MEMS麥克風(fēng)迎來爆炸式的增長!三大難題困擾良率和產(chǎn)能

隨著智能手機中智能語音應(yīng)用的逐漸升級，作為語音溝通中最重要的接收和信號轉(zhuǎn)化的載體，MEMS麥克風(fēng)也因此迎來了一個爆炸式的增長！據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)預(yù)測，到2023年，中國MEMS麥克風(fēng)的市場規(guī)模將會突破22.4億元，而2017年僅為8.7億元。

智能手機HMI的智能語音需求推動了市場規(guī)模，同時，智能手機價格的降低也讓MEMS麥克風(fēng)的應(yīng)用由高端智能手機普及到了中低端智能手機，另外，MEMS麥克風(fēng)在外掛耳機和平板電腦的使用量也在不斷增加。

除了上述原因，市場規(guī)模爆炸式增長的另一個重要原因是MEMS麥克風(fēng)的制造工藝日趨成熟。面對逐漸擴大的市場需求，MEMS麥克風(fēng)廠商需要提高產(chǎn)能，然而，在大批量進行PCB貼片時，很多問題都可能會危及MEMS麥克風(fēng)的良率，導(dǎo)致性能下降，產(chǎn)能降低，并因此導(dǎo)致制造成本上升。

三大難題困擾良率和產(chǎn)能

MEMS麥克風(fēng)在制造過程中面臨的困擾主要是三個：污染、壓力積聚和無法在制程中進行測試。MEMS麥克風(fēng)是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，簡單的說就是一個電容器集成在微硅晶片上，并采用SMT工藝進行制造。然而，在SMT工藝環(huán)節(jié)中，如果這三大問題不能得到很好的處理，結(jié)果將嚴(yán)重危及MEMS麥克風(fēng)的良率，并因此影響到產(chǎn)能。

為什么在SMT過程中會出現(xiàn)污染的情況？因為有些手機品牌商在貼裝MEMS麥克風(fēng)的時候，不采取相應(yīng)的防護措施，在沒有適當(dāng)防護的情況下，霧化焊料液滴以及其他顆粒就會使MEMS麥克風(fēng)遭受污染，產(chǎn)品的良率因此下降。

為了防止這種污染，一些手機品牌商在貼裝的過程中，也會采用一些防護措施，但他們使用的是一種不透氣的物料來保護MEMS麥克風(fēng)。雖然這個方法可以抵御污染和高溫損害，但容易產(chǎn)生壓力積聚的問題而導(dǎo)致良率降低。

此外，無法在制程中進行測試也是一個很大的問題。目前手機品牌商在SMT環(huán)節(jié)所采用的防護措施，均無法在制程中對MEMS麥克風(fēng)進行功能測試，而生產(chǎn)線產(chǎn)品下線后通常是需要對麥克風(fēng)進行進一步的測試，以檢測產(chǎn)品功能是否達標(biāo)，但這樣做又會破壞制造工藝。

這些問題對MEMS麥克風(fēng)制造商造成了困擾，他們亟待一種方法來予以解決。好消息是，隨著一種防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品的出現(xiàn)，這些問題得到了完美的解決。

材料科技破解制造難題

圖：GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品可以阻隔液體和顆粒并緩解了麥克風(fēng)內(nèi)部的壓力積聚

這款防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品是一款基于透氣型膨體聚四氟乙烯(ePTFE)材料的透氣膜，ePTFE是一種擁有拉伸強度高、介電常數(shù)低、抗紫外線等優(yōu)秀特性的聚合物。經(jīng)過嚴(yán)格測試，該防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品具有顆粒防護、壓力平衡、制程中測試和無縫集成四大特點，可以完美地解決上述制造中存在的問題。

