FLIP-CHIP 반도체패키지용 HEAT SPREADER 개발및사업화 결과보고서 창업기업명 : ( 주 ) 이투아이기술 대표 : 김광호 한국산업기술평가원 - 1 -

FLIP-CHIP 반도체패키지용 HEAT SPREADER 개발및사업화 결과보고서 창업기업명 : ( 주 ) 이투아이기술 대표 : 김광호 한국산업기술평가원 - 1 -

결과보고서 2001 년도신기술창업보육 (TBI) 사업에의하여완료된 FLIP-CHIP 반도체패키지 용 HEAT SPREADER 개발 의결과보고서를별첨과같이제출합니다. 첨부 : 결과보고서 10 부. 끝 2002. 11. 30 창업기업명 : ( 주 ) 이투아이기술 대표 : 김광호 ( 인 ) 한국산업기술평가원장귀하 - 2 -

제출문 한국산업기술평가원장귀하 본보고서를 FLIP-CHIP 반도체패키지용 HEAT SPREADER 개발 의결과보고서 로제출합니다. 2002. 11. 30 기술개발책임자 : 김광호 참여기술인력 : 이동윤 문윤수 정석호 - 3 -

요약서 항목 일반현황 현황 설립일 ( 자본금 ):2000.11. 7(400백만원 ) 총종업원수 ( 경영 / 사무 / 연구 기술 / 생산등구분 ): 경영 1, 연구. 기술 2 사업장현황 ( 소재지및사업장면적등 ): 경기도안성시미양면계륵리 270 ( 사무실20 坪, 공장 60 坪 ) 개발현황 TEBGA용Heat spreader 1종개발완료 : Amkor, Texax Instruments 생산적용검토중 Flip-Chip용 Heat spreader 2종개발완료, 2종개발건진행중 : 개발완료된 2종중 1종은양산적용조건조정중으로샘플 2 차생산완료 ( 양산 test용 ) 양산체제등 설비구축현황 임차공장내에방진실설비 (Air Shower Room 포함 ) 및 Hand Press 와개발품제조용 Press 설비구축 사업화현황 ( 주 ) 이투아이기술총매출 : 115,017천원 Heat spreader 관련매출 : 46,521 천원 대외기관인증 특허 / 외부자금 활용현황 특허 : 판형히트스프레더 출원중 ( 출원번호 : 특허출원제 2001-23296호 ) 정책자금활용 대외기관인증 : Texas Instruments Qualification 획득 벤처개피탈투자현황 : ( 주 ) 동남물산투자유치 기타사항 - 4 -

목차 I. 기술개발및사업화목적과중요성 1. 반도체패키지용 Heat spreader 의국내외적용현황 2. FLIP CHIP BGA 용 Heat spreader 개발의중요성 II. 기술개발내용 1. 제품의개요 1.1 Heat spreader의적용 1.2 개발제품외관사진 1.3 제품의종류및사양 1.4 패키지별 Heat spreader의특징 1.5 Heat spreader의효과 2. 설계내용 2.1 적용사진 2.2 제조도면 3. 제조공정도 4. 양산원가계산과기존제품과의가격비교 4.1 양산원가계산 4.2 기존제품과의가격비교 5. 성능평가및선진국제품과의성능비교 5.1 Package 성능평가 5.2 선진제품과의성능비교 6. 양산개발시애로사항및해결과정 6.1 소재구입의애로 6.2 개발금형제작문제 - 5 -

III. 양산사업화추진내용 1. 추진경과 2. 매출실적과향후 3년간계획 2.1 매출실적 ( 기간 : 2002. 01 ~ 2002. 11 ) 2.2 향후예상매출액 3. 사업화추진과정상애로사항및해결과정 3.1 시장및기술정보부족 3.2 시장진입의초기어려움 IV. 기대효과 1. 파급효과 2. 수입대체및수출증대효과 V. 첨부자료 1. Qualification Report (Texas Instruments) - 6 -

