DE1939130A1

DE1939130A1 - Universell verwendbare kapazitive Mikrofonkapsel

Info

Publication number: DE1939130A1
Application number: DE19691939130
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr-Ing Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1971-03-25

Description

Universell verwendbare kapazitive Mikrofonkapsel Man kann das Kennzeichen der zur Zeit auf dem Markt befindlichen Kondensator-Nikrofone dahingehend zusammenfassen, daß für jeden Anwendungszweck eine Sonderkonstruktion der Mikrofonkapsel genacht wird. Das gilt sowohl für die Konstruktion der Niederfrequenz-Kondensator-Mikrofone als auch für die Konstruktion der Hochfrequenz-Kondensator-Mikrofone. Beide Konzepte weisen dann noch eine größere Anzahl von Konstruktionsvarianten auf, je nachdem die Mikrofonkapsel als Druckempfänger oder Gradientenwandler arbeiten soll. Neuerdings ist bei den Niederfrequenz-Kondensator-Mikrofonen noch eine weitere Konstruktionsform bekannt geworden, das sind die Mikrofone mit Elektret-Membrane. Diese Vielzahl der Einzelkonstruktionen verhindert eine rationelle Serienfertigung großer Stückzahlen. Die verhältnismäßig kleinen Stückzahlen mit verschiedenen Konstruktionsmerkmalen bedingen eine große Anzahl von Spezialwerkzeugen, Fertigungseinrichtungeii sowie von Meß-, Kontroll~ und Justiergeräten. Der Erfinduilgsvorschlag beseitigt diese Nachteile dadurch, daß er Wege aufweist, Mikrofonkapseln in großer Stückzahl als Einzelbausteine zu fertigen, die mit akustischen Zusatzteilen adaptiert werden, um die universelle Kapsel für die genannten Schderkonstruktionen zu verwenden.
Der Erlindungsvorschlag bezieht sich auf eine kapazitive Mikrofonkapsel. Das Ijesondere ist dadurch gekellnzeichllet, daß die Membran (2) mit einer oder zwei Gegenelektroden (1) und gegebenenfalls mechanischen Halteelementen eine univorsell verwendbare Baueinheit bildet, und daß die weiterhin erforderlichen akustischen Elemente wie Luitvolumen, Luftmassen, akustische Dämpfunglen und akustische Phasendrehglieder in Form von Zusatztallen akustisch vor und oder hinter dieser Baueinheit angeordnet werden.
Eine Ergänzung des Patentvorschlages ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Perforation der Gegenelektrodn (1) oder Gegenelektroden so stark ausgeführt ist, daß diese akustisch wenig wirksam sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (i) relativ schlaff gespannt ist.
(Die Resonanzfrequenz soll im Gebiet von 1 - 4 KHz liegen) Eine Ergängung des Erfindungavorschlages ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Umständen notwendig werdende Frequenzankorrekturen elektrisch vorgenommen werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Membran eine Elektret-Membran verwendet wird.
Eine weitere Ergänzung des Erfindungsvorschiages bezieht sich auf ein Mikrofon mit einer Zwischen zwei Gegenelektroden ange-In ordneten Elektret-Membran. Das besondere ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h -net, daß die Membran eine Doppelmembran ist, deren Elektretfolien gegensiniäig polarisiert sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen akustischen Elemente ganz oder teilweise mit dem Gehäuse des Mikrofones eine mechanische Einheit bilden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial der Gegenelektrode oder Gegenelektroden Keramik ist, die mit einer metallischen Oberfläche versehen ist.
Eine Ergänzung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Metullisieruny chemisch vorgenommen wird, und gegebenen£al ls galvanisch verstiirkt wird.
Eine weitere Ergänzung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung beiseitig durch Einschleifen von Ringnuten (1.3) in eine Zentralzone (1.1), die als eigentliche Gegenelektrode wirkt und eine diese umschließende Ringzone (1.2) aufgeteilt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Abstand zwischen der Membran und der Gegenelektrode oder Gegenelektroden durch eine galvanische Verstärkung der Ringzone (1.2) erzielt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringnuten (1.3) eine Glasur; eingebrannt wird.
Eine weitere Ergänzung der Erfindung ist dadurch gekennheichnet, daß das Trägermaterial der Gegenelektrode oder Gegeneektroden aus Kunststoff besteht, und dieser durch Spritzen, Pressen oder dergleichen geformt ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichw net, daß Kunst stoffkl eber an der Gegenelektrode oder den Gegenelektroden befestigt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) und die Ringzone (1.2) der Gegenelektrode oder der Gegenelektroden zusätzlich durch einen Blechring (6) miteinander verbunden werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenneeichnet, daß die Membran mittels einer gegebenenfalls abnehmbaren Schutzkappe aus Metall oder Kunststoff abgedeckt,wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (3) schalldurchlässig ist und daß sie gegebenenfalls als Halteelement zum Befestigen der Nikrofonkapsel in einer Haltevorrichtung, beispielsweise dem Gehäuse und/oder an einem akustischen Element dient.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe zumindest in ihrer dem Membranrand zugewendeten Seite elektrisch leitend ist, um der Kontaktierung mit der leitenden Schicht der Membran zu dienen.
