1.引言
微机电系统（MEMS）是指包含微传感器、微致动器（也称微执行器）、微电力等微机械基本部分或者高性能的电子集成线路构成的微机电元件或装置，也可称为微机械平台。可以说微机电系统是一种获得、处理信息和执行机械操作的集成器件，它是微机械学、微电子学、自动控制、物理、化学、生物及其材料等多学科、高科技的边缘学科和交叉学科。
经过十几年的发展，MEMS芯片终于相当成熟，但是，很多芯片没有受到实际应用，其主要因素就是没有缓解封装问题。虽然MEMS封装采用了许多与微电子封装相近的科技，但不能简洁地将微电子封装技术直接用于MEMS器件的封装中去。MEMS封装的功能包含了微电子封装的用途部分，即电源分配、信号分配和散热等。但鉴于MEMS器件的特殊性、复杂性和MEMS应用的广泛性，对封装的要求是十分严格的，封装的用途还应提高下列几个方面的内容：
(1)应力：在MEMS器件中，微米或微纳米尺度的零组件其效率高但非常脆弱，因此，MEMS封装应对器件产生最小的应力；
(2)高真空：可动部件在真空中，就可以减少摩擦，达到大量可靠工作的目标；
(3)高气密性：一些MEMS器件，如微陀螺必须在稳固的气密条件下才会可靠长期地工作，有的MEMS封装气密性要超过1×10^(-12)Pa•m3/s；
(4)高隔离度：MEMS常必须高的防护度，对MEMS射频开关就更为重要。为了确保其他干扰信号尽可能小，就要求对传感器的这些部位进行封装隔离。否则，干扰讯号叠加在所采样的有用信号上将使MEMS的正常功能无法发挥；
(5)特殊的封装环境和引发：某些MEMS器件的工作环境是氧气、液体或透光的环境，MEMS封装就需要构成稳定的环境，并能使氧气、液体稳定流动。
MEMS封装的特殊性大大降低了MEMS封装的难度和利润，据估计，MEMS器件的封装成本占整个MEMS成本的50%～90%，成为MEMS进一步发展的短板。目前，国内MEMS封装技术非常落后，必须给予加强，并切实发展MEMS封装技术。
MEMS给封装带来极大挑战，也有众多自相矛盾之处。像喷墨头和安全气囊传感器等初期产品都使用了合理的简洁封装方式。但新发生的领域(例如生物MEMS)具备特殊的规定，就必须新方式，这类封装必须操作流体等新方式。但即使从MEMS的通常规定来考量，对应的封装方式是对于详细器件来定制的，也就是说，器件定制的解决方案意味着MEMS封装方面的研究进展较慢，而且标准化也遭遇挑战。
MEMS芯片在封装完成之前，会对机械撞击相当脆弱，而且非常易于被划片时的颗粒污染破损。因而，一些晶圆加工厂会进行个别或全部的封装工艺。在使用掩膜版进行分割以及晶圆级工艺操作过程中，必须很高的保护MEMS芯片的动作空间。最常用的MEMS封装要求是在不限制机械行为的前提下进行保护，但是，并不能简单地从过去对于纯粹的电子芯片研发的科技中直接受到解决办法。电子器件通常会过成型操作，并有密封剂接触芯片表面，因而这些方式会妨碍MEMS器件中的可动部分。
2.MEMS封装遇到的挑战
MEMS封装技术严重匮乏的主要因素是MEMS封装完全不同于传统集成电路(IC)的封装。传统IC封装的目的是提供IC芯片的物理支撑、保护其不受环境的干扰与破坏，同时推动与外界信号、能源及接地的电器互连。MEMS器件通常都带有由多种材料构成的三维构架和活动构件，且常进入低温、高湿或酸、碱性等恶劣环境之中。由于这些与内部环境的交互作用关系以及自身的构架复杂性，MEMS封装与特色IC封装存在着非常大的差距，对封装技术强调了严峻的挑战。
（1）MEMS器件或微系统是在一块硅片(或其它材料)上高度集成的多功能器件与平台。在推动电气互连的同时，还要推动机械、热、光、流体等之间的联结，因此它涉及多介质间的互连技术。
（2）因为MEMS需要认知外部世界，因此对封装技术而言，需要提供让芯片敏感区与外界环境交互作用的通道，如流体传感器则必须相应的流体通道，微光机电系统(MOEMS)则必须光通道。这促使封装同时遭遇两方面的难题：一是怎样保证芯片敏感区与外界环境充分交互作用，并保护芯片敏感区不因它们间的交互作用形成性能下降，保持其性能稳定；二是必须保护芯片的其它区域。
（3）因为MEMS器件通常工作在诸多强振动、酸酸性物质及其他生物物质或有机醇类等应用环境下，因此规定封装结构与封装材料能适应各类复杂的工作环境。在维持稳固性能的同时减少带给传感测量噪音。
（4）因为MEMS器件是集成的多功能器件，对工作环境有相应的规定，如频率、湿度及其大气压力等。如MEMS典型应用之一的加速度检测仪的最佳载荷是运行在接近大温度下的可控干燥大气氛围；而陀螺仪则必须真空环境。此外，上述二者均对频率敏感，因此必须在其中封装传感器，以便检测和控制频率。对于带有活动构件的MEMS器件而言，对封装的要求更高。
（5）MEMS封装工艺参数造成的MEMS可靠性难题比较严重，如封装热应力、封装残余应力、封装过程对芯片的污染、封装除气等。因此包装技术及方法，对封装工艺参数需要加以苛刻的规定和控制。
（6）由于MEMS制造工艺的多样性、结构的复杂性或者应用环境的多样性，使得MEMS封装技术无法像IC封装技术一样推动完善化与标准化，无法运用统一的封装方式与封装工艺。
综上所述包装技术及方法，对MEMS的封装来说，除了要考量高密度封装所面临的多层互联、散热、可靠性、可测试性等弊端之外，还需要考量将MEMS芯片、封装与工作环境成为一个交互作用的平台来进行MEMS封装的设计与制造。
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