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I. 기술개발및사업화목적과중요성 1. 반도체패키지용 Heat spreader 의국내외적용현황 반도체칩의고집적 / 고속화에따라반도체칩에서발생하는열적문제를해소하기위해다양한 Heat spreader의개발이이루어지고있으며, 최근에 Heat spreader를적용한 BGA package가대만, 일본, 미국등지에서일부사용되고있으며, 국내에서도 CDBGA(Cavity Down Ball grid Array) 분야에적용되고있으나세계적인추세가가격적인면에서저렴하고성능이우수한 TEBGA(Thermal Enhanced Ball Grid Array) 와 FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array) 로전환되는단계에있으며국내에기술이안정된 CDBGA를포함한상단분의 BGA packaging 시장이새로운 FCBGA로통합될것으로예상된다. 2. FLIP CHIP BGA 용 Heat spreader 개발의중요성 FCBGA용 Heat spreader는과거에는절연체몰딩상태에서도열적문제가없을정도로저발열이었으나 Chipset의고속화에따른발열량증가로발열량처리문제및 Impedence를저감시켜야하는문제가발생하였다. 이와더불어 FCBGA가 CPU 외의 Chipset에도적용되기시작하여 FCBGA용 Heat spreader 수요의폭발적증가가예상된다. - 8 -

II. 기술개발내용 1. 제품의개요 1.1 Heat spreader 의적용 Heat spreader는반도체패키지에내장된반도체칩에서발생되는열을효율적으로방열시켜주기위한부재로, 재질은열전도성이양호한구리또는알루미늄등의금속재이며, 반도체칩을감싸도록장착하여반도체패키지의성능을향상시키는것이다. 이와같은 Heat spreader가반도체패키지내에설치되는과정을살펴보면, 먼저 Substrate 상면에에폭시수지를개재하여반도체칩을접촉시키고본딩와이어를연결하는작업을수행한다. 그리고반도체칩을감싸도록 Heat spreader 를장착한후, 컴파운드수지를주입하어 Heat spreader가노출되도록고정작업을수행한다. Heat spreader는드라이브된반도체칩에서발생되는열을전달받아상판부를통해외부로신속하게방출하게된다, 1.2 개발제품외관사진 Fig 1. Flip chip BGA 용 Heat spreader 18MH Fig 2. Flip chip BGA 용 Heat spreader 18BD(forging) Fig 3. Flip chip BGA 용 Heat spreader 25BD Fig 2. Flip chip BGA 용 Heat spreader 40BD(2 piece) - 9 -

1.3 개발제품의종류및사양 제품명 규격 / 재질 적용패키지 표면처리 특이사항 18MH 18BD / C1100 FCBGA Degreasing Halfcut 25BD / C1100-H FCBGA Barrel-Ni Barrel 연마 Lid FC 18BD / A5052-H0 FCBGA Black Anodizing A5052 2-piece 40BD / C1100-1/2H CDBGA Black Oxide 35CP 35BD / C1220 TEBGA Matt-Ni 1.4 패키지별 Heat spreader 의특징 TEBGA용 Heat spreader Substrate 상면에반도체칩 (die) 을접촉시킨상태에서 die를감싸도록 Heat spreader를장착하고컴파운드수지를주입, Heat spreader 상판부가외부에노출되도록하여 die에서발생된열을외부로방출시킨다. CDBGA 용 Heat spreader Die 를 Heat spreader 에직접부착시켜열적성능을향상시킨모델로 Cavity 가아래 로향하는구조를가지고있다. - 10 -

FCBGA용 Heat spreader Substrate에 Solder bumping 공정을이용해 die를직접부착하고 Epoxy를이용해고정하는방법으로공정이간단하고열적성능이우수하여기존패키지의대체안으로급성장하고있는패키지이다. - 11 -

1.5 Heat spreader 의효과 Heat spreader 의 CFD Simulation Fig 5. Bare model 의열분포 Fig 6. Heat spreader 사용 model 의열분포 - 12 -

Heat spreader 의사용효과 IC의성능항상 IC 패키징사이즈의축소열적성능향상칩 (die) 보호 EMI shielding 향상 2. 설계내용 2.1 적용사진 Fig 7. CPU Fig 8. DSP Chips 2.2 제조도면 FCBGA Heat spreader 25BD - 13 -

FCBGA Heat spreader 40BD(2 piece) FCBGA Heat spreader 18BD(Inner mold type) 3. 제조공정도 Heat spreader 의제조기술은크게 Progressive pattern design, Stamping 과 Plating( 표면처리 ) 기술로나누어진다. Progressive pattern design Heat spreader 의정밀치수오차및다량생산을동시에만족할수있는연속공 정의 Tool 설계기술이다. - 14 -

