MEMS(数字)麦克风基本知识

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MEMS麦克风

MEMS麦克风

MEMS麦克风•MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风,简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上,可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的RF 及EMI 抑制性能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘,但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势,特别是中高端手机应用中。

目录•MEMS麦克风的发展前景MEMS麦克风的优势•目前,实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风,这种技术已经有几十年的历史。

ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。

与ECM的聚合材料振动膜相比,MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。

由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。

由于组装前后敏感性变化很小,还可以节省制造过程中的音频调试成本。

MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置,而ECM没有这种偏置。

有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数,还支持具有不同敏感性的麦克风设计。

传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大,并且不能进行SMT(表面贴装技术)操作。

在MEMS麦克风的制造过程中,SMT回流焊简化了制造流程,可以省略一个目前通常以手工方式进行的制造步骤。

在ECM麦克风内,必须添加进行信号处理的电子元件;而在MEMS麦克风中,只需在芯片上添加额外的专用功能即可。

与ECM相比,这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比,能够有效抑制电源电压的波动。

另一个优点是,集成在芯片上的宽带RF抑制功能,这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要,而且对所有与手机操作原理类似的设备(如助听器)都非常重要。

MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点,直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,这意味着,与ECM相比,MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。

关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风(ECM)和硅麦(MEMS)

关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风(ECM)和硅麦(MEMS)

关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风(ECM)和硅麦(MEMS)1、麦克风的分类1.1、动圈式麦克风(Dynamic Micphone)原理:基本构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部分。

当声波进⼊麦克风,振膜受到声波的压⼒⽽产⽣振动,与振膜在⼀起的线圈则开始在磁场中移动,根据法拉第的楞次定律,线圈会产⽣感应电流。

特性:动圈式麦克风因含有磁铁和线圈,不够轻便、灵敏度较低、⾼低频响应表现较差;优点是声⾳较柔润,适合⽤来收录⼈声。

应⽤:KTV场所。

1.2、电容式麦克风(Condenser Micphone)原理:根据电容两⽚隔板间距离的改变来产⽣电压变化。

当声波进⼊麦克风,振膜产⽣振动,使得振动膜和基板之间的距离会随着振动⽽改变,于是基板间的电容会变,根据Q=C*V(电容式麦克风中电容极板的电压会维持⼀个定值)得到变化的电荷量Q。

特性:灵敏度⾼,常⽤于⾼质量的录⾳。

应⽤:消费电⼦、录⾳室。

1.3、铝带式麦克风(Ribbon Micphone)原理:在磁铁两极间放⼊通常是铝制的波浪状⾦属箔带,⾦属薄膜受声⾳震动时,因电磁感应⽽产⽣信号。

1.4、碳精麦克风(Carbon Micphone)2、两种常⽤电容式麦克风的对⽐:驻极体电容麦克风(ECM)和微机电麦克风(MEMS Micphone)2.1、驻极体电容麦克风(Electret Condenser Micphone)原理:驻极体麦克风使⽤了可保有永久电荷的驻极体物质,不需要再对电容供电。

(若驻极体麦克风中内置放⼤电路,则需要供电)优点:技术成熟、价格便宜缺点:体积⼤,不⽅便SMT、引线长,造成信号衰减、⽣产⼯序多,⼀致性差、灵敏度不稳定2.2、微机电麦克风(MEMS Micphone)原理:微机电麦克风也称麦克风芯⽚或硅麦克风,硅麦⼀般都集成了前置放⼤器,甚⾄有些硅麦会集成模拟数字转换器,直接输出数字信号,成为数字麦克风。

