MEMS封装技术是在IC封装技术的基础上提出的，MEMS封装技术源用了许多IC封装工艺，因此MEMS封装工艺中有许多与IC封装兼容的工艺。同时，由于MEMS器件与IC器件相比有很大的差别，而且要复杂的多。因此，如果MEMS技术最初的成功是基于类似的IC工业，那么目前限制MEMS市场增长的主要问题在于MEMS与IC之间有着极大的差别。归纳起来，MEMS封装与IC封装之间的主要区别源于MEMS芯片的多样性和复杂性。
1、MEMS器件的多样性和复杂性
由于MEMS器件种类很多，结构十分复杂，与之相应的封装工艺也变得相当复杂。高级的MEMS器件不仅体积小，高度复杂，而且与外部的通信接口种类很多。如一些光学MEMS器件要发送和接收光信号，因此必需与外界有光窗口；一些MEMS 器件用于探测特定的气体成分，还有一些MEMS器件甚至能识别DNA，因此这些MEMS器件必需与外界媒质相接触。
由于MEMS器件是如此的复杂，以至于每一个新器件的开发都面临着一些新的问题需要解决。与电子器件不同，在一种MEMS器件中应用很成功的制造工艺和封装工艺很难简单的移植到另一种MEMS器件开发研究中，这就极大的增加了MEMS器件开发的技术难度和成本。
MEMS封装技术是在IC封装技术的基础上提出的，MEMS封装技术源用了许多IC封装工艺，因此MEMS封装工艺中有许多与IC封装兼容的工艺。同时，由于MEMS器件与IC器件相比有很大的差别，而且要复杂的多。因此，如果MEMS技术最初的成功是基于类似的IC工业，那么目前限制MEMS市场增长的主要问题在于MEMS与IC之间有着极大的差别。归纳起来，MEMS封装与IC封装之间的主要区别源于MEMS芯片的多样性和复杂性。
1、MEMS器件的多样性和复杂性
由于MEMS器件种类很多，结构十分复杂，与之相应的封装工艺也变得相当复杂。高级的MEMS器件不仅体积小，高度复杂，而且与外部的通信接口种类很多。如一些光学MEMS器件要发送和接收光信号，因此必需与外界有光窗口；一些MEMS 器件用于探测特定的气体成分，还有一些MEMS器件甚至能识别DNA，因此这些MEMS器件必需与外界媒质相接触。
由于MEMS器件是如此的复杂，以至于每一个新器件的开发都面临着一些新的问题需要解决。与电子器件不同，在一种MEMS器件中应用很成功的制造工艺和封装工艺很难简单的移植到另一种MEMS器件开发研究中，这就极大的增加了MEMS器件开发的技术难度和成本。
MEMS器件的多样性和复杂性主要表现在以下几个方面：
（a）器件功能的多样性，如光学MEMS、生物MEMS、射频MEMS等；
（b）器件结构的多样性，有二维结构、二维半结构、三维结构；还有运动部件；
（c）器件接口和信号种类的多样性，如有电接口，光接口，与外界媒质的接口；
（d）器件材料的多样性，包括结构材料，导电材料，功能材料，绝缘材料等；
（e）器件工艺的多样性，有与IC兼容的加工工艺和与IC不兼容的加工工艺。
2、MEMS器件封装的分类
（1）MEMS器件封装难易等级
由于MEMS器件应用广泛，品种繁多，与外界接口具有多样性，难以用一种简单的标准进行分类。一般根据其应用领域进行分类。但由于封装是MEMS器件商业化成功的关键，因此，本规范根据器件封装的难易程度将MEMS器件划分成不同的等级，由于其难易程度主要取决于MEMS器件中是否有运动部件，据此，可将MEMS器件划分成5个等级。
·有变形但不涉及到运动部件，其变形主要是弯曲或扭曲。这类MEMS器件常见的有压力传感器，加速度传感器，喷墨打印头等；
·有运动部件，但没有摩擦，这类MEMS器件常见的有陀螺仪、静电型可变焦点微反射镜，滤波器等；
·有运动部件而且有摩擦，但没有碰撞。如伯克利大学（UCB）研制的微型电机；
·有碰撞的运动；
·既有摩擦又有碰撞的运动部件。微型齿轮传动机械；
（2）MEMS器件封装分类
·按封装层次分类，分为晶元级封装和元件级封装，本技术规范主要针对元件级封装制定。
·按外壳的材料分类，分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
·按气密性分类，有气密性封装和非气密性封装，气密封装是对工作环境气密的保护，而非气密封装则是可以透气的。金属封装和陶瓷封装属气密性封装，而塑料封装一般为非气密性封装。
