DE102004011149B3

DE102004011149B3 - Mikrophon und Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons

Info

Publication number: DE102004011149B3
Application number: DE102004011149A
Authority: DE
Inventors: Marc Füldner; Alfons Dehe
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: US20050207605A1

Abstract

Ein Mikrophon weist ein Substrat (112) auf, das einen schalldurchlässigen Substratbereich umfaßt, einen Deckel (161) mit einem schalldurchlässigen Deckelbereich und eine Membran (151), die durch einen Membranträger (121) zwischen dem Deckel (161) und dem Substrat (112) gehalten wird. Der schalldurchlässige Substratbereich oder der schalldurchlässige Deckelbereich ist mindestens mit einem Impedanzloch (221) versehen, das so dimensioniert ist, daß eine akustische Impedanz des Impedanzlochs (221) größer als eine akustische Impedanz des schalldurchlässigen Bereichs (116) des jeweils anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mikrophon und ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons und insbesondere auf ein Mikrophon mit gerichteter Empfindlichkeitscharakteristik.
Immer häufiger werden in technischen Geräten Mikrophone, die die Umsetzung eines akustischen Signals in ein elektrisches Signal durchführen, eingesetzt. Eine zunehmende Verbesserung einer Verarbeitung von Sprachsignalen in den Mikrophonen nachgelagerten Einrichtungen, wie z. B. digitale Signalprozessoren, erfordert, daß auch die Eigenschaften der Mikrophone verbessert werden, da die Qualität der Sprachübertragung immer weiter zunimmt. Darüber hinaus werden Mikrophone vermehrt in tragbaren Geräten, wie z. B. eben Mobiltelefonen oder Laptops mit Spracherkennung, eingesetzt, die von den Verbrauchern wiederum häufig an Orten benutzt werden, an denen viele akustische Störquellen vorhanden sind, wie z. B. Bahnhöfen oder Flughäfen. Dadurch ergibt sich die Anforderung an die in den Geräten eingesetzten Mikrophone bezüglich einer verbesserten Richtwirkung. Das Ziel ist, Schallstörquellen, deren Schallwellen nicht aus der Richtung der eigentlichen Schallsignalquelle kommen, herauszufiltern. Außerdem stellt die fortschreitende Miniaturisierung der Geräte, wie z. B. Mobiltelefone oder PDAs, auch die Anforderung, daß die Komponenten, wie z. B. die Mikrophone, die dort eingesetzt werden, ebenfalls in ihren Abmessungen reduziert werden. Zugleich verlangt der zunehmende Kostendruck auf diese Geräte, wie Laptops mit Spracherkennungssystemen oder Mobiltelefonen, das Herstellungsverfahren für Mikrophone und insbesondere für Mikrophone mit einer Richtwirkung zu vereinfachen.
Bereits seit einigen Jahrzehnten beschäftigen sich Fachleute der Elektroakustik mit dem Entwurf von Mikrophonen, die eine Richtcharakteristik zeigen, also ein Signal aus einer Vorzugsrichtung besser empfangen als aus einer anderen Richtung. Hierzu bietet sich der Einsatz von akustischen Laufzeitgliedern und von akustischen Filtern an.
In dem Buch Elektroakustik das in der 3. Auflage 1993 von dem Springer-Verlag erschienen ist, werden Bauformen von Richtmikrophonen gezeigt, die in 4 und 5 beschrieben werden.
4 erläutert ein solches Filterelement. Das Filterelement umfaßt eine Membran 1, Seitenwände 11, Schallöcher 21 und eine Rückwand 31. Ein Pfeil 41a stellt einen direkten Weg einer frontalen Schallwelle auf die Membran 1 dar, während Pfeil 41b einen Weg einer frontalen Schallwelle auf die Membran 1 über einen Innenraum 32 des Mikrophons darstellt. Als die frontale Schallwelle wird hier die Schallwelle bezeichnet, die aus der Richtung der Membran 1 kommt und senkrecht auf die Membran 1 auftrifft. Ein Pfeil 51a zeigt einen Weg einer rückwärtigen Schallwelle, die auf die Membran an der Außenseite des Mikrophons auftrifft, Pfeil 51b den Weg der rückwärtigen Schallwelle, die über das Schalloch 21 in den Innenraum des Mikrophons eintritt und dort auf die Membran 1 trifft.
Somit ergibt sich ein akustisches Laufzeitglied. Für die frontalen Schallwellen ergibt sich eine Weg- und damit Druckdifferenz. Für die rückwärtigen Schallwellen wird diese Druckdifferenz null.
5 zeigt eine Erweiterung des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels gemäß dem Stand der Technik. Zu sehen ist in dieser Anordnung die Membran 1, die Seitenwand 11, der Mikrophoninnenraum 32, ein Hohlraum 61 im Mikrophoninnenraum 32, ein Dämpfungselement 71 am Eingang des Hohlraums 61 und ein Dämpfungselement 81 am Eingang des Mikrophoninnenraums 32.
Um die Empfindlichkeit derartiger Mikrophone bei tiefen Frequenzen zu erhöhen, werden an die Membranrückseite phasendrehende akustische Filter gesetzt. An den Hohlraum 32 hinter der Membran 1 ist über einen Dämpfungsfilz 71 ein zweiter Hohlraum 61 angekoppelt. Über ein Rohr 81 erfolgt der Anschluß an den Außenraum.
In Polardiagrammen kann eine akustische Dämpfung einer Anordnung in Abhängigkeit von einem Einfallswinkel der Schallwellen, wobei die Schallwellen, die parallel zur Membranflächen-Normalen einfallen, einen Winkel von 0° aufweisen, dargestellt werden. Durch eine geeignete Wahl von entsprecheneden Geometrien in den akustischen Laufzeitgliedern besitzen diese Polardiagramme eine Form einer Niere, einer Superniere oder einer Hyperniere.

Auch die WO 02145463 A2 zeigt Mikrophone, die neben dem Zugang zu der Membran 1 ein weiteres Schalloch haben, jedoch ist das zweite Schalleinlassloch so groß wie das Schalleinlassloch zu der Membran und damit kein Impedanzloch.

