Dźwiękochłonna Membrana Wentylacyjna EPTFE IP67 Wodoodporna do Mikrofonów MEMS

Akustycznie przezroczysty otwór ePTFE do mikrofonów MEMS to dedykowany element ochrony akustycznej, zaprojektowany w celu maksymalizacji wydajności, niezawodności i uzysku systemów audio opartych na mikrofonach MEMS. Ten ultracienki otwór posiada zoptymalizowaną akustycznie membranę ePTFE połączoną z precyzyjnie wyciętym nośnikiem klejącym, przeznaczonym do bezpośredniego zastosowania na porcie wejściowym dźwięku analogowych lub cyfrowych pakietów mikrofonów MEMS. Zapewnia barierę wodoodporną i pyłoszczelną klasy IP67/IP68, która chroni delikatną membranę MEMS i wzmacniacz ASIC przed wilgocią, zanieczyszczeniem cząsteczkowym oraz pozostałościami topnika lutowniczego i roztworów myjących z procesu montażu PCB. Krytycznie ważne jest, że otwór jest zaprojektowany z myślą o minimalnej i spójnej stratności akustycznej oraz przesunięciu fazowym, zapewniając, że czułość mikrofonu, charakterystyka częstotliwościowa, stosunek sygnału do szumu oraz wydajność algorytmów przetwarzania końcowego – takich jak redukcja szumów, kształtowanie wiązki i rozpoznawanie mowy – nie ulegają pogorszeniu.

Mikrofony MEMS są uniwersalnym elementem wykrywania dźwięku w nowoczesnej elektronice, znajdującym się w smartfonach, słuchawkach, inteligentnych głośnikach, laptopach, samochodowych systemach głosowych i urządzeniach IoT. Mikrofon MEMS składa się z mikromechanicznej membrany krzemowej i wzmacniacza ASIC w małej obudowie, zazwyczaj o wymiarach 3,5 x 2,65 mm lub mniejszych, z otworem wejściowym dźwięku o średnicy około 0,5-1,0 mm. To wejście jest bezpośrednią ścieżką dla zanieczyszczeń środowiskowych do membrany. Podczas montażu PCB opary topnika lutowniczego i wodne roztwory myjące mogą dostać się do obudowy mikrofonu, osadzając pozostałości na membranie, które zmieniają jej właściwości mechaniczne i niszczą skalibrowaną fabrycznie czułość i charakterystykę częstotliwościową. W środowisku użytkowania końcowego kurz, zachlapania cieczą i wysoka wilgotność powodują korozję membrany i przyklejanie się, prowadząc do zmniejszenia czułości, zwiększenia poziomu szumów i ostatecznie do awarii mikrofonu. W wielomikrofonowych układach stosowanych do kształtowania wiązki i dźwięku przestrzennego nawet niewielkie niedopasowania czułości między mikrofonami – spowodowane różnicowym zanieczyszczeniem – pogarszają kierunkowość układu. Tradycyjne rozwiązanie w postaci ochronnej siatki lub tkaniny zapewnia pewną ochronę przed kurzem, ale nie zapewnia znaczącej bariery przed cieczami.

Akustycznie przezroczysty otwór ePTFE zapewnia czystą, zintegrowaną warstwę ochronną bezpośrednio nad wejściem dźwięku mikrofonu MEMS. Zastosowany podczas procesu montażu SMT lub bezpośrednio po nim, membrana ePTFE otworu tworzy trwałą barierę nad otworem wejściowym. Struktura porów membrany – zoptymalizowana pod kątem przepływu gazu akustycznego – pozwala falom ciśnienia akustycznego dotrzeć do membrany MEMS z minimalnym tłumieniem i zniekształceniem fazowym. Stratność wtrąceniowa wynosi zaledwie 1,0-2,0 dB przy 1 kHz, z płaską charakterystyką częstotliwościową w całym paśmie audio. Membrana stanowi całkowitą barierę dla wody w ciśnieniach IP67/IP68, zapobiegając przedostawaniu się wilgoci, potu i przypadkowego zanurzenia do membrany. Blokuje również kurz, cząsteczki skóry oraz opary topnika i roztwory myjące napotykane podczas montażu PCB. Obróbka oleofobowa zapobiega zwilżaniu przez płyny o niskim napięciu powierzchniowym, w tym pozostałości topnika lutowniczego, które mogą rozprzestrzeniać się po nieobrobionych powierzchniach. Rezultatem jest mikrofon MEMS, który zachowuje swoją fabryczną wydajność akustyczną podczas montażu i w środowisku użytkownika końcowego, ze znacznie zmniejszoną liczbą awarii w terenie.

