隨著MEMS技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，MEMS器件將廣泛作用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及航空航天的應(yīng)用，其尺寸，速度，可靠性和低成本提供了巨大的價值。而MEMS封裝是MEMS器件開發(fā)的關(guān)鍵性步驟， MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）封裝是將MEMS器件密封保護(hù)的過程，該封裝提供與器件的電氣連接，同時保護(hù)器件免受環(huán)境影響。封裝過程可能占據(jù)產(chǎn)品制造成本的20%到95%。

01

玻璃已成為MEMS制造的優(yōu)選材料之一

玻璃晶圓加工技術(shù)創(chuàng)新正持續(xù)推動MEMS技術(shù)的進(jìn)步。MEMS晶圓級封裝會用到玻璃晶圓，并作為某些電子產(chǎn)品中硅晶圓的替代襯底。MEMS傳感器即使在惡劣的環(huán)境中，也具有高度可靠性和長時間運(yùn)行的完美表現(xiàn)。其中玻璃材料通常作為襯底載體可用于MEMS封裝技術(shù)中，因此玻璃晶圓成為了各個行業(yè)和應(yīng)用的理想選擇。

02

玻璃在MEMS制造及封裝中的優(yōu)勢屬性

玻璃因其高氣密性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能、耐化學(xué)性，高絕緣性和可加工性而成為MEMS封裝的優(yōu)選材料。玻璃的可靠耐用性可以為MEMS器件提供持久保護(hù)。

光學(xué)特性

玻璃是一種透明材料，是MEMS器件需要光學(xué)傳感或驅(qū)動的理想選擇。玻璃還可以涂覆各種薄膜材料，例如金屬或氧化物，以改變其光學(xué)特性。另外玻璃高度平整的表面也是光反射面的優(yōu)良選擇。

密閉和封裝

? 高氣密性：玻璃出色的氣密密封性，可防止?jié)駳夂推渌廴疚镞M(jìn)入MEMS器件，提高了器件的可靠性和使用壽命。

? 優(yōu)異的耐化學(xué)性：玻璃具有很強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性，是保護(hù)MEMS器件免受惡劣化學(xué)環(huán)境影響的極佳材料。

? 良好的機(jī)械強(qiáng)度：玻璃是一種相對堅(jiān)固且耐用的材料，可以保護(hù)MEMS器件免受機(jī)械應(yīng)力的影響。另外，不同于金屬或其他材料， 玻璃材料不會產(chǎn)生疲勞效應(yīng)。適用于長時間高可靠性場景。不同于硅，玻璃是高度絕緣性材料， 且CTE， 機(jī)械強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

與玻璃通孔 （TGV） 互連

? 更高密度的互連：通過TGV高密度互連可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的MEMS器件和更小的外形尺寸。這是因?yàn)門GV通孔的高寬深比，通過玻璃基板實(shí)現(xiàn)垂直互連。

?提升可靠性：與引線鍵合或倒裝芯片鍵合相比，TGV 提供了更可靠的互連。這是因?yàn)門GV的路徑長度較短，從而減少了信號延遲和電磁干擾（EMI）。

? 熱穩(wěn)定性好：TGV能夠更有效地從MEMS器件散熱，因?yàn)闊崃靠梢酝ㄟ^玻璃基板傳導(dǎo)到封裝外部。極大地改善了MEMS器件的熱管理，并可以延長其使用壽命。

? 封裝靈活性強(qiáng)：TGV可適配多種互連，所以在MEMS封裝設(shè)計(jì)中靈活性更強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)將更多傳感器、驅(qū)動器和其他組件集成到單個封裝中。

?改善光學(xué)性能：TGV可以批量制造小直徑通孔，使其能夠與光纖或其他光學(xué)元件集成，從而實(shí)現(xiàn)MEMS器件與光學(xué)傳感或驅(qū)動功能的集成。

03

德國LPKF LIDE工藝大幅提升薄片玻璃加工效率

50μm到1000μm的薄片玻璃在很多工業(yè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。但傳統(tǒng)的機(jī)械切割與鉆孔工藝導(dǎo)致了玻璃基板中大量的微裂隙與內(nèi)應(yīng)力殘存，這使得薄片玻璃在微加工領(lǐng)域常常舉步維艱。LPKF Vitrion激光系統(tǒng)應(yīng)用最新的LIDE(激光誘導(dǎo)深度蝕刻)工藝，通過非接觸式精密激光使玻璃材料的微加工工藝達(dá)到前所未有的加工效率與生產(chǎn)質(zhì)量。LIDE工藝讓微系統(tǒng)領(lǐng)域的一些新設(shè)計(jì)成為可能，有著顛覆式創(chuàng)新整個產(chǎn)業(yè)鏈的潛力。

激光誘導(dǎo)深度蝕刻技術(shù)（LIDE）僅需兩道工藝步驟即可解決難題。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)圖形對加工玻璃進(jìn)行選擇性激光改性，其所需的激光輻射源于經(jīng)過特殊研發(fā)的專用光源。加工時激光聚焦在部件（玻璃）內(nèi)部，可產(chǎn)生對全厚度的改性效果。

激光改變了被加工材料的光化學(xué)屬性，使其可以在接下來的工藝中進(jìn)行有選擇性的化學(xué)蝕刻。改性區(qū)域的被蝕刻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未被改性過的材料。玻璃在蝕刻槽內(nèi)的時間被精確控制以恰好產(chǎn)生設(shè)計(jì)需求的結(jié)構(gòu)尺寸。

04

LPKF LIDE在MEMS領(lǐng)域上的應(yīng)用

審核編輯 ：李倩