Звукопрозрачная EPTFE вентиляционная мембрана IP67 водонепроницаемая для микрофонов MEMS

Звукопрозрачный вентиляционный клапан из ePTFE для MEMS-микрофонов представляет собой специализированный компонент акустической защиты, разработанный для максимизации производительности, надежности и выхода аудиосистем на базе MEMS-микрофонов. Этот ультратонкий клапан оснащен акустически оптимизированной ePTFE-мембраной, приклеенной к прецизионной самоклеящейся основе, вырезанной методом штамповки, предназначенной для прямого нанесения на порт звукового входа аналоговых или цифровых корпусов MEMS-микрофонов. Он обеспечивает водонепроницаемый и пыленепроницаемый барьер класса IP67/IP68, который защищает хрупкую диафрагму MEMS и ASIC-усилитель от влаги, загрязнения частицами, а также от остатков флюса и промывочных растворов после сборки печатной платы. Важно отметить, что клапан разработан для минимальных и стабильных акустических потерь на входе и фазового сдвига, гарантируя, что чувствительность микрофона, частотная характеристика, отношение сигнал/шум и производительность последующих алгоритмов, таких как шумоподавление, формирование луча и распознавание голоса, не ухудшаются.

MEMS-микрофоны являются универсальным компонентом для восприятия звука в современной электронике, используемым в смартфонах, наушниках, умных колонках, ноутбуках, автомобильных голосовых системах и устройствах Интернета вещей. MEMS-микрофон состоит из микромеханической кремниевой диафрагмы и ASIC-усилителя внутри небольшого корпуса, обычно размером 3,5 x 2,65 мм или меньше, с отверстием звукового входа диаметром примерно 0,5-1,0 мм. Этот вход является прямым путем для проникновения загрязнителей окружающей среды к диафрагме. Во время сборки печатной платы пары флюса при пайке и водные промывочные растворы могут попасть внутрь корпуса микрофона, оставляя на диафрагме остатки, которые изменяют ее механические свойства и разрушают заводскую калибровку чувствительности и частотной характеристики. В среде конечного использования пыль, брызги жидкости и высокая влажность вызывают коррозию и залипание диафрагмы, что приводит к снижению чувствительности, увеличению уровня шума и, в конечном итоге, к отказу микрофона. В массивах из нескольких микрофонов, используемых для формирования луча и пространственного звука, даже небольшие расхождения в чувствительности между микрофонами, вызванные дифференциальным загрязнением, ухудшают направленные характеристики массива. Традиционное решение в виде защитной сетки или тканевого покрытия обеспечивает некоторую защиту от пыли, но не обеспечивает сколько-нибудь значимого барьера от жидкости.

Звукопрозрачный вентиляционный клапан из ePTFE обеспечивает чистый, интегрированный слой защиты непосредственно над звуковым входом MEMS-микрофона. Применяемый в процессе SMT-сборки или сразу после него, ePTFE-мембрана клапана образует постоянный барьер над входным отверстием. Структура пор мембраны, оптимизированная для акустического газового потока, позволяет звуковым волнам давления достигать диафрагмы MEMS с минимальным затуханием и фазовым искажением. Потери на входе составляют всего 1,0-2,0 дБ при 1 кГц, с плоской частотной характеристикой в звуковом диапазоне. Мембрана является полным барьером для жидкой воды при давлениях IP67/IP68, предотвращая попадание влаги, пота и случайного погружения на диафрагму. Она также блокирует пыль, частицы кожи, а также пары флюса и промывочные растворы, встречающиеся во время сборки печатной платы. Олеофобная обработка предотвращает смачивание жидкостями с низким поверхностным натяжением, включая остатки флюса при пайке, которые могут распространяться по необработанным поверхностям. В результате получается MEMS-микрофон, который сохраняет свою заводскую акустическую производительность на протяжении всего процесса сборки и в среде конечного пользователя, с резко сниженным уровнем отказов в полевых условиях.

