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09.10.2019 | Technical Paper | Ausgabe 4/2020

Microsystem Technologies 4/2020

Effect of squeeze air film damping on diffraction grating based bio-inspired MEMS directional microphone

Zeitschrift:
Microsystem Technologies > Ausgabe 4/2020
Autoren:
Sangil Han, Asif Ishfaque, Paul Phamduy, Byungki Kim
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

A thin air film between two closely oscillating micro structures plays vital role in modifying the system dynamics. The thin air film brings damping and spring effects. Here, we designed a properly perforated MEMS directional microphone to mitigate the squeeze air film damping effects by taking inspiration from fly Ormia ochracea ear response, where damping helps it to produce distinct interaural differences in response to an external acoustic pressure. The coupled and perforated diaphragms are pivoted to a central hinge, and are designed to fit into a multi-user fabrication process. A nano-scale metrology is incorporated to accurately capture the motion of the diaphragms. The characterization of the directional microphone is performed with electrostatic actuation having the same magnitude and different phase difference replicating the scenario of a directional acoustic signal in real world. The experimental results demonstrate a significant vibration magnitude difference, and show a great potential of the fabricated microphone to enhance the directional cues by mitigating the squeeze air film damping.

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