优点:体积⼩,可SMT、产品稳定性好缺点:价格较⾼备注:⼀般情况下,我们把集成了前置放⼤器或者模拟数字转换器的麦克风称为拾⾳器(pickup)。

mems麦克风幅频曲线公式

mems麦克风幅频曲线公式

mems麦克风幅频曲线公式
摘要:
一、MEMS麦克风简介
1.1 微电子机械系统技术
1.2 MEMS麦克风的优点
1.3 应用领域
二、MEMS麦克风幅频曲线
2.1 定义与重要性
2.2 公式说明
2.3 参数含义
三、MEMS麦克风幅频曲线的应用
3.1 频率响应特性分析
3.2 性能优化
3.3 指导设计和制造
正文:
MEMS麦克风是一种基于微电子机械系统技术制造的麦克风,具有体积小、重量轻、功耗低等特点,广泛应用于各种语音识别、音频处理等领域。

MEMS麦克风的幅频曲线是衡量其性能的重要指标,通过计算和分析幅频曲线,可以了解麦克风的频率响应特性。

MEMS麦克风的幅频曲线公式如下:A(f) = 1 / (1 + (f - f0) / fc)
其中,A(f)表示幅频曲线,f表示频率,f0表示麦克风的谐振频率,fc表
示麦克风的截止频率。

MEMS麦克风幅频曲线的定义与重要性体现在它反映了麦克风在不同频率下的灵敏度变化。

在音频处理领域,幅频曲线可以帮助工程师设计出性能优良的音频系统,同时也可以指导麦克风的设计和制造。

在实际应用中,通过对MEMS麦克风幅频曲线的分析,可以得到麦克风的频率响应特性。

例如,在语音识别领域,麦克风的幅频曲线可以用来判断麦克风在接收语音信号时的灵敏度,进而提高语音识别的准确率。

同时,通过调整幅频曲线的形状,可以实现对麦克风性能的优化,以满足不同应用场景的需求。

总之,MEMS麦克风幅频曲线在麦克风性能分析、优化和设计制造过程中起着关键作用。

MEMS麦克风的基本原理教学教材

MEMS麦克风的基本原理教学教材
•声学过载点(AOP)
•在麦克风声压级开始接近声学过载点之前,失真通常不会随着声压级升高而大幅增加。但是,当达到过载点时,失真开 始快速升高。麦克风声学过载点通常是指失真达到10%时的声压级。
频响 MEMS麦克风频响是在不同频率时指灵敏度的变化。麦克风频响通常在1 kHz 时设为0 dB,对不同频率下 的灵敏度进行归一化处理。大多数MEMS麦克风的灵敏度都低于100Hz,在出现Helmholtz谐振后开始上 升,达到大约4kHz至6kHz之间。这就是许多MEMS麦克风将频响指定在100Hz至10kHz之间的原因。不过, 高性能的MEMS麦克风在20Hz至20kHz全音频带内拥有较平坦的频响曲线。
• 除输出、地和VDD引脚外,大多数数字麦克风还有时钟输入和L/R控制输入。时钟输入用于控制Δ-Σ 调制器,将传感器的模拟信号转换成PDM数字信号。数字麦克风的典型时钟频率通常在1MHz至 3.5MHz之间。麦克风输出信号在所选时钟边沿进入适合的逻辑状态,在另半个时钟周期进入高阻抗 状态。这个两个数字麦克风的输入共用一条数据线。L/R输入确定有效数据是在哪一个时钟边沿上。
MEMS麦克风封装
• MEMS麦克风采用由基板和封装盖组成的空心封装,内部组件包括声学传感器 和接口ASIC。封装基板下面是焊盘,用于将麦克风焊接在电路板或挠性电路 上。在大多数MEMS麦克风的内部,MEMS声学传感器和接口ASIC是两颗独立 的芯片,为制作能够移动的结构,声学传感器的制造工艺经过优化改良,而 ASIC芯片则采用工业标准的CMOS制造工艺。ASIC通过引线键合方法连接到传 感器和基板,然后将封装盖扣在基板上并进行密封处理。
MEMS麦克风性能评测
•帕斯卡(Pa)是压力的线性国际单位制,表示单位面积上的压力(1Pa = 1N/m2)。不过,对数单位制更适用研究声压级 (SPL),因为人耳动态范围大,能够察觉从最低20微帕到高达20帕的声压。因此,麦克风的关键性能指标通常用分贝 (dB)表示,0dB SPL等于20µPa,1 Pa等于94dB SPL。下面的参数通常是最重要的麦克风性能指标:

压电MEMS麦克风简介

压电MEMS麦克风简介

WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
MEMS麦克风气流测试
垂直气流冲击测试 1.出风口径 针管型号19# 2.压力及时间设定 气压范围0.3Mpa~0.6Mpa,每0.1Mpa递增测试,每次打压0.5s。 3.测试距离 固定距离0mm, 4.重复测试 每unit/3cycle
硅极板
RF电路
声源

硅振膜
放大器 输出
MEMS传感器
电源
输入 转换 输出
WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
MEMS麦克风结构示意
极板
振膜 MEMS传感器
ASIC放大器
WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
压电式MEMS麦克风工作原理
压电式MEMS麦克风结构示意
压电薄膜
压电MEMS
ASIC
WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
压电MEMS麦克风优势
区别与传统电容式MEMS麦克风,压电MEMS的物理材质特性以及简洁结构,使其具备了以下优点。
压电MEMS无需Bias电压,信号响应速度更快 IP6X优秀的防尘能力 IPX7优秀的防水能力 优秀的气流防护能力 良好的SNR可持续进化能力 结构简化,单层膜结构,产品具有极高可靠性
Vesper MIC: 测试后灵敏度无衰减
WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
MEMS麦克风SNR研发
WeiFang XinGang Electronics Co.,LTD
压电式MEMS麦克风应用
降噪耳机
机器 人

MEMS麦克风.

MEMS麦克风.
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。硅麦克风,全自动化生产,产品性能 一致性及品质一致性高。 传统ECM麦克风配件结构图 硅麦克风配件结构图
三、声学的电气参数的稳定度
传统驻极体麦克风,采取高电压将电荷驻存在驻极体材料上的工作原理, 电荷易受环境和使用条件影响,造成电荷逃逸,灵敏度降低。 硅麦克风采用偏置电压工作原理,无需驻存电荷,无需驻极体材料,产 品稳定性好。
Part to Part Matching:Magnitude and Phase Response
ECM vs. MEMS麦克风
一、表面贴装
相对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。
ECM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。
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-CMOS MEMS 工艺:先 制作MEMS结构再制作CMOS元件;Intra-CMOS MEMS 工艺: CMOS与MEMS元件工艺混合制造;Post-CMOS MEMS 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-CMOS MEMS 则可以在半导 体晶圆代工厂进行生产。 在Post-CMOS MEMS 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。

MIC基础知识

MIC基础知识
MEMS 麦克风是采用标准CMOS 材料和工艺制作的,它们 的构成材料硅在本质上就能够耐受表面安装时所需的高温环 境。
2.MEMS麦克风IC结构特性使其占位面积和高度比传统ECM 尺寸小得多,特殊的封装结构又使这种麦克风系统的总体高 度显著降低,尤其可以制作出称为零高度安装的特殊结构
3. MEMS麦克风振膜的尺寸和质量都很小,较之直径46mm 的ECM 振膜,其直径小于0.5mm,提高了抗振动性噪音干 扰能力
按指向性/声场作用力
1.Omni-directional 2.Uni-directional 3.Bi-directional
Common polar patterns for microphones
(microphone facing up in diagram)
Omni-directional
灵敏度( Sensitivity)
灵敏度代表麦克风将声音能量转换成电压后所产生的输出讯 号强度,是在麦克风单位声压激励下输出电压与输入声压的比值。 当输入信号固定时(1kHz),输出讯号越强,代表麦克风灵敏度越 高。
测试麦克风的灵敏度是将1 kHz的讯号在94 dB的音压电平位 准( SPL)下准下量测开路的麦克风,取得的毫伏特( millivolt ) 值,单位为mV / Pa
MEMS麦克风原理示意图
MEMS麦克风封装示意图
二者对比
1 针对传统麦克风而言,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。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(pick and place)组 装工艺,能被焊接到电路板上的元件相比,它的组装成本更 高,可靠性更低。

