- 意法半導體將開始量產采用樹脂封裝的MEMS麥克風
- 提高封裝可靠性
- 配備電磁屏蔽室
- 能否憑借半導體解決方案戰勝電子部件廠商?
意法半導體(STMicroelectronics)將開始量產采用樹脂封裝的MEMS(微小電子機械系統)麥克風。目前市場上的MEMS麥克風幾乎都是金屬封裝產品,意法半導體是業內首家建立起樹脂封裝MEMS麥克風量產體制的公司。內置的傳感器部分采用歐姆龍制造的MEMS芯片(聲波傳感器)。
在量產工序中,將把2009年宣布開展合作業務的歐姆龍制造的MEMS芯片與意法半導體的ASIC組合在一起進行樹脂封裝。MEMS芯片尺寸為2mm×2mm的產品也將在近期投放市場。意法半導體計劃進一步發展此次的封裝技術,在今后開發出利用多孔硅來封裝MEMS芯片的產品。
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,從麥克風內部由LSI發出的EMI可能會泄漏到四周。MEMS麥克風大多配備在智能手機和筆記本電腦等受EMI影響較大的設備中,所以MEMS麥克風的EMI對策非常重要。
此次的MEMS麥克風之所以能提高封裝可靠性,是因為耐負荷能力變強。麥克風采用的是與設備外殼緊緊貼合并固定的設計,由此能獲得較高的聲波特性。將麥克風的音孔對準設備外殼上的小孔,在加壓狀態下,麥克風音孔周圍的面就可以固定到設備外殼內側的面上。意法半導體的壓力和跌落試驗表明,在受到40N的力時,金屬封裝產品就會損壞,而意法半導體的樹脂封裝產品則平安無事。另外,在加載15N力的情況下進行的手機1.5m跌落試驗中,該樹脂封裝產品也是毫發無損,而金屬封裝產品則表現不佳。由此可見,此次的MEMS麥克風有望實現高可靠性封裝。
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,則不會出現此類問題。
配備電磁屏蔽室
意法半導體為了使產品具備抗EMI干擾的性能,在封裝內部設置了電磁屏蔽室,但該公司并未透露有關技術的詳細信息。前面已經提到,意法半導體計劃把硅用作將來的封裝材料,而且歐姆龍的MEMS麥克風芯片具有較強的抗電磁噪聲性能,由此可以推測出,不僅是樹脂封裝產品,硅封裝產品很可能也具有EMI屏蔽功能。
MEMS領域的封裝技術能夠決定終端的競爭力。在2012年6月于美國舉行的國際學會“Hilton Head Workshops 2012”上,與MEMS封裝相關的令人感興趣的發布接連不斷。意法半導體的MEMS技術主管Benedetto Vigna也發表了演講。
能否憑借半導體解決方案戰勝電子部件廠商?
在MEMS麥克風市場上,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商名單(蘋果公司的PDF英文發布資料)中就有樓氏電子,因此估計“iPhone”系列等智能手機已經配備了樓氏電子的產品。而且,盡管市場份額正在迅速減少,但手機供貨量依然很大的芬蘭諾基亞的產品也配備了樓氏電子的MEMS麥克風。意法半導體計劃憑借基于新型封裝技術的MEMS麥克風,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。
在預測兩家公司的未來發展時,頗有意思的是二者在封裝技術解決方案上采取的完全不同的做法。樓氏電子從MEMS麥克風量產之初,就一直采用以FR-4基板為基礎的電子部件式封裝方法,而意法半導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體廠商式做法。
關于樹脂封裝的MEMS麥克風,樓氏電子也已開發完成,但在確立量產體制方面,意法半導體處于領先地位。在規模達到10億個的元器件市場上,半導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。