KR100807484B1 - 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지 - Google Patents

소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR100807484B1
KR100807484B1 KR1020040079930A KR20040079930A KR100807484B1 KR 100807484 B1 KR100807484 B1 KR 100807484B1 KR 1020040079930 A KR1020040079930 A KR 1020040079930A KR 20040079930 A KR20040079930 A KR 20040079930A KR 100807484 B1 KR100807484 B1 KR 100807484B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mems
hydrophobic material
material layer
base substrate
sealing member
Prior art date
Application number
KR1020040079930A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060031050A (ko
Inventor
이영규
홍석기
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020040079930A priority Critical patent/KR100807484B1/ko
Priority to US11/180,979 priority patent/US7388282B2/en
Publication of KR20060031050A publication Critical patent/KR20060031050A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100807484B1 publication Critical patent/KR100807484B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00269—Bonding of solid lids or wafers to the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0172—Seals
    • B81C2203/019—Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Abstract

본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지는 MEMS 소자가 형성된 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상기 MEMS 소자로부터 떨어져 있으며, 상기 MEMS 소자를 덮고 있는 덮개; 상기 MEMS 소자를 외부환경으로부터 밀봉시키기 위하여, 상기 베이스 기판의 측면과 상기 덮개의 측면사이에 형성되는 측면 밀봉부재; 및 상기 측면 밀봉부재의 친수성을 제거하기 위하여, 상기 측면 밀봉부재가 외부환경에 노출된 모든 부분을 덮고 있는 소수성 물질층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
MEMS, MEMS 패키지, 광변조기, 소수성, 기밀성

