【先进封装】MEMS封装的挑战

MEMS作为21世纪的前沿高科技，在产业化道路上已经发展了20多年，今天，MEMS产品由于其具有大批量生产、低成本和高性能等特点，已经有了很大的市场，早期的封装技术大多数是借用半导体集成IC领域中现成的封装工艺，MEMS产品中，由于各类产品的使用范围和应用环境的差异，其封装也没有一个统一的形式[1]，应根据具体的使用情况选择适当的封装，同时，在MEMS产品的制造过程中，封装只能单个进行而不能大批量同时生产，因此封装在MEMS产品总费用中占据70％－80％，封装技术已成为MEMS生产中的瓶颈。CSP和WLP封装是MEMS进行批量生产和微型化的主要途径。

MEMS封装的挑战

目前的MEMS封装技术大都是由集成电路封装技术发展和演变而来，但是由于其应用环境的复杂性，使其与集成电路封装相比又有很大的特殊性，不能简单将集成电路封装直接去封装MEMS器件。与IC封装类似，MEMS封装主要实现3个功能：机械支撑、环境保护和电气连接。

1 机械支撑

MEMS芯片有的带有腔体，有的带有悬梁，这些微机械结构的尺寸很小，强度极低，容易因机械接触而损坏和因暴露而沾污，特别是单面加工的器件，是在很薄的薄膜上批量加工的，结构的强度就更低，它能承受的机械强度远远小于IC芯片，对封装的机械性能提出了更高要求。

2 环境保护

MEMS封装一方面需要对微结构、电路和电气连接进行保护，确保系统的稳定性和可靠性：另一方面又必须对传感器芯片提供一个或多个环境接口，使其能充分感知待测物理量的变化，从信号界面来说，MEMS的输入信号界面复杂，可能为光信号（光电探测器）、磁信号（磁敏器件），还有机械力的大小（压力传感器）、温度的高低（温度传感器）、气体的成分（敏感气体探测器）等，这种复杂的信号界面给封装带

3 电气连接

电气连接不仅指MEMS器件与上一级系统之间的信号连接（包括提供通往芯片的电源和接地连接），而且包括MEMS器件内部的信号通路连接。当MEMS器件与电路集成时，就需要考虑系统的信号分配和功率分配。

除此之外，在实际的MEMS封装中，其必须考虑下面一些因素，首先，封装必须给传感器带来的应力要尽可能小，材料的热膨胀系数（CTE）必须与硅的热膨胀系数相近或稍大，由于材料的不匹配，很容易导致界面应力，从而使芯片发生破裂或者分层。对于应力传感器，在设计时就必须考虑封装引起的应力给器件性能的影响，其次，对于一般的MEMS结构和电路封装，散热是必须要给予充分重视的，高温下器件失效的可能性会大大增加，而对于热流量计和红外传感器，适当的热隔离会提高传感器的灵敏度。再次，对于一些特殊的传感器和执行器，需要对封装的气密性进行考虑，封装的气密性和漏气对于提高压力传感器的精度和使用寿命是至关重要的。而对于一些有可动部件的传感器，进行真空封装可以避免振动结构的空气阻尼，提高使用寿命，最后，由于MEMS传感器的输出信号都是微纳量级的，所以必须考虑封装给器件带来的寄生效应。

苏州硅时代电子科技有限公司（Si-Era），位于国内最大的MEMS产业集聚区——苏州纳米城。利用MEMS领域近20年的技术积累，在MEMS传感器、生物MEMS、光学MEMS以及射频MEMS方面都拥有大量的设计和工艺经验。

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赛微电子：公司MEMS晶圆售价受多方面因素影响，2017-2023年平均售价分别约为1700-3200美元片

金融界4月15日消息，有投资者在互动平台向赛微电子提问：公司产品今年随着AI发展需求是否销量增加，价格有没有上涨需求。

公司回答表示：公司MEMS晶圆售价受客户&业务&产品结构等多方面因素的影响；2017-2023年，公司MEMS芯片晶圆的平均售价分别约为1700美元/片、1800美元/片、2200美元/片、2700美元/片、3500美元/片、2700美元/片、3200美元/片。

本文源自金融界AI电报

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