MEMS-Mikrofone mit hohem Signal zu Rausch Abstand und geringen Sensitivitätsstreuungen

Abstract:
Um einen hohen Signal zu Rausch Abstand (SNR) zu erreichen wurde ein mikroelektromechanischer Mikrofonchip mit zwei starren Gegenelektroden und einer beweglichen Membran entwickelt. Durch eine symmetrische Signalerzeugung kann so eine um 6 dB höhere Sensitivität erreicht werden. Integriert man diesen Chip mittels Flip-Chip Technologie in ein Mikrofongehäuse liefert der Sensor-Chip in Kombination mit einem großen Rückvolumen ein Signal zu Rausch Abstand von 66 dB(A) bei einer Sensitivität von -38 dBV/Pa. Die elektroakustischen Parameter des Mikrofons schwanken aufgrund von Streuungen der Fertigungsprozesse. So führten zum Beispiel Fertigungstoleranzen im Front-End Prozess oder durch den Gehäusungsprozess aufgetretene Verspannungen am Sensor-Chip zu einer Streuung der Mikrofonsensitivitäten. Durch eine nachträgliche Programmierung der einzelnen Mikrofonparameter konnte die Sensitivitätsstreuung auf ±1 dB bei 3 σ reduziert werden. Weiter konnte durch eine Optimierung des Testequipments die Gesamtmesszeit um 50 % reduziert werden.