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王润礼:硅微型(MEMS)传声器发展动态

2009-4-10 18:46| 发布者: admin| 查看: 3596| 评论: 0|原作者: 王润礼|来自: 中国电声行业协会

这一技术可以实现麦克风的阵列设计及外部电路的集成,因此有望使用于手机等移动终端。就我国而言,硅麦克风的研究还要首推清华大学。清华大学在国际上率先成功研制了高品质、实用化的铁电微麦克风产品。铁电微麦克风是将铁电薄膜技术与硅微电子技术相结合,是一种新型微声学器件。该产品具有微型化、灵敏度高、频响带宽、可靠性高、低成本等突出特点,并可实现微麦克风、扬声器、放大电路、及其它电路的单芯片集成。但是该硅麦克风采用的是悬臂式和铁电材料,而目前成功于麦克风上的是驻极体材料,若能研制出硅驻极体麦克风推向市场,将更有竞争力。

    硅基微型传声器和传统的驻极体传声器相比,传统驻极体传声器有以下的缺点:

    ①由于线路板的限制,电路的集成度小;

    ②因为麦克风由多种材料装配而成,他们的温度膨胀系数不一需要我们考虑焊接时温度过高引起的材料变形;

    ③如果要使灵敏度提高,需要较高的偏压去驱动;

    ④受周围湿度影响大;

    ⑤尺寸较大,成本较高。

    而硅传声器与之相比则有以下优点:

    ①能小型化;

    ②对于湿度不敏感;

    ③更适用于手机数码相机等产品的应用。有更好的应用前景;

    ④能承受自动表面贴装工艺的高温;

    ⑤具有很强的抗振性能。

    二、硅微型传声器发展趋势

    针对传统传声器而言,不论是制作ECM振膜和背极板的材料,还是ECM的永久振膜充电工艺,由于现有高分子驻极材料的温度局限性,在表面安装必需的高温下,电荷驻极性能都会因活跃电荷的逃逸显著下降周。因此,在传声器和电路板之间必须使用某种形式的电子连接装置(插座或弹胜压缩式连接器),从而使本已很大的元件总体高度更大(与目前许多便携式电子设备的纤薄外形相比)。其次,因为ECM不能进行表面安装,而需手工组装,故与能够采用自动分捡(pickandplace)组装工艺、能被焊接到电路板上的元件相比,其组装成本更高,可靠性更低。MEMS传声器采用标准CMOS材料和工艺制作,它们的构成材料硅在本质上就能耐受表面安装时所需的高温环境。特殊的封装结构又使这种传声器系统的总体高度显著降低,尤其可以制作出称为零高度安装的特殊结构。

    MEMS传声器具有表面安装和分检兼容性,无须进行手工组装,故而降低了成本,提高了可靠性、生产效率和良品率。MEMS传声器还解决了使用ECM所遇到的许多机械设计和制造方面的挑战。首先,MEMS传声器IC结构特性使其占位面积和高度比传统ECM尺寸小得多,其次,MEMS传声器振膜的尺寸和质量都很小,较之直径φ4—φ6mm的ECM振膜,其直径小于0.5mm,提高了抗振动性噪声干扰能力。

    MEMS传声器提供的这种设计简单性和生产效率将使手机、PC机、PDA和其他消费电子产品的设计人赏及制造商能够制造出更强劲、功能更丰富、成本更低的产品,更好地为广阔电子消费市场服务。

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