MEMS元器件的主要組成部分及工藝

MEMS是微機電系統（Micro-Electro-Mechanical SySTems）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。MEMS是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展而發展起來的，目前MEMS加工技術還被廣泛應用于微流控芯片與合成生物學等領域，從而進行生物化學等實驗室技術流程的芯片集成化。

MEMS主要包括微型機構、微型傳感器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，并應用現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。

它是在融合多種微細加工技術，并應用現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。MEMS技術的發展開辟了一個全新的技術領域和產業，采用MEMS技術制作的微傳感器、微執行器、微型構件、微機械光學器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。MEMS技術正發展成為一個巨大的產業，目前MEMS市場的主導產品為壓力傳感器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤驅動頭等。

MEMS是一種全新的必須同時考慮多種物理場混合作用的研發領域，相對于傳統的機械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，甚至僅僅為幾個微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，采用與集成電路（IC）類似的生成技術，可大量利用IC生產中的成熟技術、工藝 ，進行大批量、低成本生產，使性價比相對于傳統“機械”制造技術大幅度提高。

完整的MEMS是由微傳感器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，集成于大尺寸系統中，從而大幅度地提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。

MEMS器件的封裝形式是把基于MEMS的系統方案推向市場的關鍵因素。研究發現，當今基于MEMS的典型產品中，封裝成本幾乎占去了所有物料和組裝成本的20%～40%。由于生產因素的影響，使得封裝之后的測試成本比器件級的測試成本更高，這就使MEMS產品的封裝選擇和設計更加重要。

MEMS器件設計團隊在開始每項設計前，以及貫穿在整個設計流程中都必須對封裝策略和如何折中進行考慮和給與極大的關注。許多MEMS產品供應商都會把產品封裝作為進行市場競爭的主要產品差異和競爭優勢。

設計MEMS器件的封裝往往比設計普通集成電路的封裝更加復雜，這是因為工程師常常要遵循一些額外的設計約束，以及滿足工作在嚴酷環境條件下的需求。器件應該能夠在這樣的嚴苛環境下與被測量的介質非常明顯地區別開來。這些介質可能是像干燥空氣一樣溫和，或者像血液、散熱器輻射等一樣嚴苛。

首先，MEMS器件的封裝必須能夠和環境進行相互影響。MEMS器件的封裝也必須滿足其他一些機械和散熱裕量要求。作為MEMS器件的輸出，可能是機械電機或壓力的變化，因此，封裝的機械寄生現象就有可能與器件的功能相互影響和干擾。當封裝中不同材料混合使用時，它們的膨脹和收縮系數不同，因此，這些變化引起的應力就附加在傳感器的壓力值中。在光學MEMS器件中，由于沖擊、震動或熱膨脹等原因而產生的封裝應力會使光器件和光纖之間的對準發生偏移。在高精度加速度計和陀螺儀中，封裝需要和MEMS芯片隔離以優化性能。