• Ochrona wejścia dźwięku mikrofonu MEMS (analogowe i cyfrowe, dolne i górne)
• Ochrona układów mikrofonowych do kształtowania wiązki i systemów dźwięku przestrzennego
• Ochrona portu mikrofonu w smartfonach, tabletach i laptopach
• Ochrona mikrofonu ANC z przednim i tylnym sprzężeniem zwrotnym w słuchawkach TWS
• Ochrona układu mikrofonów dalekiego zasięgu w inteligentnych głośnikach
• Ochrona mikrofonu samochodowego do rozmów bez użycia rąk i połączeń alarmowych
• Ochrona mikrofonu w urządzeniach IoT i inteligentnych domach

Akustycznie przezroczysty otwór jest nakładany bezpośrednio na wejście dźwięku pakietu mikrofonu MEMS, albo na poziomie komponentu (przed umieszczeniem na PCB), albo na poziomie montażu PCB (po SMT). Fale dźwiękowe w powietrzu docierają do membrany ePTFE i powodują jej sympatyczne wibracje. Te wibracje przenoszą się przez powietrze w komorze otworu i przez otwór wejściowy mikrofonu do membrany MEMS wewnątrz pakietu. Niska masa membrany ePTFE i zoptymalizowana struktura porów zapewniają, że przenoszone ciśnienie akustyczne zachowuje swoją pierwotną amplitudę i fazę w interesującym zakresie częstotliwości. Woda, kurz i opary topnika napotykają barierę porów membrany i są fizycznie blokowane. Obróbka oleofobowa zapobiega zwilżaniu powierzchni przez ciecz i pełzaniu po membranie. Wewnętrzna komora mikrofonu pozostaje czysta, sucha i w fabrycznie skalibrowanym stanie akustycznym przez cały okres eksploatacji urządzenia.

1. Zidentyfikuj typ mikrofonu MEMS: dolny (wejście po stronie PCB) lub górny (wejście na górze obudowy) – wpływa to na geometrię umieszczenia otworu.
2. Określ wymaganą klasę wodoodporności: IP67 dla zachlapań i tymczasowego zanurzenia, IP68 dla ciągłego zanurzenia w zastosowaniach konsumenckich lub przemysłowych.
3. Określ wymagania dotyczące wydajności akustycznej: SNR, czułość i charakterystyka częstotliwościowa mikrofonu; stratność wtrąceniowa otworu powinna mieścić się w budżecie wzmocnienia systemu.
4. Wybierz klej w zależności od wykończenia powierzchni PCB i tego, czy otwór jest nakładany przed czy po lutowaniu reflow.
5. Przetestuj z kompletnym zespołem mikrofonu: zmierz czułość i charakterystykę częstotliwościową przed i po nałożeniu otworu, a także po ekspozycji na warunki środowiskowe (cykle termiczne, wilgotność, zanurzenie w wodzie).

• P: Czy otwór wpływa na stosunek sygnału do szumu mikrofonu MEMS?

  O: Otwór wprowadza bardzo małą, kontrolowaną stratność wtrąceniową, która zmniejsza zarówno sygnał, jak i szum w równym stopniu. Stosunek sygnału do szumu samego mikrofonu jest zachowany. Otwór nie wprowadza żadnego własnego szumu.

• P: Czy otwór można zastosować w fabryce producenta mikrofonów MEMS, czy też jest on nakładany podczas montażu naszego urządzenia?

  O: Obie opcje są możliwe. Możemy dostarczać mikrofony MEMS z zamontowanymi otworami jako wstępnie zabezpieczony komponent, lub dostarczać otwory do zastosowania podczas procesu montażu PCB.

• P: Czy otwór przetrwa procesy podlewki (underfill) lub powlekania konformalnego stosowane na niektórych płytkach PCB?

  O: Otwór powinien być nakładany po procesach podlewki i powlekania konformalnego. Jeśli jest nakładany wcześniej, tymczasowa maska może chronić otwór przed tymi materiałami.

• P: Jak otwór wpływa na wydajność mikrofonów MEMS ultradźwiękowych lub wysokiej częstotliwości używanych do wykrywania gestów?

  O: Możemy dostarczyć membrany zoptymalizowane akustycznie z rozszerzoną charakterystyką wysokich częstotliwości do zastosowań ultradźwiękowych do 80 kHz. Skontaktuj się z nami, podając swoje specyficzne wymagania dotyczące częstotliwości ultradźwiękowych.

• P: Czy otwór jest kompatybilny z procesem wiercenia laserowego używanym do tworzenia otworu wejściowego dźwięku w niektórych pakietach MEMS?

  O: Otwór jest nakładany na już uformowany otwór wejściowy. Nie zakłóca procesu produkcji pakietu, w tym wiercenia laserowego.