意法半導(dǎo)體量產(chǎn)抗電磁干擾的樹脂封裝MEMS麥克風(fēng)

圖1 意法半導(dǎo)體的MEMS麥克風(fēng)。備有音孔分別位于封裝正面和背面的兩款產(chǎn)品（攝影：意法半導(dǎo)體）（點(diǎn)擊放大）

圖2 半導(dǎo)體與電子部件在同一市場展開競爭（摘自《日經(jīng)微器件》（NIKKEI MICRODEVICES）2008年3月號特輯《異性元器件融合時代，MEMS是獲勝的必要條件》（pp.31-47）)（點(diǎn)擊放大） 【日經(jīng)BP社報道】意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）將開始量產(chǎn)采用樹脂封裝的MEMS（微小電子機(jī)械系統(tǒng)）麥克風(fēng)。目前市場上的MEMS麥克風(fēng)幾乎都是金屬封裝產(chǎn)品，意法半導(dǎo)體是業(yè)內(nèi)首家建立起樹脂封裝MEMS麥克風(fēng)量產(chǎn)體制的公司。內(nèi)置的傳感器部分采用歐姆龍制造的MEMS芯片（聲波傳感器）。

在量產(chǎn)工序中，將把2009年宣布開展合作業(yè)務(wù)的（參閱本站報道1）歐姆龍制造的MEMS芯片與意法半導(dǎo)體的ASIC組合在一起進(jìn)行樹脂封裝。MEMS芯片尺寸為2mm×2mm的產(chǎn)品也將在近期投放市場。意法半導(dǎo)體計劃進(jìn)一步發(fā)展此次的封裝技術(shù)，在今后開發(fā)出利用多孔硅來封裝MEMS芯片的產(chǎn)品。

提高封裝可靠性

一般情況下，采用樹脂封裝可以提高封裝時的可靠性，另一方面，卻又容易受到EMI（電磁噪聲）的影響，從麥克風(fēng)內(nèi)部由LSI發(fā)出的EMI可能會泄漏到四周。MEMS麥克風(fēng)大多配備在智能手機(jī)和筆記本電腦等受EMI影響較大的設(shè)備中，所以MEMS麥克風(fēng)的EMI對策非常重要。

此次的MEMS麥克風(fēng)之所以能提高封裝可靠性，是因?yàn)槟拓?fù)荷能力變強(qiáng)。麥克風(fēng)采用的是與設(shè)備外殼緊緊貼合并固定的設(shè)計，由此能獲得較高的聲波特性。將麥克風(fēng)的音孔對準(zhǔn)設(shè)備外殼上的小孔，在加壓狀態(tài)下，麥克風(fēng)音孔周圍的面就可以固定到設(shè)備外殼內(nèi)側(cè)的面上。意法半導(dǎo)體的壓力和跌落試驗(yàn)表明，在受到40N的力時，金屬封裝產(chǎn)品就會損壞，而意法半導(dǎo)體的樹脂封裝產(chǎn)品則平安無事。另外，在加載15N力的情況下進(jìn)行的手機(jī)1.5m跌落試驗(yàn)中，該樹脂封裝產(chǎn)品也是毫發(fā)無損，而金屬封裝產(chǎn)品則表現(xiàn)不佳。由此可見，此次的MEMS麥克風(fēng)有望實(shí)現(xiàn)高可靠性封裝。

樹脂封裝中不存在金屬封裝特有的因形狀而產(chǎn)生的課題。在金屬封裝中，由于折疊部分呈圓角，因此音孔周圍的平面面積會變小，這一影響在小型封裝中變得更為明顯，恐會對封裝可靠性造成不良影響。而在幾乎全都是直角的方形樹脂封裝中，則不會出現(xiàn)此類問題。

配備電磁屏蔽室

意法半導(dǎo)體為了使產(chǎn)品具備抗EMI干擾的性能，在封裝內(nèi)部設(shè)置了電磁屏蔽室，但該公司并未透露有關(guān)技術(shù)的詳細(xì)信息。前面已經(jīng)提到，意法半導(dǎo)體計劃把硅用作將來的封裝材料，而且歐姆龍的MEMS麥克風(fēng)芯片具有較強(qiáng)的抗電磁噪聲性能（參閱本站報道2），由此可以推測出，不僅是樹脂封裝產(chǎn)品，硅封裝產(chǎn)品很可能也具有EMI屏蔽功能。

MEMS領(lǐng)域的封裝技術(shù)能夠決定終端的競爭力。在2012年6月于美國舉行的國際學(xué)會“Hilton Head Workshops 2012”上，與MEMS封裝相關(guān)的令人感興趣的發(fā)布接連不斷。意法半導(dǎo)體的MEMS技術(shù)主管Benedetto Vigna也發(fā)表了演講。

能否憑借半導(dǎo)體解決方案戰(zhàn)勝電子部件廠商？

在MEMS麥克風(fēng)市場上，美國樓氏電子（Knowles Electronics）擁有較大的市場份額。美國蘋果公司公開的供應(yīng)商名單（蘋果公司的PDF英文發(fā)布資料）中就有樓氏電子，因此估計“iPhone”系列等智能手機(jī)已經(jīng)配備了樓氏電子的產(chǎn)品。而且，盡管市場份額正在迅速減少，但手機(jī)供貨量依然很大的芬蘭諾基亞的產(chǎn)品也配備了樓氏電子的MEMS麥克風(fēng)。意法半導(dǎo)體計劃憑借基于新型封裝技術(shù)的MEMS麥克風(fēng)，在這個供貨量極大的市場上，從樓氏電子手中奪取市場份額。

在預(yù)測兩家公司的未來發(fā)展時，頗有意思的是二者在封裝技術(shù)解決方案上采取的完全不同的做法。樓氏電子從MEMS麥克風(fēng)量產(chǎn)之初，就一直采用以FR-4基板為基礎(chǔ)的電子部件式封裝方法（參閱本站報道3），而意法半導(dǎo)體則計劃盡早采用樹脂作為封裝材料，并計劃盡快開始采用硅封裝，這可以說是典型的半導(dǎo)體廠商式做法。

關(guān)于樹脂封裝的MEMS麥克風(fēng)，樓氏電子也已開發(fā)完成，但在確立量產(chǎn)體制方面，意法半導(dǎo)體處于領(lǐng)先地位。在規(guī)模達(dá)到10億個的元器件市場上，半導(dǎo)體廠商和電子部件廠商雙方都存在“成功者”。在消除兩者界限的MEMS技術(shù)（圖2）中，到底哪個解決方案會取勝呢？此次的競爭或許會成為試金石。（記者：三宅 常之，Tech-On！）