MEMS麦克风介绍

MEMS麦克风介绍
•动态范围是麦克风在不失真条件下检测到的最大声音和最小 声音之间的差值
–麦克风在不失真条件下“听到”的最大信号叫做声学过载点(AOP)。 意法半导体的模拟麦克风AOP值与数字麦克风的AOP值相同,均为 120dBSPL声压
–麦克风在不失真条件下“听到”的最小信号取决于信噪比(SNR)。换 句话说,最小信号相当于残余噪声,用dBSPL表示。
•基准信号是当声压为1Pa @ 1kHz 时麦克风输出端的标准信号。 •噪声信号 (残余噪声)是静音时麦克风的输出电信号。噪声信 号包括MEMS单元的噪声和ASIC的噪声。
•噪声级通常是在消声环境中测量噪声,然后用A加权方法修 改所采集的噪声。A加权滤波器与人耳频响相关 。
B
6
动态范围和声学过载点
引言
• MEMS麦克风是一种具有ECM(驻极体电容)麦克风功能的固态声音感应芯片,正在被 广泛用于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能电视、汽车语音识别、游戏机和遥控器 等现代设备中。
• 根据市调机构IHS iSuppli的市场预测,由于MEMS麦克风可靠的单片结构、优异的抗机 械振动性能、紧凑的尺寸和可选数字输出,使消费电子和手机 MEMS麦克风市场在 2010至2014年间将实现23%的复合年增长率。
8
MEMS麦克风的指向性拾音模式
• 指向性麦克风的频响通常被视为一个完美的3D球形。直径最小的麦克 风在高频时提供最佳的全指向性,因此MEMS麦克风是最佳的全指向 性麦克风。
• 使用MEMS麦克风组建麦克风阵列,可按照理想的声学模式调整频响。
B
9
•应用示例 •一对麦克风的信号经过处理后,可调整频响在X轴上的位置
B
10
优点
• MEMS麦克风特别适用于要求严格的远距离语音交互系统。紧凑的外 观设计有助于研发人员将麦克风阵列嵌入自动化家庭的墙壁、写字台 或具有语音功能的家电内。即便房间内有很多人,同时正在播放音乐, 优异的声学特性结合先进的信号处理技术,让麦克风能够从几米外识 别并采集一个人发出的语音命令。

详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别

详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别

详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别
详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别
模拟和数字麦克风输出信号在设计中显然有不同的考虑因素。

本文要讨论将模拟和数字MEMS麦克风集成进系统设计时的差别和需要考虑的因素。

MEMS麦克风内部细节MEMS麦克风输出并不是直接来自MEMS换能单元。

换能器实质上是一个可变电容,并且具有特别高的兆欧级输出阻抗。

在麦克风封装中,换能器信号先被送往前置放大器,而这个放大器的首要功能是阻抗变换,当麦克风接进音频信号链时将输出阻抗降低到更合适的值。

麦克风的输出电路也是在这个前置放大电路中实现的。

对于模拟MEMS麦克风来说,图1所示的这种电路基本上是一个具有特殊输出阻抗的放大器。

在数字MEMS麦克风中,这个放大器与模数转换器(ADC)集成在一起,以脉冲密度调制(PDM)或I2S格式提供数字输出。

图1:典型的模拟MEMS麦克风框图图2是PDM 输出MEMS麦克风的功能框图,图3是典型的I2S输出数字麦克风。

I2S麦克风包含PDM麦克风中的所有数字电路,还包含抽取滤波器和串口。

图2:典型的PDMMEMS麦克风框图图3:典型的I2SMEMS麦克风框图MEMS麦克风封装在半导体器件中比较独特,因为在封装中有一个洞,用于声学能量抵达换能单元。