Description

소수성 물질층을 구비한 ＭＥＭＳ 패키지{MEMS package having hydrophobic material layer}
도 1은 종래의 MEMS 패키지의 단면도이다.
도 2는 종래의 다른 MEMS 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 MEMS 패키지의 투수성을 나타낸 부분확대도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 베이스 기판 20 : MEMS 소자
30 : 스페이서 40 : 덮개
50 : 측면 밀봉부재 60 : 소수성 물질층
본 발명은 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MEMS 소자를 접착시키고 밀봉하는 접착제에 소수성 물질층을 형성함으로써, 외부환경으로부터 우수한 기밀성을 이루는 MEMS 패키지에 관한 것이다.
최근 MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 기술을 이용한 많은 응용과 제품들이 개발되고 있으며 실생활에서 사용되고 있다.
이러한 MEMS 제품들은 대부분 움직이는 구성품을 가지고 있으며, 마이크로 미터(micro meter; ㎛) 수준의 미세한 구조에 의하여 질량에 의한 에너지보다 표면 에너지가 더 큰 영향을 미치고 있다.
따라서, 안정적이고 신뢰성있는 제품성능을 위하여 작동구조의 움직임을 기계적 및 화학적 외부요인으로부터 보호해 주어야 하고, 표면 에너지에 영향을 미칠만한 요인들로부터 격리시켜야 한다. 이러한 기술적 요구를 만족하기 위하여, MEMS 소자의 기밀성 패키징(hermetic packaging)에 관하여 연구되어왔다.
MEMS의 기밀성 패키징은 금속의 융착접합 기술을 이용하는 솔더링(soldering) 방식이 통상적으로 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 MEMS 패키지의 단면도로서, 솔더링 방식을 이용한 MEMS 패키지에 관한 것이며, 대한민국특허공개번호 제 2001-53615 호에 개시되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제 2001-53615 호에 개시된 MEMS 패키지는 덮개(122) 및 패시베이션 층(114)에 각각 형성된 납땜 가능 물질들(120, 124)이 땜납(126)을 통하여 패키징되었다. 이러한 땜납(126)을 이용한 솔더링 방식은 MEMS 제품의 우수한 기밀성을 확보할 수 있고, 우수한 신뢰성을 보장하였다.
그러나, 솔더링 방식은 높은 공정온도, 까다로운 공정조건 및 높은 제작비용 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 에폭시와 같은 기밀성 밀봉부재가 형성된 MEMS 패키지가 연구되어왔다.
도 2는 종래의 다른 MEMS 패키지의 단면도이고, 도 3은 도 2의 MEMS 패키지의 투수성을 나타낸 부분확대도이다. 도시된 MEMS 패키지는 밀봉부재가 형성된 MEMS 패키지에 관한 것이며, 본 출원인이 2004년 5월 19일 출원한 대한민국특허출원번호 제 2004-35634 호에 개시되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 2004-35634 호에 개시된 MEMS 패키지는 MEMS 소자(300)가 형성된 베이스 기판(100), 페이베이션층(200), 금속층(400), 스페이서(600), 리드 글래스(700) 및 밀봉부재(800)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서 밀봉부재(700)는 베이스 기판(100)상에 실장되는 MEMS 소자(300)를 외부환경으로부터 밀봉시키는 역할을 하며, 베이스 기판(100)에 형성된 금속층(400)과 스페이서(500)에 실장되는 리드 글래스(600)의 메탈층(610) 측면에 형성된다.
이러한 제 2004-35634 호에 개시된 MEMS 패키지는 솔더링 방식의 MEMS 패키지에 비하여 간편하고 제작비용이 저렴한 장점이 있었고, 고온의 온도를 적용할 수 없는 저온 공정에서 사용할 수 있는 장점도 있었다.
그러나, 도 3에 나타낸 바와 같이, 에폭시와 같은 밀봉부재(800)는 밀봉부재(800)를 통하여 흐를 수 있는 물질의 허용량을 나타내는 양인 투수성(permeability)을 가지게 된다.
만약, MEMS 소자(300)의 동작 공간(S1)의 압력을 P1이라고 하고, 외부환경 (S2)의 압력을 P2라고 하면, 밀봉부재의 투수성에 의하여 P1과 P2 가 같아지는 시간 T는 다음의 수학식 1과 같은 Jones과 Kass 방정식으로 표현된다.
Figure 112004045552155-pat00001
여기서 V는 MEMS 소자의 동작 공간(S1)의 부피이고, L은 밀봉부재(800)의 확산 경로 길이(즉, 밀봉부재(800)의 두께)이며, P는 밀봉부재(800)의 투수성이고, A는 외부환경(S2)에 노출된 밀봉부재(800)의 면적이며, R은 기체상수이고, T는 온도이며, P0은 외부환경(S2)의 수증기압이고, P1은 MEMS 소자의 동작 공간(S 1)의 초기 수증기압이며, P2는 MEMS 소자의 동작 공간(S1)의 최종 수증기압이다.
수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이, MEMS 패키지는 외부환경(S2)의 수증기압 P0과 MEMS 소자의 동작 공간(S1)의 초기 수증기압 P1이 차이가 발생하면, 그 차이를 상쇄하기 위하여, 외부환경(S2)의 수분 또는 기체가 밀봉부재(800)를 통하여 MEMS 소자의 동작 공간(S1)으로 흐르게 된다. 이는 에폭시와 같은 밀봉부재(800)가 형성된 MEMS 패키지의 신뢰성을 낮추고, 이에 따라 제품의 성능을 저하시키는 문제점이 되었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 외부환경으로부터 우 수한 기밀특성을 갖는 MEMS 패키지를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지는 MEMS 소자가 형성된 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상기 MEMS 소자로부터 떨어져 있으며, 상기 MEMS 소자를 덮고 있는 덮개; 상기 MEMS 소자를 외부환경으로부터 밀봉시키기 위하여, 상기 베이스 기판의 측면과 상기 덮개의 측면사이에 형성되는 측면 밀봉부재; 및 상기 측면 밀봉부재의 친수성을 제거하기 위하여, 상기 측면 밀봉부재가 외부환경에 노출된 모든 부분을 덮고 있는 소수성 물질층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지의 상기 덮개는 외부로부터 입사되는 광선의 투과할 수 있도록 투과성 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지의 상기 덮개는 외부로부터 입사되는 광선의 투과 효율을 높이도록 적어도 일면에 무반사 코팅층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지의 상기 소수성 물질층은 다층 구조인 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지의 단면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 MEMS 패키지(Micro Electro-Mechanical System)는 MEMS 소자(20)가 형성된 베이스 기판(10), 스페이서(spacer; 30), 덮개(40), 측면 밀봉부재(50) 및 소수성 물질층(60)을 포함한다.
베이스 기판(10)은 MEMS 소자(20)가 형성된 반도체 기판 자체일 수 있고, 또는 MEMS 소자(20)가 실장되는 매개체로서의 역할을 수행하는 인쇄회로기판일 수 있다.
여기서 MEMS 소자(20)는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 및 표시장치 등의 분야에서 사용되는 회절형, 반사형 및 투과형 등의 광변조기, 광소자 또는 디스플레이 장치 등을 포함한다.
스페이서(30)는 베이스 기판(10)의 MEMS 소자(20) 주위에 형성되며, MEMS 소자(20)의 동작 공간(S1)을 확보하는 역할을 한다.
바람직한 실시예에서, 스페이서(30)는 MEMS 소자(20)와 외부 전자부품 또는 회로간에 전기신호를 연결하는 신호라인의 역할을 하기 위하여 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
덮개(40)는 스페이서(30)가 베이스 기판(10)에 접합된 면과 반대면에 접합되며, 베이스 기판(10) 및 스페이서(30)와 함께 MEMS 소자(20)의 동작 공간(S1)을 형성한다.
실시예에서, 덮개(40)는 외부로부터 입사되는 광선의 투과할 수 있도록 투과성 물질(예를 들면, 유리)로 이루어지는 것이 바람직하며, 투과 효율을 높이기 위 하여 일면 또는 양면에 무반사 코팅층이 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
측면 밀봉부재(50)는 에폭시 접착제 등을 사용할 수 있으며, 베이스 기판(10) 및 덮개(40)의 측면에 형성되며, 베이스 기판(10)상에 실장되는 MEMS 소자(20)를 외부환경(S2)으로부터 밀봉시키는 역할을 수행한다.
소수성 물질층(60)은 측면 밀봉부재(50)가 외부환경(S2)에 노출된 부분에 형성되며, 측면 밀봉부재(50)가 외부환경(S2)에 노출된 부분의 친수성을 제거하는 역할을 수행한다.
따라서, 외부환경(S)의 수분이 측면 밀봉부재(50)를 통하여 MEMS 소자(20)의 동작 공간(S1)으로 침투하지 못하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 MEMS 패키지는 투수성이 매우 낮은 소수성 물질층(60)이 외부환경(S2)에 노출되므로, 상술한 수학식 1에서 P 값을 증가시켜 MEMS 소자(20)의 동작 공간(S1)의 수증기압을 거의 일정하게 유지시키고, MEMS 제품의 수명이 증가시킨다.
여기서 소수성 물질층(60)은 스프레이를 이용하여 분무하는 스프레이(spray) 방식, 브러시를 이용하여 도포하는 브러시(brush) 방식, 또는 소수성 용제에 MEMS 패키지를 침수시키는 디핑(dipping) 방식 등을 사용하여 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 소수성 물질층(60)은 수분만이 아닌 다른 기체들이 투과되는 것을 방지하기 위하여 다층의 구조로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지는 측면 밀봉부재에 소수성 물질층을 형성하므로, 외부환경으로부터 우수한 기밀특성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지는 우수한 기밀특성을 제공하므로, MEMS 패키지의 신뢰성을 보장하고 수명을 증가시키는 효과도 있다.

