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用MEMS方法制備麥克風(fēng)刻不容緩

發(fā)布時間:2009-03-02 來源:中電元協(xié)電聲分會秘書長

機(jī)遇與挑戰(zhàn):
  • 傳統(tǒng)駐極體電容麥克風(fēng)(ECM)外形尺寸的限制及難以承受自動表面貼裝工藝的高溫
  • ECM在手機(jī)、計算機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域正逐步被新型MEMS硅麥克風(fēng)所替代
  • 超小型化及低功耗也是MEMS麥克風(fēng)的主要發(fā)展趨勢
MEMS技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)新型麥克風(fēng)的高度集成,使制作集信息采集、處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字傳輸于一體的系統(tǒng)集成芯片(SOC)成為可能。它具有價格便宜、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。它的尺寸已經(jīng)達(dá)到4.72mm×3.76mm×1.5mm。 

由于傳統(tǒng)駐極體電容麥克風(fēng)(ECM)外形尺寸的限制及難以承受自動表面貼裝工藝的高溫,所以ECM在手機(jī)、計算機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域正逐步被新型MEMS硅麥克風(fēng)所替代,用MEMS方法制備麥克風(fēng)已是電聲業(yè)界一個刻不容緩的課題了。
 
MEMS麥克風(fēng)技術(shù)有很大的發(fā)展前景,使用半導(dǎo)體的工藝制造麥克風(fēng),可以在麥克風(fēng)中加上AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換和DSP(數(shù)字信號處理器)等集成電路,可以完成各種算法,實(shí)現(xiàn)微型化、智能化的系統(tǒng)。有理由說,未來的整個市場都可能對MEMS麥克風(fēng)敞開大門,但鑒于數(shù)字傳聲器在應(yīng)對惡劣的聲學(xué)噪聲和電氣噪聲環(huán)境的能力,目前最適合的還是筆記本計算機(jī)與手機(jī)類移動通信產(chǎn)品。 

為此,以提供高保真音頻技術(shù)而被音響愛好者所熟知的ADI公司最近推出了信噪比(SNR)大于61dB的MEMS麥克風(fēng)系列產(chǎn)品ADMP421ADMP401,而目前蜂窩電話中最高質(zhì)量的聲音僅為55dB。新的全向輸入麥克風(fēng)可提供數(shù)字輸出或模擬輸出,在100Hz到超過15kHz范圍內(nèi)具有良好的頻率響應(yīng),而且封裝尺寸與成本都能滿足便攜式電子產(chǎn)品制造商的設(shè)計要求,具有高保真音視頻回放、會議召集、TIA-920兼容VoIP、語音識別等功能。 

除了更好的聲音質(zhì)量,超小型化及低功耗也是MEMS麥克風(fēng)的主要發(fā)展趨勢。英飛凌面向消費(fèi)和計算機(jī)通信設(shè)備推出了新一代微型MEMS麥克風(fēng)SMM310,其尺寸只有傳統(tǒng)麥克風(fēng)的一半,而功耗更低,采用1.5V~3.3V電源的微型MEMS麥克風(fēng)功耗只有ECM麥克風(fēng)的大約13。據(jù)介紹,基于 MEMS技術(shù)的SMM310的聲學(xué)和電氣性能可與傳統(tǒng)麥克風(fēng)媲美,但其更堅固耐用,能更好地承受震動和沖擊,且耐熱性更好,可承受最高260℃的溫度。它可以焊接到任何標(biāo)準(zhǔn)PCB(印制電路板)上,能適用于大眾消費(fèi)產(chǎn)品通用的全自動化生產(chǎn)線。 

全球第一大MEMS麥克風(fēng)大廠樓氏電子(Knowles)的MEMS麥克風(fēng)用的是一種雙芯片解決方案,他們已設(shè)計出一款數(shù)字輸出MEMS麥克風(fēng),這款新產(chǎn)品采用了與其現(xiàn)有的模擬MEMS麥克風(fēng)相同的自有MEMS工藝,外加一顆具有數(shù)字電子元件的單獨(dú)芯片。該公司還宣布將于2010年推出第四代MEMS麥克風(fēng),為滿足3C產(chǎn)品持續(xù)朝向輕薄短小發(fā)展方向需求,第四代MEMS麥克風(fēng)體積將較第一代大幅縮小近75%。 

就我國而言,前幾年,中國科學(xué)院聲學(xué)研究所使用創(chuàng)新基金完成了樣品研制。目前,國內(nèi)大型的微型電聲器件生產(chǎn)企業(yè),如瑞聲聲學(xué)科技公司、歌爾聲學(xué)公司和東莞泉聲公司已能量產(chǎn)該產(chǎn)品,并擁有多項專利。清華大學(xué)在國際上率先成功研制了高品質(zhì)、實(shí)用化的鐵電微麥克風(fēng)產(chǎn)品。鐵電微麥克風(fēng)是將鐵電薄膜技術(shù)與硅微電子技術(shù)相結(jié)合,是一種新型微聲學(xué)器件。該產(chǎn)品具有微型化、靈敏度高、頻響帶寬、可靠性高、低成本等突出特點(diǎn),并可實(shí)現(xiàn)微麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、放大電路及其他電路的單芯片集成。 
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