Os microfones de silício, também conhecidos como MEMS (microfones micro-eletromecânicos), ganharam tração significativa na eletrônica de consumo devido ao seu pequeno tamanho, durabilidade e facilidade de integração nos sistemas digitais. Existem duas classificações principais de microfones de silício:
1. Mems IC com amplificador ASIC
A primeira classificação envolve a fabricação de MEMS ICs por fundições especializadas do MEMS, combinadas com um amplificador ASIC (Circuito Integrado Específico de Aplicação). Esses MEMS ICS e ASICS são embalados em um chip de microfone de silicone usando um método SIP (System in Package). Nesse processo, é fundamental proteger o diafragma contra danos durante a embalagem, o que aumenta o custo.
2. Estrutura MEMS baseada em CMOS
A segunda classificação usa CMOs (fabricação complementar de bolas de bolas de metal-óxido-semicondutor) para produzir o componente ASIC primeiro. Em seguida, uma estrutura MEMS é formada usando um pós-processo que cria o diafragma e a cavidade. Atualmente, o processo MEMS não pode ser totalmente integrado às instalações de wafer CMOS padrão devido à necessidade de deposição de polímero no diafragma, o que ainda não é padrão nos processos de IC semicondutores.
Depois que o processo CMOS é concluído, o diafragma é gravado na frente do chip e a cavidade e os orifícios acústicos são gravados nas costas. Esse processo é alcançado com o uso de uma bolacha de transportadora. No entanto, as instalações do CMOS padrão atualmente não podem criar esse ambiente, tornando o processo mais complexo.
Desafios na embalagem
O principal desafio para ambas as classificações MEMS está na tecnologia de embalagens. As patentes da embalagem de microfone MEMS são controladas por algumas empresas, principalmente nos EUA, levando a uma concentração de participação de mercado entre alguns fabricantes.
Abordagem do Marquês Electronics
A Marquess Electronics usa um método inovador em que, após o processo do CMOS, a cavidade e os orifícios acústicos são formados a partir da parte de trás do chip, liberando a estrutura do MEMS. Esse processo não requer equipamentos ou materiais especiais, tornando -o viável nas instalações de wafer CMOS existentes, o que ajuda a reduzir os custos de desenvolvimento.
Além disso, a Marquess Electronics integra o circuito CMOS e o microfone MEMS diretamente em um único chip usando a tecnologia de embalagem no nível da bolacha. Esse método também evita danificar o diafragma durante a embalagem, o que pode ser um problema comum com os métodos tradicionais.
Vantagens dos microfones de silício
Os microfones de silício substituíram amplamente o ECM (microfones de condensador eletreto) em telefones celulares, especialmente smartphones, devido à sua resistência ao tempo, tamanho pequeno e facilidade de digitalização. Eles são feitos de materiais semicondutores, que são estáveis e não afetados por mudanças ambientais como temperatura e umidade, garantindo a qualidade do som consistente. Essa durabilidade faz com que os microfones de silicone adequados para o conjunto automatizado de SMT (Tecnologia de Montagem da Superfície), onde as temperaturas podem atingir até 260 graus, o que danificaria os diafragmas da ECM.
Aplicações de microfones de silício
Além dos smartphones, os microfones de silicone também são cada vez mais usados em laptops e estão sendo testados no desenvolvimento de caixas de configuração controladas por voz. Os sinais digitalizados dos microfones de silício permitem redução de ruído, formação de viga de voz e cancelamento de eco, resultando em qualidade de chamada superior.
