の位置での音圧と貫通孔１００の位置での音圧との音圧差に相当する振動が発生する。
【００６５】
よって、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２での音圧入力位置は、開口部１３５と開口部１４５となっており、先に説明したマイクロフォンユニット１での音圧入力位置は、第１の開口部４０と貫通孔１００となっている。すなわち、音圧入力位置の間隔は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の方が、先に説明したマイクロフォンユニット１よりも大きいといえる。
【００６６】
一方、マイクロフォンユニット外部の音声は、媒質中を進行するにつれ減衰し、音圧（音波の強度・振幅）が低下する。音圧は、音源からの距離に反比例するため、音圧Ｐは、音源からの距離Ｒとの関係において、
【数１】
と表すことができる。なお、式（１）中、Ｋは比例定数である。図７には、式（１）を表すグラフを示す。本図からもわかるように、音圧（音波の強度・振幅）は、音源に近い位置（グラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れるほどなだらかに減衰する。
【００６７】
差動マイクは、２つのマイクの出力の差分を出力するマイクである。図７のグラフにおいて、一方のマイクの音源からの距離をｄ０、他方のマイクの音源からの距離をｄ１とした場合、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離がΔｄ１の場合、差動マイクの出力はΔｐ１に比例した値となる。一方、図７のグラフにおいて、一方のマイクの音源からの距離をｄ０、他方のマイクの音源からの距離をｄ２とした場合、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離がΔｄ１よりも大きいΔｄ２の場合、差動マイクの出力はΔｐ１よりも大きいΔｐ２に比例した値となる。
【００６８】
したがって、第１の管１３０及び第２の管１４０、若しくはそのいずれか一方を有することにより、音圧入力位置の間隔、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離が大きくなるため、出力の大きな差動マイクを用いたマイクロフォンユニットを実現することができる。
【００６９】
また、第１の管１３０及び第２の管１４０、若しくはそのいずれか一方を設置することにより、音圧入力位置の間隔、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離が大きくなるため、出力の大きな差動マイクを用いたマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００７０】
なお、第１の管１３０を第１の開口部４０と嵌合するように構成してもよい。これにより、接合面積を拡大して接合力を向上させ、第１の管１３０と第１の開口部４０との間からの音響リークを防止することができる。同様に、第２の管１４０を貫通孔１００と嵌合するように構成してもよい。これにより、接合面積を拡大して接合力を向上させ、第２の管１４０と貫通孔１００との間からの音響リークを防止することができる。
【００７１】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、第１の管１３０及び第２の管１４０の外形の一例を示す図である。第１の管１３０の第１の開口部４０と嵌合する部分の外形は、例えば図８（Ａ）に示すような段差部３００を有した構造や、図８（Ｂ）に示すようなテーパ部３１０を有した構造であってもよい。同様に、第２の管１４０の貫通孔１００を嵌合する部分の外形は、例えば図８（Ａ）に示すような段差部３００を有した構造や、図８（Ｂ）に示すようなテーパ部３１０を有した構造であってもよい。
【００７２】
さらに、第１の管１３０と第１の開口部４０とが嵌合する部分を接着する構成としてもよい。これにより、さらに接合力を向上させ、第１の管１３０と第１の開口部４０との間からの音響リークを防止することができる。同様に、第２の管１４０と貫通孔１００とが嵌合する部分を接着する構成としてもよい。これにより、さらに接合力を向上させ、第２の管１４０と貫通孔１００との間からの音響リークを防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、振動膜３２から第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５までの距離Ｄ１と、振動膜３２から第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５までの距離Ｄ２とが等しく構成されていてもよい。これにより、音波の位相成分を揃えることで、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、第１の管１３０及び第２の管１４０の長手方向の中心線は直線であるが、それに限らず、長手方向の中心線の一部又は全部に曲線を含む管であってもよい。
【００７５】
３．第３の実施の形態に係る音声入力装置
次に、第３の実施の形態に係る音声入力装置３の構成について、図９乃至図１０を参照して説明する。なお、以下に説明する音声入力装置３は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００７６】
図９は、本実施の形態に係る音声入力装置の構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係る音声入力装置３の断面を模式的に示した図である。なお、図１及び図６と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
本実施の形態に係る音声入力装置３は、外部筐体１５０を含んでもよい。外部筐体１５０の内部には、マイクロフォンユニット２が設置されている。外部筐体１５０は、第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５及び第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５と連通する開口部を有している。
【００７８】
なお、外部筐体１５０の内部にマイクロフォンユニット１を設置する場合には、外部筐体１５０は、第１の開口部４０及び貫通孔１００と連通する開口部を有する構成としてもよい。
【００７９】