Mikrophone mit Richtcharakteristik gemäß dem Stand der Technik erzeugen eine Richtcharakteristik durch eine Anordnung mehrerer Mikrophone in einem Raum, die unterschiedlich positioniert sind, und eine anschließende Verarbeitung der Signale von diesen Mikrophonen in einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit durchführen. Diese Anordnungen werden in Patentanmeldungen EP 1 065 909 A2 , EP 1 081 985 A2 , US2002/0031234 A1, US 0054835 99A , WO 01/54451 A2 und WO 00/52959 erläutert.

Jedoch ist hier ein aufwendiger Aufbau mit mehreren Mikrophonen und einer komplexen nachgelagerten Schaltung, die beispielsweise die Differenz aus den Mikrophonsignalen bildet, erforderlich.

Diese Verwendung mehrerer Mikrophone insbesondere auch zusätzlicher elektronischer Schaltungselemente führt zu erhöhten Herstellungskosten.

Auch ist es schwierig, eine Mehrzahl an Mikrophonen inklusive der nachgelagerten Schaltungselemente in einer miniaturisierten Anordnung, wie z. B. für Mikrophone in einer Mobiltelephonanwendung oder Hörgeräteanwendung, unterzubringen. Somit lassen sich auch nur schwer Mikrophone mit Richtcharakteristik herstellen, die in ein SMD-Gehäuse passen.

Daneben führt der Einsatz von mehreren Mikrophonen mit nachgelagerten Schaltungselementen zu einer erhöhten Leistungsaufnahme der Geräte, in denen diese Komponenten eingesetzt werden. Dies steht der Anforderung von langen Betriebszeiten zwischen 2 Ladevorgängen in tragbaren Geräten wie Mobiltelephonen entgegen.

Zusätzlich erfordert ein abschließendes Testen dieser komplexen Anordnung erheblichen Aufwand, um das korrekte Zusammenspiel dieser Anzahl an Komponenten sicherzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrophon und ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons zu schaffen, das eine Richtcharakteristik aufweist und das einfacher herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Mikrophon gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Mikrophon mit folgenden Merkmalen: einem Substrat, das einen schalldurchlässigen Substratbereich aufweist; einem Deckel mit einem schalldurchlässigen Deckelbereich; und einer Membran, die durch einen Membranträger zwischen dem Deckel und dem Substrat gehalten wird; wobei der schalldurchlässige Substratbereich oder der schalldurchlässige Deckelbereich mindestens ein Impedanzloch aufweist, das so dimensioniert ist, daß eine akustische Impedanz des Impedanzlochs größer ist als eine akustische Impedanz des schalldurchlässigen Bereichs des jeweils anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Impedanzloch in dem Deckel oder dem Substrat, das so dimensioniert ist, daß es eine höhere akustische Impedanz aufweist als ein schalldurchlässiger Bereich des Mikrophons, zu einer Erhöhung der gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik führt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit ein Mikrophon mit einer gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik über ein einfaches Herstellungsverfahren zu fertigen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit das Impedanzloch maschinell zu fertigen, was den Automatisierungsgrad des Herstellungsverfahrens steigert.

Auch erhöht auch die Erzeugung einer gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik durch ein einfach zu fertigendes Impedanzloch die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens.

Da die Impedanz des Impedanzlochs von dessen geometrischen Abmessungen abhängig ist, ergibt sich eine erhöhte Flexibilität in der Auslegung der gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik, die es den Herstellern ermöglicht ein Entwurfskonzept auf verschiedene Einsatzanforderungen nur durch die Anpassung der Abmessungen eines Impedanzlochs anzupassen.

Diese Flexibilität in der gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik kann sogar durch eine Implementierung weiterer Impedanzlöcher, die leicht zu fertigen sind und ebenfalls das Richtcharakteristikverhalten beeinflussen, erhöht werden. Denkbar ist somit sogar eine Grundvariante mit einem Impedanzloch zu fertigen, und spezielle Modifikationen des Mikro phons durch das Implementieren eines weiteren Impedanzlochs oder sogar mehrerer Impedanzlöcher zu erzeugen, was der industriellen Massenfertigung dieser Mikrophone sehr entgegenkommt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das zu erzeugende Impedanzloch erst in einem späten Schritt des Herstellungsverfahrens eingebracht werden kann. Somit ist es möglich eine Vorfertigung von Mikrophonen durchzuführen, und dann in einem kurzen und einfachen weiteren Fertigungsschritt die gerichtete Empfindlichkeitscharakteristik der Mikrophone flexibel und schnell auf die Anforderungen des Markts anzupassen.

Äußerst vorteilhaft ist auch der Umstand, daß sich mit einer vorbestimmten Anzahl an Komponenten verschiedene gerichtete Empfindlichkeitscharakteristiken erzeugen lassen. Dies erleichtert die Bevorratung der benötigten Komponenten.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Anzahl der elektrischen Schaltungselementen in den Mikrophonen gemäß der vorliegenden Erfindung begrenzt ist. Dies führt zu einer niedrigen Stromaufnahme, was wiederum die Betriebsdauer zwischen zwei Ladevorgängen eines Akkus von tragbaren Geräten, in denen diese Mikrophone eingesetzt werden, erhöht.

