Cómo se fabrican los micrófonos: del diseño al uso cotidiano

Los micrófonos forman parte de nuestra vida diaria: teléfonos, audífonos, megafonía, grabación, radios bidireccionales, megáfonos, radio/TV. Tan omnipresentes que pasan desapercibidos.

Pese a su uso generalizado, su fabricación es muy compleja. Veamos cómo se hacen estos pequeños aliados.

La imagen siguiente ofrece una visión global.

1. Fundición de obleas (Wafer Foundry)

Una oblea (wafer)^[1] (también slice o sustrato) es una lámina fina de material semiconductor, como silicio cristalino.

Sirve como sustrato para dispositivos microelectrónicos construidos en/sobre ella mediante microfabricación: dopado/implantación iónica, corte, barrilado, rebanado, chaflanado, pulido, grabado láser.

2. Test de obleas (Wafer Testing)

Se testean los defectos funcionales de todos los circuitos integrados individuales en la oblea aplicando un patrón de prueba especial antes de enviarla a corte (die).

Equipo: wafer prober. Métodos referenciados: Wafer Final Test (WFT), Electronic Die Sort (EDS), Circuit Probe (CP).

3. Encapsulado (Packaging)

3.1 SMT (Tecnología de montaje superficial)

Método para fabricar circuitos electrónicos donde componentes sin patillas o de patilla corta (SMC/SMD) se montan directamente sobre la superficie de PCB u otro sustrato.

Tecnología de ensamblaje por soldadura por refusión o inmersión. Proceso: impresión de pasta en pads, colocación, refusión, montaje, limpieza.

3.2 Unión adhesiva (Adhesive Bonding)

Tecnología de unir superficies de objetos homogéneos o heterogéneos con adhesivos (orgánicos/inorgánicos, naturales/sintéticos) con resistencia suficiente tras curado. Adhesivos consolidados para MEMS: SU-8, BCB (benzociclubuteno).

3.3 Unión (Bonding)

3.3.1 Die Attaching (Montaje de chip)

Parte clave del encapsulado. Une la cara del die al sustrato mediante una sola unión. Adhesivo epoxi de curado a temperatura ambiente, usado ampliamente en unión de componentes electrónicos. Excelente resistencia de unión entre metal, cerámica, vidrio y plástico duro.

3.3.2 Wire Bonding (Unión por hilo)

Método que suelda hilos metálicos finos al sustrato mediante calor, presión y energía ultrasónica, logrando interconexión eléctrica e intercambio de información entre chips y sustratos. Tres métodos industriales típicos: termocompresión, ultrasónico, termosónico.

3.3.3 Examen microscópico 3D

Microscopios 3D verifican precisión de pasos anteriores: no se admiten grietas ni abolladuras.

3.3.4 Moldeo (Molding)

EMC (Epoxy Molding Compound) encapsula productos terminados de wire bond para protegerlos del entorno. Pasos:

• Lead frame en molde, cada die en cavidad, molde cerrado
• Bloque EMC en orificio central
• Alta temperatura: EMC funde y fluye por canales a cavidades
• Cubrimiento del chip desde la base
• Moldeo y curado

3.3.5 Marcado láser

Marca permanente por reacción química del láser que vaporiza o cambia color del material superficial. Produce textos, símbolos, patrones variados.

3.3.6 Post-curado (Post Mold Curing)

Calentamiento del recubrimiento a temperatura constante tras curado a temperatura ambiente, para acelerar reticulación y alinear moléculas del polímero correctamente.

3.4 Depaneling

Paso en producción electrónica de alto volumen. Para aumentar rendimiento de fabricación PCB y líneas SMT, los PCB se diseñan como paneles con muchos PCB individuales (multiblock). El panel grande se rompe o «depanela» en un paso del proceso².

3.5 Test final

Ítems de test de micrófono: respuesta en frecuencia (eje y fuera de eje), sensibilidad, distorsión, relación señal/ruido, imperfecciones audibles, directividad, diagrama polar, polaridad.

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Referencias

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

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