《MEMS封装和测试培训课程》课前预习：光学MEMS
2017-06-13 22:42:37 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
光学MEMS器件集成了光学器件和MEMS器件，其封装面临的挑战非常大。光学器件的微细可动结构和微镜面不能冲水、不能贴蓝膜、不能沾污颗粒，因此，光学MEMS晶圆级封装是技术发展的趋势。
富含“金矿”的光学MEMS市场
2017年慕尼黑电子展上，MEMS行业老大哥博世公司推出的交互式激光投影微型扫描仪BML050首次在中国亮相，吸引了业界众多眼球。这款突破性人机交互解决方案的核心元器件则是两颗独立的气密封装MEMS扫描镜。
BML050通过先进的斑点抑制，以及对MEMS扫描镜和激光二极管的精确控制，可提供绝佳的投影质量
MEMS扫描镜就是光学MEMS的一种代表元器件。光学MEMS，顾名思义，就是将光学技术与MEMS技术融合，相比传统的光学元器件具有微型化、阵列化、批量化的优势。
光学MEMS存在狭义和广义两种定义，狭义定义是指基于微机械（Micro-Machining）加工技术制造的光电器件，其中包含典型器件如数字微镜（DMD）、光扫描镜、光开关、光可调滤波器、光相位调制器、自动对焦（AF）、手机防抖（OIS）、微型光谱仪、硅微光学封装平台（SiOB）、闪耀光栅、微透镜、光滤波器等，而且包含微驱动器、精密机械结构在其中，甚至包含集成制造的微传感器，来实现光学MEMS器件内部微结构的运动实时监测与反馈。光学MEMS广义上讲包含基于半导体微细加工技术制造的所有光电器件，除狭义定义包含的光电器件外，还包括光学波导器件（PLC）、半导体激光器/探测器、成像传感器等。两者的界限也有融合的趋势，例如，利用硅微光学封装平台将半导体激光器、探测器、波导器件、微透镜、分束器、滤波器等封装在一起，构成高速光器件，如100G/400G器件。
根据Markets&Markets的报告显示，2016年全球光学传感市场规模为11.2亿美元，预计2023年将增长到34.6亿美元，2017~2023年期间的复合年增长率15.47%。光学MEMS技术门槛高，制造和封装工艺复杂，目前具备量产能力的企业仅集中在几家欧美大型MEMS企业。如今MEMS市场上，多数器件已经僵持在以拼价格、拼出货量来提升销售额的局面，光学MEMS无疑是一股清流，暂时不会出现过度竞争的局面。我们相信，随着技术的成熟和成本的降低，未来20年出现百亿美元的光学MEMS市场的可能性巨大！
封装技术，光学MEMS的“重中之重”
光学MEMS器件集成了光学器件和MEMS器件，其封装面临的挑战非常大。光学器件的微细可动结构和微镜面不能冲水、不能贴蓝膜、不能沾污颗粒，因此，光学MEMS晶圆级封装是技术发展的趋势。不同于IC及其它MEMS器件的封装，光学MEMS器件需要采用带光学窗口的密封金属管壳进行电连接、气密封装，再完成光学对光耦合。与标准封装方式不同，光学MEMS封装属于特殊封装，其封装成本在器件或系统总成本占据很大的比重，可高达60-70%。
一般来讲，光学MEMS封装设计时，需要从以下方面做考量：
A. 光学窗口视野设计。MEMS芯片与封装窗口的距离d决定了最终的扫描范围S。
光学窗口视野设计示意图
B. 光学窗口的厚度设计。光学窗口要将封装体内的真空与外部大气环境隔离，因此要承受一个标准大气压的压力，从窗口的强度及可靠性考虑，需要保证窗口玻璃的厚度足够厚；但是太厚，由温度场变化引起的折射率梯度变化和热变形等会更加明显，严重时会导致窗口不满足其光学指标要求。因此，在设计光学窗口的厚度时，需结合产品实际应用，对各个因子进行软件分析做最终的选定。
C. 光学窗口的材料选择。不同的材料有不同透射度，常见的材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英、氟化钙、氟化镁、石英晶体、硒化锌、硅、锗等。关于选择哪种材料，可以根据产品对光透射率的要求进行选择，必要时可以通过镀膜进行优化。
D. 光学窗口镀膜材料的选择。会为了减少窗口表面的光反射损失，在窗口表面镀制一层减反膜，从而达到增透的效果。减反膜的选择需要考虑的因素有器件的工作波段，光的入射、出射角度，透过率要求，使用环境等等。
增加减反膜后光学窗口的透射比有效增加
E. 封装结构的散热设计。所有器件的封装都需要考虑散热，保正腔体维持在正常的温度范围内。光学MEMS器件热量传递的主要途径：传导、对流、辐射。
F. 封装结构的环境设计。根据器件需要工作在任何阻尼范围内，对腔体的真空度、所充的气体类型以及含量等进行选择。
如果你要获取更多光学MEMS器件的封装和测试方面的详细知识，可报名参加由麦姆斯咨询主办的『《MEMS封装和测试培训课程》2017年第二期』。培训内容还涉及气体传感器、SAW滤波器的封装知识，MEMS器件封装，系统级封装（SiP）在MEMS领域中的应用，MEMS晶圆级封装，真空封装技术在MEMS封装中的应用等知识。
时间：2017年6月30日~7月2日
地点：无锡
报名方式：请邮件至：GuoLei@MEMSConsulting.com，电话：13914101112
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