微機電(MEMS)的封裝與測試,一直是MEMS製造過程中佔成本比重最高的部份,由於在微機電元件中包含電子及機械可動部份,且部份元件必須外露與環境接觸,不像IC為全密封狀態,反而增加封裝的困難,測試上亦是如此。MEMS有機械部份也有電子部份,有些元件被密封於內,如何完整測試以保證品質與壽命與製程及設備息息相關。本研究除針對構裝製程設備的現況與發展趨勢、構裝設備用於微機電產業的狀況進行分析外,並剖析構裝設備用於微機電產業的未來商機,期能增進各界對我國在微機電構裝設備發展之機會的瞭解與發展策略之擬定。本研究內容摘要如下:
一、微機電之應用
微機電產品大致分為微感測器、微致動器與微結構等三大類。其產品技術目前主要的應用,在微致動器方面包括微流致動器產品、RF MEMS元件、微機電的硬碟讀寫頭;在微機電探針掃瞄產品方面包括掃描穿隧電子顯微鏡、原子力顯微鏡、磁性掃描顯微鏡;在微結構及微光機電產品方面包括微機電顯示器、掃瞄微鏡、光通訊元件。
二、微機電產業發展情形
2003年全球微機電市場產量約11.1億個,年成長率為8.2%,產值53.5億美元,年成長率為35.7%。微機電產品營收主要集中在前二十大廠,2003年微機電前二十大廠商提供了88.8%的產能,創造了86.7%的營收;而前五大供應商提供53.8%的產能與51.1%的營收。
三、微機電構裝技術趨勢
目前微機電構裝技術仍以晶片級封裝為主,但為達到降低構裝成本和輕、薄、短、小的目的,未來將和IC構裝一樣走向晶圓級封裝,微機電構裝也勢必以晶圓級封裝為技術主流。晶圓級封裝具有體積小、平均成本低、電性提昇、機械強度高及較晶片級封裝為低之製作與測試成本等優勢,深具發展潛力與價值。
四、微機電構裝製程設備需求
微機電構裝設備需求可區分為兩類:一為應用既有的電子構裝設備於微機電構裝製程中,如焊線機、點膠機、黏晶機以及晶圓切割設備等,使用一般標準化電子構裝設備即可滿足微機電構裝製程於此類設備的需求;而另一種設備技術發展則是藉由開發或整合各種先進構裝技術,以開發創新的微機電系統構裝製程設備,如晶圓鍵合設備;或是研製出精度更高、功能更多的可應用於微機電構裝製程之電子構裝設備,如高精度覆晶/黏晶鍵合設備。
五、低溫與高可靠度構裝技術為未來發展方向
構裝製程上低溫與高可靠度構裝技術的研究應該是未來研究重點,其中又以構裝材料的開發與配合性的問題最為重要,因為材料選用不當,將導致構裝體可靠度的降低,造成微機電元件失效。
六、台灣業者如欲發展晶圓鍵合設備,宜從建構此核心之基礎鍵合技術之手動平台開始
高、低階晶圓鍵合設備發展及設計,都需以鍵合室所需的技術為基礎,進而延伸出許多應用。目前發展策略建議先建構此核心之基礎鍵合技術之手動平台,可先搶佔目前主流之少量多樣的晶圓鍵合市場,未來可再進一步整合潔淨處理、視覺偵測、微位移定位、自動化連線技術,進一步發展半自動及全自動平台,切入高附加價值之光電元件、MEMS構裝之晶圓鍵合設備市場。