Auch ist durch die geringe Anzahl an elektrischen Komponenten die Empfindlichkeit des Mikrophons gegenüber elektromagnetischen Störquellen, die ja häufig in Bereichen wie Bahnhöfen oder Flughäfen auftreten, reduziert.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Mikrophons gemäß der vorliegenden Erfindung;

1a ein Ausführungsbeispiel eines Mikrophons gemäß der vorliegenden Erfindung;

1b eine schematische Darstellung des Mikrophons gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

1c eine schematische Darstellung eines weiteren Mikrophons gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2a ein Ausführungsbeispiel eines Mikrophons gemäß der vorliegenden Erfindung;

2b eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels des Mikrophons der vorliegenden Erfindung;

3 Richtcharakteristikverhalten für zwei Ausführungsbeispiele von Mikrophonen gemäß der vorliegenden Erfindung;

3a Polardiagramm eines Mikrophons gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit 10 Löchern;

3b Polardiagramm eines Mikrophons gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit 25 Löchern;

3c simuliertes Richtcharakteristikverhalten für zwei Ausführungsbeispiele von Mikrophonen gemäß der vorliegenden Erfindung;

3d gemessenes Richtcharakteristikverhalten für zwei Ausführungsbeispiele von Mikrophonen gemäß der vorliegenden Erfindung;

4 ein Mikrophon mit Richtcharakteristik gemäß einem Ausführungsbeispiel des Stands der Technik; und