本実施の形態においては、第１の管１３０及び第２の管１４０の長手方向の中心線は直線であるが、それに限らず、長手方向の中心線の一部又は全部に曲線を含む管であってもよい。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本発明に係る音声入力装置の他の構成例について模式的に示した断面図である。図１０（Ａ）に示すように、第１の管１３０又は第２の管１４０の一方（図１０（Ａ）では第１の管１３０）を長手方向の中心線が直線になる管とし、他方（図１０（Ａ）では第２の管１４０）を長手方向の中心線の一部に曲線を含む管としてもよい。また、図１０（Ｂ）に示すように、第１の管１３０及び第２の管１４０をともに長手方向の中心線の一部に曲線を含む管としてもよい。
【００８０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図２】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図３】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図４】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図５】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図６】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図７】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図８】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図９】第３の実施の形態に係る音声入力装置について説明するための図。
【図１０】第３の実施の形態に係る音声入力装置について説明するための図。
【符号の説明】
【００８２】
１ マイクロフォンユニット、２ マイクロフォンユニット、３ 音声入力装置、１０ 筐体、２０ 内部空間、２２ 第１の空間、２４ 第２の空間、３０ 仕切り部、３２ 振動膜、３４ 保持部、４０ 第１の開口部、５０ 第２の開口部、６０ 電気信号出力部、６１ 振動膜ユニット、６２ コンデンサ、６３ 信号増幅回路 ６４ ゲイン調整回路部、６５ チャージポンプ回路、６６ オペアンプ、７０ 電極部、８０ 基板部、９０ ランド部、１００ 貫通孔、１２０ シール部、１２１ 第１の領域、１２２ 第２の領域、１３０ 第１の管、１３５ 開口部、１４０ 第２の管、１４５ 開口部、１５０ 外部筐体、２００ コンデンサ型マイクロフォン、２０２ 振動膜、２０４ 電極、３００ 段差部、３１０ テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話などによる通話や、音声認識、音声録音などに際しては、目的の音声（話者の声）のみを集音することが好ましい。しかし、音声入力装置の使用環境では、背景雑音など目的の音声以外の音が存在することがある。そのため、雑音が存在する環境で使用される場合にも目的の音声を正確に抽出することを可能にする、すなわち雑音を除去する機能を有する音声入力装置の開発が進んでいる。
【０００３】
また、近年では、電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置を小型化する技術が重要になっている。
【特許文献１】特開２００７−８１６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遠方ノイズを抑圧する接話マイクロフォンとして、２つのマイクロフォンからの電圧信号の差を示す差分信号を生成して利用する差動マイクが知られている。しかし、２つのマイクロフォンを用いるが故に、差動マイクを高密度に実装し、マイクロフォンユニットを小型化することは困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、差動マイクを高密度に実装し、小型化したマイクロフォンユニット及びその製造方法並びに音声入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係るマイクロフォンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有し、
前記基板部は、貫通孔を有し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることを特徴とする。
【０００７】
筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、半導体装置として構成されてもよい。このとき、筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、同一の半導体基板に形成してもよい。また、筐体、仕切り部及び電気信号出力部は、いわゆるメムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。また、振動膜については無機圧電薄膜、あるいは有機圧電薄膜を使用して、圧電効果により音響−電気変換するようなものであっても構わない。また、基板部については、ガラスエポキシ基板等の基板により構成されるものであってよい。
【０００８】
本発明によると、基板に貫通孔を有し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現可能になる。
【０００９】
（２）このマイクロフォンユニットであって、
前記筐体の表面の、前記第２の開口部を囲む第１の領域と、前記基板部の表面の、前記貫通孔を囲む第２の領域が対向して接合されていてもよい。
【００１０】
（３）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、半田により接合されていてもよい。
【００１１】
（４）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間は、導電性接着剤により接合され、
前記第１の領域と前記第２の領域との間は、接着剤により接合されていてもよい。
【００１２】
（５）このマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、導電性接着剤により接合されていてもよい。
【００１３】
