隨著MEMS技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，MEMS器件將廣泛作用于消費類電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及航空航天的應(yīng)用，其尺寸，速度，可靠性和低成本提供了巨大的價值。而MEMS封裝是MEMS器件開發(fā)的關(guān)鍵性步驟， MEMS（微機電系統(tǒng)）封裝是將MEMS器件密封保護的過程，該封裝提供與器件的電氣連接，同時保護器件免受環(huán)境影響。封裝過程可能占據(jù)產(chǎn)品制造成本的20%到95%。

01

玻璃已成為MEMS制造的優(yōu)選材料之一

玻璃晶圓加工技術(shù)創(chuàng)新正持續(xù)推動MEMS技術(shù)的進步。MEMS晶圓級封裝會用到玻璃晶圓，并作為某些電子產(chǎn)品中硅晶圓的替代襯底。MEMS傳感器即使在惡劣的環(huán)境中，也具有高度可靠性和長時間運行的完美表現(xiàn)。其中玻璃材料通常作為襯底載體可用于MEMS封裝技術(shù)中，因此玻璃晶圓成為了各個行業(yè)和應(yīng)用的理想選擇。

02

玻璃在MEMS制造及封裝中的優(yōu)勢屬性

玻璃因其高氣密性、熱穩(wěn)定性、光學性能、耐化學性，高絕緣性和可加工性而成為MEMS封裝的優(yōu)選材料。玻璃的可靠耐用性可以為MEMS器件提供持久保護。

光學特性

玻璃是一種透明材料，是MEMS器件需要光學傳感或驅(qū)動的理想選擇。玻璃還可以涂覆各種薄膜材料，例如金屬或氧化物，以改變其光學特性。另外玻璃高度平整的表面也是光反射面的優(yōu)良選擇。

密閉和封裝

? 高氣密性：玻璃出色的氣密密封性，可防止?jié)駳夂推渌廴疚镞M入MEMS器件，提高了器件的可靠性和使用壽命。

? 優(yōu)異的耐化學性：玻璃具有很強的耐化學腐蝕性，是保護MEMS器件免受惡劣化學環(huán)境影響的極佳材料。

? 良好的機械強度：玻璃是一種相對堅固且耐用的材料，可以保護MEMS器件免受機械應(yīng)力的影響。另外，不同于金屬或其他材料， 玻璃材料不會產(chǎn)生疲勞效應(yīng)。適用于長時間高可靠性場景。不同于硅，玻璃是高度絕緣性材料， 且CTE， 機械強度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

與玻璃通孔 （TGV） 互連

? 更高密度的互連：通過TGV高密度互連可以實現(xiàn)更復雜的MEMS器件和更小的外形尺寸。這是因為TGV通孔的高寬深比，通過玻璃基板實現(xiàn)垂直互連。

?提升可靠性：與引線鍵合或倒裝芯片鍵合相比，TGV 提供了更可靠的互連。這是因為TGV的路徑長度較短，從而減少了信號延遲和電磁干擾（EMI）。

? 熱穩(wěn)定性好：TGV能夠更有效地從MEMS器件散熱，因為熱量可以通過玻璃基板傳導到封裝外部。極大地改善了MEMS器件的熱管理，并可以延長其使用壽命。

? 封裝靈活性強：TGV可適配多種互連，所以在MEMS封裝設(shè)計中靈活性更強，可以實現(xiàn)將更多傳感器、驅(qū)動器和其他組件集成到單個封裝中。

?改善光學性能：TGV可以批量制造小直徑通孔，使其能夠與光纖或其他光學元件集成，從而實現(xiàn)MEMS器件與光學傳感或驅(qū)動功能的集成。

03

德國LPKF LIDE工藝大幅提升薄片玻璃加工效率

50μm到1000μm的薄片玻璃在很多工業(yè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。但傳統(tǒng)的機械切割與鉆孔工藝導致了玻璃基板中大量的微裂隙與內(nèi)應(yīng)力殘存，這使得薄片玻璃在微加工領(lǐng)域常常舉步維艱。LPKF Vitrion激光系統(tǒng)應(yīng)用最新的LIDE(激光誘導深度蝕刻)工藝，通過非接觸式精密激光使玻璃材料的微加工工藝達到前所未有的加工效率與生產(chǎn)質(zhì)量。LIDE工藝讓微系統(tǒng)領(lǐng)域的一些新設(shè)計成為可能，有著顛覆式創(chuàng)新整個產(chǎn)業(yè)鏈的潛力。

激光誘導深度蝕刻技術(shù)（LIDE）僅需兩道工藝步驟即可解決難題。首先，根據(jù)設(shè)計圖形對加工玻璃進行選擇性激光改性，其所需的激光輻射源于經(jīng)過特殊研發(fā)的專用光源。加工時激光聚焦在部件（玻璃）內(nèi)部，可產(chǎn)生對全厚度的改性效果。

激光改變了被加工材料的光化學屬性，使其可以在接下來的工藝中進行有選擇性的化學蝕刻。改性區(qū)域的被蝕刻速度遠遠高于未被改性過的材料。玻璃在蝕刻槽內(nèi)的時間被精確控制以恰好產(chǎn)生設(shè)計需求的結(jié)構(gòu)尺寸。

04

LPKF LIDE在MEMS領(lǐng)域上的應(yīng)用

審核編輯 ：李倩