• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.13-22
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• 2004

MEMS 소자의 패키지는 일반적으로 패키징 과정에서 큰 온도변화를 받게 되는데, 이에 의한 패키지의 변형은 패키지 및 소자의 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 진동형 MEMS 자이로스코프 센서의 패키지를 대상으로 하여, 온도변화로 인한 열변형 거동에 대한 광학실험과 해석을 수행하였다. 이를 위하여 실시간 모아레 간섭계를 이용하여 각 온도단계에서 변위분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고, 그로부터 MEMS 패키지의 굽힘변형 거동 및 인장변형에 대한 해석을 수행하였다. MEMS 칩과 EMC 및 PCB의 열팽창계수 차이로 인하여 패키지는 $125^{\circ}C$ 이하에서는 전체적으로 아래로 볼록한 굽힘변형이 발생하였으며, 온도 $140^{\circ}C$를 정점으로 그 이상의 온도에서는 반대의 굽힘변형이 발생하였다. MEMS의 주파수에 영향을 줄 수 있는 칩 자체의 수축변형률은 약 $481{\times}10^{-6}$로 측정되어서 MEMS 설계시 이를 고려하여야 함을 알 수 있다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권6호
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• pp.271-277
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• 2002

In this paper, a MEMS silicon package is newly designed, fabricated for HMIC, and characterized for microwave and millimeter-wave device applications. The proposed package is fabricated by using two high resistivity silicon substrates and surface/bulk micromachining technology. It has a good performance characteristic such as -20㏈ of $S_11$/ and -0.3㏈ of $S_21$ up to 20㎓, which is useful in microwave region. It has also better heat transfer characteristics than the commonly used ceramic package. Since the proposed silicon MEMS package is easy to fabricate and wafer level chip scale packaging is also possible, the production cost can be much lower than the ceramic package. Since it will be a promising low-cost package for mobile/wireless applications.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1407-1412
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• 2003

In MEMS devices, packaging induced stress or stress induced structure deformation become increasing concerns since it directly affects the performance of the device. In this paper, deformation behavior of MEMS gyroscope package subjected to temparature change is investigated using high-sensitivity $Moir{\acute{e}}$ interferometry. Using the real-time $Moir{\acute{e}}$ setup, fringe patterns are recorded and analyzed at several temperatures. Temperature dependent analyses of warpages and extensions/contractions of the package are presented. Linear elastic behavior is documented in the temperature region of room temperature to $125^{\circ}C$. Analysis of the package reveals that global bending occurs due to the mismatch of thermal expansion coefficient between the chip, the molding compond and the PCB.

• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2000년도 종합학술발표회 논문집 Vol.10 No.1
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• pp.104-108
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• 2000

In this paper, we characterized a novel MEMS package using high resistivity silicon for microwave and millimeter-wave devices. The manufactured MEMS package shows -20dB of S$\sub$11/ and -0.4dB of S$\sub$21/ up to 200GHz. The new package can be a low cost and high performance solution due to process compatibility with on-chip devices and very small and precise dimensions by semiconduotor technology.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.271-277
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• 2004

초고주파 및 밀리미터파 통신 시스템의 집적회로 및 실장 기술로서 CPW기반의 전송선로를 갖는 MMIC 개발이 크게 증가하고 있으나, 실장시 패키지에서 발생되는 기생공진 현상으로 인해 그 성능이 크게 저하될 수 있다. 이런 기생 공진 현상을 억제시키기 위하여 도핑된 lossy 실리콘 웨이퍼를 칩 캐리어로 사용하고, HRS wafer를 사용하여 표면 및 벌크 MEMS 공정이 가능한 실리콘 MEMS 패키지가 해석적으로 제안되었다. 제안된 구조를 제작하여 세 가지의 칩 캐리어(conductor-back metal, 15 Ω$.$cm lossy Si, 15 ㏀$.$cm HRS)위에서 측정하여 실리콘 MEMS 패키지의 특성을 확인하였다. 제안된 실리콘 MEMS 패키지는 15 Ω$.$cm lossy 실리콘 칩 캐리어를 사용하여, 기생 공진 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있었다. 전체 패키지에서 중앙의 GaAs CPW 패턴을 de-embedding하여 순수한 CPW MMIC 용의 실리콘 MEMS 패키지는 40 ㎓에서 삽입 손실은 - 2.0 ㏈이며, 전력 손실은 - 7.5 ㏈의 결과를 얻었다.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제3권2호
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• pp.103-116
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• 2003

