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1、2005年第24卷第3期传感器技术(JournalofTransducerTechnology)7MEMS封装技术陈一梅,黄元庆(厦门大学机电工程系,福建厦门361005)摘要:介绍了微机电(MEMS)封装技术,包括晶片级封装、单芯片封装和多芯片封装、模块式封装与倒装焊3种很有前景的封装技术。指出了MEMS封装的几个可靠性问题,最后,对MEMS封装的发展趋势作了分析。关键词:微机电封装;单芯片;多芯片;模块;晶片级;倒装焊中图分类号:TN305.94;TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787(2
2、005)03-0007-03TechnologiesofMEMSpackagingCHENYi2mei,HUANGYuan2qing(DeptofMechandElctEngin,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)Abstract:ThetechnologiesofMEMSpackagingareintroduced,includingthreepromisingtechnologies:waferlevelpackaging,single2chippackaginga
3、ndmulti2chippackaging,modularMEMSpackagingandflip2chipbondingforMEMSpackaging.ThenseveralreliabilityissuesinMEMSpackagingarepointedout,andaforecastisgivenforitsfuturetrends.Keywords:MEMS(microeletromechanicalsystem)packaging;single2chip;multi2chip;modular;
4、waferlevel;FCB(flip2chipbonding)-1230引言密性要达到1×10Pa·m/s;微机电系统是指包括微传感器、微致动器(亦称微执(4)高隔离度:MEMS常需要高的隔离度,对MEMS射行器)、微能源等微机械基本部分以及高性能的电子集成频开关就更为重要。为了保证其他干扰信号尽可能小,就线路组成的微机电器件或装置。可以说微机电系统是一种要求对传感器的某些部位进行封装隔离。否则,干扰信号获取、处理信息和执行机械操作的集成器件。它是微机械叠加在所采样的有用信号上将使MEMS的正常功能难以学
5、、微电子学、自动控制、物理、化学、生物以及材料等多学发挥;[1]科、高技术的边缘学科和交叉学科。(5)特殊的封装环境和引出:某些MEMS器件的工作经过十几年的发展,MEMS芯片已经相当成熟,但是,环境是气体、液体或透光的环境,MEMS封装就必须构成稳很多芯片没有得到实际应用,其主要原因就是没有解决封定的环境,并能使气体、液体稳定流动,使光纤输入低损耗,装问题。虽然MEMS封装采用许多与微电子封装相似的[2,3]高精度对位的特性等。技术,但不能简单地将微电子封装技术直接用于MEMS器MEMS封装的特殊性大大增
6、加了MEMS封装的难度和件的封装中去。MEMS封装的功能包括了微电子封装的功成本,MEMS封装成本占整个MEMS成本的50%～90%,能部分,即原先的电源分配、信号分配和散热等。但由于MEMS的特殊性、复杂性和MEMS应用的广泛性,对封装的成为MEMS发展的瓶颈。目前,国内MEMS封装技术比较要求是非常苛刻的,封装的功能还应增加如下几点:落后,必须予以重视,并积极发展MEMS封装技术。(1)应力:在MEMS器件中,微米或微纳米尺度的零部1MEMS封装技术件其精度高但十分脆弱,因此,MEMS封装应产生对器件最
7、MEMS封装通常分为芯片级封装、器件级封装和系统小的应力;级封装这样3个层次。(2)高真空:可动部件在“真空”中,就可以减小摩擦,1.1晶片级封装达到长期可靠工作的目标;许多微机械器件需要进行晶片贴合,制作出电极/紧凑[2](3)高气密性:一些MEMS器件,如,微陀螺必须在稳的腔体。同时,晶片键合还完成了一级封装。几种成熟定的气密条件下才能可靠长期地工作,有的MEMS封装气的键合技术比较如表1。收稿日期:2004-09-23©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPu
8、blishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net8传感器技术第24卷表1几种键合技术的比较1.2.2陶瓷封装Tab1Comparisonofsomebondingtechnologies用陶瓷封装质量轻,可大量生产和成本低,可轻易做到键合过程的温度夹层厚度机械强度气密封装,而且,多层陶瓷封装能使器件尺度变小,成本降键合方法(℃)(μm)(MPa)低,同时,能集
