일반기술

잔류물이 없는 플럭스를 이용한 MEMS 접합 기술

기존에는 잔류물이 발생하기 때문에 접합 물질을 Au 합금계만을 사용하였지만, 접합 후 잔류물이반응결과 물로 환원되고 기화하여 접합 면에 존재하지 않게 되므로, MEMS 소자의 접합면에 사용하여도, 접합 후 능동영역의 특성을 떨어뜨리지 않는 플럭스 적용 기술에 관한 것이다. MEMS 제품중에는 신호 검출 부분을 외부로부터 보호하기 위하여 capping 공정을 적용해야 하는 경우가 있다. 현재 capping 공정에서 상부 뚜껑을 접합할 때 Au-Sn 합금을 사용하는데, Au 합금은 가격이 고가이며, 증착 비용이 매우 비싸므로 저렴하게 MEMS 제품을 제작할 수 없다. 접합시 잔류물이 남는 경우에는 MEMS구조체의 능동 영역 부분을 손상시키므로 플럭스 사용을 하지 않아도 되는 Au 합금을 접합 재료로 사용한다. 해당 기술은 기존의 고가 Au 합금 대신에 저렴한 Sn을 사용하여 접합할 때 Sn 표면에 존재하는 산화물 제거시 잔류물이 존재하지 않는 플럭스 적용에 대한 기술이다. Capping 공정 접합에 사용하는 솔더를 대량생산이 용이한 Sn을 사용이 가능한 플럭스를 기술 이전하므로 국내 MEMS 제품 생산업체의 제품 단가를 낮추고자 하며, 참고로, Au 합금계를 이용하여 FBAR 제품을 제작할 때 소요되는 비용은 %로 비교하면, FBAR 소자가 50%, Cap 25%, Au합금 형성 비용 25%(증착일 경우, 전해도금할 경우에는 15%정도 예상)로 매우 고가이다. <기술의 특징> 전해 도금한 Sn 표면에 존재하는 메탈 산화물을 온도를 가하여 반응시킴으로 메탈 산화물 중 산소를 플럭스의 H와 반응시켜 물로 증발시킴으로 실제 압력을 가할 시 깨끗한 메탈 표면끼리 접합할 수 있도록 플럭스 조성 설계 및 제작하였다. <활용방안 및 기대성과> 1)FBAR MEMS 소자에 적용하여 봄으로서 15~25%에 이르는 제품 제조 단가 인하 유도 2)가속도, 각속도등 hermetic sealing이 필요한 타 MEMS 소자에 적용 가능성 확보 3)실제 FBAR 소자에 적용해 봄으로서 기개발한 플럭스의 성능 및 품질 개선 효과 <국외 기술현황> 1) MEMS hermetic sealing용 합금은 플럭스를 사용하지 않아도 되는 Au 합금계 사용 접합 2) 다른 접합 방법으로 아노딕 접합 사용하나, 공정 온도가 높아 MEMS 구조체 스틱현상발생 <국내 기술현황> 1) 실제 제품화하여 판매하는 회사는 한군데도 없으며, 대부분 시제품은 Au 합금계 사용