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标题: MEMS封装的特点 [打印本页]

作者: soft 时间: 2010-10-19 21:07
标题: MEMS封装的特点
加工制作完成一个包含微型传感器、执行器和控制器三大部分的MEMS之后，需要对其进行时宜的封装。控制器往往是一些ASIC（专用集成电路）芯片，而传感器和执行器除了有各种元件及芯片外，还有某些机械的可动零部件（如陀螺仪、微马达等）。其中的这些芯片和元件固然可以沿用某些微电子封装技术，如LCCC（无引线陶瓷芯片载体）、BGA（球栅阵列）、CSP（芯片尺寸封装）、MCM（多芯片组装）和3D（三维封装）等，但可动部件和各部分的接口相互连接起来，使用传统的微电子封装就“力不从心”了。例如，高速运动的可动部件，往往需要在真空状态下长期可靠的工作，这就要求对其进行真空封装；在某些有毒、有害气体条件下工作的传感器，还要采取特殊的封装形式，等等。由于MEMS涉及的领域十分广泛，所完成的功能又千差万别，其系统五花八门，因而要对MEMS进行标准化封装就十分困难了。下面归纳了MEMS封装与微电子封装的异同点。

1）微电子封装通常分三个层次，即单芯片封装和多芯片组件的一级封装，将一级封装和其他元器件一同组装到单层或多层PWB（印制电路板）或其他基板上的二次封装（插板封装），以及将二级封装插装到多层母板上的三级封装。

而MEMS封装则通常分为芯片级封装、器件级封装和系统级封装这样三个层次。需要特别指出的是，这里的“芯片级”含义更加广泛，不但涵盖包括控制器在内的微电子封装中的各种芯片，还包括感测的各种力、光、磁、声、温度、化学、生物等传感器元器件和执行运动、能量、信息等控制量的各种部件。总的来说，MEMS封装是建立在微电子封装基础上的，并沿用了许多微电子封装的工艺技术，但通常又比微电子封装更庞大、更复杂、更困难一些。

2）微电子封装一直追随IC芯片的发展而发展，从而形成了与各个不同时期相互对应的有代表性的标准封装类型。而MEMS因为应用领域十分宽广，涉及多学科技术领域，往往是根据所需功能制作出各种MEMS后，再考虑时宜的封装问题，故MEMS封装难以形成规范、标准的封装类型。因此，从某种意义上说，MEMS封装在很多情况下是专用封装。

3）MEMS封装除具有微电子封装的一些共同失效模式外，微型执行器封装后的失效模式，还有其独特性。MEMS器件对封装的环境更为敏感，有的要求长期保持气密性，有的要求光的输入均匀，有的要求封装基板平整度很高，有的要求封装本征频率越高越好，有的要求流体进出连续等，一旦这些关键指标达不到，MEMS器件就会失效。

4）MEMS封装对体积的减小比微电子封装的要求更迫切，对3D封装的要求更强烈。因为MEMS的各种元器件及部件，特别是执行部件等，为了提高组装密度，不可能只在平面内展开，而必然向3D方向延伸。而高可靠要求的MEMS产品，既要求采用气密封装，而某些可动部件、机械元件又要求真空封装，使本来经微型化后只有微米级的部件经各种封装后可能大到毫米量级，甚至厘米量级。从另一方面来说，很多MEMS器件，如光开关，由于功能需要，必须是三维结构，所以MEMS封装也必然是三维封装。

5）鉴于MEMS封装自身的特殊性和复杂性，其封装占MEMS的成本可从50%直到80％，而微电子封装中的封装成本比重相对要低一些。

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