（６）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１又は第２の領域は、接地電位に接続されていてもよい。
【００１４】
（７）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の開口部と連通する第１の管が筐体外部に設けられていてもよい。
【００１５】
（８）このマイクロフォンユニットであって、
前記貫通孔と連通する第２の管が前記基板部の前記筐体と反対側の面に設けられていてもよい。
【００１６】
（９）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管の一端と前記第１の開口部とが嵌合して接合されていてもよい。
【００１７】
（１０）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管の一端と前記貫通孔とが嵌合して接合されていてもよい。
【００１８】
（１１）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記第１の開口部と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第１の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であってもよい。
【００１９】
（１２）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記貫通孔と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第２の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であってもよい。
【００２０】
（１３）このマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記筐体と接着されていてもよい。
【００２１】
（１４）このマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記基板部と接着されていてもよい。
【００２２】
（１５）このマイクロフォンユニットであって、
前記振動膜から前記第１の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離と、前記振動膜から前記第２の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離が等しく構成されていてもよい。
【００２３】
（１６）本発明に係る音声入力装置は、このマイクロフォンシステムを含むことを特徴とする。
【００２４】
（１７）本発明に係るマイクロフォンユニットの製造方法は、
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有したマイクロフォンユニットの製造方法であって、
前記基板部に貫通孔を形成し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することを特徴とする。
【００２５】
本発明によると、基板に貫通孔を形成し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装することが可能となるマイクロフォンユニットを製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２７】
１．第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニット及びその製造方法
はじめに、第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の構成について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下に説明するマイクロフォンユニット１は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００２８】
図１は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニットの構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の断面を模式的に示した図である。
【００２９】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、筐体１０を含む。筐体１０は、マイクロフォンユニットの外形を構成する部材である。筐体１０の外形は多面体構造となっていてもよい。本実施の形態においては、筐体１０は直方体（六面体）である。なお、筐体１０の外形は、例えば球状構造や半球状構造等、多面体以外の構造であってもよい。
【００３０】
また筐体１０は、シリコン（Ｓｉ）で形成されてもよい。また筐体１０は、ガラスエポキシ、プラスチック、金属等の材料で形成されてもよい。
【００３１】
筐体１０は、内部空間２０を有する。すなわち、筐体１０は所定の空間を区画する構造をなしており、内部空間２０とは、筐体１０により区画される空間である。なお、内部空間２０は、後述する仕切り部３０により、第１の空間２２と第２の空間２４に区画されている。
【００３２】
筐体１０は、第１の開口部４０及び第２の開口部５０を有する。第１の開口部４０は、第１の空間２２と外部空間とを連通させる開口部である。第２の開口部５０は、第２の空間２４と外部空間とを連通させる開口部である。第１の開口部４０及び第２の開口部５０の外形は特に限定されるものではないが、例えば円形や矩形となっていてもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、第１の開口部４０及び第２の開口部５０は、直方体である筐体１０の対向する位置にそれぞれ形成されているが、特にその位置を限定するものではなく、例えば対向しない位置に形成されてもよい。
【００３４】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、仕切り部３０を含む。仕切り部３０は、内部空間２０を第１の空間２２と第２の空間２４に区画する。
【００３５】
仕切り部３０は、振動膜３２を含む。振動膜３２は、音波が入射すると法線方向に振動する部材である。そして、マイクロフォンユニット１では、振動膜３２の振動に基づいて電気信号を抽出することで、振動膜３２に入射した音声を示す電気信号を取得する。すなわち、振動膜３０は、マイクロフォンの振動膜である。なお、仕切り部３０は、振動膜３２を保持する保持部３４を有していてもよい。
