Siliziummikrofone, auch als MEMS-Mikrofone (mikroelektro-mechanische Systeme) bekannt, haben aufgrund ihrer geringen Größe, Haltbarkeit und einfacher Integration in digitale Systeme eine erhebliche Traktion in der Unterhaltungselektronik erlangt. Es gibt zwei Hauptklassifikationen von Siliziummikrofonen:
1. Mems IC mit ASIC -Verstärker
Die erste Klassifizierung beinhaltet die Herstellung von MEMS-ICs durch spezielle MEMS-Gießereien, kombiniert mit einem ASIC-Verstärker (anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis). Diese Mems und ASICs werden unter Verwendung einer SIP -Methode (System in Package) in einen Silizium -Mikrofonchip verpackt. In diesem Prozess ist es wichtig, das Zwerchfell vor Schäden während der Verpackung zu schützen, was die Kosten erhöht.
2. CMOS-basierte MEMS-Struktur
Die zweite Klassifizierung verwendet CMOS-Waferherstellung (komplementäres Metalloxid-Sämienzusammenführer), um zuerst die ASIC-Komponente zu erzeugen. Anschließend wird eine MEMS-Struktur unter Verwendung eines Postprozesses gebildet, der das Zwerchfell und den Hohlraum erzeugt. Derzeit kann der MEMS -Prozess aufgrund der Notwendigkeit einer Polymerabscheidung auf dem Zwerchfell nicht vollständig in Standardeinrichtungen für CMOS -Wafer integriert werden, was bei Halbleiter -IC -Prozessen noch nicht Standard ist.
Sobald der CMOS -Prozess abgeschlossen ist, ist das Zwerchfell an der Vorderseite des Chips geätzt und die Hohlraum- und Akustiklöcher sind auf der Rückseite geätzt. Dieser Prozess wird durch die Verwendung eines Trägerwafers erreicht. Standard -CMOS -Einrichtungen können diese Umgebung derzeit nicht schaffen, was den Prozess komplexer macht.
Herausforderungen in der Verpackung
Die größte Herausforderung für beide MEMS -Klassifikationen liegt in der Verpackungstechnologie. Die Patente für die MEMS -Mikrofonverpackung werden von wenigen Unternehmen kontrolliert, insbesondere in den USA, was zu einer Konzentration an Marktanteil bei einigen wenigen Herstellern führt.
Marquess Electronics 'Ansatz
Marquess Electronics verwendet eine innovative Methode, bei der nach dem CMOS -Prozess die Hohlraum- und Akustiklöcher aus der Rückseite des Chips gebildet werden, wobei die MEMS -Struktur freigegeben wird. Dieser Prozess erfordert keine speziellen Geräte oder Materialien, was ihn in bestehenden CMOS -Waferanlagen möglich macht, was dazu beiträgt, die Entwicklungskosten zu senken.
Darüber hinaus integriert Marquess Electronics das CMOS-Schaltkreis und das MEMS-Mikrofon direkt in einen einzelnen Chip unter Verwendung der Verpackungstechnologie auf Waferebene. Diese Methode vermeidet auch, dass das Zwerchfell während der Verpackung beschädigt wird, was ein häufiges Problem bei herkömmlichen Methoden sein kann.
Vorteile von Siliziummikrofonen
Siliziummikrofone haben aufgrund ihres Wetterwiderstands, ihrer geringen Größe und der einfachen Digitalisierung weitgehend ECM (Elektretkondensatormikrofone) in Mobiltelefonen ersetzt, insbesondere in Smartphones. Sie bestehen aus Halbleitermaterialien, die stabil und von Umweltveränderungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit nicht betroffen sind, um eine konsequente Klangqualität zu gewährleisten. Diese Haltbarkeit macht Siliziummikrofone für die automatisierte Baugruppe SMT (Surface Mount Technology) geeignet, bei der die Temperaturen bis zu 260 Grad erreichen können, was ansonsten ECM -Membran schädigen würde.
Anwendungen von Siliziummikrofonen
Zusätzlich zu Smartphones werden Siliziummikrofone auch in Laptops zunehmend verwendet und werden in der Entwicklung von sprachgesteuerten Set-Top-Boxen getestet. Die digitalisierten Signale von Siliziummikrofonen ermöglichen Rauschreduzierung, Sprachstrahlforming und Echo -Stornierung, was zu einer überlegenen Anrufqualität führt.
