Bestimmung der Temperaturhysterese von MEMS-Mikrofonen mithilfe der Finiten Elemente Methode

Abstract:
Ziel der hier vorgestellten Arbeiten ist es die Genauigkeit von Flip-Chip MEMS-Mikrofonen zu verbessern. Dazu wurde die Temperaturhysterese gemessen und mit der Finite Elemente Methode berechnet. Für die Messungen wurden die Mikrofone eine Stunde bei 90 °C getempert. Anschließend wurde der Verlauf der Empfindlichkeit gemessen. Die Messungen zeigen, dass die Empfindlichkeit 30 Sekunden nach dem Tempern um etwa 0,6 dB größer als vor dem Tempern ist. Die Empfindlichkeit nimmt dann ab, liegt nach 4 Stunden aber immer noch ca. 0,3 dB über dem Startwert. Die Ursache für diesen Verlauf sind Kriechdehnungen der Lotkugeln. Auch eine der Messung entsprechende Simulation zeigte das Kriechen der Lotkugeln. Messung und Simulation stimmen gut überein. Es ist deshalb möglich mit dem erstellten Modell zu berechnen, durch welche Änderungen der Geometrie und der Materialien die Temperaturhysterese reduziert werden kann.