不管是因疫情影響而浮現的遠端會議/教學需求，抑或是因物聯網科技而發展出的智慧產品，皆造就了語音需求市場的崛起，而麥克風是此類聲控產品中最不可或缺的一環。

在初期根據設計經驗完成了產品線路及外觀設計之後，在後期的生產良率將大幅影響製造商的成本效率，本篇將介紹MEMS Mic的結構及常見生產注意事項。

 

1. MEMS結構

MEMS Mic為聲轉電元件，內部主要由MEMS及ASIC組成，當聲音透過收音孔進入Mic內部後，因壓力變化影響MEMS 膜面進行擺動，從而改變內部電容量，變化的電容量轉換為電訊號，再將電訊號放大後輸出進行處理。

目前市面上常見的MEMS Mic結構可大致分為兩種，以下分別提供了外觀圖及內部結構示意圖。

 

A. Top port Mic

Mic在SMT後，收音孔位於上方，優點是PCB板不需雙面打件，適用於主打”薄型”概念的產品中，例如NB。

 

B. Bottom Port Mic

Mic在SMT後，收音孔位於下方(貼合於PCB)，選用此類Mic需要於PCB上進行開孔，優點是機構氣密較好設計。

 

2. SMT生產要點

在前面介紹了Mic的結構，可以看到MEMS的膜面將直接影響到後續電訊號的轉換，因此在生產環境中，需要特別注意膜面的完整，以及盡可能地避免其他異物落入Mic內部，造成Mic收音不良影響。

以下分享幾個常見於產線上的不良case:

 

A. 異物汙染

由下圖可以看到，左圖為Mic拆蓋後正常膜面，由於Mic膜面非常薄(um level厚度)，因此當異物落入Mic後，可能會像右圖出現中心點偏移的同心圓現象，此情況通常可能導致Mic錄音偏小聲。

 

B. 膜面損壞

以下提供了MEMS 膜面損壞的比較圖，下圖fail明顯發現顏色出現差異，表示膜面已破損，通常發生於使用氣槍正對於Mic收音孔清潔，此情況通常可能導致Mic錄音無聲。

 

C. IC Burt

通常發生於ESD測試時能量過大，此情況可能導致Mic無聲。
以下為Mic拆蓋後內部實體圖:

移除ASIC上黑膠後，可以看到紅圈處出現燒焦痕跡

 

3. Synnex提供的協助

目前聯強代理Knowles全產品線，包含MEMS Mic、Smart Mic、DSP、BA (Balanced Armature)元件，產品應用橫跨NB、手機、智能音箱、IP camera、會議系統、TWS耳機等各種語音產品。

除了在前期設計的協助外，對於產線發生的不良，Knowles有一套完整的分析流程並可安排原廠人員前往工廠討論，盡可能地協助客戶找出root cause，期望改善生產良率，以符合客戶製造排程。

Knowles成立於1946年，總部位於美國伊利諾州，於上海/深圳/台灣皆有office，中國蘇州/馬來西亞檳城建有自有的工廠進行MEMS生產，因此透過與我們合作，能夠有效的提高設計效率，任何技術支援都能緊密的與原廠快速銜接。

 

以下是我司提供的協助:

1. 設計前期_ 產品應用選型討論，規格確認，測試驗證版提供。
2. 設計中期_ 線路/ Layout review，機構設計review。(提高設計效率)
3. 設計後期_ 系統驗證測試/ Issue debug。(確認設計良好)
4. 設計量產_ 產品不良處理，產線協助。(確保生產良率)

 

請與我們聯繫取得更多訊息Synnex_6N@synnex.com.tw