MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)），是指以微型化、系統(tǒng)化的理論為指導(dǎo)，通過半導(dǎo)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(tǒng)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寬而注重功能特色化，即利用微納結(jié)構(gòu)或/和敏感材料實(shí)現(xiàn)多種傳感和執(zhí)行功能，工藝節(jié)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(gòu)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(yīng)用于汽車、手機(jī)、工業(yè)、醫(yī)療、國防、航空航天等領(lǐng)域。
MEMS封裝案例
MEMS器件的三維機(jī)械結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的多樣性，決定了MEMS封裝與傳統(tǒng)IC封裝存在諸多不同且更加復(fù)雜。從消費(fèi)類應(yīng)用的低成本封裝到汽車和航空行業(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)境下的開放式封裝到需要抽真空的密閉式封裝——各種應(yīng)用需求對MEMS封裝提出了諸多挑戰(zhàn)。同時，5G通信、自動駕駛、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等也為MEMS產(chǎn)業(yè)帶來新機(jī)遇，例如以濾波器為代表的射頻MEMS迎來5G市場爆發(fā)；以微鏡為代表的光學(xué)MEMS開拓汽車激光雷達(dá)商機(jī)；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(jī)射頻前端模組采用系統(tǒng)級封裝（SiP）
OQmented微鏡采用獨(dú)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(yīng)力、氣密性、隔離度、特殊的封裝環(huán)境和引出等問題。例如，光學(xué)MEMS器件可能由于沖擊、震動或熱膨脹等原因產(chǎn)生的封裝應(yīng)力，造成光路對準(zhǔn)發(fā)生偏移；MEMS陀螺儀的可動部件需要在真空環(huán)境中運(yùn)動以減小摩擦，達(dá)到長期可靠工作的目標(biāo)；紅外探測器（微測輻射熱計(jì)）應(yīng)該采用真空封裝技術(shù)，以減小其與周圍空氣之間的熱導(dǎo)，同時還需要高透過率的紅外窗口；MEMS麥克風(fēng)可以根據(jù)各種應(yīng)用需求采用不同開孔位置（例如頂部、底部、側(cè)面）的封裝，但同時也會影響器件的聲學(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)三大類組合傳感器，具有三種典型的封裝形式：密閉封裝（Closed Package）、開放腔體（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(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、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。
