硅MIC

yixichao

谁知道硅MIC的工作原理啊??最好是具体点,谢了!

gxnugl

前言
在2004年，消费性电子产品诸如：行动电话、数字式个人助理(PDA)、数字相机以及MP3播放器等，已使用超过十亿组麦克风。这些产品大部份均使用传统的电容式麦克风(ECM)，而由于这种麦克风不耐高温的特性，生产时需要搭配各种不同零件并加以人工组装。有鉴于此，楼氏电子(Knowles Acoustics)率先推出一种优于传统电容式麦克风特性，以微机电(MEMS)技术为主的硅晶麦克风－SiSonic。SiSonic具有耐高温与适用于无铅制程的特性，使其成为自动化生产的最佳选择。
微机电(MEMS)核心技术与漂浮式(free-floating)振膜
为达到大量生产消费性电子产品稳定表现的需求，SiSonic的设计采用微机电技术为核心。同时，楼氏电子为了稳定音质并减少失真，导入漂浮式(free-floating)振膜的技术。如下图一，在整张振膜只保留一个供传导电荷所需的接点。
图一：漂浮式(free-floating)式振膜，利用微机电蚀刻技术在整张振膜上只留下一个接点，其周围有36个支撑柱。
SiSonic麦克风的振膜利用周围的36个支撑柱为支撑，而非传统的黏贴方式。因而，其振膜依靠在微机电蚀刻结构上仍可自由移动。振膜的厚度仅有一微米，有效直径为560微米。在11伏特的驱动电压下产生的静电场造成振膜与背极板(back plate)间分离的距离为4微米，并产生0.5微微法拉(pF)的电容值。图二为微机电结构设计的剖面图。
图二：SiSonic麦克风微机电结构设计剖面图
在所有其它的变量都固定之情形下，剩下的只有振膜的厚度与振膜与支撑柱之间的距离。因此，麦克风的灵敏度可简单的由改变支撑柱的蚀刻来控制。
互補金屬氧化半導體(CMOS)线路
SiSonic麦克风的互補金屬氧化半導體(CMOS)线路包括了：偏压电源、低阻抗放大器(整流器)。偏压电源供给振膜11伏特的电源(如同高阶电容式麦克风的原理)。由于没有任何的电荷存于其中，因此即便处于高温的环境下也不影响其灵敏度；这也是表面固定式组件(SMD)的必要条件。 电压整流器可在电源变化时提供稳定的电源给麦克风，在1.5到5伏特范围内变化的电源将不造成麦克风灵敏度任何的变化。在电源因不同原因造成的调变情形下(例如射频调变)整流器仍将提供稳定的电源。SiSonic的電源供應抑制率(Power Supply Rejection Ratio)为-30dB；相较于传统电容式麦克风的-2dB而言有相当大的优势。  
图三：在微机电印模(MEMS die)上互補金屬氧化半導體(CMOS)线路包括了偏压电源、低阻抗放大器(整流器)。
SiSonic麦克风的封装技术
封装技术是SiSonic麦克风设计上的一大挑战。除了体积大小与其成本考量之外，稳定且高良率的生产技术更是困难但必要的因素。底层的印刷线路板(PCB FR4)周围包含了各个接点，上方的导电墙壁必须与下方的印刷线路版完全密合，并于墙角内侧加上导电银胶，使得封装形成一个完整的防护面。此封装可抵抗摄氏100度的恒温，以及自动化生产时通过锡炉的标准环境(摄氏260度，30秒)。
图四：微机电冲模(MEMS die)与互補金屬氧化半導體(CMOS)线路(黑胶覆盖者)与滤波电容器在印刷线路板(PCB FR4)上的排列组合
性能表现与技术资料
SiSonic麦克风在测试中表现出与传统电容式麦克风同样的性能。尽管其振膜面积只比最先进的4厘米电容式麦克风小4%，其标准自身噪音却仅有37dB。SiSonic麦克风的灵敏度中心值为-42dBV(0dB=1V/Pa)；图五为其典型的频率响应图(从10Hz到10kHz)。
图五：SiSonic麦克风典型的频率响应图(10Hz到10kHz)
由于SiSonic麦克风振膜的轻量化及其周围有限的空间设计，使其对振动的敏感度极低。由图六可看出SiSonic麦克风(直接固定于PCB上)与标准6厘米电容式麦克风(有/无橡胶护罩)在振动噪音灵敏度上的比较。
图六：SiSonic麦克风(黑色线，直接固定于PCB上)与标准6厘米传统电容式麦克风(灰色线，无橡胶护罩；淡灰色线，有橡胶护罩)在振动噪音灵敏度
实验结果显示传统电容式麦克风在加上橡胶护罩后仅仅只有改善频率为1 KHz以下的振动噪音灵敏度；在2~5 KHz的频段反而由于共振频率的缘故产生了一个特别明显的谐振；而这个频段正好落在人类语音频带的上半部。SiSonic麦克风则明显表现的比传统电容式麦克风来的好(优于无橡胶护罩约10dB；有橡胶护垫的6dB以上)。
结语
楼氏电子所研发的SiSonic硅晶麦克风，由于其为表面固定式组件(SMD)与可过标准锡炉(reflowable)的特性，使其成为大量生产消费性电子产品的最佳选择。除了可完全自动生产组装所带来的成本降低外，其低震动灵敏度的特性使其可应用于所有的手持式电子设备；例如：手机、数字式个人助理(PDA)、数字相机以及MP3录放音机等。在每次开关机(供电)后SiSonic麦克风便重新提供稳定的灵敏度与频率响应。SiSonic的高電源供應抑制率(Power Supply Rejection Ratio)能将电源受不同调变信号所造成的影响降至最低；此一技术在新世代多功能手机的设计上更将显其重要性。