5 ein Mikrophon mit Richtcharakteristik gemäß einem Ausführungsbeispiel des Stands der Technik, das ein Hohlraumelement aufweist.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Mikrophons der vorliegenden Erfindung. Es umfaßt ein Substrat 112, ein Mikrophonschalloch 116, einen Membranträger 121, eine Gegenstruktur 131, eine Zwischenschicht 141, eine Membranstruktur 151, einen Deckel 161, einen Signalverarbeitungschip 186, Bonddrähte 191a, 191b, eine Kontaktierung 201, ein Kontaktloch 211 und ein Impedanzloch 221. Zuerst soll die elektrische Funktionsweise des Mikrophons erklärt werden, bevor anschließend die Erzeugung einer Richtcharakteristik erläutert wird.
Die Membranstruktur 151 ist gegenüber dem Schallloch 116 angeordnet. Eine an der Membranstruktur 151 auftretende Druckdifferenz zwischen den von unten kommenden Schallwellen und den von oben auf die Membranstruktur auftreffenden Schallwellen führt zu einer Auslenkung von dieser. Durch diese Auslenkung ändert sich der Abstand zu der Gegenstruktur 131, die die Schallwellen passieren ohne sie auszulenken, wodurch sich die Kapazität des aus der Membranstruktur 151 und der Gegenstruktur 131 gebildeten Mikrophonkondensators ändert. Der Grund dafür, daß die Schallwellen die Gegenstruktur 131 passieren, ist eine erhöhte mechanische Steifigkeit und das vorteilhafte Vorhandensein von Perforierungen in der Gegenstruktur 131, die während der Herstellung des Mikrophonchips dazu dienen, das Wegätzen der Opferschicht zu ermöglichen.
Die Zwischenschicht 141 isoliert die Elektroden der Gegenstruktur 131 und der Membranstruktur 151 voneinander. Der Membranträger 121 hält die Mikrophonkondensatoranordnung über dem Schalloch 116.
Über den Bonddraht 191a werden elektrische Signale von dem Mikrophonkondensator zu dem Signalverarbeitungschip 186 weitergeleitet. Dieser verarbeitet die von dem Mikrophonkondensator stammenden Signale und leitet sie über den Bonddraht 191b zur Kontaktierung 201 weiter. Diese Kontaktierung 201 ist über ein Kontaktloch 211 mit der Außenseite des Substrats 112 verbunden. Dort können weitere Kontakte sitzen, die mit dem Kontaktloch 211 elektrisch verbunden sind, wodurch die Signale an diesen Kontakten abgegriffen werden können, und an eine Platine, die sich unterhalb der gesamten Anordnung befindet, weitergeleitet werden. Somit sind die an dem Kontaktloch 211 ankommenden Signale von der Auslenkung der Membranstruktur 151 abhängig.
Im folgenden soll nun die Richtwirkung des Mikrophons erläutert werden. Das Schallloch 116 ist derart dimensioniert, daß es für die Schallausbreitung keinen nennenswerten Widerstand darstellt.
Durch den Membranträger 121 und die Membranstruktur 151 wird ein von dem Substrat 112, dem Membranträger 121 und der Membranstruktur 151 gebildeter erster Raum von einem aus dem Deckelbereich 161, dem Membranträger 121, der Membranstruktur 151 und Substratbereich 112 gebildeten zweiten Raum akustisch getrennt.
Das Impedanzloch 221 weist eine kleinere Fläche als das Schalloch 116 auf. Es stellt daher einen akustischen Widerstand dar, während der aus dem Deckel 161 und dem Substrat 112, dem Membranträger 121, der Membranstruktur 151 und dem Signalverarbeitungschip 186 gebildete Innenraum den Hohlraum bildet, der vergleichbar einer akustischen Kapazität ist. Somit entsteht in Analogie zu einer elektrischen Schaltung ein akustisches RC-Glied. Dieses akustische RC-Glied erzeugt eine zusätzliche Phasenverschiebung für die über das Impedanzloch 221 eintretenden Schallwellen gegenüber den Schallwellen, die an dem Mikrophonschalloch 116 eintreten.
Daher erfahren die Schallwellen, die aus einer Null-Grad-Richtung über das Impedanzloch 221 an der Membranstruktur 151 ankommen, wie in der 1 dargestellt, zwei Phasenunterschiede gegenüber den Schallwellen, die über das Schalloch 116 an der Membranstruktur 151 ankommen. Ein erster Phasenunterschied wird durch die längere Laufzeit zu dem Impedanzloch 221 als zu dem Mikrophonschalloch 116 hervorgerufen, und eine zweite Phasenverschiebung ergibt sich aus dem akustischen RC-Glied, das ja aus dem Impedanzloch 221, hier als akustischer Widerstand wirkend, und dem Gehäuseinneren, hier als akustische Kapazität wirkend, gebildet wird. Diese Phasenverschiebung ist für auf das Mikrophon unter einem 180°-Winkel, also von hinten, auftreffende Schallwellen nicht so groß, da die Wegunterschiede zwischen der durch das Schallloch 116 und der durch das Impedanzloch 221 eintretenden Schallwelle kleiner sind als unter einem 0° Winkel, wodurch sich die Richtcharakteristik des Mikrophons ergibt.
1a zeigt ein Mikrophon gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden gleiche oder gleich wirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in 1 weist das Mikrophon jetzt meherere Impedanzlöcher 221 auf. Somit entsteht wiederum ein akustisches RC-Glied, das jetzt aus den Impedanzlöchern 221, die einen hohen akustischen Widerstand haben, und dem Innenraum des Gehäuses gebildet wird. Dabei fungiert der Innenraum des Gehäuses wiederum als akustische Kapazität. Der akustische Widerstand der Impedanzlöcher 221 wird durch den Strömungswiderstand der Impedanzlöcher 221, die vorzugsweise mit kleinen geometrischen Abmessungen gegenüber dem Schalloch 116 ausgeführt sind, gebildet.
Eine gefertigte Darstellung des in 1a erläuterten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert 1b. Sie zeigt von links nach rechts eine Substratdarstellung 231, eine Gesamtdarstellung 251, einen Impedanzlöcherbereich 261 und das Impedanzloch 221 in schematischer Darstellung.
Die Substratdarstellung 231 zeigt eine Ausführung des Substrats 112, den Signalverarbeitungschip 186, die Bonddrähte 191a, einen Mikrophonchip 241, einen Kontakt 242 und eine Kontaktierung 244. Der Signalverarbeitungschip 186 und der Mikrophonchip 241 sind auf dem Substrat 112 montiert.
Die Gesamtdarstellung 251 besteht aus dem Substrat 112 und dem Deckel 161. Der Deckel 161 ist dabei auf das Substrat 112 montiert, so daß er mit diesem mechanisch verbunden ist. Außerdem umfaßt der Deckel 161 den Impedanzlöcherbereich 261. Dieser Impedanzlöcherbereich 261 weist ein Feld von den Impedanzlöchern 221 auf.
Der Impedanzlöcherbereich 261 ist schematisch in der dritten Anordnung von links dargestellt.
Ganz rechts ist eine schematische Darstellung des Impedanzlochs 221 gezeigt.
Durch die Anzahl der Impedanzlöcher 221, deren Abmessungen, ihre Tiefe, und die Anordnung der Impedanzlöcher 221 im Feld 261, läßt sich die Richtcharakteristik des Mikrophons beeinflussen.
1c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei jetzt eine Anordnungsposition der Impedanzlöcher 221 verändert ist. Die Löcher 221 sind jetzt nicht mehr in der Nähe eines Zentrums des Mikrophons sondern am rechten Rand angeordnet. Eine daraus resultierende Veränderung der Richtcharakteristik des Mikrophons wird in einigen folgenden Figuren erläutert.
2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mikrophons der vorliegenden Erfindung. Die Richtwirkung des Mikrophons ergibt sich wiederum aus den Impedanzlöchern 221, die eine akustische Impedanz darstellen, und dem Innenraum des Mikrophons, das einen Hohlraum und damit eine akustische Kapazität bildet. Über die Kontaktierungen 191d wird die elektrische Verbindung zu einer Platine hergestellt. Das Substrat 112 kann hier vorteilhafterweise als ein Premold-Unterbau ausgeführt sein, während der Deckel 161 beispielsweise als Metalldeckel ausgeführt ist.
2b zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung, das in 2a erläutert ist. Von links nach rechts zu erkennen ist ein Premold-Unterbau 271, eine Gehäuseausführung 281 und der Impedanzlöcherbereich 261.
Der Premold-Unterbau 271 beinhaltet den Mikrophonchip 241 und den Signalverarbeitungschip 186 und verfügt über nach außen geführte Kontakte 191d. Mittels dieser wird der Premold-Unterbau mit einer Platine, die hier nicht gezeigt ist, mechanisch und elektrisch leitend verbunden.
Die Gehäuseausführung 281 weist ebenfalls die Kontakte 191d zur Platine auf und umfaßt zusätzlich den Impedanzlöcherbereich 261.
Der Impedanzlöcherbereich 261 ist in der Anordnung rechts herausprojiziert dargestellt. Zu erkennen sind wieder die Impedanzlöcher 221. Die Aufgabe der Impedanzlöcher 221 sowie des Impedanzlöcherbereichs 261 ist, einen akustischen Widerstand zu bilden, der mit dem Innenraum des Premold-Gehäuses 281 ein akustisches RC-Glied bildet.