這一產(chǎn)品是由美國戈爾（Gore）公司研發(fā)并推出的，戈爾公司在防水透氣材料領(lǐng)域擁有20多年的專業(yè)經(jīng)驗，對ePTFE材料及其性能的了解居于全球領(lǐng)先地位。該公司能夠設(shè)計出具有特定物理性質(zhì)的ePTFE，從而針對具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用開發(fā)出高性能產(chǎn)品。目前，戈爾公司在全球已出售30多億件防水透氣產(chǎn)品，為全球手機品牌商供應(yīng)鏈提供了適用的透氣解決方案。

通過深入理解聲學(xué)科學(xué)，同時憑借多年來對含氟聚合物材料方面的研究和經(jīng)驗，戈爾公司推出的這款GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品在設(shè)計時兼顧了包括惡劣環(huán)境、污物防護和聲學(xué)性能等在內(nèi)的各種因素。

由于GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品是一種透氣薄膜，因此可以有效減少MEMS麥克風(fēng)在SMT工藝過程中的污染，這解決了SMT工藝環(huán)節(jié)中的顆粒污染防護問題。

利用ePTFE材料的微孔透氣結(jié)構(gòu)，GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品可以使氣體穿過麥克風(fēng)端口，緩解了麥克風(fēng)內(nèi)部的壓力積聚，使麥克風(fēng)免遭損壞。

針對制程中無法進行測試的問題，戈爾公司開發(fā)出一種技術(shù)，使MEMS麥克風(fēng)制造商能夠在設(shè)備內(nèi)部對包括音質(zhì)和滲透率在內(nèi)的聲學(xué)性能進行測試，且設(shè)備從生產(chǎn)線下線后無需進一步分配資源進行再測試，解決了MEMS 麥克風(fēng)制造商不能進行制程中測試的難題，大大提高了生產(chǎn)效率。

需要強調(diào)的是，GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品可以無縫集成直接導(dǎo)入到MEMS 麥克風(fēng)制造商現(xiàn)有的SMT產(chǎn)線工藝中，輕松應(yīng)用于大批量制造工藝和自動安裝程序，并能夠在回流過程中最高耐受280℃的溫度達40秒之久。

GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品有兩個型號：100型和200型。其中100型可滿足電路板組件的需求，200型則可以滿足麥克風(fēng)制造商的需求，兩款產(chǎn)品的裝配方式也有所不同。

圖：100型GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品裝配圖

圖：100型GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品可與高速SMT貼片機實現(xiàn)無縫安裝

100型可在回流工序之前安裝在上聲孔麥克風(fēng)頂部和下聲孔麥克風(fēng)底部的電路板上。產(chǎn)品采用了卷軸式帶狀包裝，可與高速SMT貼片機實現(xiàn)無縫安裝。安裝過程首先是將100型防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品送到工作平臺上，然后該產(chǎn)品被依次從離型膜上轉(zhuǎn)移到工作平臺上，通過紅外線傳感器將防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品準(zhǔn)確放置在正確的位置，繼而被吸取并放置于麥克風(fēng)的聲孔上。

圖：200型GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品；可以在MEMS麥克風(fēng)的封裝制程中被安裝到MEMS麥克風(fēng)內(nèi)部

200型可以理解為對MEMS麥克風(fēng)做了一個內(nèi)置的保護。它可以在MEMS麥克風(fēng)的封裝制程中安裝到MEMS麥克風(fēng)的內(nèi)部，該產(chǎn)品以晶圓格式進行數(shù)字映射，與高速固晶設(shè)備兼容。

目前，GORE?MEMS 防護透氣聲學(xué)產(chǎn)品已經(jīng)面向全球MEMS麥克風(fēng)制造商供貨。為了確保產(chǎn)品“符合預(yù)期用途要求”，在推薦產(chǎn)品之前，戈爾公司對客戶的終端應(yīng)用和相關(guān)的測試都會做全面了解。戈爾公司也正在通過其靈活便捷的供應(yīng)鏈體系，縮短交貨時間并提供全球銷售和技術(shù)團隊資源，以支持全球MEMS麥克風(fēng)制造商能夠完成大規(guī)模項目以滿足市場爆發(fā)式增長的需求。