MEMS麦克风知识讲稿.ppt

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1、MEMS麦克风主要内容驻极体电容式麦克风(ECM)MEMS麦克风ECMvs.MEMS麦克风MEMS麦克风的发展前景电容式麦克风工作原理PFxV电容式麦克风的工作原理Microphonevs.pressuresensor:Pressuresensormessurehigh(kPa)staticpressureMicrophonesmessurelow(mPa)alternatingpressureNomalconversation(60dB):app.20mPaalternatingsoundpressureE

2、CM的结构驻极体麦克风由隔膜、驻极体、垫圈、外壳、背电极、印制板、场效应管等7部分组成，其中最主要的部件为一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（即背电极）。其中驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，它和驻极体构成了绝缘介质，而背电极和驻极体上的金属层则构成一个平板电容器。ECM的工作原理驻极体麦克风的工作原理是以人声通过空气引起驻极体薄膜震膜震动而产生位移，从而使得背电极和驻极体上的金属层这两个电极的距离产生变化，随之电容也改变，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，由Q=CU可得出当C变化时将引

3、起电容器两端的电压U发生变化，从而输出电信号，实现声-电的变换。ECM的结构与原理TypicalSpecificationSensitivity:<-42dBV/PaSNR:55-58dBIOUT:500μAPSRR:6dBZOUT:2.2kohmMEMS麦克风MicrophoneTechnologyTrendsTowardsMEMS一、工作原理MEMS麦克风是通过微机电技术在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成的微型麦克风，其工作原理与ECM麦克风完全相同，工艺好比在单一硅晶片上制作传统麦克风的各个零部件，所集成的半导体元件有

4、信号放大器、模数转换器（ADC）和专用集成电路（ASIC）。一、工作原理新型麦克风内含两个晶片：MEMS晶片和ASIC晶片，两颗晶片被封装在一个表面贴装器件中。MEMS晶片包括一个刚性穿孔背电极（fixedbackplate）和一片用作电容器的弹性硅膜（flexiblemembrane）。该弹性硅膜将声压转换为电容变化。ASIC晶片用于检测电容变化，并将其转换为电信号，传送给相关处理器件，如基带处理器或放大器等。二、ModuleStructureMicrophoneConstructionADIMEMSMicrophone

5、DieADIMEMSMicrophoneStructureMEMSMicrophoneStructure工艺步骤从微机电麦克风的制造来看就目前的技术层面而言，集成CMOS电路的MEMS元件可分为三种。Pre-CMOSMEMS工艺：先制作MEMS结构再制作CMOS元件；Intra-CMOSMEMS工艺：CMOS与MEMS元件工艺混合制造；Post-CMOSMEMS工艺：先实现CMOS元件，再进行MEMS结构制造。一般而言，前两种方法无法在传统的晶圆厂进行，而Post-CMOSMEMS则可以在半导体晶圆代工厂进行生产。在Pos

6、t-CMOSMEMS工艺中需特别注意，不能让额外的热处理或高温工艺影响到CMOS组件的物理特性及MEMS的应力状态，以免影响到振膜的初始应力。鑫创科技公司克服了诸多的技术难题，完全采用标准的CMOS工艺来同时制造电路元件及微机电麦克风结构。工艺步骤Post-CMOSMEMS麦克风基本结构及工艺步骤ADIMEMSMicrophonesKeyPerformanceTHD@115dBL<10%SNR61dBATypicalPSRR:Analog70dBV;Digital80dBFSFrequencyResponseFLAT100

7、Hzto15kHz,noresonantpeakShockResistance>20kG-force>160dBsoundpressureshockPowerConsumption:AnalogIDD<250μA;DigitalIDD<650μAStableacrosstemprature&afterreflowADIDesignsandmanufacturesbothMEMSandASICParttoPartMatching:MagnitudeandPhaseResponseECMvs.MEMS麦克风一、表面贴装相对

8、于传统驻极体麦克风，具有耐高温、耐回流焊特性，可以直接使用SMT生产方式组装，减少了烦琐的手工、半自动装配、电气性能测试、返工等一系列生产成本，生产效率显著提高。传统驻极体麦克风装配方式表面贴装硅麦克风二、生产组装传统驻极体麦克风，零部件繁多，生产工艺工序人工因素多，产品性能一致性及品质一致性差。硅麦克