3 zeigt den Verlauf der Richtcharakteristik in Abhängigkeit von einer Anzahl der Impedanzlöcher 221 bei Mikrophonen, die gemäß Ausführungsbeisielen der vorliegenden Erfindung entworfen sind. Auf der x-Achse ist die Anzahl der Löcher 221 in dem Impedanzlöcherbereich 261 dargestellt, während auf der y-Achse die Richtcharakteristik bei einer Schallwelle von einer Frequenz von 1 kHz und einem Einfallswinkelunterschied von 180° dargestellt ist. Die Darstellung der Richtcharakteristik auf der y-Achse erfolgt in dB-Werten, was einer logarithmischen Darstellung von Schalldruckintensitäten entspricht.
Die Kurve 291 zeigt den Verlauf der Richtcharakteristik in Abhängigkeit von der Anzahl der Impedanzlöcher 221, wenn der Durchmesser der kreisförmigen Impedanzlöcher 221 160 μm und die Dicke des Deckels 100 μm beträgt. Die Kurve 301 zeigt dagegen den Verlauf der Richtcharakteristik in Abhängigkeit von der Anzahl der Impedanzlöcher 221 bei dem Mikrophon, dessen Impedanzlochdurchmesser 100 μm und dessen Deckeldicke 50 μm beträgt. Somit sind die Flächen der Impedanzlöcher deutlich kleiner als die Fläche des Schallochs 116.
Zu erkennen ist, daß bei einem kleinen Impedanzlochdurchmesser und einer kleinen Deckeldicke die Richtcharakteristik, insbesondere deren Maximalwert, stärker ausgeprägt ist als bei einem größeren Impedanzlochdurchmesser und größerer Deckeldicke. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Deckeldicke ja der Tiefe der Impedanzlöcher 221 entspricht.
Ein weiterer Effekt, den 3 zeigt, ist, daß bei den Impedanzlöcher 221 kleiner Fläche und kleiner Tiefe das Maximum erst bei einer größeren Anzahl an Löchern 221 auf tritt als bei dem Mikrophon mit den Impedanzlöchern 221 größeren Durchmessers und größerer Deckeldicke. Gleichzeitig wird durch diese Darstellung untermauert, daß die Richtcharakteristik eines Mikrophons von der Tiefe der Impedanzlöcher 221, der Fläche der Impedanzlöcher 221 und der Anzahl der Impedanzlöcher 221 abhängt. Durch diese drei Parameter lassen sich in ihrem Richtcharakteristikverhalten angepasste Mikrophone einfach herstellen.
Ein weiterer Parameter, um die gerichtete Empfindlichkeitscharakteristik der in 3 dargestellten Mikrophone anzupassen, ist ein Dämpfungselement, das z. B. als Stoff oder Filz ausgeführt sein kann und auf einem der Impedanzlöcher 221 aufgebracht wird.
3a zeigt ein Polardiagramm 311, das ein Dämpfungsverhalten des Mikrophons mit 10 Löchern veranschaulicht. Eine Kurve 321 erläutert dabei Simulationsergebnisse, während die Punkte 331 die Messergebnisse für diese Anzahl an Löchern veranschaulichen.
3b zeigt ein Polardiagramm 341, das ein Dämpfungsverhalten des Mikrophons mit 25 Löchern veranschaulicht. Eine Kurve 351 erläutert dabei wiederum wie in 3a Simulationsergebnisse allerdings für eine grössere Anzahl an Impedanzlöchern 221, während die Punkte 351 die Messergebnisse für diese veränderte Anzahl an Löchern 221 veranschaulichen.
Ein Vergleich der beiden Polardiagramme 311 und 341 veranschaulicht, daß das Dämpfungsmaximum bei der grösseren Anzahl an Löchern 221 höher ist und sich eine Form der Kurven 321, 351 ändert. So weist die Kurve 321 mit 10 Löchern den Verlauf einer Niere auf, während die Form der Kurve 351 einer Hyperniere entspricht.
3c veranschaulicht einen Verlauf der in 1a und 1c dargestellten Verläufe der Richtwirkungen, welche in Simulationen ermittelt sind. Auf der y-Achse ist die Dämpfung in dB angetragen, was einer Darstellung in logarithmischem Maßstab entspricht, während auf der x-Achse linear der Einfallswinkel angetragen ist. Eine Kurve 371 erläutert den Verlauf der Dämpfung des in 1a gezeigten Mikrophons, während eine Kurve 381 den Verlauf der Dämpfung des in 1c dargestellten Mikrophons zeigt.
Deutlich zu erkennen ist, daß das Mikrophon aus 1c, bei dem die Impedanzlöcher 221 in der Nähe des Rands angebracht sind, ein höheres Dämpfungsmaximum aufweist als das Mikrophon aus 1a. Zusätzlich ist auch die Lage des Dämpfungsmaximums verschoben. Das Dämpfungsmaximum tritt bei dem Mikrophon aus 1a bei ca. 160° Einfallswinkel und bei dem Mikrophon aus 1c bei ca. 220° Einfallswinkel auf. Durch eine Änderung der Position der Impedanzlöcher 221 läßt sich damit auch die Lage des Dämpfungsmaximums des Mikrophons in Bezug auf verschiedene Einfallswinkel variieren.
3d erläutert einen gemessenen Verlauf der Dämpfung der Mikrophone aus 1a und 1c. Auf der y-Achse ist wiederum die Dämpfung in dB angetragen, was einer Darstellung in logarithmischem Maßstab entspricht, während auf der x-Achse linear der Einfallswinkel angetragen ist. Eine Kurve 391 spiegelt den gemessenen Verlauf der Dämpfung an dem Mikrophon aus 1a wider, und die Kurve 401 erläutert den gemessenen Verlauf der Dämpfung an dem Mikrophon aus 1c. Zu erkennen ist ähnlich der Darstellung in 3c, bei der ja die Verläufe simuliert sind, daß die Dämpfungsmaxima der beiden Mikrophone unterschiedliche Höhen aufweisen und bei unterschiedlichen Einfallswinkeln auftreten.
Obige Ausführungsbeispiele zeigen in ihren schematischen Darstellungen Mikrophone, deren geometrische Abmessungen im Millimeterbereich liegen und die teilweise als SMD-Bauteile ausgeführt sind. Alternativen sind Bauformen, die nicht im Millimeterbereich liegen und nicht als SMD-Bauteile ausgeführt sind.
Zusätzlich kann die Anzahl der Impedanzlöcher 221, deren Abmessungen und ihre Beabstandung voneinander variieren.
Auch sind in den Ausführungsbeispielen Halbleiter-Kondensatormikrophone 241 gezeigt, jedoch können auch andere Mikrophontypen, wie z. B. Elektretmikrophone statt der Kondensator-Mikrophone verwendet werden.
Weiterhin kann eine Befestigung des Membranträgers 121 bzw. weiterer Chips in dem Mikrophongehäuse zwischen Deckel 161 und Substrat 112 beliebig ausgeführt sein, alternativ z. B. kann die Befestigung durch Flip-Chip-Montage oder ein Festkleben des Membranträgers 121 an dem Substrat 112 erzielt werden.
Es ergeben sich auch verschiedene Möglichkeiten, den Raum, der durch den Membranträger 121, die Membran 151 und das Schalloch 116 gebildet wird, von dem übrigen Innenraum des aus Substrat 112 und Deckel 161 gebildeten Gehäuses akustisch zu trennen. Beispielsweise kann zwischen Substrat 112 und Mikrophonchip 241, wenn der Mikrophonchip 241 mittels einer Flip-Chip-Montage auf dem Substrat 112 aufgebracht ist, ein Kleber wie beispielsweise ein Underfiller zur akustischen Trennung eingesetzt werden.
Auch die Art und Weise, wie das Mikrophon mit einer Platine oder einem anderen Träger mechanisch und elektrisch verbunden ist, kann beliebig variiert werden. In obigen Ausführungsbeispielen dienen die Kontaktlöcher 211 dazu, die Kontaktierungen 201 auf der Innenseite des Gehäuses mit den Kontaktierungen auf der Außenseite zu verbinden, oder es sind Bonddrähte 191d eingesetzt, um die Kontaktierungen auf der Innenseite mit den Kontaktierungen auf der Platine elektrisch und mechanisch zu verbinden.
Zusätzlich ist es möglich, die geometrische Form von Substrat 112 und Deckel 161 des Mikrophons beliebig zu variieren, was den Einsatz dieser Mikrophone in Mobiltelephonen erleichtert.
Außerdem kann durchaus der akustische Widerstand der Impedanzlöcher 221 zumindest bei einem Teil der Impedanzlöcher 221 mit dem akustischen Widerstand eines Dämpfungselements kombiniert werden, was einen zusätzlichen Grad an Flexibilität in der Auslegung der gerichteten Empfindlichkeitscharakteristik ermöglicht.
Obige Ausführungsbeispiele haben gezeigt, daß in der Sensorik das niedrigste zu detektierende Signal bzw. die Signalqualität, die einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis entspricht, durch äußere Störquellen und dem Rauschen des Sensors begrenzt ist. Obige Ausführungsbeispiele haben eine Lösung aufgezeigt zur Reduzierung von äußeren Störsignalen bei akustischen Sensoren, wie z. B. einem Mikrophon, durch eine richtungsabhängige Sensorcharakteristik.