【００３６】
以下、本実施の形態に適用可能なマイクロフォンの一例として、コンデンサ型マイクロフォン２００の構成について説明する。図２は、コンデンサ型マイクロフォン２００の構成を模式的に示した断面図である。
【００３７】
コンデンサ型マイクロフォン２００は、振動膜２０２を有する。なお、振動膜２０２が、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１の振動膜３２に相当する。振動膜２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）で、導電性を有し、電極の一端を形成している。コンデンサ型マイクロフォン２００は、また、電極２０４を有する。電極２０４は、振動膜２０２と対向して配置されている。これにより、振動膜２０２と電極２０４とは容量を形成する。コンデンサ型マイクロフォン２００に音波が入射すると、振動膜２０２が振動して、振動膜２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動膜２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を、例えば電圧の変化として取り出すことによって、振動膜２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロフォン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロフォン２００では、電極２０４は、音波の影響を受けない構造をなしていてもよい。例えば、電極２０４はメッシュ構造をなしていてもよい。
【００３８】
ただし、本発明に適用可能なマイクロフォン（振動膜３２）は、コンデンサ型マイクロフォンに限られるものではなく、既に公知となっているいずれかのマイクロフォンを適用することができる。例えば、振動膜３２は、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型（クリスタル型）等の、種々のマイクロフォンの振動膜であってもよい。
【００３９】
あるいは、振動膜３２は、半導体膜（例えばシリコン膜）であってもよい。すなわち、振動膜３２は、シリコンマイク（Ｓｉマイク）の振動膜であってもよい。シリコンマイクを利用することで、マイクロフォンユニット１の小型化、及び、高性能化を実現することができる。
【００４０】
振動膜３２の外形は特に限定されるものではない。例えば、振動膜３２の外形は円形をなしていてもよい。このとき、振動膜３２と第１の開口部４０及び第２の開口部５０とは、径がほぼ同じ円形であってもよい。
【００４１】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、振動膜３２の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力回路６０を含む。電気信号出力回路６０は、少なくとも一部が、筐体１０の内部空間１００内に形成されてもよい。電気信号出力回路６０は、例えば、筐体１０の内壁面に形成されてもよい。すなわち、本実施の形態では、筐体１０を電気回路の回路基板として利用してもよい。
【００４２】
図３には、本実施の形態に適用可能な電気信号出力回路６０の一例を示す。電気信号出力回路６０は、コンデンサ６２（振動膜３２を有するコンデンサ型マイクロフォン）の静電容量の変化に基づく電気信号を、信号増幅回路６３で増幅して出力するように構成されていてもよい。コンデンサ６２は、例えば、振動膜ユニット６１の一部を構成していてもよい。なお、電気信号出力回路６０は、入力電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路６５と、オペアンプ６６とを含んで構成されていてもよい。これにより、コンデンサ６２の静電容量の変化を精密に取得することが可能になる。本実施の形態では、例えば、コンデンサ６２、信号増幅回路６３、チャージポンプ回路６５、オペアンプ６６は、筐体１０の内壁面に形成されていてもよい。また、電気信号出力回路６０は、ゲイン調整回路６４を含んでいてもよい。ゲイン調整回路６４は、信号増幅回路６３の増幅率（ゲイン）を調整する役割を果たす。ゲイン調整回路６４は、筐体１０の内部に設けられていてもよいが、筐体１０の外部に設けられていてもよい。
【００４３】
ただし、振動膜３２としてシリコンマイクを適用する場合には、電気信号出力回路６０は、シリコンマイクの半導体基板に形成された集積回路によって実現してもよい。また、筐体１０、仕切り部３０及び電気信号出力部６０は、同一の半導体基板に形成してもよい。また、筐体１０、仕切り部３０及び電気信号出力部６０は、いわゆるメムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。
【００４４】
なお、電気信号出力回路６０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路や、デジタル信号を圧縮（符号化）する圧縮回路などをさらに含んでいてもよい。
【００４５】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、電極部７０を含む。電極部７０は、電気信号出力回路６０と電気的に接続され、電気信号出力回路６０へ電源を供給したり、電気信号出力回路６０からの出力信号を取り出したりするための電気的な経路の役割を果たす。なお、電極部７０は、後述するランド部９０と電気的に接続する。
【００４６】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、基板部８０を含む。基板部８０は、筐体１０と物理的に接合し、筐体１０を支持する。
【００４７】
基板部８０は、ランド部９０を含む。ランド部９０は、電極部７０と電気的に接続し、電気信号出力回路６０へ電源を供給したり、電気信号出力回路６０からの出力信号を取り出したりするための電気的な経路の役割を果たす。ランド部９０と電極部７０との電気的な接続は、例えば半田により接合されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤で接合されてもよい。
【００４８】