楼氏电子宣布推出全新的“数字式”系列SiSonicä贴片式麦克风。此乃全球首款“数字式” 贴片式麦克风，采用楼氏经过业界验证的微机电麦克风技术，并提供各种封装尺寸，完全适用于对零部件密度要求严格的应用领域——例如移动电话、数码相机和MP3播放器等。工程样品日前推出，大规模生产计划于2006年第二季度开始。
　　与“模拟式”SiSonic麦克风相比，“数字式”SiSonic为脉冲密度调制（Pulse Density Modulation）产品，包含集成休眠模式，能够与立体声输入应用兼容。这款麦克风简化了各种便携式电子产品的设计过程。数字式SiSonic的设计融合了相同的专利MEMS技术，这项技术已经在越来越多的SiSonic产品系列中得到广泛应用。因此，数字式SiSonic可以采用标准的自动化选放设备进行装配，符合无铅要求，并且与行业标准的无铅焊接工艺兼容（260°C下回流焊接达30秒钟）。
　　“三年来，我们一直顺利进行大规模生产，有100多家客户目前正在使用我们标准的“模拟式”MEMS麦克风，因此，SiSonic的产品组合继续扩大中。作为MEMS麦克风领域的领导者，随着“数字系列”产品的推出，楼氏电子正在麦克风技术领域中实现更高程度的整合。”副总裁兼总经理Mr. Jeffrey Niew说。
　　SiSonic提供1.6-2.9V的标准使用电压范围，最大耗电量为500uA，适用于高温回流焊接制程，可在高达100° C的温度下正常工作。

【文件名】:07530@52RD_硅麦克风.doc
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【大　小】:233K
【简　介】:
【目　录】:包含有图片的
[br]<p align=right><font color=red>+5 RD币</font></p>

yixichao

谢谢了　。我怎么不能进行奖励啊！

yixichao

谁有硅MIC的制作工艺啊？？

gxnugl

硅麦克风的制作就不是现在驻极体那么简单的几步,完全手工就可以完成的了,楼上的不会想自己做吧?   能够与各大科研或者芯片机构联合,应该成本与成功的几率会很高

4232605

原理与普通的电容麦克风是一样的。
只不过采用的微加工技术。
其工作原理类似最早的电容式麦克风，要提供偏置电压的。

tasl

硅MIC的制程需要采用MEMS技术。同时硅MIC内部提供ADC转化，采用数字接口做性能验证和接入电路。

koala555

dingqi

deng_1110

顶你,不错,以后多发一些MEMS资料出来...........