We carry out reliability tests and investigate the failure mechanisms. of the wafer level vacuum packaged MEMS gyroscope sensor using an accelerated degradation test. The accelerated degradation test (ADT) is used to evaluate reliability (and/or life) of the MEMS vacuum package and to select the accelerated test conditions, which reduce the reliability testing time. Using the failure distribution model and stress-life model, we are able to estimate the average life time of the vacuum package, which is well agreed with the measured data. After improving several package reliability issues such as prevention of gas diffusion through package, we carry out another set of accelerated tests at the chosen acceleration level. The results show that reliability of the vacuum packaged gyroscope has been greatly improved and can survive without degradation of performance, which is the Q-factor in gyroscope sensor, during environmental stress reliability tests.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.197-205
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• 2005

RF MEMS 기술에서 패키지의 개발은 매우 중요하다. RF MEMS 패키지는 소형화, hermetic 특성, 높은 RF 성능 및 신뢰성을 갖도록 설계되어야 한다. 또한 가능한 저온의 패키징 공정이 가능해야 한다. 본 연구에서는 저온 공정을 이용한 RF MEMS 소자의 hermetic 웨이퍼 레벨 패키징을 제안하였다. Hermetic sealing을 위하여 약 $300{\times}C$의 Au-Sn 공정 접합 (eutectic bonding) 기술을 사용하였으며, Au-Sn의 조합으로 형성된 sealing부의 폭은 $70{\mu}m$이었다. 소자의 전기적 연결을 위하여 기판에 수직 via hole을 형성하고 전기도금 (electroplating) 방법을 이용하여 Cu로 채웠다. 완성된 RF MEMS 패키지의 최종 크기는 $1mm\times1mm\times700{\mu}m$이었다. 패키징 공정의 최적화 및 $O_2$ 플라즈마 애싱 공정을 통하여 접합 계면 및 via hole의 void들을 제거할 수 있었다. 또한 패키지의 전단 강도 및 hermeticity는 MIL-STD-883F의 규격을 만족하였으며 패키지 내부에서 오염 및 기타 유기 물질은 발생하지 않았다. 패키지의 삽입 손실은 2 GHz에서 0.075 dB로 매우 작았으며, 여러 종류의 신뢰성 시험 결과 패키지의 파손 및 성능의 감소는 발견되지 않았다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.889-895
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• 2002

Wafer level packaging is gain mote momentum as a low cost, high performance solution for RF-MEMS devices. In this work, the flip-chip method was used for the wafer level packaging of RF-MEMS devices on the quartz substrate with low losses. For analyzing the EM (electromagnetic) characteristic of proposed packaging structure, we got the 3D structure simulation using FEM (finite element method). The electric field distribution of CPW and hole feed-through at 3 GHz were concentrated on the hole and the CPW. The reflection loss of the package was totally below 23 dB and the insertion loss that presents the signal transmission characteristic is above 0.06 dB. The 4-inch Pyrex glass was used as a package substrate and it was punched with air-blast with 250${\mu}{\textrm}{m}$ diameter holes. We made the vortical feed-throughs to reduce the electric path length and parasitic parameters. The vias were filled with plating gold. The package substrate was bonded with the silicon substrate with the B-stage epoxy. The loss of the overall package structure was tested with a network analyzer and was within 0.05 dB. This structure can be used for wafer level packaging of not only the RF-MEMS devices but also the MEMS devices.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권11호
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• pp.40-46
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• 2002

본 논문에서는 CPW MMIC 실장시 발생되는 기생 공진 현상을 제거하기 위한 새로운 구조의 실리콘 MEMS 패키지를 제안하였다. 또한 세 가지 형태의 실리콘 칩 캐리어(gold-plated high resistivity, lightly doped, high resistivity) 상에 GaAs CPW 패턴을 제작하고 해석/측정함으로써, 제안된 패키지의 성능을 확인하였다. 해석 및 측정 결과 제안된 MEMS 패키지는 비저항이(resistivity) 15 ${\Omega}{\cdot}$㎝인 실리콘 캐리어(carrier)를 사용함으로써 기생 공진 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.379-380
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• 2008

This paper presents a wafer-level package using a Dry Film Resist(DFR) for RF MEMS devices. Vertical interconnection is made through the hole formed on the glass cap. Bonding using the DFR has not only less effects on the surface roughness but also low process temperature. We used DFR as adhesive polymer and made the vertical interconnection through Au electroplating. Therefore, we developed a wafer-level package that is able to be used in RF MEMS devices and vertical interconnection.