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1、MEMS麥克風(fēng)主要內(nèi)容駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)MEMS麥克風(fēng)ECMvs.MEMS麥克風(fēng)MEMS麥克風(fēng)的發(fā)展前景ECM電容式麥克風(fēng)工作原理?P??F??x??V電容式麥克風(fēng)的工作原理Microphonevs.pressuresensor:Pressuresensormessurehigh(kPa)staticpressureMicrophonesmessurelow(mPa)alternatingpressureNomalconversation(60dB):app.20mPaalternatingsoundpressureEC
2、M的結(jié)構(gòu)駐極體麥克風(fēng)由隔膜、駐極體、墊圈、外殼、背電極、印制板、場(chǎng)效應(yīng)管等7部分組成，其中最主要的部件為一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（即背電極）。其中駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，它和駐極體構(gòu)成了絕緣介質(zhì)，而背電極和駐極體上的金屬層則構(gòu)成一個(gè)平板電容器。ECM的工作原理駐極體麥克風(fēng)的工作原理是以人聲通過(guò)空氣引起駐極體薄膜震膜震動(dòng)而產(chǎn)生位移，從而使得背電極和駐極體上的金屬層這兩個(gè)電極的距離產(chǎn)生變化，隨之電容也改變，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，由Q=CU可得出當(dāng)C變化時(shí)將引起電容器兩
3、端的電壓U發(fā)生變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲-電的變換。ECM的結(jié)構(gòu)與原理TypicalSpecificationSensitivity:<-42dBV/PaSNR:55-58dBIOUT:500μAPSRR:6dBZOUT:2.2kohmMEMS麥克風(fēng)MicrophoneTechnologyTrendsTowardsMEMS一、工作原理MEMS麥克風(fēng)是通過(guò)微機(jī)電技術(shù)在半導(dǎo)體上蝕刻壓力感測(cè)膜片而制成的微型麥克風(fēng)，其工作原理與ECM麥克風(fēng)完全相同，工藝好比在單一硅晶片上制作傳統(tǒng)麥克風(fēng)的各個(gè)零部件，所集成的半導(dǎo)體元件有信號(hào)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)
4、換器（ADC）和專用集成電路（ASIC）。一、工作原理新型麥克風(fēng)內(nèi)含兩個(gè)晶片：MEMS晶片和ASIC晶片，兩顆晶片被封裝在一個(gè)表面貼裝器件中。MEMS晶片包括一個(gè)剛性穿孔背電極（fixedbackplate）和一片用作電容器的彈性硅膜（flexiblemembrane）。該彈性硅膜將聲壓轉(zhuǎn)換為電容變化。ASIC晶片用于檢測(cè)電容變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送給相關(guān)處理器件，如基帶處理器或放大器等。二、ModuleStructureMicrophoneConstructionADIMEMSMicrophoneDieADIMEMSMic
5、rophoneStructureMEMSMicrophoneStructure序號(hào)名稱1Cover2Housing3WireBounding4PCBoard5Capacitor10pF6Capacitor33pF7ASIC8MEMSDie工藝步驟從微機(jī)電麥克風(fēng)的制造來(lái)看就目前的技術(shù)層面而言，集成CMOS電路的MEMS元件可分為三種。Pre-CMOSMEMS工藝：先制作MEMS結(jié)構(gòu)再制作CMOS元件；Intra-CMOSMEMS工藝：CMOS與MEMS元件工藝混合制造；Post-CMOSMEMS工藝：先實(shí)現(xiàn)CMOS元件，再進(jìn)行MEM
6、S結(jié)構(gòu)制造。一般而言，前兩種方法無(wú)法在傳統(tǒng)的晶圓廠進(jìn)行，而Post-CMOSMEMS則可以在半導(dǎo)體晶圓代工廠進(jìn)行生產(chǎn)。在Post-CMOSMEMS工藝中需特別注意，不能讓額外的熱處理或高溫工藝影響到CMOS組件的物理特性及MEMS的應(yīng)力狀態(tài)，以免影響到振膜的初始應(yīng)力。鑫創(chuàng)科技公司克服了諸多的技術(shù)難題，完全采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝來(lái)同時(shí)制造電路元件及微機(jī)電麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)。工藝步驟Post-CMOSMEMS麥克風(fēng)基本結(jié)構(gòu)及工藝步驟ADIMEMSMicrophonesKeyPerformanceTHD@115dBL<10%SNR61dBATy
7、picalPSRR:Analog70dBV;Digital80dBFSFrequencyResponseFLAT100Hzto15kHz,noresonantpeakShockResistance>20kG-force>160dBsoundpressureshockPowerConsumption:AnalogIDD<250μA;DigitalIDD<650μAStableacrosstemprature&afterreflowADIDesignsandmanufacturesbothMEMSandASICParttoPartMa
8、tching:MagnitudeandPhaseResponseECM vs. MEMS麥克風(fēng)一、表面貼裝相對(duì)于傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)，具有耐高溫、耐回流焊特性，可以直接使用SMT生產(chǎn)方式組裝，減少了煩瑣的手工、半自動(dòng)裝配、電氣性能測(cè)試、返工等一系列生產(chǎn)
