芯片级封装如何影响 MEMS 麦克风的声学响应

导言

随着移动设备和语音控制系统的发展,对其声学传感器的性能要求也在不断提高。MEMS(微机电系统)麦克风已成为嵌入式音频的标准,因其外形小巧、易于集成和质量稳定而备受推崇。但是,除了传感器的性能外,还有一个因素在决定实际效果方面发挥着越来越关键的作用,那就是:MEMS 传声器。 芯片级封装.

SiSTC我们知道 封装结构直接影响声学传递函数 特别是当应用需要在更宽的频率范围内实现精度时。本文将探讨先进的建模方法如何改变我们设计和优化 MEMS 麦克风封装以实现低频和高频性能的方式。

包装建模为何重要

传统的 MEMS 麦克风封装建模依赖于 叠加等效电路模型 来预测声学行为。虽然这些简化模型在低频和中频很有效,但在模拟 高频共振, 压力梯度机械相互作用 在整个声道内。

为了解决这个问题,研究人员采用了一种更先进的方法,即 分布参数模型.

什么是分布参数模型?

与将声学参数集中在离散点上(阻力、顺应性、惯性)的块状模型不同,声学模型是一个 分布参数模型 将这些属性分散到 整个几何 的。

这样就可以

  • 🧠 高分辨率模拟 声波传播
  • 🎯 更准确 频率响应曲线特别是在 10 千赫以上
  • ⚙️ 结构变化如何同时影响机械和声学行为的可视化研究

模型的主要结论

这项研究揭示了三个主要的软件包特征是如何影响 声传递函数 以及 MEMS 麦克风的整体灵敏度:

🔘 1. 声门(声孔)尺寸

  • 影响截止频率和阻抗
  • 较大的孔可减少前腔阻力,但可能会引入共振峰

🏠 2. 前腔容积

  • 影响低频响应和声学刚度
  • 调谐音量大小有助于扩展 100-1000 Hz 范围内的平坦度

📦 3. 后腔容积

  • 影响隔膜位移和阻尼特性
  • 在更高声压级下保持线性响应的关键

这些参数共同塑造了 方向性、频率响应信噪比 的麦克风系统。

SiSTC MEMS 麦克风的设计意义

SiSTC我们的 MEMS 麦克风封装在设计时兼顾了电气和机械特性。 声学-机械共同优化 的思想。我们将分布式参数建模的见解应用于:

  • 针对特定用途优化端口和腔体几何形状
  • 最大限度减少高声压级时的频率失真
  • 确保在移动、汽车和工业环境中发挥强大性能
  • 在各生产批次中实现更严格的信噪比公差

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👉 https://sistc.com/product-category/mems-microphone/

需要高级建模的应用领域

  • 🎧 智能手机和 TWS 耳机 - 空间狭小,频谱宽广
  • 🚘 车载语音助手 - 可变声压级和不可预测的噪声环境
  • 🧠 边缘人工智能和远场语音捕捉 - 需要定向灵敏度和扩展动态范围
  • 🧪 实验室和测量麦克风 - 需要低失真和模型响应精度

结论

随着 MEMS 麦克风在现代设备中发挥越来越关键的作用、 芯片级封装设计不再是后端问题,而是性能驱动因素.通过分布式参数建模,设计人员现在可以对结构参数进行微调,以获得最佳的频率响应、灵敏度和指向性。

在 SiSTC,我们将这种建模方法直接整合到麦克风开发周期中,以确保每件产品都能满足预期声学环境的要求。

📘 参考资料: 芯片级封装对 MEMS 麦克风声学行为的影响建模, AES 第 147 届国际大会。

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