在这个封装内部,MEMS麦克风换能器和模拟或数字ASIC绑定在一起,并安装在一个公共的叠层。

MEMS电容式硅麦克风

MEMS电容式硅麦克风

MEMS 硅麦克风MEMS 麦克风采用批量化的半导体制作工艺, 具有尺寸小、性能优良、一致性高等特点, 并且易于实现阵列化, 对语音效果实现了较大的提升。

根据制造技术, 麦克风可以分为两种主要类型, 传统的驻极体麦克风和MEMS麦克风。

驻极体麦克风通常由独立的金属部件和聚合物材料制成, 尺寸较大, 不易于集成和大批量生产。

而MEMS 麦克风采用与集成电路工艺兼容的硅微加工技术制成, 尺寸较小, 比较适合集成和大规模量产, 进一步降低了生产成本, 并在性能上也得到了较大的提升.电容式MEMS 麦克风主要由两块平行的导电极板组成(包括固定极板和可动极板), 当可动极板在声波作用下产生振动时, 改变了两极板间的距离, 从而引起电容值的变化。

那么, 通过专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)可以将电容的变化转换成电压信号。

从设计的角度来说, MEMS麦克风的灵敏度取决于电学灵敏度和机械灵敏度。

其中, 电学灵敏度与偏置电压和极板面积成正比, 与极板间的距离成反比。

因此, 偏置电压越高, 极板面积越大, MEMS 麦克风的电学灵敏度就越高。

但是, 增大极板面积就意味着增大MEMS 麦克风的尺寸, 提升偏置电压就意味着增加功耗, 而且偏置电压也会受到吸合电压的限制而不能任意增大。

因此, 这就需要在尺寸、功耗、灵敏度之间找到一个平衡点, 在不增加尺寸和功耗的前提下进一步提升MEMS 麦克风的灵敏度。

MEMS 麦克风的机械灵敏度与振膜(可动电极)的刚度成正比, 一般来说, 刚度越小的薄膜在声波作用下产生的形变就越大。

因此, 减小振膜刚度可以获得更高的机械灵敏度, 但是在制作过程中, 刚度较小的振膜极易受到外界的影响产生形变甚至破裂。

而且在静电力的作用下, 振膜与固定极板之间会产生一个吸引力, 导致振膜逐渐向固定极板靠近, 当振膜与固定极板接触时的偏置电压称为吸合电压。

mems mic内部阻抗

mems mic内部阻抗

mems mic内部阻抗
MemS Mic(微机电系统麦克风)是一种基于微机电系统技术
制造的麦克风,其内部阻抗取决于其设计和制造过程中使用的材料和结构。

一般来说,MemS Mic的内部阻抗相对较低,一
般在几百到几千欧姆之间。

MemS Mic的内部阻抗会对其电路特性和性能产生一定影响。

较低的内部阻抗可以提供较低的噪声和失真水平,对于麦克风的声音捕捉和放大能力有着积极影响。

此外,较低的内部阻抗也使得麦克风能够更好地适配信号处理电路,并提供更好的频率响应和动态范围。

然而,不同型号和品牌的MemS Mic可能具有不同的内部阻抗。

因此,在使用时,应该注意按照具体的产品规格和设计要求来选择适当的MemS Mic,并注意其内部阻抗的要求和特性。

mems mic结构

mems mic结构

mems mic结构
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)是一种微型电子力
学系统,是集成了微型传感器、微型执行器和微型电子控制器的微型设备。

