懸臂梁膜硅微機械電容式麥克風的設計與仿真.pdf

1、硅微機械電容式麥克風應用廣泛，從普通的消費產(chǎn)品到專業(yè)的音頻系統(tǒng)，它具有體積小、成本低、高精度、可靠性高和批量制造等優(yōu)點。微機械電容式麥克風工作時希望敏感膜具有較低的剛度，底板則希望有較高的剛度，以此來保證麥克風的開環(huán)靈敏度、工作穩(wěn)定最大電壓、頻率帶寬等主要性能指標，同時希望采用簡單的工藝制作，以適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。在制作麥克風的過程中，敏感膜內(nèi)部往往會產(chǎn)生拉應力，大量殘余拉應力將導致麥克風性能下降。
　　 本文提出了一種具有懸臂

2、梁膜和帶孔銅底板的硅微機械電容式麥克風。復合敏感膜包括三層，中間一層是摻雜硼的多晶硅，上下兩層是氮化硅。敏感膜一端固定于硅基，其余部分在硅基體上呈自由懸浮狀態(tài)。該結構能完全釋放敏感膜內(nèi)部在制造工程中產(chǎn)生的拉應力，‘并降低膜的剛度，提高麥克風的靈敏度。麥克風底板采用低溫電鍍銅技術制作，麥克風底板上分布有許多圓形通氣孔來調(diào)節(jié)敏感膜與底板之間的空氣壓膜阻尼，提高麥克風工作時的頻率帶寬。
　　 本文采用多目標遺傳算法對麥克風結構進行優(yōu)化

3、設計。在本方法中，復合敏感膜參數(shù)、底板參數(shù)以及敏感膜與底板間距為設計變量，麥克風靈敏度、最大工作電壓、工作頻率帶寬為優(yōu)化設計目標。采用多目標遺傳算法求出Pareto最優(yōu)解集。在所求出的Pareto最優(yōu)解集中選擇一組最符合設計要求的解作為麥克風的設計參數(shù)。
　　 對優(yōu)化得到的麥克風結構進行仿真分析，利用ansys11.0對敏感膜進行模態(tài)分析，利用微電子機械系統(tǒng)設計軟件Intellisuite分析計算得出麥克風的靈敏度和最大工作電壓