微機電系統（MEMS）是一種使能技術。它將半導體技術的多功能性與機械結構的功能融為一體，開辟了全新的應用領域。MEMS技術使智能手機能夠提供方向，或健身追蹤器來檢測我們何時跑步，坐著或睡覺。但是，MEMS技術可以做的不僅僅是“感覺”。它可以作為系統的輸入，或輸出（執行器）和控制或反饋回路的組成部分。

例如，隨著5G的推出，對基于MEMS的RF濾波器的需求預計將增加，因為它們可以在插入損耗和可以處理的功率方面提供更高的性能。Yole Developmentpement SA等分析師預計，在2018年至2023年期間，MEMS RF濾波器市場的增長速度將遠遠高于其他市場（包括用于消費應用的傳感器）。

該技術是指具有1至100微米特征的結構（小于1微米的物體被稱為納米機電系統或納米技術）。

這種規模的物體可以在機械意義上做任何有用的工作的想法可能很難接受，但許多支撐電子學的原理都沒有問題縮小到這個水平。這包括電容、電感、磁性和光學器件。當與形成可移動物體的能力相結合時，就更容易想象微鏡如何偏轉通信設備中的光，或者可以在RF濾波器中調節可變電容器。

可以利用由微型電機形成的致動器來利用磁性，膨脹甚至蒸汽對電子元件進行物理調整。微型斯特林發動機已經在MEMS設備中制造，這些設備執行物理工作，例如，使用電力加熱在活塞內膨脹的流體。

用于制造MEMS器件的基本制造工藝基于半導體制造。這并非偶然。所有半導體均采用沉積和光刻相結合的方式制造。大多數被認為是平面設備。它們的特征（晶體管）延伸到襯底的X軸和Y軸上。一些功率器件，稱為溝槽晶體管，以某種方式延伸到Z軸。MEMS將這一概念進一步分為兩個階段，通過使用與沉積材料有選擇地去除材料，然后使這些結構能夠物理移動相同的過程來創建3D結構。

傳感器仍然是MEMS市場的重要組成部分，在這里，移動元件通常是隔膜，其運動調節材料的電阻或電容特性。在MEMS麥克風的情況下，運動將由調制聲波引起，但在壓力傳感器中使用相同的原理。其他類型的環境傳感器，如濕度和溫度，通過檢測由于被測介質而導致的沉積材料中電容和/或電阻的變化來工作。

運動感應已經徹底改變了消費類設備，也正在應用于其他垂直行業，如汽車、醫療和工業行業。在MEMS器件中，運動通常被檢測為質量的位移，通過小柱子或其他形式的系繩附著在主基板上。通過這些系繩傳遞到基板的運動導致電容或電阻的變化，這與上述相同。

微機械機器包括執行器，使用變速器，棘輪和其他形式的機械元件將小規模運動轉化為有用的工作。微流體致動器現在通常用于噴墨打印機以沉積少量墨水。微型泵和微型閥門用于控制納米或皮升的體積。同樣的技術被用來創建所謂的“芯片實驗室”，這正在徹底改變生物學研究和分析領域。

將微機電系統推向大批量生產

分析師聯合市場研究預測，到2026年，全球MEMS市場的價值將超過1220億美元。這要歸功于2019年至2026年間11.3%的復合年增長率。隨著平均銷售價格的下降，未來幾年將出貨的MEMS器件數量顯然正在顯著增加。

這一增長歸因于物聯網、可穿戴技術、智能耗材等大趨勢的影響，以及自動駕駛汽車和汽車行業的新興需求。除此之外，預計制造工藝領域將出現積極的發展，從而提高可靠性。

包裝是制造過程的關鍵部分。對于大多數MEMS器件，包括慣性、壓力和溫度傳感器，最常見的封裝類型是腔體封裝。這提供了敏感的機電基板所需的保護，同時保持封裝和基板之間的物理空間。

然而，腔體封裝最初是與早期的MEMS活動相關的，當時的重點是性能，而不是大批量。因此，并非所有MEMS的腔體封裝對于大批量生產都是具有成本效益的。

UTAC提供腔體蓋包裝技術，該技術是為支持批量生產而開發的。這包括能夠為應用和所使用的電鍍類型選擇最合適的材料。UTAC提供的蓋子連接技術支持金屬，玻璃和塑料材料，以及多芯片配置。這延伸到精確的單芯片和多芯片連接需求。

由于MEMS包含必須自由物理移動的部件，因此其封裝必須包含可用空間。它們相對脆弱的性質也使它們在封裝過程和所用材料期間常規半導體芯片可以承受的應力方面處于劣勢。例如，裸片涂層必須對MEMS的需求敏感，同時仍能提供保護。降低應力，MEMS器件在后端組裝過程中暴露在外，將提高產量并最大限度地延長其工作壽命。

隨著可穿戴設備等應用的需求，對更小的MEMS元件的需求也在增加。結果是包裝內的空腔（可以被認為是受控的氣氛）也變得越來越小。這更加強調了對高質量和可靠包裝技術的需求，重點是選擇能夠為包裝設計、制造、裝配和測試階段提供全面方法的合作伙伴。

除了封裝成品芯片外，UTAC還為MEMS器件的制備提供一系列服務。這包括晶圓變薄等工藝，這在后端組裝階段成型芯片時是必不可少的，引線鍵合和壓縮成型以降低應力。用于模具貼裝和模塑料的低應力材料在這里是必不可少的，并且代表了UTAC提供的另一個專業領域。

微機電系統器件的封裝類型

在小批量或利基應用中，包裝格式的選擇不如設備的性能重要。然而，通過轉向標準化的包裝輪廓，制造商可以期望大批量生產的更高產量和更高的可靠性。這是供應商現在面臨的挑戰，也是外包半導體組裝和測試提供商（如UTAC）正在集中精力的領域。

UTAC能夠以標準格式提供微機電系統封裝，包括通用質量組、量子組和SOIC。帶蓋的型腔 LGA、包模 LGA 和陶瓷型腔 QFN 也是如此。所有這些封裝類型現在都在大批量生產，具有各種主體尺寸和電線類型，以及不同的外形尺寸。

UTAC的研發團隊在滿足客戶要求方面擁有豐富的經驗，同時遵守最佳實踐以確保高可靠性。UTAC目前正在生產的各種MEMS器件都表明了這一點。這些器件包括振蕩器、射頻調諧器和用于檢測運動的傳感器。還包括磁力計、加速度計和陀螺儀等方向，以及包括壓力和溫度在內的環境傳感器。

隨著MEMS解決方案進入更高的產量，使用正確的OSAT將變得更加重要。UTAC為MEMS封裝設計、組裝和測試提供全方位服務，制造商在選擇值得信賴的OSAT合作伙伴時，具有制造商所尋求的專業知識和經驗。

審核編輯：郭婷