MEMS技术能够实现微小尺寸、低耗能、高可
靠性和低成本的制造,广泛应用于各种领域,包括通信、汽车、医疗、工业控制等。

MEMS mic(MEMS麦克风)是MEMS技术应用于麦克风的
一种产品,它采用了MEMS声音传感器作为麦克风的核心组件。

与传统电容式麦克风相比,MEMS mic具有更小的尺寸、更低的功耗和更高的灵敏度。

它能够实现高质量的声音捕捉,并广泛应用于手机、耳机、智能音箱等消费电子设备中。

MEMS mic的结构一般由MEMS声音传感器、信号处理电路
和封装材料组成。

MEMS声音传感器部分通常采用微型薄膜
结构,包括薄膜振膜、电容板和支撑结构。

当声音波动作用于薄膜振膜上时,振膜会发生位移并改变电容板之间的间隔距离,从而产生电容变化。

信号处理电路会将这个电容变化转化为电压信号,并进行放大和滤波处理,最终输出麦克风的声音信号。

封装材料则用于保护和固定MEMS mic的内部结构。

总之,MEMS mic采用了MEMS技术的声音传感器作为核心
组件,结合信号处理电路和封装材料,实现高质量、高性能的声音捕捉功能。

它在消费电子设备和其他领域中具有广泛的应用前景。

数字麦克风应用指南

数字麦克风应用指南

4.产线应用注意事项
4.1 SMT回流曲线推荐
表2: 回流温度设置
Parameter Average Ramp Rate Minimum Temperature Preheat Maximum Temperature Time TSMIN to TSMAX Ramp-Up Rate Time Maintained Above Liquidous Liquidous Temperature Reference Specification TL to TP TSMIN TSMAX tS TSMAX to TL tL TL 3°C/sec max 150°C 200°C 60 sec to 180 sec 1.25°C/sec 60 sec to 150 sec 217°C 260°C +0°C/−5°C 20 sec to 40 sec 6°C/sec max 8 min max
1.5
丝来保证PCBA在Z轴可以完全被压住
应用范围:进音通道可以适当加长的双面板
1
2 3 4
3.设计推荐- PCBA固定方式及通道参数推荐
方案四
≤4
序号 1 2
部件名称 上壳 密封双面胶
Z向公差标准 ±0.05 ±0.05
3
PCBA
±10%
0.2
1.PCBA建议开孔直径0.5-0.8mm 2.PCBA通过一层0.2mm厚度的双面胶粘贴固定在上壳内部,在 MIC的进音位置开孔避让,其他地方密封,双面胶最窄位置不得 小于1.5mm,可以保证MIC进音通道的密封,装配时需要用保 压工装保证双面胶粘贴到位 应用范围:尺寸比较小的单面板
1.5
1
2 3
3.设计推荐
3.2 PCBA焊盘设计

MEMS(微型机电系统) 麦克风

MEMS(微型机电系统) 麦克风

∙MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风,简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上,可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与 CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的RF 及EMI 抑制性能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘,但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势,特别是中高端手机应用中。

目录∙MEMS麦克风的优势∙MEMS麦克风的主要参数∙MEMS麦克风的发展前景MEMS麦克风的优势∙目前,实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风,这种技术已经有几十年的历史。

ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。

与ECM的聚合材料振动膜相比,MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。

由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。

由于组装前后敏感性变化很小,还可以节省制造过程中的音频调试成本。

MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置,而ECM没有这种偏置。

有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数,还支持具有不同敏感性的麦克风设计。

传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大,并且不能进行SMT(表面贴装技术)操作。

在MEMS麦克风的制造过程中,SMT回流焊简化了制造流程,可以省略一个目前通常以手工方式进行的制造步骤。

在ECM麦克风内,必须添加进行信号处理的电子元件;而在MEMS麦克风中,只需在芯片上添加额外的专用功能即可。

与ECM相比,这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比,能够有效抑制电源电压的波动。

另一个优点是,集成在芯片上的宽带RF抑制功能,这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要,而且对所有与手机操作原理类似的设备(如助听器)都非常重要。

MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点,直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,这意味着,与ECM相比,MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。