• Защита звукового входа MEMS-микрофона (аналоговые и цифровые, нижний и верхний порт)
• Защита массива микрофонов для систем формирования луча и пространственного звука
• Защита портов микрофонов смартфонов, планшетов и ноутбуков
• Защита микрофонов TWS-наушников для прямой и обратной связи ANC
• Защита массива микрофонов для дальнего поля умных колонок
• Защита микрофонов автомобильных систем громкой связи и экстренных вызовов
• Защита микрофонов устройств Интернета вещей и умного дома

Звукопрозрачный вентиляционный клапан наносится непосредственно на звуковой вход корпуса MEMS-микрофона либо на уровне компонента (до установки на печатную плату), либо на уровне сборки печатной платы (после SMT). Звуковые волны в воздухе достигают ePTFE-мембраны и заставляют ее резонансно вибрировать. Эта вибрация передается через воздух в полости вентиляционного клапана и через входное отверстие микрофона к диафрагме MEMS внутри корпуса. Низкая масса и оптимизированная структура пор ePTFE-мембраны гарантируют, что передаваемое звуковое давление сохраняет свою первоначальную амплитуду и фазу в интересующем диапазоне частот. Вода, пыль и пары флюса сталкиваются с барьером пор мембраны и физически блокируются. Олеофобная обработка предотвращает смачивание поверхности любой жидкостью и ее проникновение через мембрану. Внутренняя полость микрофона остается чистой, сухой и в своем заводском акустическом состоянии на протяжении всего срока службы устройства.

1. Определите тип MEMS-микрофона: с нижним портом (вход на стороне печатной платы) или с верхним портом (вход на верхней стороне корпуса) – это влияет на геометрию размещения вентиляционного клапана.
2. Определите требуемый класс водонепроницаемости: IP67 для защиты от брызг и кратковременного погружения, IP68 для непрерывного погружения в потребительских или промышленных приложениях.
3. Укажите требования к акустическим характеристикам: SNR, чувствительность и частотная характеристика микрофона; потери на входе вентиляционного клапана должны укладываться в бюджет усиления системы.
4. Выберите клей в зависимости от финишной обработки поверхности печатной платы и от того, наносится ли вентиляционный клапан до или после пайки оплавлением.
5. Проведите тестирование с полным узлом микрофона: измерьте чувствительность и частотную характеристику до и после нанесения вентиляционного клапана, а также после воздействия окружающей среды (термические циклы, влажность, погружение в воду).

• В: Влияет ли вентиляционный клапан на отношение сигнал/шум MEMS-микрофона?

  О: Вентиляционный клапан вносит очень небольшие, контролируемые потери на входе, которые одинаково снижают как сигнал, так и шум. Отношение сигнал/шум самого микрофона сохраняется. Вентиляционный клапан не вносит никакого собственного шума.

• В: Может ли вентиляционный клапан наноситься на заводе производителя MEMS-микрофонов или он наносится во время сборки нашего устройства?

  О: Возможны оба варианта. Мы можем поставлять MEMS-микрофоны с установленными вентиляционными клапанами в качестве предварительно защищенного компонента или поставлять сами вентиляционные клапаны для нанесения в процессе сборки вашей печатной платы.

• В: Выдержит ли вентиляционный клапан процессы заливки или конформного покрытия, используемые на некоторых печатных платах?

  О: Вентиляционный клапан следует наносить после процессов заливки и конформного покрытия. Если он наносится до этого, временная маска может защитить вентиляционный клапан от этих материалов.

• В: Как вентиляционный клапан влияет на работу ультразвуковых или высокочастотных MEMS-микрофонов, используемых для определения жестов?

  О: Мы можем предоставить акустически оптимизированные мембраны с расширенной высокочастотной характеристикой для ультразвуковых применений до 80 кГц. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши конкретные требования к ультразвуковым частотам.

• В: Совместим ли вентиляционный клапан с процессом лазерного сверления, используемым для создания отверстия звукового входа в некоторых корпусах MEMS?

  О: Вентиляционный клапан наносится поверх уже сформированного отверстия входа. Он не мешает процессу производства корпуса, включая лазерное сверление.