yingtao19

以下是引用tasl在2007-8-26 10:23:10的发言：
硅MIC的制程需要采用MEMS技术。同时硅MIC内部提供ADC转化，采用数字接口做性能验证和接入电路。

现在谁家的硅mic已经可以数字化了？应该都是模拟的吧。[em02][em02]

xining

以下是引用yingtao19在2008-5-13 8:42:31的发言：


现在谁家的硅mic已经可以数字化了？应该都是模拟的吧。[em02][em02]

我们用的就是楼氏的这种，也看过其公司的两个硅MIC的datasheet是模拟的.下面转载一些MEMS的资料。
運用微機電系統(Microelectromechanical systems；MEMS)工藝所製成的矽晶麥克風(或稱：MEMS MIC)，與傳統的駐極式電容麥克風(Electret Condenser Microphone；ECM)有何不同？
ECM的原理是將探測到的音波信號轉換成電子信號，再將電子信號透過駐極連接到具緩衝性質(Buffer)的場效電晶體(Field-Effect Transistor；FET)的閘極，以此將電波信號放大而得。
而MEMS MIC方面，內分成微機械性的MEMS部分與微電路性的ASIC部分，MEMS部分將探測到的音波信號轉成電子信號，再將電子信號傳送到ASIC部分，由ASIC的放大器將信號放大而得。
不過這只是概略原理，實際而言MEMS MIC還必須內建電荷泵，將工作電壓進行調整，再將調整後的電壓供應至MEMS部分，讓MEMS部分能執行聲、電轉換的工作，同時ASIC部分要對外輸出已電子化的聲波信號。
進一步的，倘若信號要以數位方式輸出，則ASIC部分還必須內建類比數位轉換器，且轉換完成的數位信號會以串列方式輸出，這時MEMS MIC必須有外部輸入時脈信號，才能確切對外輸出數位化的電子聲波信號。如此就不僅是一個MEMS MIC，而且還是一個數位化的MEMS MIC。
MEMS MIC前途似錦
很明顯的，MEMS MIC遠比傳統ECM複雜，甚至較昂貴，但MEMS MIC卻有著多項ECM所不及的優勢，例如：可大量效率性生產；容易與其他功效的微電路整合；容易實現數位化；能承受回流焊接；品質一致且穩定性高；體積小，適合用在短小輕薄的應用設計中。
特別是「承受回流焊接」部分，IEA的MEMS MIC能承受攝氏260度的高溫而不壞損，如此在電子製造加工上具有優勢，包括過錫爐、解焊後重焊等都不用擔心會壞損。正因為有種種超越傳統ECM的優勢，因此德國Darmstadt工業大學的教授，同時也是傳統ECM麥克風的發明人：Sessler教授才會大膽預言：「再過若干年，人們將不再使用傳統麥克風，取而代之的將全部是矽晶麥克風(即MEMS MIC)。」
主流技術為電容式探測
前面所言為MEMS MIC的整體原理，然在此要更仔細說明MEMS MIC的前端聲波探測技術，目前的探測技術主要有5種：電容式、壓電式、壓阻式、光學式、微流式，5種方式各有其優缺點，例如壓電式有熱飄移效應的問題，在無信號時其零點準位並不精準；或如壓阻式的靈敏性仍不足；光學式精度雖高但成本也高，眼前僅限於航太領域使用。所以，最適合大宗普及運用的是電容式，事實上傳統ECM的探測原理也屬電容式。
MEMS MIC的研製流程
瞭解MEMS MIC技術後，IEA自己在MEMS MIC方面的實際作法又是如何呢？首先，IEA先進行MEMS MIC的研發，包括MEMS部分的研發與AISC部分的研發，經過各種研製、測試、驗證後，再將確定的MEMS設計、ASIC設計分別交付給專業的晶片代工業者生產，生產出MEMS晶片與ASIC晶片。IEA取回MEMS晶片與ASIC晶片後，再自行進行封裝及測試，一旦封裝、測試完成即可出貨給客戶。
在整個研製流程中，除了IEA自有的MEMS設計、ASIC設計外，封裝方面也是IEA自有的技術，對此IEA已申請15項的MEMS MIC封裝技術專利，相關的晶片智慧財產權也申請達20項之多。在IEA的封裝專利上，許多技術是在於如何降低封裝、測試的成本，這也使的IEA的MEMS MIC的價格上擁有絕佳的競爭力。
此外，用MEMS工藝來製造麥克風，很大的一項誘因即是讓麥克風的體積更為短小輕薄，現在IEA已能製出多種輕薄型的MEMS IC，尺寸上為4.72 x 3.76 x 1.25公釐、6.15 x 3.76 x 1.25公釐，甚至已能夠達4 x 4 x 1.25公釐的超小型境界。且在體積精縮的同時仍不失精準性，在200Hz&#8764;3kHz的頻率內都能保有正負3dB的相對響應(Relative Response)。
MEMS MIC的未來發展推估
往未來看，我個人認為MEMS MIC有以下的發展趨勢：數位化、陣列化、整合化。
在數位化方面，過往MEMS IC是對外輸出類比性的電子聲信號，往後將逐漸轉變成輸出數位性的電子聲信號，即如前述的MEMS IC內的ASIC部分將追加類比數位轉換的電路。
而陣列化的發展趨勢，過去1個MEMS MIC內只有1個探測聲波的單體，未來單體數將會增加，即是1個MEMS MIC會有2個以上的聲波探測單體，單體數愈多，轉成數位信號後可透過比對性演算，讓聲音品質更為提升。事實上目前就有陣列化麥克風(Array MIC)的趨勢，只是現有作法是用多個封裝，每個封裝內各1個單體來實現陣列化，往後將會是在單一封裝內就實現陣列化。
至於整合化，由於MEMS MIC在工藝尺寸上已接近積體電路、微電子電路，所以能輕易與其他功效晶片整合，未來同時性的影音通訊將愈來愈成熟普及，所以MEMS MIC很有可能與CMOS影像感測器(CMOS Image Sensor)一併整合，或者其他相關應用的整合，屆時MEMS MIC將不再是獨立封裝，而將會與其他電子晶片一同封裝，甚至在研製、生產時就採行一體性研發設計、一體性晶圓片生產。如此MEMS MIC將無所不在。(郭長祐採訪整理)