3、MEMS器件封装应注意的问题
MEMS器件封装除了有许多与IC器件封装相同的要求外，还有许多与IC器件不同的特点。
因此在MEMS器件封装中应特别加以注意。
（1）裸片的切割
尽管裸片的切割是属于MEMS器件加工中的一步工艺，但MEMS器件裸片的切割与IC器件的切割相比有一些特别要注意的问题。
目前标准的裸片分割方法是采用金刚石刀片切割，刀片旋转速度达45kRPM。切割时，刀片和圆片用高纯净水进行冲洗。对标准的硅圆片而言，这种方法没有问题，由于表面基本上是密封的，这就避免了水和硅粉尘的影响。然而，对微机械元件而言，当受到水和硅粉尘影响时，这可能破坏和阻塞灵巧的微机械结构。有效的措施是用光刻胶或其它涂覆材料进行保护，这种方法的成功率是有限的，而且大大的增加了器件的成本。本规范建议圆片级封装是解决这个问题的最好方法。
（2）粘连、摩擦和磨损问题
MEMS器件按封装难易程度分为5类。商用化的MEMS工业一般主要处理的是具有一些常规封装特点的第一种类型的产品。由于这类MEMS器件中没有由滑动和转动结构引起的附加问题，其封装的难易程度较低。等级越高，器件的制造和封装越难。
对前两类MEMS器件，封装过程中要注意粘连问题。由于在MEMS器件中，器件结构尺寸很小，有时微机械部件可能被较强的力粘在一起，如在加速计中，传感器悬梁可能粘在一起而形成一个死器件。对于有滑动和转动的后几类MEMS器件，摩擦和磨损是一个难以解决的问题，马达和齿轮在启动时需要很大的启动力。同时，在加工中，为了防止制作的马达和传感器成为一个死器件，粘连问题也必须解决。
摩擦和磨损问题主要采用镀膜方式来减小，即通过润滑来减小，但不可能真正的“润滑”一个MEMS器件。由于器件是高真空的，结构尺寸又很小，尽管通过一定的真空镀膜是有益的，但不能彻底的解决问题。一些研究者认为水分子能够起到润滑和减少磨损的作用，而另一些人认为会造成污染，两种观点都是正确的。事实上，相对湿度是关键，湿度太低可能增加阻力，湿度太高，腐蚀和磨损可能显著的增加，理想的湿度范围是在20-60%之间。但是在特定的范围内控制水蒸气，且使其保持恒定是一个实际需要解决的问题。
关于MEMS器件中的摩擦问题，目前已成为摩擦学研究领域的前沿基础课题。由于微机械系统中，微小构件的质量很小，产生的压力也很轻微，表面的形变不像传统机械摩擦那样是在塑性范围之内而是在弹性范围之内，表面的摩擦力主要是由于表面之间的相互作用（固体对固体的吸附作用和液体的表面张力）引起，而不再是由载荷压力引起。所以微摩擦机理与传统摩擦机理有所不同，微摩擦主要研究表面分子或分子层的性质，掌握在压力轻微和质量很小的情况下获得无磨损的条件，初步研究结果表明在微摩擦的环境中，摩擦副表面的物理、化学性质取代了机械性能而成为影响摩擦的主要因素。
（3）影响MEMS器件的环境因数及封装时的考虑
由于MEMS器件常常包括运动部件，而且许多器件需要与外部环境有接口，因此在MEMS封装设计中必须考虑到这一特点，这也是MEMS器件封装与微电子器件封装的最重要的差别。
封装的工艺过程可能对MEMS器件的性能造成极大的影响，这种影响因素很多、也很复杂。表1给出了封装可能对MEMS器件的功能和可靠性造成影响的各种因素。在设计MEMS器件时必须对这些因素进行认真的分析和研究，以便将这些因素的影响减到最小。各种影响因素的具体分析如下：
A、机械因素
在MEMS器件封装中有许多机械问题需要考虑，主要包括：
（a）在制造和封装过程中引起的残余应力最小；
（b）外部载荷最小；
（c）与时间有关的变形引起的应力最小；
（d）防止在封装过程中引起的机械失效。
最后一类问题对各种半导体器件都是应该考虑的问题，特别对应力敏感器件的封装，如压力传感器、压阻力传感器和电容加速度计。前三类问题经常源于传感器的封装设计。封装引起的应力减小到不影响输出对MEMS传感器的性能是十分重要。在设计测量力和位移等敏感器件时，要做到这一点尤其困难。振动问题，在惯性传感器中，惯性传感器必须将惯性力有效的传递给敏感器件，如加速计必须在整个工作频率范围内提供有效的信号输出，加速计的工作频率范围与敏感结构的本征频率成正比，为了避免共振效应，封装和与之相连的PCB板所组成整个系统的本征频率必须远离MEMS器件的工作频率范围。