Die Abbildungen 1 und 2 sollen die Erfindung erläutern. Die Abbildung 1 zeigt das Grundprinzip der universell verwendbaren Mikrofonkapsel. Die Gegenelektrode l besteht in diesem Beispiel aus einem metallisierten Keramikkörper. Der beiteitige metallische Überzug bildet die Zentralzone 1.1, die als eigentliche Gegenelektrode wirkt und die Rizone 1.2 auf der die Membran, beispielsweise mittels einesKunststoffklebers befestigt ist. Im Bedarfsfalle kann die Ringzone 1.2 auch zur Kontaktierung mit der Membran verwendet werden. Die Zentralzone 1.1 und die Ringzone 1.2 sind in diesem Beispiel durch eine eingeschliffene Ringnute 1.3 mechanisch und elektrisch voneinander getrennt. In diese Ringnute kann - beispielsweise für Niederfrequenz-Kondensator-Mikrofone - eine Glasur eingebrannt werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit in die Keramikmasse zu verhindern. Die Zentralzone 1.1 der Gegenelektrode ist mit einer sehr starken Perforation 1.11 versehen, damit die Gegenelektrode akustisch nur wenig wirksam ist. Die Metallisierung des Keramikkorpers soll chemisch vorgenommen werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es auch eine einwandfreie Metallisierung der Perforationsdurchbrüche er-'möglicht und somit eine gute leitende Verbindung der Zentralzonen 1.1 zu beiden Seiten der Keramikscheiben gewährleistet ist.
Unter Umständen notwendig werdende Materialverstärkung wird durch Galvanisieren vorgenommen Ist die erforderliche Materialstärke erreicht, werden die Ringnuten 1.3 auf jeder Seite der Scheibe eingeschliffen. Dann erhält die Ringzone 1.2 zumindest auf der Seite, auf der die Membran aufliegen soll eine galvanische Materialverstärkung, die den Abstand der Membran 2 von der als eigentliche Gegenelektrode wirkenden Zentralzone 1.1 festlegt. Die Membran 2 ist in diesem Beispiel auf der Ringzone 1.2 mit einem Kunststoffkleber befestigt. Die schalldurchlässige Kappe 3 besteht in diesem Beisiel aus Metall. Sie umfaßt die Ringzone 1.2 und dient in dem Umfassungsgebiet als großflächige Kontaktierung mit der elektrisch-leitenden Schicht der Membran. Die rückwärtigen Öffnungen der Perforation 1.11 sind mit einem Staubschutz 4,beispielsweise aus Seide,abgedeckt. Mit 5 ist der an der Rückseite der Zentralzone befestigte elektrische Anschluß der eigentlichen wirksamen Gegenelektrode 1.1 symbolisiert. Dieser Anschluß kann beispielsweise durch Löten oder die in der Festkörper-Technik bekannten Verfahren hergestellt sein.
Die Abbildung 2 zeigt ein anderes Beispiel für eine universell verwendbare kapazitive Mikrofonkapsel nach dem Erfindungsvorschlag. Zu beiden Seiten der Membran befindet sich eine Gegenelektrode 1 gleicher Form. Ihre Ausführung soll der Beschreibung zur Abbildung 1 entsprechen. Ihre Porforationel. 11 bilden durch~ laufeiide Kanäle von der einen Seite der Mikrofonkapsel zur anderen Seite der Mikrofonkapsel. Diese Kanäle sind lediglich durch die Membran unterbrochen. Die Bezeichnungen 4 und 5 entsprechen den Angaben zur Abbildung 1. Mit 6 ist ein zusätzlicher blechring bezeichnet, der sowohl der elektriachen Kontaktierung der Membran mit der Ringzone 1.2 dient als auch der mechanischen Zusammenfassung der beiden Gogenelektroden 1.
Ob anstelle der Gegenelektrodlen aus Keramik solche aus Kunststoff verwendet werden, Hängt voi, einer Vielzahl von Punkten ab, die nicht mit dem Erfindungsvorschlag zu koppeln sind. Der Erfindungsvorschlag bezieht sich auf die Grundkonzeption von kapazitiven Mikrofonkapseln in Form von Einheitsbausteinen sowohl in Keramikausführung als auch in Kunststoffbauweise.
Es ist für den Erfindungsvorschlag ferner ohne Bedeutung, ob bei den in Abbildung l oder 2 dargestellten Beispielen einfache einseitig oder zweiseitig metallisierte Kunststofffolien als Hembranen verwendet werden oder ob Elektret-Membranen benutzt werden.
Es ist bei den Niederfrequenz-Kondensator-Mikrofon-Kapseln für Doppelmikrofone nach dem bisherigen Standard der Technik üblich, zwischen den Gegenelektroden ein Gleichspannungsfeld durch Anlegen gegensinniger Spannungen an die Elektroden zu erzeugen und beispielsweise die Membran auf einen gemeinsamen Bezugspunkt der beiden Vorspannungen zu legen. Um diese Anordnung durch eine equivalente Elektret-Mikrofonanordnung zu ersetzen, wird vorgeschlagen, einen Doppel-Elektret-Membran zu verwenden, die aus zwei aufeinanderliegenden Elektret-Folien besteht, deren Anschlußteile elektrisch oder/und mechanisch verbunden sind und deren Elektretseiten gegenphasig polarisiert sind.

