MEMS麥克風(fēng)以其極致的小巧、卓越的性能、強(qiáng)大的穩(wěn)定性和極具競(jìng)爭(zhēng)力的成本，席卷了從消費(fèi)電子到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)角落。無(wú)論是打造清晰通話(huà)的TWS耳機(jī)，賦予智能設(shè)備“聽(tīng)”的能力，還是在嘈雜環(huán)境中精準(zhǔn)拾音，MEMS麥克風(fēng)都扮演著至關(guān)重要的角色。本指南將帶您深入淺出地探索MEMS麥克風(fēng)的核心世界，我們將撥開(kāi)技術(shù)迷霧，聚焦實(shí)際應(yīng)用，為您解析MEMS麥克風(fēng)從設(shè)計(jì)到應(yīng)用的一系列注意事項(xiàng)和應(yīng)用指南。無(wú)論您是硬件工程師、聲學(xué)設(shè)計(jì)師、產(chǎn)品經(jīng)理，還是對(duì)前沿科技充滿(mǎn)好奇的愛(ài)好者，這份指南都將為您提供實(shí)用、落地的知識(shí)，助您充分發(fā)揮MEMS麥克風(fēng)的潛能，讓您的聲音產(chǎn)品“聽(tīng)得更清，做得更棒”！

MEMS麥克風(fēng)簡(jiǎn)介

MEMS結(jié)構(gòu)分類(lèi)

Top結(jié)構(gòu)：性能低，SMT引入異物風(fēng)險(xiǎn)低，如果做高性能需通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

Bottom：性能高，SMT引入異物風(fēng)險(xiǎn)高，需注意防護(hù)。

主要部件和功能說(shuō)明

過(guò)程和存儲(chǔ)建議

?MEMS產(chǎn)品對(duì)潔凈度要求較高，建議在10萬(wàn)級(jí)以上凈化車(chē)間組裝生產(chǎn)；

?產(chǎn)品周轉(zhuǎn)過(guò)程中需注意音孔防護(hù)，禁止洗板操作；

?產(chǎn)品保存期限：在ESD包裝袋未打開(kāi)，環(huán)境條件：30 oC，70% R.H.的情況下，可在客戶(hù)代理商端存儲(chǔ)12個(gè)月；

整機(jī)PCB焊盤(pán)和網(wǎng)板設(shè)計(jì)

?建議整機(jī)PCB焊盤(pán)與MIC焊盤(pán)比例為1:1；

?推薦鋼網(wǎng)厚度范圍為0.08-0.1mm，鋼網(wǎng)開(kāi)孔與PWB焊盤(pán)比例為0.8:1或者0.9:1，以將錫珠含量降至最低；

?MIC音孔周?chē)丨h(huán)網(wǎng)板建議采用3段式設(shè)計(jì)，連接筋寬度0.12-0.15mm，在保證地環(huán)閉合的同時(shí)降低氣泡產(chǎn)生概率；

?MIC方形焊盤(pán)和圓形焊盤(pán)建議采用分段式設(shè)計(jì)，網(wǎng)板開(kāi)孔面積占焊盤(pán)面積的75-80%，以降低氣泡產(chǎn)生概率；

整機(jī)PCB線(xiàn)路設(shè)計(jì)建議

模擬MEMS整機(jī)線(xiàn)路設(shè)計(jì)建議

?靠近VDD端對(duì)GND增加濾波電容C1，建議電容值0.1μF，可以降低電源端紋波干擾；

?輸出端增加隔直電容C2，可以減小MIC輸出直流電壓對(duì)Codec影響。其值可根據(jù)以下公式計(jì)算得出

3dB cut-off frequency=1/2πRLC2，其中RL負(fù)載電阻

?針對(duì)單端MIC，為降低干擾，建議采用偽差分電路。

數(shù)字MEMS整機(jī)線(xiàn)路設(shè)計(jì)建議

?可通過(guò)對(duì)L/R引腳的設(shè)置實(shí)現(xiàn)單聲道或者雙聲道的使用，一般情況下，單MIC使用時(shí)，建議客戶(hù)將L/R引腳接地，避免電源噪聲的影響；

?雙MIC使用時(shí)，可將兩個(gè)MIC的輸出并聯(lián)走一條輸出線(xiàn)，適合多MIC陣列應(yīng)用場(chǎng)景，節(jié)約I/O口資源。

?建議在靠近每個(gè)麥克風(fēng)VDD端放置一個(gè)0.1-1uF電容，消除電源紋波；

CLK走線(xiàn)長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，需要在靠近c(diǎn)odec端串聯(lián)50-100Ω匹配電阻，消除信號(hào)反射；

?不要在DATA上加上拉/下拉電阻，可通過(guò)增加buffer電路來(lái)提升驅(qū)動(dòng)能力；

?禁止信號(hào)線(xiàn)(CLK/DATA)長(zhǎng)距離相鄰并行走線(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致高頻信號(hào)干擾；

靜電防護(hù)設(shè)計(jì)建議

靜電分為接觸和空氣兩種方式，各自設(shè)計(jì)電路參考如下：

接觸靜電：MIC本身具備一定防靜電能力，若不能滿(mǎn)足整機(jī)需求，建議在VDD和OUT增加TVS，穩(wěn)壓管或壓敏電阻來(lái)提升抗靜電能力。

