JPS63285000A - マイクロフオン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音圧を電気信号に変える圧電効果を利用した
マイクロフォンに関するものである。

［従来の技術］ 従来、圧電効果を利用したマイクロフォンには、ジルコ
ン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）系圧電セラミックスの薄板や
有機圧電体のシートなどが用いられている。圧電セラミ
ックスの薄板からなるマイクロフォンには、単板の屈曲
振動を利用するもの、２枚の薄板を貼り合わせたバイモ
ルフ型のものがある。しかしいずれも薄板加工は容易で
ない。また薄板加工ができたとしても硬くて割れ易いた
め組立時のハンドリングに注意を要する。一方、有機圧
電体のシートは容易に大面積のものが得られたフレキシ
ブルで取り扱い上も問題がないが、高インピーダンスの
ためＳＮ比に憇点がある。さらに、これらは弾性的性質
および密度を大きく変化させる自由度がないので１周波
数特性が画一化されてしまう。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、大面積のものが比較的容易に得られフ
レキシブルで取の扱いも問題なく、且つ周波数特性が調
整できるマイクロフォンを提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用コ本発明のマイ
クロフォンは、第２図に示したようにシート状有機物１
１の中に多数の柱状無機圧電体１２がシート面に垂直に
埋め込まれた構造の複合圧電体を用いることを特徴とし
ている。このような構造の複合圧電体の概念は例えばマ
テリアル・リサーチ・ブリティン（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｒａｓｃａｒｃｈ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ）誌第１３巻、ｐ
、５９９〜６０７　（１９７８）に示されているが、こ
れをシート状にしてマイクロフォンに用いるという着想
はなかった。発明者らの系統的な実験の結果、シートの
厚みを充分に薄くし、有機物としてエポキシ系樹脂など
比校的硬めの材料を用い、かつ枠体にこのシート状の圧
電体の周辺部を固定することにより、圧電体の面内横方
向振動を利用した周波数特性の良いマイクロフォンが得
られることが判明し５た。本発明はこのような実験結果
に基づくものである。

し実施例］ 実施例１ 厚み方向に一様に分極された厚さ０．５ｍｍのＰＺＴ系
セラミックス板をフェライト基板上にエレクトロンワッ
クスで接着し、厚さが約０．ＩＩになるまで研磨した。

次に、薄く磨いたセラミックス板を、フェライト」ル仮
に接着したままの状態で、厚さ０．０５ｍｍの刃を用い
て０．１５ｍｍピッチで第３図に示したように網の目状
に切断した。切断により生じた溝にエポキシ系樹脂を充
填、固化して得られた厚さ約０　、１　ｍｍのシート状
複合圧電体を、エレクトロンワックスを溶かしてフェラ
イト基板からはく離した。この複合圧電体は可撓性があ
り、取り扱い上も問題ないものが得られた。厚さ０．１
ｍｍに研磨されたＰ　Ｚ　Ｔ系セラミックス板をそのま
まはく離して取り扱うことは困難である。

次に、得られたシート状複合圧電体の両面に電極として
アルミニウムを蒸着した後３０１φの円板を切り出した
。これを第１図に示すよう円環に貼り付は周辺部を固定
しく第３図）、両面に電気信号取出し用のリード線３３
を付けた。音波の受波感度の周波数特性を測定したとこ
ろ、圧電体の厚み振動モードの振動周波数よりず・つと
低い周波数帯域にわたり感度が高＜ＳＮ比も良好である
ことが判った。すなわち、このマイクロホンは圧電体の
面内横方向振動を利用している。周波数特性の一例を第
４図に示す。

この例では、複合圧電体に占めるＰＺＴ系セラミックス
の体積分率は約０．４４であるが、この体積分率を変化
させることにより感度および周波数特性は変化した。ま
ず、感度の一つの目安となる拡がり振動の電気機械結合
係数ｋｐとＰＺＴ系セラミックスの体積分率の関係を第
５図に示す。

体積分率が減るとともにｋｐは減少し、体積分率が０．
１より小さくなると急激に低下した。したがって１体積
分率が０．１より小さくなるとマイクロフォンの感度は
著しく劣化した。逆に、体積分率を増すとｋｐは漸増す
るが、０．７を越えると第６図に示したように周波数特
性は劣化しいくつもの急峻なピークのある特性となった
。また体積分率が０．７を越えると可撓性が急激に低下
した。

このように、柱状圧電体の体積分率が０．１〜０．７の
間にあれば良好な特性のマイクロフォンが得られること
が判った。

実施例２ 実施例１と同様な方法で作成した電極付きシート状複合
圧電体（３０ｍｍφ）２枚を第７図に示したように貼り
合わせてバイモルフ構造にした。リード線７３．７４は
貼り合わせ面および外側の面から第７図に示したように
取り出した。これを第３図と同様に円環に張り付は周辺
部を固定した。

音波の受波感度の周波数特性を測定したところ、実施例
１の場合よりさらに広い周波数帯域にわたり感度が高く
、ＳＮ比も良好であることが判った。

この場合も複合圧電体に占めるＰＺＴ系セラミックスの
体積分率が０．１〜０．７であれば、良好な特性のマイ
クロフォンが得られた。

なお、実施例１，２いずれの場合においても、複合圧電
体を円環に固定するときに、フレキシブルであることを
利用して、第８図に示したように曲面状にすると感度が
高くなることが実験の結果明らかになった。

［発明の効果コ 以上説明したように、シート状有機物の中に多数の柱状
圧電体がシート面に垂直に埋め込まれた構造の複合圧電
体を用いることにより、圧電体シートの面内横方向振動
を利用した広い周波数帯域において高感度でＳＮ比の高
いマイクロフォンが得られる。また、有機物中に占める
柱状圧電体の体積分率を変えることにより周波数特性の
異なるマイクロフォンが得られる。さらに有機物の種類
を選ぶことによっても周波数特性を、！ｌｌ！整できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構造を示す図、第２図及び第
３図は複合圧電体及びその製造法を示す図、第４図は実
施例のマイクロフォンの周波数特性の一例、第５図は複
合圧電体の電気機械結合係数ｋｐと柱状圧電体の体積分
率との関係を示す図、第６図は柱状圧電体の体積分率が
０．７を越えたときのマイクロフォンの周波数特性、第
７図は複合圧電体を用いたバイモルフの断面図、第８図
は曲面状に複合圧電体を取り付はマイクロフォンを構成
した他の実施例を示す図である。 冨　ｌ　凹 纂　２０ 男　３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート状有機物の中に多数の柱状圧電体がシート面
   に垂直に埋め込まれた構造の複合圧電体の面内横方向振
   動を用いることを特徴とするマイクロフォン。 ２、前記複合圧電体において柱状圧電体の体積分率が０
   ．１〜０．７であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のマイクロフォン。