B、化学因素
MEMS压力传感器、气体传感器及流体传感器等常常工作在非常恶劣的环境中，化学腐蚀是一个严重的问题。在封装设计中应认真考虑MEMS器件所工作的环境。据分析在非气密性封装中，潮气几乎是所有失效的主要原因，尽管污染物质也可能导致失效，但这种失效在没有水时是不会发生的。潮气容易引起MEMS器件中的电路发生电荷泄漏，使键合引线和金属薄膜发生腐蚀，在两个金属带之间出现电解电流。因此在MEMS器件封装中应严格限制在封装过程中将潮气和污染物带进到器件密封腔内。
对气密性封装，封装时的潮气有三个来源：（a）密封气氛；（b）来自密封材料、盖板和基板吸附及溶解的水，它们在密封过程中释放出来；（c）外部潮气通过封接处渗入。因此在进行MEMS器件封装时，密封气氛必须干燥，炉腔内熔封区的水分含量应保持在100ppmv以下。
热帽式封焊机所用的氮气是由液氮生成的，其含水量应小于等于10ppmv。
C、物理因素
MEMS器件封装过程中应防止造成对器件的物理损伤，如芯片划伤、封装时加载在器件上的温度过高、压力过大等，以确保封装后的器件具有理想的工作性能和优良的可靠性。，有二维结构、二维半结构、三维结构；还有运动部件；
（c）器件接口和信号种类的多样性，如有电接口，光接口，与外界媒质的接口；
（d）器件材料的多样性，包括结构材料，导电材料，功能材料，绝缘材料等；
（e）器件工艺的多样性，有与IC兼容的加工工艺和与IC不兼容的加工工艺。
2、MEMS器件封装的分类
（1）MEMS器件封装难易等级
由于MEMS器件应用广泛，品种繁多，与外界接口具有多样性，难以用一种简单的标准进行分类。一般根据其应用领域进行分类。但由于封装是MEMS器件商业化成功的关键，因此，本规范根据器件封装的难易程度将MEMS器件划分成不同的等级，由于其难易程度主要取决于MEMS器件中是否有运动部件，据此，可将MEMS器件划分成5个等级。
（1）有变形但不涉及到运动部件，其变形主要是弯曲或扭曲。这类MEMS器件常见的有压力传感器，加速度传感器，喷墨打印头等；
（2）有运动部件，但没有摩擦，这类MEMS器件常见的有陀螺仪、静电型可变焦点微反射镜，滤波器等；
（3）有运动部件而且有摩擦，但没有碰撞。如伯克利大学（UCB）研制的微型电机；
（4）有碰撞的运动；
（5）既有摩擦又有碰撞的运动部件。微型齿轮传动机械；
（2）MEMS器件封装分类
1）按封装层次分类
分为晶元级封装和元件级封装，本技术规范主要针对元件级封装制定。
2）按外壳的材料分类
分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
3）按气密性分类
有气密性封装和非气密性封装，气密封装是对工作环境气密的保护，而非气密封装则是可以透气的。金属封装和陶瓷封装属气密性封装，而塑料封装一般为非气密性封装。本技术规范主要适用气密性封装。
3、MEMS器件封装应注意的问题
MEMS器件封装除了有许多与IC器件封装相同的要求外，还有许多与IC器件不同的特点。
因此在MEMS器件封装中应特别加以注意。
（1）裸片的切割
尽管裸片的切割是属于MEMS器件加工中的一步工艺，但MEMS器件裸片的切割与IC器件的切割相比有一些特别要注意的问题。
目前标准的裸片分割方法是采用金刚石刀片切割，刀片旋转速度达45kRPM。切割时，刀片和圆片用高纯净水进行冲洗。对标准的硅圆片而言，这种方法没有问题，由于表面基本上是密封的，这就避免了水和硅粉尘的影响。然而，对微机械元件而言，当受到水和硅粉尘影响时，这可能破坏和阻塞灵巧的微机械结构。有效的措施是用光刻胶或其它涂覆材料进行保护，这种方法的成功率是有限的，而且大大的增加了器件的成本。本规范建议圆片级封装是解决这个问题的最好方法。
（2）粘连、摩擦和磨损问题
MEMS器件按封装难易程度分为5类。商用化的MEMS工业一般主要处理的是具有一些常规封装特点的第一种类型的产品。由于这类MEMS器件中没有由滑动和转动结构引起的附加问题，其封装的难易程度较低。等级越高，器件的制造和封装越难。