空氣靜電：針對(duì)各管腳的靜電，建議同接觸靜電線(xiàn)路；針對(duì)音孔的靜電，主要靠增加靜電泄放路徑，即增加接地路徑，以便靜電可以通過(guò)GND泄放掉。

射頻干擾設(shè)計(jì)建議

手機(jī)射頻干擾、藍(lán)牙2.4GHz干擾、以及WiFi 5-6GHz干擾為主要的射頻干擾源，已成為MEMS選型必須要考慮的因素。通過(guò)濾波線(xiàn)路和抗干擾金屬殼設(shè)計(jì)，可以有效提升抗射頻干擾能力。同時(shí)，針對(duì)客戶(hù)端遇到的問(wèn)題，可以參考如下步驟優(yōu)化：

1）確定干擾是傳導(dǎo)還是輻射

2）定位干擾位置

3）通過(guò)增加濾波、隔離、屏蔽等方式優(yōu)化

SMT貼片建議

吸取建議

?Bottom結(jié)構(gòu)可以直接吸取外殼表面，注意避開(kāi)邊緣位置；

?Top結(jié)構(gòu)吸取時(shí)注意避開(kāi)音孔位置

整機(jī)PCB分板建議

?PWB或FPC分板時(shí)建議使用防護(hù)膠貼住MIC音孔或使用治具密封，預(yù)防分切產(chǎn)生的粉塵進(jìn)入MIC內(nèi)部；

?分板后禁止使用氣槍直接吹擊殘留碎屑，如果必須進(jìn)行清潔，可采用以下兩種方式：

1）使用無(wú)塵布擦拭，擦拭過(guò)程注意靜電防護(hù)和MIC防護(hù)

2）必須使用氣槍吹擊時(shí)，建議吹擊條件：氣壓＜0.3Mpa，氣槍內(nèi)徑＞2mm，吹擊距離＞5cm，吹擊時(shí)間＜5S；

返工推薦建議

?Bottom結(jié)構(gòu)MIC,熱風(fēng)槍垂直對(duì)準(zhǔn)MIC約15S,距離1-2cm；

?Top結(jié)構(gòu)MIC，熱風(fēng)槍60°對(duì)準(zhǔn)MIC遠(yuǎn)離音孔的位置約15S，距離1-2cm，音孔貼可泄氣的高溫膜防護(hù)；

整機(jī)聲音通道設(shè)計(jì)建議

?機(jī)殼聲孔開(kāi)孔直徑盡量大(≥φ1.0mm)，厚度盡量薄(≤1mm)；

?膠套和密封墊聲音通道直徑盡量大(Top類(lèi)大于音孔0.5mm)；

?聲孔增加mesh或其他聲阻材料，可以降低高頻諧振峰幅度，得到更平坦的頻響曲線(xiàn)。

?聲音通道長(zhǎng)度盡量短(<3mm)，建議L型管道設(shè)計(jì)，既可以減小異物引入風(fēng)險(xiǎn)，又能保證頻響平坦性；

常見(jiàn)聲音通道設(shè)計(jì)

?Bottom結(jié)構(gòu)MIC整機(jī)板設(shè)計(jì)需要開(kāi)孔，為保證頻響曲線(xiàn)的平坦性，開(kāi)孔不易過(guò)小，但考慮到地環(huán)焊接面積以及異物引入風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)孔也不易過(guò)大，建議值參考下表：

裝配建議

?整機(jī)小板固定建議

通過(guò)鎖螺絲或卡扣方式固定在整機(jī)上，此過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，作用在MEMS上，導(dǎo)致靈敏度變化甚至破膜問(wèn)題。建議MIC放置在整機(jī)小板的中間位置，同時(shí)避開(kāi)螺絲孔或卡扣等應(yīng)力集中點(diǎn)，鎖螺絲時(shí)需均勻用力，避免局部用力過(guò)大。

?聲音通道裝配建議

整個(gè)聲音通道必須保持密封，任何聲音泄露都可能引起回聲、噪聲及頻響問(wèn)題。

回聲問(wèn)題多數(shù)是由墊圈密封不嚴(yán)引起的，墊圈處的聲泄露會(huì)讓喇叭的發(fā)聲及其它噪聲進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)部從而被MIC拾取，也會(huì)導(dǎo)致其它噪聲源產(chǎn)生的音頻噪聲被MIC拾取，從而引起回聲或噪聲問(wèn)題。

整機(jī)測(cè)試建議

?對(duì)于密閉腔測(cè)試環(huán)境，需保證工裝與MIC聲孔密封貼合，避免漏氣影響頻響曲線(xiàn)。

?如果需要金咪校準(zhǔn)聲腔，建議使用標(biāo)準(zhǔn)金咪。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)金咪的話(huà)，需使用各廠(chǎng)家的麥克風(fēng)單獨(dú)做金咪，不同廠(chǎng)家金咪不可通用，以免引起靈敏度差異。

?數(shù)字麥克風(fēng)如果采用DA轉(zhuǎn)換方式測(cè)試靈敏度，則不同DA轉(zhuǎn)換板之間會(huì)有差異，建議與客戶(hù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)標(biāo)。