MEMS封装技术简介（三）

续《MEMS封装技术简介（二） 》

4. 可靠性测试规范

可靠性测试是检验MEMS器件最终成品的一个重要环节，可靠性测试规范主要涉及到MEMS封装工艺中的贴片(包括倒装焊、载带自动焊)、引线键合、封盖等几个重要工艺的可靠性测试。每步工艺的测试项目可根据具体器件要求选用，下面简要介绍几个测试项目。

(1) 贴片工艺测试

贴片工艺是将芯片用胶接或者焊接的方式连接到基座上的工艺过程。胶接或焊接的质量要受到加工环境与工作环境的影响，因此要对胶接或焊接的质量与可靠性进行测试。胶接或焊接处表面应均匀连接，无气孔，不起皮，无裂纹，内部无空洞，并能承受一定的疲劳强度。在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时，芯片与基座应连接牢固，不能产生过大的热应力，芯片与基座无裂纹。贴片工艺测试内容如表1所示。

表1 贴片工艺测试

(2) 引线键合工艺测试

引线键合工艺是用金或铝线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上的工艺过程，其测试内容如表2所示。引线和两焊点的质量要受到加工环境与工作环境的影响，因此要对引线键合的质量与可靠性进行测试。要求用显微镜进行外观检查，主要检查两键合点的形状、在焊盘上的位置、键合点引线与焊盘的粘附情况、键合点根部引线的变形情况和键合点尾丝的长度等是否符合规定。在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时，引线应牢固、键合点具有一定的强度。

表2 引线键合工艺测试

(3) 封盖工艺测试

在贴片和引线键合工艺之后就是封盖工艺。由于外壳与盖板热膨胀系数不一致导致在封盖过程中产生热应力，在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时很容易产生机械和热应力疲劳，出现裂纹，同时发生泄露现象。因此要求对盖板的微小翘曲进行测试和进行气密性测试。密封腔中水汽含量过高会造成金属材料的腐蚀，要求进行水汽含量的测试。封盖工艺测试如表3所示。

表3 封盖工艺测试

(4) MEMS封装可靠性筛选试验

MEMS封装的失效率与时间的关系可分为三个阶段：早期失效阶段、偶然失效阶段和耗损阶段。一些具有潜在缺陷的早期失效产品，必须通过筛选试验来剔除掉，试验内容如表4所示。一般是在MEMS封装上施加一定的应力，施加应力的大小应有利于失效MEMS封装的劣化，而不是损失合格的MEMS封装。

表4 可靠性筛选试验

(5) MEMS封装可靠性寿命试验

寿命试验是指评价分析MEMS封装寿命特征量的试验。它是在实验室里，模拟实际工作状态或者存储状态，投入一定量的样品进行试验，记录样品数量、试验条件、失效个数、失效时间等，进行统计分析，从而评估MEMS封装的可靠性特征值。一般采用加大应力来促使样品在短期内失效的加速寿命试验方法，但不应改变受试样品的失效分布，试验要求如表5所示。

表5 可靠性寿命试验

5. 展望

封装是MEMS器件形成产品的重要组成部分，只有经过良好封装的MEMS器件才能进入市场，成为实用的产品。随着MEMS芯片的研究日益成熟，相对落后的封装技术已成为制约MEMS产品进入市场的瓶颈，因此需要大力开展MEMS封装技术，对其进行深入的研究与开发。目前的MEMS封装技术大多来自集成电路封装技术，但是由于MEMS器件的特殊性，特殊的信号界面、外壳要求、三维结构和可靠性要求等决定了MEMS封装的难点所在，需要重点研究。由于MEMS封装已经引起人们的重视，研究低成本高性能的封装方法已经成为MEMS领域一个重要的课题。

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