对前两类MEMS器件，封装过程中要注意粘连问题。由于在MEMS器件中，器件结构尺寸很小，有时微机械部件可能被较强的力粘在一起，如在加速计中，传感器悬梁可能粘在一起而形成一个死器件。对于有滑动和转动的后几类MEMS器件，摩擦和磨损是一个难以解决的问题，马达和齿轮在启动时需要很大的启动力。同时，在加工中，为了防止制作的马达和传感器成为一个死器件，粘连问题也必须解决。
摩擦和磨损问题主要采用镀膜方式来减小，即通过润滑来减小，但不可能真正的“润滑”一个MEMS器件。由于器件是高真空的，结构尺寸又很小，尽管通过一定的真空镀膜是有益的，但不能彻底的解决问题。一些研究者认为水分子能够起到润滑和减少磨损的作用，而另一些人认为会造成污染，两种观点都是正确的。事实上，相对湿度是关键，湿度太低可能增加阻力，湿度太高，腐蚀和磨损可能显著的增加，理想的湿度范围是在20-60%之间。但是在特定的范围内控制水蒸气，且使其保持恒定是一个实际需要解决的问题。
关于MEMS器件中的摩擦问题，目前已成为摩擦学研究领域的前沿基础课题。由于微机械系统中，微小构件的质量很小，产生的压力也很轻微，表面的形变不像传统机械摩擦那样是在塑性范围之内而是在弹性范围之内，表面的摩擦力主要是由于表面之间的相互作用（固体对固体的吸附作用和液体的表面张力）引起，而不再是由载荷压力引起。所以微摩擦机理与传统摩擦机理有所不同，微摩擦主要研究表面分子或分子层的性质，掌握在压力轻微和质量很小的情况下获得无磨损的条件，初步研究结果表明在微摩擦的环境中，摩擦副表面的物理、化学性质取代了机械性能而成为影响摩擦的主要因素。
（3）影响MEMS器件的环境因数及封装时的考虑
由于MEMS器件常常包括运动部件，而且许多器件需要与外部环境有接口，因此在MEMS封装设计中必须考虑到这一特点，这也是MEMS器件封装与微电子器件封装的最重要的差别。封装的工艺过程可能对MEMS器件的性能造成极大的影响，这种影响因素很多、也很复杂。表1给出了封装可能对MEMS器件的功能和可靠性造成影响的各种因素。
在设计MEMS器件时必须对这些因素进行认真的分析和研究，以便将这些因素的影响减到最小。各种影响因素的具体分析如下：
A、机械因素
在MEMS器件封装中有许多机械问题需要考虑，主要包括：
（a）在制造和封装过程中引起的残余应力最小；
（b）外部载荷最小；
（c）与时间有关的变形引起的应力最小；
（d）防止在封装过程中引起的机械失效。
最后一类问题对各种半导体器件都是应该考虑的问题，特别对应力敏感器件的封装，如压力传感器、压阻力传感器和电容加速度计。前三类问题经常源于传感器的封装设计。封装引起的应力减小到不影响输出对MEMS传感器的性能是十分重要。在设计测量力和位移等敏感器件时，要做到这一点尤其困难。振动问题，在惯性传感器中，惯性传感器必须将惯性力有效的传递给敏感器件，如加速计必须在整个工作频率范围内提供有效的信号输出，加速计的工作频率范围与敏感结构的本征频率成正比，为了避免共振效应，封装和与之相连的PCB板所组成整个系统的本征频率必须远离MEMS器件的工作频率范围。
B、化学因素
MEMS压力传感器、气体传感器及流体传感器等常常工作在非常恶劣的环境中，化学腐蚀是一个严重的问题。在封装设计中应认真考虑MEMS器件所工作的环境。据分析在非气密性封装中，潮气几乎是所有失效的主要原因，尽管污染物质也可能导致失效，但这种失效在没有水时是不会发生的。潮气容易引起MEMS器件中的电路发生电荷泄漏，使键合引线和金属薄膜发生腐蚀，在两个金属带之间出现电解电流。因此在MEMS器件封装中应严格限制在封装过程中将潮气和污染物带进到器件密封腔内。
对气密性封装，封装时的潮气有三个来源：（a）密封气氛；（b）来自密封材料、盖板和基板吸附及溶解的水，它们在密封过程中释放出来；（c）外部潮气通过封接处渗入。因此在进行MEMS器件封装时，密封气氛必须干燥，炉腔内熔封区的水分含量应保持在100ppmv以下。热帽式封焊机所用的氮气是由液氮生成的，其含水量应小于等于10ppmv。
C、物理因素
MEMS器件封装过程中应防止造成对器件的物理损伤，如芯片划伤、封装时加载在器件上的温度过高、压力过大等，以确保封装后的器件具有理想的工作性能和优良的可靠性。