基板部８０は、貫通孔１００を含む。貫通孔１００は、少なくとも一部が第２の開口部５０と重複するように配置される。これにより、筐体１０と基板部８０を近接して設置しても貫通孔１００及び第２の開口部５０を通じて音声を取り込むことができる。したがって、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現できる。
【００４９】
また、基板に貫通孔を形成し、第２の開口部と貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することにより、１枚の振動膜で構成された差動マイクを高密度に実装することができるマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００５０】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット１は、筐体１０の表面の、第２の開口部５０を囲む第１の領域１２１と、基板部８０の表面の、貫通孔１００を囲む第２の領域１２２を接合してもよい。
【００５１】
図４（Ａ）は、本実施の形態における筐体１０の底面図である。第１の領域１２１は、第２の開口部５０を囲む閉じた領域である。図４（Ｂ）は、本実施の形態における基板部８０の平面図である。第２の領域１２２は、貫通孔１００を囲む閉じた領域である。第１の領域１２１と第２の領域１２２は対向して接合されている。
【００５２】
なお、第１の領域１２１及び第２の領域１２２の形状は特に限定されない。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第１の領域１２１の形状の他の例を示す図である。第１の領域１２１の形状は、図５（Ａ）に示すように円状の領域であってもよく、図５（Ｂ）に示すように幅が一様ではない領域であってもよい。第２の領域１２２についても同様である。
【００５３】
第１の領域１２１と第２の領域１２２は、例えば半田により接合されてもよい。また例えば、銀ペーストのような導電性接着剤や、特に導電性のない接着剤により接合されてもよい。また例えば、粘着シール等気密性を確保できる材料により接合されてもよい。これにより、図１におけるシール部１２０が形成され、筐体１０と基板部８０の隙間から第２の開口部５０に入り込む音声（音響リーク）を防ぐことができる。したがって、マイクロフォンユニットの振動膜３２の上、下方向からの音声を音響リークなしに振動膜３２まで導くことができ、所望の特性を実現した差動マイクを高密度に実装したマイクロフォンユニットが実現できる。
【００５４】
また、第１の領域１２１と第２の領域１２２を接合することにより、所望の特性を実現し、高密度に実装することが可能なマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００５５】
なお、例えば電極部７０とランド部９０との間及び第１の領域１２１と第２の領域１２２との間をともに半田で接合することにより、同一の工程（例えばリフロー工程）で接合することが可能になる。
【００５６】
また、例えば電極部７０とランド部９０との間及び第１の領域１２１と第２の領域１２２との間をともに導電性接着剤で接合することにより、同一の工程で接合することが可能になる。
【００５７】
さらに、第１の領域１２１又は第２の領域１２２を接地電位に接続することにより、マイクロフォンユニットのシールド効果を強化し、耐電磁ノイズ性能を高めることができ、差動マイクの接地電位をより安定化させることが可能になる。なお、接地電位との接続は、筐体１０の内部を経由して接続してもよいし、基板部８０上に配線を形成して接続してもよい。
【００５８】
２．第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニット及びその製造方法
次に、第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の構成について、図６乃至図８を参照して説明する。なお、以下に説明するマイクロフォンユニット２は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００５９】
図６は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニットの構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の断面を模式的に示した図である。なお、図１と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、第１の管１３０を含んでもよい。第１の管１３０は、第１の開口部４０と連通するように筐体１０の外部に設けられる。第１の管１３０の開口部の断面の形状は特に限定されないが、例えば第１の開口部４０とほぼ同一の形状及び大きさであってもよい。
【００６１】
本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、第２の管１４０を含んでもよい。第２の管１４０は、貫通孔１００と連通するように、基板部８０の筐体１０と反対側の面に設けられる。第２の管１４０の開口部の断面の形状は特に限定されないが、例えば貫通孔１００とほぼ同一の形状及び大きさであってもよい。
【００６２】
なお、第１の管１３０及び第２の管１４０は、例えば樹脂やゴム等の材料で形成されてもよい。
【００６３】
第１の管１３０及び第２の管１４０を通過する音声は、拡散による減衰はほとんどない。したがって、本実施の形態においては、振動膜３２の上面での伝わる音圧は、第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５の位置での音圧とほぼ等しく、振動膜３２の下面での伝わる音圧は、第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５の位置での音圧とほぼ等しくなる。したがって、振動膜３２では、開口部１３５の位置での音圧と開口部１４５の位置での音圧との音圧差に相当する振動が発生する。
【００６４】
一方、先に説明したマイクロフォンユニット１においては、振動膜３２の上面での伝わる音圧は、第１の開口部４０の位置での音圧とほぼ等しく、振動膜３２の下面での伝わる音圧は、貫通孔１００の位置での音圧とほぼ等しくなる。したがって、振動膜３２では、第１の開口部４０の位置での音圧と貫通孔１００の位置での音圧との音圧差に相当する振動が発生する。
【００６５】
