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MEMS封裝的四大條件 關于MEMS后端封裝問題

傳感器技術 ? 來源:未知 ? 作者:工程師3 ? 2018-05-28 16:32 ? 次閱讀

盡管MEMS前端的制造讓人頭疼,但后端的封裝卻值得一喜,國內MEMS產業鏈后端的封裝整體來說還是較為完善。最佳的封裝無疑可使得MEMS器件發揮出更好的性能。通常而言,MEMS封裝應滿足以下條件:一、可提供一個或多個環境通路;二、封裝導致的應力應該盡量小;三、封裝及材料最好不對環境造成不良影響;四、應不對其他器件造成不良影響;五、必須提供與外界通路。

據了解,國內廠商華天科技、長電科技同樣在MEMS封裝方面表現出強悍的實力。長電科技更是號稱已經擁有了大量的平臺,足以應付所有主流的封裝。其實在多年前,長電科技就已經準備將IC封裝能力部分轉移到MEMS封裝方面,蘇州晶方半導體更是國際上一流的MEMS封裝廠商。

王懿對記者稱,國內MEMS產業鏈后端封裝較為完善,其原因在于國內的封裝技術起步較早,而MEMS器件的封裝則可以參考或借鑒IC封裝。他說:“其實很多企業,尤其是MEMS麥克風企業,早期的商業模式就是購買國外裸片(前端工藝完成后的產品),自己做后端封裝和測試。”

當然,盡管MEMS器件的封裝技術可以借鑒IC制造,兩者有相似之處,但兩者之間還是有很大的區別。MEMS是一種三維的機械結構,而IC則是平面結構。這導致MEMS封裝與IC封裝存在諸多不同。

王懿表示:“兩者在專用性、復雜性、保護性及可靠性等多方面存在差異。”據他介紹,在專用性方面,MEMS中通常都有一些可動部分或懸空結構、硅杯空腔、梁、溝、槽、膜片,甚至是流體部件與有機部件,基本上是靠表面效應工作的。封裝架構取決于MEMS器件及用途,對各種不同結構及用途的MEMS器件,其封裝設計要因地制宜,與制造技術同步協調,專用性很強。

在保護性方面,MEMS器件對環境的影響極其敏感,因此對其的保護要求也比IC要高。MEMS封裝的各操作工序、劃片、燒結、互連、密封等需要采用特殊的處理方法,提供相應的保護措施,防止可動部件受機械損傷。系統的電路部分也必須與環境隔離保護,以免影響處理電路性能,要求封裝及其材料不應對使用環境造成不良影響。

同時,兩者的復雜程度也不一樣,整體而言,MEMS封裝要比IC封裝更加復雜。比如說,根據應用的不同,多數MEMS封裝外殼上需要留有同外界直接相連的非電信號通路,例如,有傳遞光、磁、熱、力、化等一種或多種信息的輸入。輸入信號界面復雜,對芯片鈍化、封裝保護提出了特殊要求。再者如在光學MEMS器件中,由于沖擊、震動或熱膨脹等原因而產生的封裝應力會使光器件和光纖之間的對準發生偏移。在高精度加速度計和陀螺儀中,封裝需要和MEMS芯片隔離以優化性能。

隨著MEMS器件應用領域越來越多,其應用場景對MEMS封裝的可靠性要求也隨之提高,這致使MEMS封裝的可靠性同樣比IC封裝要求高。王懿稱:“MEMS使用范圍廣泛,對其封裝提出更高的可靠性要求,尤其要求確保產品在惡劣條件下的安全工作,免受有害環境侵蝕,氣密封裝能發散多余熱量。”因此,提高MEMS封裝的可靠性十分重要。

記者還從陳杰處得知,MEMS封裝一般不是一種通用的封裝形式,因產品而異。因此,想要提高MEMS封裝可靠性,還是要根據MEMS器件的特性采取合理的工藝解決,其中晶圓級封裝最為重要。

王懿還總結道:“IC封裝和MEMS封裝最大的區別在于MEMS一般要和外界接觸,而IC恰好相反,以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降,其封裝的主要作用就是保護芯片與完成電氣互連,不能直接將IC封裝移植于更復雜的MEMS。”

盡管兩者的區別很多,但從廣義上來講,MEMS封裝形式大多數是建立在標準化的IC芯片封裝架構基礎上。目前的技術大多沿用成熟的微電子封裝工藝,并加以改進、演變,適應MEMS特殊的信號界面、外殼、內腔、可靠性、降低成本等要求。此外,MEMS封裝技術發展迅速,晶圓級和3D集成也越來越重要。

對于MEMS封裝而言,不容忽視的一個問題就是成本問題,隨著MEMS器件售價的快速下降,如何降低MEMS器件的封裝成本是眾封裝廠商頭疼的問題。此外,MEMS設計廠商還考慮封裝形式,這對MEMS封裝廠商而言,勢必將增加封裝的難度。

整體而言,MEMS封裝技術得益于IC封裝,因此才較為完善,不過,兩者在多方面都存在很大的差異,在很多方面,MEMS封裝都比IC封裝的要求要高。隨著MEMS產業的爆發,在國內也有更多的封裝廠商開始進軍MEMS封裝。盡管如此,由于MEMS封裝是高端封裝,究竟能有多少IC封裝廠商能夠成功進入該市場也是難說。

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原文標題:MEMS后端封裝那些事兒

文章出處:【微信號:WW_CGQJS,微信公眾號:傳感器技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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