MEMS（微機電系統），是指以微型化、系統化的理論為指導，通過(guò)半導體制造等微納加工手段，形成特征尺度為微納米量級的系統裝置。相對于先進(jìn)的集成電路（IC）制造工藝（遵循摩爾定律），MEMS制造工藝不單純追求線(xiàn)寬而注重功能特色化，即利用微納結構或/和敏感材料實(shí)現多種傳感和執行功能，工藝節點(diǎn)通常從500nm到110nm，襯底材料也不局限硅，還包括玻璃、聚合物、金屬等。由MEMS技術(shù)構建的產(chǎn)品往往具有體積小、重量輕、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應用于汽車(chē)、手機、工業(yè)、醫療、國防、航空航天等領(lǐng)域。
MEMS封裝案例
MEMS器件的三維機械結構、產(chǎn)品設計和制造技術(shù)的多樣性，決定了MEMS封裝與傳統IC封裝存在諸多不同且更加復雜。從消費類(lèi)應用的低成本封裝到汽車(chē)和航空行業(yè)的耐高溫和抗惡劣氣候的高可靠性封裝；從裸露在大氣環(huán)境下的開(kāi)放式封裝到需要抽真空的密閉式封裝——各種應用需求對MEMS封裝提出了諸多挑戰。同時(shí)，5G通信、自動(dòng)駕駛、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、增強現實(shí)（AR）/虛擬現實(shí)（VR）等也為MEMS產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新機遇，例如以濾波器為代表的射頻MEMS迎來(lái)5G市場(chǎng)爆發(fā)；以微鏡為代表的光學(xué)MEMS開(kāi)拓汽車(chē)激光雷達商機；以氣體傳感器為代表的環(huán)境MEMS發(fā)掘人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）潛力。
智能手機射頻前端模組采用系統級封裝（SiP）
OQmented微鏡采用獨特的氣泡（Bubble）MEMS晶圓級真空封裝
MEMS封裝除了包括IC封裝的功能部分，即電源分配、信號分配和散熱等，還需要考慮應力、氣密性、隔離度、特殊的封裝環(huán)境和引出等問(wèn)題。例如，光學(xué)MEMS器件可能由于沖擊、震動(dòng)或熱膨脹等原因產(chǎn)生的封裝應力，造成光路對準發(fā)生偏移；MEMS陀螺儀的可動(dòng)部件需要在真空環(huán)境中運動(dòng)以減小摩擦，達到長(cháng)期可靠工作的目標；紅外探測器（微測輻射熱計）應該采用真空封裝技術(shù)，以減小其與周?chē)諝庵g的熱導，同時(shí)還需要高透過(guò)率的紅外窗口；MEMS麥克風(fēng)可以根據各種應用需求采用不同開(kāi)孔位置（例如頂部、底部、側面）的封裝，但同時(shí)也會(huì )影響器件的聲學(xué)性能（例如信噪比）。
MEMS麥克風(fēng)封裝示意圖目前，MEMS產(chǎn)業(yè)正向多種傳感器集成方向前進(jìn)，形成慣性、環(huán)境、光學(xué)三大類(lèi)組合傳感器，具有三種典型的封裝形式：密閉封裝（Closed Package）、開(kāi)放腔體（Open Cavity）、光學(xué)窗口（Open-eyed）。相比分立器件，組合傳感器具有一些優(yōu)勢：（1）多種傳感器可以共享ASIC芯片，共用封裝外殼，能夠降低產(chǎn)品成本；（2）如果兩種傳感器工藝相近，可以做成單芯片，能夠極大減小傳感器尺寸；（3）多種傳感器數據經(jīng)過(guò)濾波、融合，以及人工智能等算法處理，可以提高產(chǎn)品附加值，使得競爭對手難以模仿。