よって、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２での音圧入力位置は、開口部１３５と開口部１４５となっており、先に説明したマイクロフォンユニット１での音圧入力位置は、第１の開口部４０と貫通孔１００となっている。すなわち、音圧入力位置の間隔は、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２の方が、先に説明したマイクロフォンユニット１よりも大きいといえる。
【００６６】
一方、マイクロフォンユニット外部の音声は、媒質中を進行するにつれ減衰し、音圧（音波の強度・振幅）が低下する。音圧は、音源からの距離に反比例するため、音圧Ｐは、音源からの距離Ｒとの関係において、
【数１】
と表すことができる。なお、式（１）中、Ｋは比例定数である。図７には、式（１）を表すグラフを示す。本図からもわかるように、音圧（音波の強度・振幅）は、音源に近い位置（グラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れるほどなだらかに減衰する。
【００６７】
差動マイクは、２つのマイクの出力の差分を出力するマイクである。図７のグラフにおいて、一方のマイクの音源からの距離をｄ０、他方のマイクの音源からの距離をｄ１とした場合、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離がΔｄ１の場合、差動マイクの出力はΔｐ１に比例した値となる。一方、図７のグラフにおいて、一方のマイクの音源からの距離をｄ０、他方のマイクの音源からの距離をｄ２とした場合、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離がΔｄ１よりも大きいΔｄ２の場合、差動マイクの出力はΔｐ１よりも大きいΔｐ２に比例した値となる。
【００６８】
したがって、第１の管１３０及び第２の管１４０、若しくはそのいずれか一方を有することにより、音圧入力位置の間隔、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離が大きくなるため、出力の大きな差動マイクを用いたマイクロフォンユニットを実現することができる。
【００６９】
また、第１の管１３０及び第２の管１４０、若しくはそのいずれか一方を設置することにより、音圧入力位置の間隔、すなわち差動マイクを構成する２つのマイク間距離が大きくなるため、出力の大きな差動マイクを用いたマイクロフォンユニットを製造することが可能になる。
【００７０】
なお、第１の管１３０を第１の開口部４０と嵌合するように構成してもよい。これにより、接合面積を拡大して接合力を向上させ、第１の管１３０と第１の開口部４０との間からの音響リークを防止することができる。同様に、第２の管１４０を貫通孔１００と嵌合するように構成してもよい。これにより、接合面積を拡大して接合力を向上させ、第２の管１４０と貫通孔１００との間からの音響リークを防止することができる。
【００７１】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、第１の管１３０及び第２の管１４０の外形の一例を示す図である。第１の管１３０の第１の開口部４０と嵌合する部分の外形は、例えば図８（Ａ）に示すような段差部３００を有した構造や、図８（Ｂ）に示すようなテーパ部３１０を有した構造であってもよい。同様に、第２の管１４０の貫通孔１００を嵌合する部分の外形は、例えば図８（Ａ）に示すような段差部３００を有した構造や、図８（Ｂ）に示すようなテーパ部３１０を有した構造であってもよい。
【００７２】
さらに、第１の管１３０と第１の開口部４０とが嵌合する部分を接着する構成としてもよい。これにより、さらに接合力を向上させ、第１の管１３０と第１の開口部４０との間からの音響リークを防止することができる。同様に、第２の管１４０と貫通孔１００とが嵌合する部分を接着する構成としてもよい。これにより、さらに接合力を向上させ、第２の管１４０と貫通孔１００との間からの音響リークを防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係るマイクロフォンユニット２は、振動膜３２から第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５までの距離Ｄ１と、振動膜３２から第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５までの距離Ｄ２とが等しく構成されていてもよい。これにより、音波の位相成分を揃えることで、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、第１の管１３０及び第２の管１４０の長手方向の中心線は直線であるが、それに限らず、長手方向の中心線の一部又は全部に曲線を含む管であってもよい。
【００７５】
３．第３の実施の形態に係る音声入力装置
次に、第３の実施の形態に係る音声入力装置３の構成について、図９乃至図１０を参照して説明する。なお、以下に説明する音声入力装置３は、例えば、携帯電話や公衆電話、トランシーバー、ヘッドセット等の音声通信機器や、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００７６】
図９は、本実施の形態に係る音声入力装置の構成の一例を示す図であり、本実施の形態に係る音声入力装置３の断面を模式的に示した図である。なお、図１及び図６と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
本実施の形態に係る音声入力装置３は、外部筐体１５０を含んでもよい。外部筐体１５０の内部には、マイクロフォンユニット２が設置されている。外部筐体１５０は、第１の管１３０の筐体１０から遠い方の開口部１３５及び第２の管１４０の筐体１０から遠い方の開口部１４５と連通する開口部を有している。
【００７８】
なお、外部筐体１５０の内部にマイクロフォンユニット１を設置する場合には、外部筐体１５０は、第１の開口部４０及び貫通孔１００と連通する開口部を有する構成としてもよい。
【００７９】
本実施の形態においては、第１の管１３０及び第２の管１４０の長手方向の中心線は直線であるが、それに限らず、長手方向の中心線の一部又は全部に曲線を含む管であってもよい。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本発明に係る音声入力装置の他の構成例について模式的に示した断面図である。図１０（Ａ）に示すように、第１の管１３０又は第２の管１４０の一方（図１０（Ａ）では第１の管１３０）を長手方向の中心線が直線になる管とし、他方（図１０（Ａ）では第２の管１４０）を長手方向の中心線の一部に曲線を含む管としてもよい。また、図１０（Ｂ）に示すように、第１の管１３０及び第２の管１４０をともに長手方向の中心線の一部に曲線を含む管としてもよい。
