电容式MEMS麦克风有限元仿真建模以及防水防护音频MEMS膜应用

时间：

陈洪福

2022-12-05

01-电容式MEMS麦克风介绍
麦克风（学名传声器，英文Microphone）。麦克风是把声压信号转换为电信号的声电换能器。使用MEMS工艺做的微型麦克风，就是MEMS麦克风，用得较多的是电容式，或者叫静电式，利用静电力转换振动和电信号。一般使用硅作为基底，也称为硅基麦克风。相比于传统的驻极体麦克风，产品一致性好、功耗低、耐冲击。电容式MEMS麦克风尺寸非常小，mm量级，在智能手机、智能手表、平板、耳机、助听器等智能电子产品中均有广泛应用。

02-电容式MEMS麦克风有限元仿真建模

MEMS麦克风内部图像，底部是PCB板，顶部是金属外壳，内部由MEMS芯片（背板、振膜）、ASIC、印刷电路板、空腔等组件构成。
电容式MEMS麦克风出于不同应用和工艺的考量，会有不同的封装方式。入声孔有些开在外壳上，有些开在PCB板上。

当然对有限元仿真来说，这几种封装方式没有本质区别，只是几何模型的差异。选取一种设计做仿真。电容式MEMS麦克风的仿真涉及静电、结构、声、热耦合，还是比较复杂的。仿真得到麦克风的频响曲线，1kHz灵敏度-54dBV/Pa

膜片的谐振频率51kHz，远远大于工作频段。

空气谐振频率22kHz，刚好对应频响曲线的高频峰。

这个谐振峰是由于入声孔和前腔谐振造成，通过入声孔尺寸和前腔容积的设计，可以调整麦克风的高频段响应。

03-MEMS防水防护音频膜应用性能

jinnianhui金年会研发团队与国内声学产品一线品牌企业探讨研发防护产品膜路径，调研MEMS整个组装工艺流程、现场应用场景和机动工位作业。实现MEMS防水防护音频膜（RWP022EW）制造与组装的可行性。

MEMS膜产品（RWP022EW）为多层复合结构，产品分为透音区和粘连区，产品整体具有防水、防尘、抗腐、疏油，疏尘，透音，透气等功能。

MEMS膜产品（RWP022EW）粘在麦克风外壳或PCB板入声孔处，起到产品内外隔离的作用，同时透音区具有透音，透气，防水，防尘的作用。

jinnianhui金年会拥有专业的制膜设备和开发团队，成熟稳定的制膜工艺。公司配套先进的微米级精密加工设备，保证产品尺寸精度和制备一致性。同时金年会公司内部对应防水透气膜建立专业的科研开发实验室，可对产品性能进行声学、力学、防水性、透气性、微观结构、可靠性、材质成分及含量、疏油等级、水滴角分析等全方位检验测试。