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MEMS Microphone Wafer & MEMS Die
MEMS Wafer
MEMS Die
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Microphone Profile
Acoustic port hole
W
H
4
1
L
3
2
PIN# FUNCTION 1.OUTPUT, 2.NO CONNECTION 3.GROUND, 4.POWER
Stage
Temperature Profile
Time (Maximum)
Pro-head
170~180 ℃
120sec.
Solder Melt
Above 230 ℃
100sec.
Peak
260 ℃ Maximum
30sec.
Production Process
Wafer Fabrication
>58dB
RF-filtering capacitance
10pF, 33pF, both or none
Change in sensitivity(电压特性) <1dB across voltage range
Standard operating temperature -40℃ to + 100℃
Packaging/Cutting
Testing / Marking / Taping
Shipping Inspection
Packing
Reliability Test
MEMS Microphone 产品简介
Application of Product
MEMS Wafer Fab. < MEMS Microphone >
P/N SM0102
Figure
MEMS Microphone
Dimensions [mm]
Sensitivity [dB]
(Vs=2.0V)
3.76(W)x6.15(L)x1.45(H)
-42+/-4
* SM0103
3.76(W)x4.72(L)x1.45(H)
-42+/-4
* SM0104
3.76(W)x4.72(L)x1.45(H)
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Microphone Presentation
MEMS Microphone
1. 体积小. 2. 便于SMT安装. 3. 耐高温,稳定性好. 4. 灵活的设计应用. 5. 兼容数字化发展. 6. 自动化程度高. 7. 适合大批量生产.
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Microphone 工作原理
MEMS麦克风是由MEMS微电容传感器、微集成转换电路 (放大器)、声腔及RF抗噪电路组成。MEMS微电容极头部分包含 接收声音的硅振膜和硅背极,硅振膜可直接将接收到的音频信号 经MEMS微电容传感器传输给微集成电路,微集成电路可将高阻 的音频电信号转换并放大成低阻的音频电信号,同时经RF抗噪电 路滤波,输出与手机前置电路相匹配的电信号.完成“声--电”转换.
Current consumption
0.25mA
Supply voltage ratings
1.5V to 3.6V
MEMS Microphone 产品简介
Recommended Interface Circuit
AAC MEMS Microphone
Term4 +
Term1
Term3. Term2.
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Microphone Module Structure
Silicon diaphragm
Silicon Back Plate MEMS Acoustic S
ensor
RF Filter
ASIC
GND V out
V supply
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Packaging
Cellular Phone(CDMA, GSM, PCS), Camcorder Phone, MP3 Phone, PDA Phone etc.
Ear Phone MIC for Headsets, MP3, Bluetooth, etc.
Camcorder, Digital Camera etc.
R1
R2 +
Vref
External Gain=-R1/R2 (Set by customer)
Solder Reflow Profile
MEMS Microphone 产品简介
Maximum solder profile: Do not exceed profile listed in this table
MEMS Microphone
Packaging
Wafer Foundry Wafer Testing
Incoming Inspection
Wafer Inspection
Wafer Sawing
Wafer Expand
SMT/glueing
Pick up and place MEMS
Wire Bonding
-38+/-4
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MEMS Microphone 产品简介
MEMS Microphone Structure
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ序号 1 2 3 4 5 6 7 8
名称 Cover Housing Wire bonding PC Board Capacitor 10pF Capacitor 33pF ASIC MEMS Die
MEMS Microphone 产品简介
Notebook Computer, Desk-Top Computer Video Door Phone etc. Cordless Phone
Application of Product
MEMS Microphone 产品简介
MEMS Mic
MEMS Mic
List of Products
Performance Comparison
Specification
MEMS Microphone
Frequency range
100-10,000Hz
Sensitivity (0dB=1V/Pa @1k Hz) -42dB+/-3dB
Output impedance
<100 Ω max
Signal to noise ratio (SNR)
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