비전도성 에폭시를 사용한 RF-MEMS 소자의 웨이퍼 레벨 밀봉 실장 특성

Wafer Level Hermetic Sealing Characteristics of RF-MEMS Devices using Non-Conductive Epoxy

본 연구에서는 RF-MEMS소자의 웨이퍼레벨 패키징에 적용하기 위한 밀봉 실장 방법에 대하여 연구를 하였다. 비전도성 B-stage에폭시를 사용하여 밀봉 실장하는 방법은 플립칩 접합 방법과 함께 MEMS 소자 패키징에 많은 장점을 줄 것이다. 특히 소자의 동작뿐만 아니라 기생성분의 양을 줄여야 하는 RF-MEMS 소자에는 더욱더 많은 장전을 보여준다. 비전도성 B-stage 에폭시는 2차 경화가 가능한 것으로 우수한 밀봉 실장 특성을 보였다. 패키징시 상부기관으로 사용되는 유리기판 위에 500 $\mu\textrm{m}$의 밀봉선을 스크린 프린팅 방식으로 패턴닝을 한 후에 $90^{\circ}C$와 $170^{\circ}C$에서 열처리를 하였다. 2차 경화 후 패턴닝된 모양이 패키징 공정이 끝날 때까지 계속 유지가 되었다. 패턴닝 후 에폭시 놀이가 4인치 웨이퍼에서 $\pm$0.6$\mu\textrm{m}$의 균일성을 얻었으며, 접합강토는 20 MPa을 얻었다. 또한 밀봉실장 특성을 나타내는 leak rate는 $10^{-7}$ cc/sec를 얻었다.

In this paper, hermetic sealing technology was studied for wafer level packaging of the RF-MEMS devices. With the flip-chip bonding method. this non-conductive B-stage epoxy sealing will be profit to the MEMS device sealing. It will be particularly profit to the RF-MEMS device sealing. B-stage epoxy can be cured by 2-step and hermetic sealing can be obtained. After defining 500 $\mu\textrm{m}$-width seal-lines on the glass cap substrate by screen printing, it was pre-baked at $90^{\circ}C$ for about 30 minutes. It was, then, aligned and bonded with device substrate followed by post-baked at $175^{\circ}C$ for about 30 minutes. By using this 2-step baking characteristic, the width and the height of the seal-line could be maintained during the sealing process. The height of the seal-line was controlled within $\pm$0.6 $\mu\textrm{m}$ in the 4 inches wafer and the bonding strength was measured to about 20MPa by pull test. The leak rate, that is sealing characteristic of the B-stage epoxy, was about $10^{-7}$ cc/sec from the leak test.