MEMS: 芯片外的封裝級(jí)設(shè)計(jì)考慮

這樣的封裝步驟是在MEMS流片過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，需要在潔凈環(huán)境中按照晶圓處理流程操作。相比而言，集成電路的大部分封裝都是在晶圓被切割完成后的芯片級(jí)完成的，對(duì)封裝過(guò)程的環(huán)境潔凈程度沒(méi)有特別高的要求。

MEMS芯片設(shè)計(jì)者更愿意使用成本非常低廉的標(biāo)準(zhǔn)封裝形式，因此采用塑料封裝或與集成電路兼容的封裝，這可以利用集成電路工業(yè)領(lǐng)域的成本優(yōu)勢(shì)。使用標(biāo)準(zhǔn)封裝也降低了設(shè)計(jì)和測(cè)試時(shí)間，封裝本身的成本也非常低。一個(gè)通行的準(zhǔn)則是，如果MEMS器件可以安裝在PCB板上，它就有可能采用標(biāo)準(zhǔn)集成電路封裝形式（見(jiàn)圖3）。

圖3 微型光機(jī)械系統(tǒng)（MOEMS）交換器件的管芯被4條光纖和連接線連接，并封裝在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Covar金屬封裝內(nèi)

然而，當(dāng)今絕大多數(shù)MEMS器件封裝都是客戶定制的，并且對(duì)特殊應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。所以，標(biāo)準(zhǔn)集成電路封裝不能承受前面所描述的那些嚴(yán)酷條件對(duì)介質(zhì)所帶來(lái)的影響。

MEMS器件封裝的挑戰(zhàn)是未來(lái)所大量應(yīng)用的兩個(gè)領(lǐng)域：醫(yī)療電子和汽車(chē)電子。在這兩類(lèi)應(yīng)用中，被測(cè)量的介質(zhì)對(duì)于MEMS器件來(lái)說(shuō)是非常嚴(yán)酷的。在汽車(chē)電子領(lǐng)域，需要測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)機(jī)油、燃油、冷卻液熱輻射、尾氣排放等的壓力或化學(xué)成分。這兩個(gè)領(lǐng)域?qū)ζ骷家缶哂懈呖煽啃院蜆O端堅(jiān)固的特點(diǎn)。所以，長(zhǎng)壽命（特別是醫(yī)用可植入設(shè)備）、小尺寸（見(jiàn)圖4）、生物材料兼容性（見(jiàn)圖5）是在選擇封裝設(shè)計(jì)、材料和接口時(shí)所面臨的最大問(wèn)題。

圖4 無(wú)線、無(wú)須電池的植入型心臟血流壓力波形監(jiān)視設(shè)備