懸臂梁膜硅微機(jī)械電容式麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、硅微機(jī)械電容式麥克風(fēng)應(yīng)用廣泛，從普通的消費(fèi)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(diǎn)。微機(jī)械電容式麥克風(fēng)工作時(shí)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(fēng)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(biāo)，同時(shí)希望采用簡(jiǎn)單的工藝制作，以適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。在制作麥克風(fēng)的過程中，敏感膜內(nèi)部往往會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，大量殘余拉應(yīng)力將導(dǎo)致麥克風(fēng)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(jī)械電容式麥克風(fēng)。復(fù)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(jié)構(gòu)能完全釋放敏感膜內(nèi)部在制造工程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，‘并降低膜的剛度，提高麥克風(fēng)的靈敏度。麥克風(fēng)底板采用低溫電鍍銅技術(shù)制作，麥克風(fēng)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(fēng)工作時(shí)的頻率帶寬。
　　 本文采用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

3、設(shè)計(jì)。在本方法中，復(fù)合敏感膜參數(shù)、底板參數(shù)以及敏感膜與底板間距為設(shè)計(jì)變量，麥克風(fēng)靈敏度、最大工作電壓、工作頻率帶寬為優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。采用多目標(biāo)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(shè)計(jì)要求的解作為麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　 對(duì)優(yōu)化得到的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，利用ansys11.0對(duì)敏感膜進(jìn)行模態(tài)分析，利用微電子機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件Intellisuite分析計(jì)算得出麥克風(fēng)的靈敏度和最大工作電壓