Es werden zur Regulierung von Umgebungsgeräuschen und der gezielten Ausrichtung auf eine Schallquelle sogenannte direktionale Mikrophone, wie z. B. Richtmikrophone, eingesetzt, die eine vom Einfallswinkel der Schallwellen abhängige Empfindlichkeit aufweisen. Zur Realisierung einer Richtwirkung bei Mikrophonen können unterschiedliche Konzepte verfolgt werden, von denen einige in obigen Ausführungsbeispielen dargestellt sind. Nicht gezeigt sind in obigen Ausführungsbeispielen sogenannte Mikrophonarrays, bei denen die richtungsabhängigen Laufzeitunterschiede zwischen mehreren zusammengeschalteten und örtlich getrennten unidirektionalen Mikrophonen mit Hilfe einer intelligenten Signalverarbeitung ausgewertet werden. Bei dieser Bauform ist jedoch der Nachteil, daß solch ein Richtmikrophonsystem hohe Anforderungen an die Empfindlichkeitsanpassung zwischen den Mikrophonen im Array und die kosten- und platzintensive Verwendung von zwei oder mehreren Mikrophonen erfordert.
Alternativ dazu ist in obigen Ausführungsbeispielen gezeigt, daß man ein einzelnes Mikrophon verwenden kann, das zwei örtlich getrennte Schalleinlässe aufweist. Eine einfache Bauform ist ein sogenannter Druckdifferenzempfänger, der auch als Druckgradientenempfänger bezeichnet wird, und der einen ungedämpften beidseitigen Schalleintritt aufweist. Dieses Prinzip ist in 4 erläutert. Bei einem Einfallswinkel von 0°, der auf die Flächensenkrechte der Membran 1 bezogen ist, ergibt sich ein Weg- bzw. Phasenunterschied und daher eine von 0 verschiedene Druckdifferenz an der Membran 1, die über die Auslenkung der Membran 1 detektiert werden kann. Dagegen sind die Schallwege bei einem Eintrittswinkel von 180° identisch und die Differenz der Druckamplituden auf den beiden Seiten der Membran verschwindet. Das bedeutet, daß Schallwellen mit einem Einfallswinkel von 180° keine Auslenkung der Membran 1 verursachen. Im Polardiagramm, in dem die Richtcharakteristik dargestellt ist, ergibt sich eine charakteristische Nierenform mit einer maximalen Sensorempfindlichkeit bei einer Einfallsrichtung von 0°. Da der Phasenunterschied aufgrund des Wegunterschieds frequenzabhängig ist, ist die Empfindlichkeit ebenfalls frequenzabhängig und nimmt daher zu tiefen Frequenzen ab.
Eine Verbesserung des Frequenzgangs wird in obigen Ausführungsbeispielen erreicht, wenn zusätzlich zum Wegunterschied ein akustisches Filterelement zur Phasenverschiebung eingesetzt wird. Diese zusätzliche Phasenverschiebung kann auch dazu verwendet werden, einen etwaigen Wegunterschied bei 180°-Einfallswinkel zu kompensieren, was z. B. für den Fall gilt, daß sich die Membran 1 nicht direkt an einem Schalleinlaß 21 befindet. Das akustische Filterelement zur Phasenverschiebung wird durch einen Hohlraum 61 und ein Dämpfungselement 81 gebildet. Der Hohlraum 61 wirkt dabei als potentieller Energiespeicher, was vergleichbar ist mit einer elektri schen Kapazität, und das Dämpfungselement 81 als akustischer Widerstand, was vergleichbar ist mit einem elektrischen Widerstand R. Diese Anordnung mit einem Hohlraum 61 und einem akustischen Widerstand 81 verursacht analog zu einem elektrischen RC-Filter eine Phasendrehung.
In obigen Ausführungsbeispielen ist auch gezeigt, daß ein Mikrophon, das mikromechanisch mit den Verfahren der Halbleitertechnologie hergestellt ist, als Silizium-Mikrophon als SMD- bzw. Surface-Mount-Device-Bauelement ausgeführt werden kann. Ein kapazitives Silizium-Mikrophon kann in einem SMD-Bauelement mit zwei Schalleinlässen ausgeführt sein. Hierbei kann ein auf einem Schalleinlaßloch aufgebrachtes Dämpfungselement zusammen mit dem Gehäusevolumen den phasenschiebenden Filter zur Verbesserung des Frequenzgangs und der Richtwirkung bilden.
Daneben gibt es in der Gehäusetechnik für Silizium-Mikrophone ebenfalls Mikrophone, die zwei Schalleinlässe einsetzen, die allerdings nicht zur Erzeugung einer Richtwirkung geeignet sind.
Vorteilhaft ist in obigen Ausführungsbeispielen, daß ein akustisches Filterelement zur Erzielung und Verbesserung einer Richtwirkung nicht durch einen zusätzlichen Hohlraum bzw. ein zusätzliches Dämpfungselement realisiert wird, sondern die Erfindung das vorhandene Mikrophon-Gehäusevolumen und speziell angepaßte Öffnungen 221 in dem Gehäuse nutzt. Die Öffnungen 221, wie beispielsweise Impedanzlöcher 221, können derart ausgeführt werden, daß der Strömungswiderstand aufgrund der viskosen Luftreibung in den Öffnungen 221 den benötigten akustischen Widerstand bereitstellt. Vorteilhaft an dieser Art der Bauform eines direktionalen Sensors ist, daß eine besonders flexible Anpassung an verschiedene Gehäuse und damit eine Verbesserung der Richtwirkung erzielt werden kann, da im Gegensatz zu einem Dämpfungselement der Strö mungswiderstand der Öffnungen 221 in einem breiten Wertebereich durch deren Geometrie und Anzahl variabel ist.
Bei den Ausführungsbeispielen von Mikrophonen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Bauformen und Gehäuse, die auf besonders einfache und flexible Art eine Richtwirkung bei akustischen Sensoren, wie z. B. bei einem mikromechanisch gefertigten Silizium-Mikrophon, wie einem SMD-Bauelement, realisieren. In obigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein mikromechanisches Silizium-Mikrophon gezeigt, das auf einer gelochten Unterlage, z. B. einer Leiterplatte, aufgebracht ist und bei dem das Gehäusevolumen durch eine Kappe 161, wie z. B. eine Metallkappe oder eine Premold-Kappe, realisiert werden kann. Die Kappe 161 besitzt eine oder mehrere Öffnungen 221 in der Kappenoberseite. Der untere Schalleinlaß wird vorteilhaft durch eine relativ große Öffnung 116 realisiert, wie z. B. Öffnungen 116, deren laterale Abmessungen größer als 0,3 mm sind, so daß der Schall ungedämpft und ohne Phasenverschiebung eindringen kann. Dagegen kann in diesem Ausführungsbeispiel der zweite Schalleinlaß durch eine Öffnung 221 oder mehrere Öffnungen 221 mit relativ kleinem Querschnitt, wie z. B. typischerweise lateralen Abmessungen unter 0,3 mm, realisiert werden, so daß die Öffnung 221 bzw. Öffnungen 221 einen nicht vernachlässigbaren akustischen Widerstand aufweisen. Dieser akustische Widerstand bildet dann zusammen mit dem Gehäusevolumen den akustischen Filter. Die Öffnungen 221 können z. B. gebohrt, geätzt oder durch Laserbeschuß hergestellt werden. In vorteilhafter Weise besitzen die Öffnungen 221 einen möglichst kleinen Querschnitt in großer Anzahl mit kleiner Tiefe. Der gefertigte Demonstrator eines kapazitiven Silizium-Mikrophons kann beispielsweise als SMD-Bauteil auf einem FR4-Substrat mit gemoldeter Kappe 161 ausgeführt sein, in der kleine Löcher 221, die z. B. einen Durchmesser von ca. 100 μm haben, gefasert sind. Auch kann in obigen Ausführungsbeispielen das Mikrophon in ein Premold-Gehäuse eingesetzt werden und mit einem Deckel 161 verschlossen werden. Der Deckel 161 kann dann eine Metall- oder Plastikkappe sein.
Der so gefertigte Demonstrator eines kapazitiven Silizium-Mikrophons kann als SMD-Bauteil in einem Premold-Gehäuse mit einem Metalldeckel 161, in den kleine Löcher 221, die einen Durchmesser von ca. 100 bis 200 μm haben und in diesen Metalldeckel geätzt wurden, ausgeführt sein. Auch können sich die relativ großen Öffnungen, die dem Schalloch 116 entsprechen, in der Kappe 161 bzw. im Deckel 161 befinden, und die schmalen Öffnungen 221 in der Unterlage bzw. dem Gehäuseboden. Bei solchen Ausführungen setzt sich das akustische Filter aus dem Strömungswiderstand der schmalen Öffnungen 221 und dem Hohlraum des Mikrophonchips zusammen.
Werden beide Schalleinlässe durch Schallöffnungen realisiert, so stehen zur akustischen Optimierung von Frequenzgang und Richtwirkung zwei akustische Filter zur Verfügung.
In obigen Ausführungsbeispielen ist der akustische Widerstand des phasendrehenden RC-Filters durch den Strömungswiderstand der schmalen Öffnungen 221 definiert worden, wodurch die Richtwirkung gezielt verbessert werden kann. Hierzu stehen drei Design-Parameter zur Verfügung: der Strömungsquerschnitt einer Öffnung 221, die Anzahl der Öffnungen 221 und die Deckeldicke. Die so gemessene Richtwirkung, die einer Schallpegeldifferenz bei einem Schalleintrittswinkel von 0° bzw. 180° bezogen auf eine Frequenz von 1 kHz entspricht, kann für ein gefertigtes Silizium-Mikrophon, das in einem Premold-Gehäuse mit einer Metallplatte als Deckel 161 untergebracht ist, in der kreisförmige Öffnungen als Impedanzlöcher 221 geätzt sind, dargestellt werden. Variiert werden kann dabei der Lochdurchmesser, die Lochanzahl und die Deckeldicke. Mit dieser Anordnung kann eine Phasenverschiebung bzw. ein für eine gute Richtwirkung notwendiger akustischer Widerstand durch den Strömungswiderstand von schmalen Öffnungen 221 erzielt werden, mit dem eine Richtwirkung bis zu 19 dB demonstriert werden kann.