Claims

Patentansprüche

S Kapazitive Mikrofonkapsel, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) mit einer oder zwei Gegenelektroden (i) und gegebenenfalls mit mechanischen Halteelementen einet universell verwendbare Baueinheit bildet, und daß die weiterhin erforderlichen akustischen Elemente, wie Luftvolumen, Luftmassen, akustische Dämpfungen und akustische Phasendrehglieder in Form von Zusatzteilen akustisch vor- und/oder hinter dieser Baueinheit angeordnet werden.
2. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation (1.11) der Gegenelektrode (i) oder Gegenelektroden so stark ausgeführt ist, daß diese akustisch wenig wirksam sind.
3. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) relativ schlaff gespannt ist.

(Die Resonanzfrequenz soll im Gebiet zwischen l bis 4 KHz liegen).
4. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Umständen notwendig werdende Frequenzbandkorrekturen elektrisch vorgenommen werden.
5. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektret-Membran verwendet wird.
6. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 5, mit einer zwischen zwei Gegenelektroden angeordneten Elektret-Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Doppelmembran ist, deren Elektret-Folien gegensinnig polarisiert sind.
7. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen akustischen Elemente ganz oder teilweise mit dem Gehäuse des Milcrofones eine mechanische Einheit bilden.
8. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial der Gegenelektrode oder Gegenelektroden Keramik ist, die mit einer metallischen Oberfläche versehen ist.
9. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung chemisch vorgenommen und gegebenenfalls galvahsich verstärkt wird
10. Kapazitive iikrofonkapsel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung beidseitig durch Einschleifen von Ringnuten (1.3) in eine# Zentralzone (l.l), die als eigentliche Gegenelektrode wirkt und eine diese umschließende Ringzone (1.2) aufgeteilt wird.
11. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Abstand zwischen der Membran 2 und der Gegenelektrode 1 durch eine galvanische Verstärkung der Ringzone 1.2 erzielt wird.
12. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringnuten (1.3) eine Glasur eingebrannt ist.
13. Kapazitive Mikrofonkapsol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial der Gegenelektrode oder Gegenelektroden aus Kunststoff besteht, und die durch Spritzen, Pressen oder dergleichen geformt ist.
14. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mit einem Kunststoffkleber an der Ringzone (1.2) befestigt ist
15. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) und die Ringzone (1.2) zusätzlich durch einen Blechring (6) miteinander verbunden werden.
16. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mittels einer gegebenenfalls abnehinbaren Schutzkappe aus Metall oder Kunststoff abgedeckt wird
17. Kapazitive Mikrofonkapsel nach Anspruch i6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (3) schalldurchlässig ist und daß sie gegebenenfalls als llalteelement zum Befestigen der Mikrofonkapsel in eine Haltevorrichtung, beispielsweise dem Gehäuse und/oder an einem akustischen Elemeint dient.

l8. Kapazitive Mikrofonkapsel iiach Anspruch 17, dadurch gekennzeichiiet, daß die Schutzkappe zumindest auf ihrer dem Membranralld zugewendeten Seite elektrisch leitend ist, um der Kontaktierung mit der leitendell Schicht der Membran zu dienen.

L e e r s e i t e