Cu/Sn Rim 본딩을 이용한 MEMS 패키지의 Cap 형성공정

Cap Formation Process for MEMS Packages using Cu/Sn Rim Bonding

캐비티 형성이 불필요한 MEMS 캡 본딩을 위해 전기도금법을 이용하여 Cu/Sn rim 구조를 형성하였으며, 25~400μm 범위의 rim 폭에 따른 본딩특성을 분석하였다. Cu/Sn rim의 폭이 증가함에 따라 rim 패키지 내부의 유효 실장면적비가 감소하는 반면에 파괴하중비가 증가하며, Cu/Sn rim 폭이 150 μm일 때 유효 실장면적비와 파괴하중비를 최적화할 수 있을 것으로 예측되었다. 폭 25 μm 및 폭 50 μm인 Cu/Sn rim 접합부에서는 모든 계면에서 본딩이 이루어진 반면에, 100 μm 이상의 폭을 갖는 rim 접합부에서는 Sn 도금표면의 거칠기에 의해 본딩이 이루어지지 않은 기공 부위가 관찰되었다.

To develop the MEMS cap bonding process without cavity formation, we electroplated Cu/Sn rim structures and measured the bonding characteristics for the Cu/Sn rims of 25~400μm width. As the effective device-mounting area ratio decreased and the failure strength ratio increased for wider Cu/Sn rim, these two properties were estimated to be optimized for the Cu/Sn rim with 150 μm width. Complete bonding was accomplished at the whole interfaces of the Cu/Sn packages with the rim widths of 25 μm and 50 μm. However, voids were observed locally at the interfaces with the rim widths larger than 100 μm. Such voids were formed by local non-contact between the upper and lower rims due to the surface roughness of the electroplated Sn.