1: Membran
11: Seitenwand
21: Schalloch
31: Rückwand
32: Mikrophoninnenraum
41a: Direkter Weg einer frontalen Schallwelle
41b: Weg einer frontalen Schallwelle über Innenraum
51a: Direkter Weg einer rückwärtigen Schallwelle
51b: Weg einer rückwärtigen Schallwelle über Innenraum
61: Hohlraum
71: Hohlraumeingangsdämpfung
81: Eingangsdämpfungselement
112: Substrat
116: Mikrophonschalloch
121: Membranträger
131: Gegenstruktur
141: Zwischenschicht
151: Membranstruktur
161: Deckel
186: Signalverarbeitungschip
191: Bonddraht
191a: Bonddraht zur Kontaktierung
191b: Bonddraht zum Mikrophon
191c: Bonddrahtmikrophonkontakt
191d: Bonddraht zur Platine
201: Kontaktierung
211: Kontaktloch
221: Impedanzloch
231: Substratphoto
241: Mikrophonchip
242: Kontakt
244: Kontaktierung
251: Gesamtphoto
261: Impedanzlöcherbereich
271: Premold-Unterbau
281: Gehäuseausführung
291: Richtcharakteristik dicker Deckel
301: Richtcharakteristik dünner Deckel
311: Polardiagramm mit 10 Löchern
321: Simulation mit 10 Löchern
331: Messpunkte mit 10 Löchern
341: Polardiagramm mit 25 Löchern
351: Simulation mit 25 Löchern
361: Messpunkte mit 25 Löchern
371: simulierter Dämpfungsverlauf des Mikrophons aus 1a
381: simulierter Dämpfungsverlauf des Mikrophons aus 1c