Claims (4)

  1. MEMS 소자가 형성된 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상기 MEMS 소자로부터 떨어져 있으며, 상기 MEMS 소자를 덮고 있는 덮개;
    상기 베이스 기판에 일측이 부착되어 있고 상기 덮개에 타측이 부착되어 있어 상기 덮개를 상기 베이스 기판으로부터 일정 공간 이격되어 있도록 하기 위한 스페이서;
    상기 MEMS 소자를 외부환경으로부터 밀봉시키기 위하여, 상기 베이스 기판의 측면과 상기 덮개의 측면사이에 형성되는 측면 밀봉부재; 및
    상기 측면 밀봉부재의 친수성을 제거하기 위하여, 상기 측면 밀봉부재가 외부환경에 노출된 모든 부분을 덮고 있는 소수성 물질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 외부로부터 입사되는 광선의 투과할 수 있도록 투과성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 덮개는 외부로부터 입사되는 광선의 투과 효율을 높이도록 적어도 일면에 무반사 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수성 물질층은 다층 구조인 것을 특징으로 하는 소수성 물질층을 구비한 MEMS 패키지.
KR1020040079930A 2004-10-07 2004-10-07 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지 KR100807484B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040079930A KR100807484B1 (ko) 2004-10-07 2004-10-07 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지
US11/180,979 US7388282B2 (en) 2004-10-07 2005-07-12 Micro-electro-mechanical system (MEMS) package having hydrophobic layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040079930A KR100807484B1 (ko) 2004-10-07 2004-10-07 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060031050A KR20060031050A (ko) 2006-04-12
KR100807484B1 true KR100807484B1 (ko) 2008-02-25

