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English 出版日期：2025 年 9 月2025 年 9 月
作者SISTC 微机电系统技术团队
网站： www.sistc.com
摘要
在 SISTC我们致力于推动 MEMS 麦克风 (MEMS MIC)技术，具有更高的稳定性、灵敏度和可靠性。最近，我们开发出了 新型声振电容式 MEMS 麦克风设计用于捕捉声学和低频振动信号。这种创新型 MEMS 传感器结合了 刚性隔膜、惯性质量块、抗阻结构和疏水保护层 以提高耐用性和性能。
在本博客中，我们将分享 设计原理、制造工艺、性能特点和应用实例例如 电子听诊器以说明这种新一代 MEMS MIC 如何塑造医疗、工业和物联网传感解决方案的未来。
1.背景与挑战
随着 智能设备、可穿戴设备、医疗电子产品和物联网应用目前，MEMS 麦克风被广泛应用于智能手机、助听器、智能家居设备和医疗保健仪器中。然而，传统的 MEMS 麦克风仍然面临着挑战：
- 有限的低频响应 - 大多数麦克风对 20 赫兹以下的振动（如心音）不敏感。
- 环境噪声干扰 - 空气耦合传声器很容易受到环境噪声的影响。
- 一致性问题 - 隔膜厚度、气隙和质量块的变化会降低制造的可重复性。
- 可靠性 - 在振动过程中，湿气、灰尘和粘滞可能会导致性能下降或故障。
为了克服这些障碍，国际技术和职业培训中心设计了一种新的 声振 MEMS MIC 结构
2.声振电容式 MEMS 麦克风的设计原理
新颖的设计集成了 采用质量块增强膜片的电容式传感技术:
- 带惯性质量块的刚性隔膜
振膜下方的质量块使麦克风不仅对空气传播的声音敏感，而且对低频表面振动也很敏感。 - 电容式传感结构
膜片与背板形成一个可变电容，声音或振动会导致电容变化，从而产生电信号。 - 防滑凹痕阵列
设计在隔膜和背板的底部，以防止振动造成的粘连故障。 - 疏水隔热层
添加到背板表面，以防止 水分吸附和颗粒附着. - 频率响应调整
质量块的厚度（≈300 μm）通过干法和湿法硅微加工相结合的方法进行控制，从而将传感带宽降低到 4 kHz 以下，平整度为 ±0.5 dB。
3.制造亮点
- 表面微加工 - 用于隔膜、电极和结构层。
- 块硅微加工 - 用于惯性质量块，可精确控制厚度。
- 防潮涂层 - 在实际环境中延长使用寿命。
- 晶圆级一致性 - 在 6 英寸晶圆上实现了 >80% 工艺重复性。
4.性能特点
| 参数 | 价值 |
|---|---|
| 开路灵敏度 @ 1 kHz，94 dB SPL | ≈ 12.63 mV/Pa (37.97 dBV/Pa) |
| 总谐波失真 (THD) | ≈ 0.21% |
| 声音过载点 (AOP) | ≈ 121.2 分贝声压级 |
| 频率带宽 | < 4 kHz，平坦度为 ±0.5 dB |
这些结果证实，SISTC 声学振动 MEMS MIC 可提供 低频检测能力、宽动态范围和极低失真 - 性能优于传统的 MEMS 麦克风。
5.应用实例：电子听诊器
最有前途的应用之一是 电子听诊器其中 低频振动（1-2 赫兹的心跳声） 包含重要的诊断信息。
传统麦克风会抑制或过滤这些信号，但麦克风 SISTC MEMS MIC 既能捕捉到 空中声学信号 和 机械振动这样，医疗专业人员就能进行更清晰的心音分析。
相关资源： 医疗电子设备中的 MEMS 麦克风
6.为何选择 SISTC MEMS 麦克风
- 双灵敏度 - 同时捕捉声音和振动信号。
- 卓越的低频响应 - 是健康监测和诊断设备的理想选择。
- 晶圆级一致性 - >80% 重现性，质量块厚度受控。
- 耐用性 - 防粘结构、疏水涂层和稳定的硅 MEMS 工艺。
- 多功能性 - 适用于 可穿戴设备、物联网设备、工业传感和医疗仪器.
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7.结论和未来展望
目前 SISTC 声振电容式微机电系统 MIC 引入了 新传感范例 - 结合 声学精度 与 振动检测.这种创新为以下领域带来了机遇 医疗诊断（电子听诊器、助听器）、工业振动监测、智能可穿戴设备和物联网.
未来的发展方向包括
- 为超低噪声应用提高信噪比
- 集成 ASIC 的微型封装
- 扩大频率响应，供更多消费者和专业人士使用
- 新一代听诊器和医疗物联网的进一步医疗验证