【００８０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図２】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図３】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図４】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図５】第１の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図６】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図７】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図８】第２の実施の形態に係るマイクロフォンユニットについて説明するための図。
【図９】第３の実施の形態に係る音声入力装置について説明するための図。
【図１０】第３の実施の形態に係る音声入力装置について説明するための図。
【符号の説明】
【００８２】
１ マイクロフォンユニット、２ マイクロフォンユニット、３ 音声入力装置、１０ 筐体、２０ 内部空間、２２ 第１の空間、２４ 第２の空間、３０ 仕切り部、３２ 振動膜、３４ 保持部、４０ 第１の開口部、５０ 第２の開口部、６０ 電気信号出力部、６１ 振動膜ユニット、６２ コンデンサ、６３ 信号増幅回路 ６４ ゲイン調整回路部、６５ チャージポンプ回路、６６ オペアンプ、７０ 電極部、８０ 基板部、９０ ランド部、１００ 貫通孔、１２０ シール部、１２１ 第１の領域、１２２ 第２の領域、１３０ 第１の管、１３５ 開口部、１４０ 第２の管、１４５ 開口部、１５０ 外部筐体、２００ コンデンサ型マイクロフォン、２０２ 振動膜、２０４ 電極、３００ 段差部、３１０ テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有し、
前記基板部は、貫通孔を有し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記筐体の表面の、前記第２の開口部を囲む第１の領域と、前記基板部の表面の、前記貫通孔を囲む第２の領域が対向して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、半田により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間は、導電性接着剤により接合され、
前記第１の領域と前記第２の領域との間は、接着剤により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、導電性接着剤により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項６】
請求項３又は請求項５のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１又は第２の領域は、接地電位に接続されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の開口部と連通する第１の管が筐体外部に設けられていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記貫通孔と連通する第２の管が前記基板部の前記筐体と反対側の面に設けられていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項９】
請求項７に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管の一端と前記第１の開口部とが嵌合して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１０】
請求項８に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管の一端と前記貫通孔とが嵌合して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１１】
請求項７又は９のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記第１の開口部と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第１の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１２】
請求項８又は１０のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記貫通孔と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第２の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１３】
請求項７、９又は１１のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記筐体と接着されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１４】
請求項８、１０又は１２のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記基板部と接着されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１５】
請求項８、１０、１２又は１４のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記振動膜から前記第１の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離と、前記振動膜から前記第２の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離が等しく構成されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のマイクロフォンユニットを含むことを特徴とする音声入力装置。
