MEMS聲換能器和提供MEMS聲換能器的方法與流程

MEMS聲換能器和提供MEMS聲換能器的方法與流程1.MEMS聲換能器的概念及應(yīng)用MEMS聲換能器（Micro-Electro-MechanicalSystemsAcousticTransducer），是利用微電子技術(shù)、微機(jī)械加工技術(shù)和材料科學(xué)等學(xué)科的交叉應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)聲能和電能的相互轉(zhuǎn)換的一種新型聲波傳感器。它由敏感元件、微波導(dǎo)和微驅(qū)動(dòng)電路組成。MEMS聲換能器是微型化、高靈敏度、低功率消耗、高集成度、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，它已被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、智能家居、無線通訊、汽車聲音處理等領(lǐng)域。2.MEMS聲換能器的種類MEMS聲換能器按照不同的工作原理可以分為無膜型壓電聲換能器、壓阻式聲換能器、電容式聲換能器、磁致伸縮式聲換能器等多種類型。以下對(duì)它們進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：（1）無膜型壓電聲換能器無膜型壓電聲換能器由鋁、鈮酸鋰等壓電材料制成。它不需要膜片，只需要直接壓電電極，其敏感度和工作頻率范圍寬，但是它的帶寬較窄。（2）壓阻式聲換能器壓阻式聲換能器采用的是壓阻傳感技術(shù)，它通過壓阻的變化來感知聲波。該聲換能器是一種低成本、高靈敏度的聲波傳感器，但其信噪比不是很高。（3）電容式聲換能器電容式聲換能器是指聲波作用時(shí)，變電容的原理，和普通的電容器不同的是，電容式聲換能器是在微機(jī)械加工的獨(dú)特結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，加入了細(xì)微的電極、驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路。它具有靈敏度高、頻響范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但成本較高。（4）磁致伸縮式聲換能器磁致伸縮式聲換能器是指通過強(qiáng)磁場(chǎng)的作用使涂有鐵磁體的彈性材料發(fā)生磁致變形從而產(chǎn)生聲音。它具有能量轉(zhuǎn)換效率高、頻響范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在輸出功率和效率方面都比其他類型的聲換能器要好一些。3.MEMS聲換能器的制造流程MEMS聲換能器的制造流程主要包括光刻、薄膜沉積、腐蝕、離子刻蝕、電鍍等多個(gè)步驟。下面對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：（1）光刻光刻技術(shù)是MEMS制造過程中最基本和最重要的步驟之一。其核心是對(duì)硅片進(jìn)行覆膜、暴光、顯影等一系列工藝操作，將預(yù)設(shè)計(jì)的圖形形狀在硅片表面完成類似于打印的過程。主要包括物理氣相沉積（PECVD）和化學(xué)氣相沉積(CVD）等過程。（2）薄膜沉積在MEMS制造的過程中，還需要通過各種方式將膜或者材料“粘”上硅片表面，然后在用各種技術(shù)進(jìn)行刻蝕和處理。興起的是PECVD，是以一種氣體來沉積一層膜，它是以流體態(tài)被送到反應(yīng)器中，通過RF激勵(lì)處理成等離子體態(tài)，沉積在硅片上。較為常見的還有熱蒸鍍、濺射沉積等技術(shù)。（3）腐蝕MEMS的腐蝕過程主要分為濕法和干法兩種。其中，濕法腐蝕取決于材料的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)MEMS組件材料的選擇和腐蝕工藝的選擇方案都有很高的要求。（4）離子刻蝕離子刻蝕是MEMS制造過程中主要的刻蝕方法。其基本方法是通過在較高溫度下進(jìn)行離子注入，然后通過物理或化學(xué)反應(yīng)將硅表面的部分基元（如Si或SiO2）所形成的原子氣相化掉，從而達(dá)到刻蝕的效果。（5）電鍍電鍍技術(shù)是MEMS制造過程中的重要組成部分。通常，需要在多項(xiàng)工藝中，還需要使用電鍍技術(shù)來構(gòu)造MEMS復(fù)雜的位置形狀。其基本原理就是在硅片表面先涂上一層薄膜，然后通過電解將金屬離子沉積到該層薄膜上，從而形成復(fù)雜的位置結(jié)構(gòu)。4.MEMS聲換能器的提供方法MEMS聲換能器的提供方法可以分為自主研發(fā)和代工。自主研發(fā)指的是公司自己擁有自主核心技術(shù)，在公司內(nèi)部進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)；代工指的是將生產(chǎn)銷售的責(zé)任委托給代工公司。下面對(duì)兩種方法進(jìn)行分別介紹：（1）自主研發(fā)自主研發(fā)需要具備一定的技術(shù)積累和優(yōu)秀的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。一般情況下，需要建立自己的實(shí)驗(yàn)室并且能夠申請(qǐng)科研項(xiàng)目資金，以應(yīng)對(duì)MEMS聲換能器研發(fā)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)需要對(duì)國(guó)內(nèi)外MEMS聲換能器市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研并進(jìn)行分類研究，以尋求差異化的發(fā)展方向。（2）代工代工通常是選擇某些有代表性的MEMS聲換能器廠商進(jìn)行合作。選擇代工公司前，首先需要對(duì)其生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備和研發(fā)能力進(jìn)行詳細(xì)的了解和調(diào)研；對(duì)其生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管控、交期管控、售后服務(wù)以及知識(shí)保護(hù)等方面是否具有足夠優(yōu)勢(shì)進(jìn)行實(shí)地考察。使用代工公司的優(yōu)勢(shì)是不需要自己投資建廠和采購(gòu)設(shè)備，并且能夠享受到代工公司的專業(yè)化管理和壓縮成本的優(yōu)勢(shì)。5.MEMS聲換能器行業(yè)的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)MEMS聲換能器在智能穿戴設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、家庭智能化、智能機(jī)器人、汽車等各種領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)前景廣闊，但是也面臨著一些挑戰(zhàn)：（1）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈MEMS聲換能器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)內(nèi)外眾多廠商已經(jīng)投入競(jìng)爭(zhēng)并且具備較大優(yōu)勢(shì)，如何在市場(chǎng)中脫穎而出是目前MEMS聲換能器廠商所面臨的巨大挑戰(zhàn)。（2）技術(shù)壁壘高M(jìn)EMS聲換能器的制造需要涉及到多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，如微電子技術(shù)、微加工技術(shù)、材料科學(xué)等，技術(shù)壁壘很高，所以MEMS聲換能器廠商需要有多學(xué)科交叉的研發(fā)團(tuán)隊(duì)來實(shí)現(xiàn)技術(shù)儲(chǔ)備。（3）產(chǎn)品質(zhì)量與成本的平衡MEMS聲換能器的成本控制是一個(gè)十分重要的問題。如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，能夠不斷降低成本、優(yōu)化生產(chǎn)工藝，從而使得產(chǎn)品更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是生產(chǎn)廠家面臨的重要問題。6.總結(jié)隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，MEMS聲換能器將會(huì)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文主要從M