Claims

Mikrophon mit einem Substrat (112), das einen schalldurchlässigen Substratbereich aufweist, einem Deckel (161) mit einem schalldurchlässigen Deckelbereich und einer Membran (151), die durch einen Membranträger (121) zwischen dem Deckel (161) und dem Substrat (112) gehalten ist wobei der schalldurchlässige Substratbereich oder der schalldurchlässige Deckelbereich mindestens ein Impedanzloch (221) aufweist, das so dimensioniert ist, daß die akustische Impedanz des Impedanzlochs (221) größer ist als die akustische Impedanz des schalldurchlässigen Bereichs (116) des jeweils anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich.
Mikrophon nach Anspruch 1, bei dem der schalldurchlässige Substratbereich und der schalldurchlässigen Deckelbereich ein Loch umfassen, wobei ein Loch das Impedanzloch (221) ist und das andere Loch ein Schalloch (116) ist, und das Schalloch (116) eine solche Fläche hat, daß die Impedanz des Schallochs (116) geringer als die Impedanz des Impedanzlochs (221) ist.
Mikrophon nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich eine Fläche des schalldurchlässigen Bereichs des anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich und eine Fläche der Membran (151) zumindest teilweise überlappen.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der schalldurchlässige Bereich (116) des anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich, der Membranträger (121) und die Membran (151) einen ersten Raum bilden, der akustisch von einem zweiten Raum getrennt ist, der aus dem Deckelbereich (161), dem Substratbereich (112), dem Membranträger (121) und der Membran (151) gebildet wird.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der schalldurchlässige Bereich (116) des Deckels (161) oder des Substratbereichs (112) ein weiteres Impedanzloch (221) aufweist, das von dem ersten Impedanzloch (221) beabstandet ist, wobei die akustische Impedanz des weiteren Impedanzlochs (212) größer als die akustische Impedanz des schalldurchlässigen Bereichs (116) des jeweils anderen Bereichs aus Substrat- (112) und Deckelbereich (161) ist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem eine Anzahl der Impedanzlöcher (221) zwischen 5 und 60 liegt.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem ein schalldämpfendes Element auf dem Impedanzloch (221) aufgebracht ist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das akustische Impedanzloch (221) eine Fläche aufweist, die geringer als 0,1 mm² ist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Tiefe des Impedanzlochs (221) weniger als 1 mm beträgt.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Fläche des Impedanzlochs (221) weniger als 50 % der Fläche des schalldurchlässigen Bereichs (116) des anderen Bereichs aus dem Substratbereich (112) oder Deckelbereich (161) beträgt.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Membranträger (121) und die Membran (151) in einer Halbleiter-Mikrophonstruktur (241) ausgeführt sind, die eine Membranstruktur (151) und eine Gegenstruktur (131) aufweist.
Mikrophon nach Anspruch 11, bei dem die Gegenstruktur (131) dem Schalloch (116) gegenüber liegt und die Gegenstruktur (131) Perforierungen aufweist, damit Schallwellen diese passieren können.
Mikrophon nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Halbleiter-Mikrophonstruktur mit einer Ausgangsfläche auf dem Substrat (112) aufgebracht ist.
Mikrophon nach Anspruch 13, bei dem ein Underfiller auf dem Substrat (112) aufgebracht ist zwischen der Halbleiter-Mikrophonstruktur (241) und dem Substrat (112) oder um die Halbleiter-Mikrophonstruktur (241) herum, und der Underfiller zur akustischen Trennung des ersten Raums von dem zweiten Raum dient.
Mikrophon nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Substrat (112) ein Schalloch (116) und der Deckel (161) ein Impedanzloch (221) aufweist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Membranstruktur (151) der Halbleiter-Mikrophonstruktur (241) einer Oberfläche gegenüber liegt, die ein Impedanzloch (221) umfaßt.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem ein Signalverarbeitungschip (186) in einem aus dem Substrat (112) und dem Deckel (161) gebildeten Gehäuse aufgenommen ist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem der Substratbereich eine Substratdicke hat und der Deckelbereich eine Deckeldicke hat, bei dem die Tiefe des Impedanzlochs gleich der Substratdicke oder der Deckeldicke ist.
Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats (112), das einen schalldurchlässigen Substratbereich aufweist; Bereitstellen eines Deckels (161), der einen schalldurchlässigen Deckelbereich aufweist; Anbringen eines Membranträgers (121) auf dem Substrat (112) oder dem Deckel (161), der eine Membran (151) hält; und Montieren des Deckels (161) auf dem Substrat (112) so, daß der Deckel (161) und das Substrat (112) mechanisch verbunden sind, wobei der schalldurchlässige Substratbereich oder der schalldurchlässige Deckelbereich mindestens ein Impedanzloch (221) aufweist, das so dimensioniert ist, daß eine akustische Impedanz des Impedanzlochs (221) größer als eine akustische Impedanz des schalldurchlässigen Bereichs (116) des anderen Bereichs aus Substratbereich und Deckelbereich ist.