【請求項１７】
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有したマイクロフォンユニットの製造方法であって、
前記基板部に貫通孔を形成し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することを特徴とするマイクロフォンユニットの製造方法。
【請求項１】
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有し、
前記基板部は、貫通孔を有し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置されることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記筐体の表面の、前記第２の開口部を囲む第１の領域と、前記基板部の表面の、前記貫通孔を囲む第２の領域が対向して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、半田により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間は、導電性接着剤により接合され、
前記第１の領域と前記第２の領域との間は、接着剤により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記電極部と前記ランド部との間及び前記第１の領域と前記第２の領域との間は、導電性接着剤により接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項６】
請求項３又は請求項５のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１又は第２の領域は、接地電位に接続されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の開口部と連通する第１の管が筐体外部に設けられていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記貫通孔と連通する第２の管が前記基板部の前記筐体と反対側の面に設けられていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項９】
請求項７に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管の一端と前記第１の開口部とが嵌合して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１０】
請求項８に記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管の一端と前記貫通孔とが嵌合して接合されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１１】
請求項７又は９のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記第１の開口部と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第１の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１２】
請求項８又は１０のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記貫通孔と嵌合する嵌合部と前記嵌合部以外の非嵌合部を有し、
前記第２の管の外形は、前記嵌合部の外周が前記非嵌合部の外周よりも短い段差構造であることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１３】
請求項７、９又は１１のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第１の管は、前記筐体と接着されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１４】
請求項８、１０又は１２のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記第２の管は、前記基板部と接着されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１５】
請求項８、１０、１２又は１４のいずれかに記載のマイクロフォンユニットであって、
前記振動膜から前記第１の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離と、前記振動膜から前記第２の管の前記筐体から遠い方の開口部までの距離が等しく構成されていることを特徴とするマイクロフォンユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のマイクロフォンユニットを含むことを特徴とする音声入力装置。
【請求項１７】
内部空間を有する筐体と、
前記内部空間を第１の空間と第２の空間に分割する少なくとも一部が振動膜で構成された仕切り部と、
前記振動膜の振動に基づいて電気信号を出力する電気信号出力部と、
前記電気信号出力部と電気的に接続される電極部と、
前記電極部と電気的に接続されるランド部とを含む基板部と、
を含み、
前記筐体は、前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の開口部を有したマイクロフォンユニットの製造方法であって、
前記基板部に貫通孔を形成し、前記第２の開口部と前記貫通孔の少なくとも一部が重複するように配置することを特徴とするマイクロフォンユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１３５６６１（Ｐ２００９−１３５６６１Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０８８３３（Ｐ２００７−３０８８３３）
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【Ｆターム（参考）】
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