Производство микрофонов: от дизайна к повседневному использованию

Микрофоны окружают нас везде: телефоны, слуховые аппараты, звуковое усиление, запись звука, рации, мегафоны, радио и ТВ. настолько широко, что мы перестаем замечать их существование.

Процесс производства сложен. Погрузимся в детали, как создаются эти маленькие помощники.

На схеме ниже — общий обзор.

1. Получение полупроводниковых пластин (Wafer foundry)

Пластина (wafer) — тонкий срез полупроводникового материала, например монокристаллического кремния.

Пластины служат подложкой для микроэлектронных устройств, изготавливаемых множеством операций: легирование, ионная имплантация, резка, фасовка, нарезка, фаска, полировка, лазерная гравировка.

2. Тестирование пластин (Wafer testing)

Проверка функциональных дефектов каждого интегрального кристалла на пластине специальным тестовым образом перед отправкой на разделку.

Тестирование выполняет wafer prober. Основные методы: Wafer Final Test (WFT), Electronic Die Sort (EDS), Circuit Probe (CP).

3. Упаковка (Packaging)

3.1 SMT (поверхностный монтаж)

Технология монтажа безвыводных или коротковыводных компонентов (SMC/SMD) прямо на поверхность печатных плат (PCB) или другой подложки. Сборка методом плавки припоя (reflow) или пайки в припое. Этапы: нанесение пасты на контактные площадки, установка компонентов, рефлоу-пайка, монтаж, очистка.

3.2 Клеевое соединение (Adhesive bonding)

Склеивание однородных или разнородных поверхностей клеями — органическими/неорганическими, натуральными/синтетическими, дающими прочность после отверждения. Для MEMS и электроники используют специализированные клеи: SU-8, бензоциклобутен (BCB).

3.3 Соединение (Bonding)

3.3.1 Монтаж кристалла (Die attaching)

Ключевой этап упаковки. Лицевая сторона кристалла приклеивается к подложке единым швом. Эпоксидный клей комнатного отверждения — стандарт для электронных компонентов. Отличная адгезия металл, керамика, стекло, твердый пластик.

3.3.2 Проводная связь (Wire bonding)

Сварка тонких металлических проводов к подложке теплом, давлением и ультразвуком — электрическое соединение между кристаллами и подложкой, обмен информацией между кристаллами. Три основных метода: горячая прессовка, ультразвуковая, термоакустическая.

3.3.3 3D микроскопический контроль

3D-микроскопы проверяют точность предыдущих этапов: трещины, вмятины недопустимы.

3.3.4 Компаундирование (Molding)

Эпоксидное обмазочное вещество (EMC) герметизирует готовые сборки после проводной связи, защищая от внешней среды. Этапы:

• Выводная рама в форме, каждый кристалл в полости, форма зажимается
• Блок EMC в центральное отверстие
• При высокой температуре EMC плавится и течет по дорожкам в полости
• Обрамление кристалла снизу вверх
• Формовка и отверждение

3.3.5 Лазерная маркировка

Постоянная метка от химической реакции лазера: испарение поверхности или изменение цвета. Текст, символы, узоры.

3.3.6 Последующее отверждение (Post mold curing)

Нагрев покрытия после отверждения при комнатной температуре для ускорения перекрестного связывания и правильной ориентации полимерных цепей.

3.4 Депанелирование (Depaneling)

Разделение большой панели PCB на отдельные платы для конечного изделия. Панель (multiblock) разбивается на определенном этапе для повышения пропускной способности SMT-линий.

3.5 Тестирование

Параметры теста микрофона: частотная характеристика на/вне оси, чувствительность, нелинейные искажения, сигнал/шум, обнаружение слышимых дефектов, направленность, полярная диаграмма, полярность.

Полезно? Интересно? Оставьте комментарий или задайте вопрос — мы ответим!

Примечание: Изображения из открытых источников. Правообладатели — пишите, удалим.

Источники:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_(electronics)

2. https://en.wikipedia.org/wiki/Depaneling