圖說：IEA公司研發的MEMS MIC(微機電式麥克風)優點之一在於體積精巧，圖中膠帶上的1、2、3數字後的第4、第5位置即是2個MEMS MIC。(郭長祐攝)

圖說：IEA公司以傳統工藝(非MEMS工藝)製成的陣列式麥克風，每個封裝內有兩個聲波探測單體，一個為全向性聲波探測，另一則為單向性聲波探測。(郭長祐攝)

圖說：IEA公司以傳統工藝(非MEMS工藝)製成的數位式麥克風，數位化的好處在於信號傳遞距離遠，相對的類比信號一經長程傳遞就容易受雜訊干擾而影響信號精確性。(攝影：郭長祐)

Jerryliu08

YAMAHA 的硅麦克是数字了。如果有需要或寻求这方面的资料请和我联系。但是目前大陆市场几乎没有人在用。
MSN:jerry_liu2008@live.cn

yingtao19

用常规的SMD数字mic替代Si数字mic，价格优势明显！
信噪比优势明显！

anna8384

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jsfb126

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drivor

我司做MEMSTECH 的硅麦克风  杨建辉 信一电子 13723791959 欢迎 索取资料

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chenlu324

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呵呵，好东西，就是看不到

xiaokun08

这么好的帖子，顶了