在怀柔科学城,由北京科创企业中科飞龙搭建的微机电系统(MEMS)芯片封测公共服务平台,正在为一颗颗仅有米粒大小的MEMS传感器芯片穿上“防护服”,为它提供长达1年的“真空保质期”。
微机电系统(MEMS)芯片封测公共服务平台
日常生活中,MEMS传感器随处可见,例如在智能手机中,加速度计、陀螺仪、麦克风等组件,都属于微米级机械电子系统。随着这类传感器不断“瘦身”,实现芯片化,使用场景更加广阔。
但在长期运行时,MEMS芯片有个最大的敌人——空气。“例如红外传感器芯片,要实现高精度的探测,芯片内部就不能出现明显的气压、湿度变化。再比如,加速度计芯片哪怕只有一点空气渗入,在微米甚至纳米尺度下,气压带来的阻力都会变得极为显著。”中科飞龙公司总经理吴双表示,这对芯片封装技术提出了极高要求,芯片内必须长期保持稳定的真空环境,才能确保传感器的准确测量。
然而,就像一个饱满的气球会随着时间推移逐渐泄气,再精细的芯片焊接工艺,也会为空气留下“通道”。“要解决这个问题,不能只依赖‘堵’,还要靠‘锁’和‘吸’。”吴双介绍,研发团队开发了有效的封焊工艺,可以降低封装腔体漏率;采用特殊的结构胶作为内部焊料,能尽可能防止气体析出;在芯片盖板上溅射吸气剂,将“漏网之鱼”——氧气、水汽及氢气等物质吸收。一套组合拳,让芯片内部的真空度维持时间从行业常规的1周延长至1年。
团队前后历时近两年的研发,让MEMS传感器在灵敏度和噪声水平上,具备了与国际一流产品同台竞技的能力,帮助我国在特高压、航空航天、气象检测等关键基础设施领域,实现MEMS传感器的全链条自主可控。未来,相关技术还有望助力人形机器人、无人驾驶、低空飞行等新兴产业发展,满足它们对环境感知精度的高需求。
这项技术的突破,也离不开生产加工设备的国产化进程,其中不乏京企的身影。在中科飞龙公司搭建的芯片封装工艺中,由另一家北京企业研发的高真空共晶焊设备,发挥了重要作用;用于长时间维持芯片真空环境的吸气剂,也由国内企业生产,各项性能优异。
2025年底,中科飞龙公司实现了MEMS芯片高气密性真空封装技术的关键突破,目前已进入小批量工艺定型和中试验证阶段,并在怀柔科学城建成了中试产线。“除了满足自身生产需求,这条产线还将作为公共服务平台,向其他有需要的创新主体开放,每年可完成3万片高端MEMS芯片的封装。”吴双介绍,该平台将助力北京构建从设计、制造到先进封装的完整MEMS产业生态。
接下来,中科飞龙公司还将聚焦晶圆级封装批量化服务能力研发,进一步降低封装成本、缩小器件尺寸,为北京乃至全国的高端微纳器件产业发展提供支撑。
来源:北京日报客户端
记者:刘苏雅