MEMS麥克風的聲學設計

　　密封圈厚度對頻響的影響

　　麥克風密封圈是在麥克風聲孔與產品外殼聲孔之間起到氣密作用。在安裝一個麥克風密封圈后，聲孔至麥克風前室長度被延長，導致頻響發生變化。下面的仿真實驗是將長度不同但直徑固定(400μm)的圓管置于麥克風聲孔上，評估密封圈厚度對頻響的影響程度。

　　圖5– MP34DT01頻響與密封圈厚度關系

　　從仿真實驗中不難看出，增加一個密封圈會破壞頻響性能。在增加密封圈(如果是下聲孔麥克風，還要增加一個印刷電路板)后，實際聲孔長度被延長，導致諧振頻率降低，高頻部分的靈敏度提高。更厚的密封圈將會提高諧振器瓶頸長度，導致諧振頻率降低，高頻響應性能變差。

　　密封圈內徑對頻響的影響

　　下一個仿真實驗是評估內徑不同但厚度固定(2mm)的密封圈對頻響的影響。圖6所示是使用不同內徑密封圈的仿真實驗結果。

　　圖6– MP34DT01頻響與密封圈內徑關系

　　這些仿真數據表明，增加麥克風密封圈內徑可提高諧振頻率，提升總體頻響性能。

　　聲音路徑形狀對頻響的影響

　　到此，仿真結果符合求解Helmholtz諧振方程式獲得的預測結果。下面的仿真實驗討論聲音路徑形狀變化對頻響的影響，這項預測難度很大。圖7(a)所示結構是一個長4mm、直徑600μm的簡易聲音路徑，其它仿真實驗都以這個簡單結構為基準。為了模擬密封圈、產品外殼聲孔和印刷電路板聲孔的寬度和形狀的變化，仿真實驗增加了長度、半徑和形狀不同的腔體，聲音路徑變得非常復雜。

　　圖7–聲音路徑形狀變化

　　圖8– MP34DB01在不同聲音路徑形狀時的頻響