Family

ID=36144439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040079930A KR100807484B1 (ko) 2004-10-07 2004-10-07 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7388282B2 (ko)
KR (1) KR100807484B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003385B4 (de) * 2010-03-29 2023-04-13 Koenig & Bauer Ag Verfahren zum Durchführen eines Auftragswechsels an Bogendruckmaschinen
DE102010029368A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektronische Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung
CN113200510A (zh) * 2021-04-29 2021-08-03 日月光半导体制造股份有限公司 半导体结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5799615A (en) 1980-12-11 1982-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal display cell

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303986B1 (en) * 1998-07-29 2001-10-16 Silicon Light Machines Method of and apparatus for sealing an hermetic lid to a semiconductor die
DE10253163B4 (de) * 2002-11-14 2015-07-23 Epcos Ag Bauelement mit hermetischer Verkapselung und Waferscale Verfahren zur Herstellung
US20050184304A1 (en) * 2004-02-25 2005-08-25 Gupta Pavan O. Large cavity wafer-level package for MEMS
KR100733242B1 (ko) * 2004-05-19 2007-06-27 삼성전기주식회사 측면 밀봉부재가 형성된 ｍｅｍｓ 패키지 및 그 제조 방법
US20060076634A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-13 Lauren Palmateer Method and system for packaging MEMS devices with incorporated getter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5799615A (en) 1980-12-11 1982-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal display cell

Also Published As

Publication number Publication date
US7388282B2 (en) 2008-06-17
KR20060031050A (ko) 2006-04-12
US20060076666A1 (en) 2006-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100789545B1 (ko) 플립칩 실장 기술을 이용한 광변조기 모듈 패키지
US7368816B2 (en) Micro-electro-mechanical system (MEMS) package having metal sealing member
KR101048085B1 (ko) 기능성 소자 패키지 및 그 제조 방법
JP2005538551A (ja) 応力除去手段を具備するマイクロチップ
Sarvar et al. Application of adhesives in MEMS and MOEMS assembly: A review
CN103941315A (zh) 光学元件收纳用包装、光学模块及滤波器装置、电子设备
US10985131B2 (en) Microelectronic device having protected connections and manufacturing process thereof
JP2014082348A (ja) 光学素子収納用パッケージ、光学フィルターデバイス、光学モジュール、および電子機器
KR100807484B1 (ko) 소수성 물질층을 구비한 ｍｅｍｓ 패키지
US20140268295A1 (en) Hermetically sealed mems device and its fabrication
US7690106B2 (en) Ceramic header method
US11146893B2 (en) Sensor system, sensor arrangement, and assembly method using solder for sealing
CN111422817A (zh) 传感器单元及将基板与载体互连的方法
US20240044828A1 (en) Substrate, package, sensor device, and electronic apparatus
JP2010087321A (ja) Ｍｅｍｓモジュール
EP3368865B1 (fr) Dispositif de mesure de caracteristique d'un fluide
WO2023058103A1 (ja) 気密パッケージ素子および素子モジュール
EP4340013A1 (en) Airtight package element and element module
JP6344266B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100872114B1 (ko) 멤스 모듈 패키지 및 패키징 방법
Dean et al. Micromachined LCP for packaging MEMS sensors
US20210238028A1 (en) Packaged Die and Assembling Method
CN118043280A (en) Hermetically sealed component and component module
JP2023070787A (ja) 慣性計測装置
CN115092877A (zh) 基于可伐合金的mems惯性器件低应力封装结构及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
LAPS Lapse due to unpaid annual fee