Stamping Progressive pattern 을이용하여제품공차조정및제품의극미한손상조차없도 록제품을제조하는기술이다. Plating 기술 Stamping 된제품에오염을완전히제거하고패키징시에 Molding 표면이완벽하게 이루어지고제품외관을미려한상태로만드는기술이다. 제조공정도 - 15 -

4. 양산원가계산과기존제품과의가격비교 4.1 양산원가계산 종류별제조원가 4.2 기존제품과의가격비교 ( 단위 : USD) 항목기존제품 (H 사 ) 기존제품 (S 사 ) 개발제품 판매가격 (/Kunits) 420 370 320-16 -

5. 성능평가및선진국제품과의성능비교 5.1 Package 성능평가 Texas Instrumens 의 Package test 결과 : Charateristics 와 Measurement 에 All pass 하였다. - 17 -

5.2 선진제품과의성능비교 선진제품과의성능비교 : 아래쪽경쟁사 ( 미국 ) 제품의특성분산에비해위쪽당사제품은매우안정된특성 으로우수한품질을증명하고있다. - 18 -

6. 양산개발시애로상황및해결과정 6.1 소재구입의애로 다앙한종류의 Heat spreader 개발시양산적용여부가불확실한상황에서고품질의소재를구입할경우소량구입이불가능한상태로부득이다량 (2ton 이상 ) 의소재를구입할수밖에없었다. 이에따라양산적용이불투명한개발시에는시중조달이가능한소재를구입여러기지 Test를거친후개발에적용하였다. 6.2 개발금형제작문제 설계완료된 Heat spreader를제작하기위해서는고품질의금형이필요하고이를위해많은비용이소요되어양산적용이어려울경우자금부담을크게느끼게되는데, 이를해결하기위해 Prototype 제작을위해 etching으로 sample을제작후 Test 를거치도록하여초기개발비용과자금부담을줄일수있었다. III. 양산사업화추진내용 1. 추진경과 2000. 09. : 안산사무소개설 2000. 11. : 법인등록 ( 등록번호110111-2105834) 2000. 11. : 사업자등록 ( 등록번호 215-86-00061) 2001. 02. : 수원 Factory World 인터넷서비스개시 2001. 03. : 대만ATT사와제품독점판매및제조에대한계약체결 2001. 04. : 자본금증자 (2억원) 2001. 08. : 필리핀지사 Wavetech Philippines Inc. 설립 2001. 12. : 신기술창업보육사업자선정 (TBI) 2001. 12. : ( 주 ) 동남물산과전략적제휴체결 2001. 12. : 자본금증자 (4억원) 2002. 01. : Texas Instrument Heat spreader 1종 Qualify (18mm FCBGA) 2002. 06. : Texas Instrument Heat spreader 1종 Qualify (23mm FCBGA) 2002. 06. : 본사이전 ( 안성공장 ) - 19 -

2. 매출실적과향후 3 년간계획 2.1 매출실적 ( 기간 : 2002. 01 ~ 2002. 11) 당초계획에비해매출실적이크게떨어지는것은세계반도체경기가침체해서새로운형태의 Package의생산시기가조정되어 Package house의생산계획이 1~2 년연기된현상으로보인다. 당사는 2002년 10월이후부터 TIPI로부터초기양산주문을받기시작하였다 2.2. 향후예상매출액 반도체분야에서새로운제품이출시되기까지는상당시간 (1~3년)Test과정을거친후에비로소시장에선을보이는것을상례로볼수있으며당사는국내외에반도체 Package 회사들과개발 Project를꾸준히진행하였고그결과당사의매출신장은 2003년중반이후가될것으로보인다. - 20 -

3. 사업화추진과정상애로사항및해결과정 3.1 시장및기술정보부족 반도체시장의변화는내수보다는국제경기동향파악이우선이며소기업체의현실상대중매체를통한파악외에국제시장의변화를가늠하기가매우어려웠고, 반도체산업자체의정보공유단절및무조건적정보유출의단속으로향후시장방향에적합한제품의개발이힘들었고, 이문제를해결하는방편으로해외현지법인을통해해외영업및정보수집을수행하였고이런어려움을다소나마줄일수있었다. 3.2 시장진입의초기어려움 Heat spreader의개발후판매가개시되기위해서는자체개발완료된개발품에대한 Packaging house의까다로운성능시험에합격해야하고, 그후에는개발회사자체의재무, 품질관리에대한 Audit를통과해야만비로소업체등록이가능해진다. 그러나영세한소기업체들이이심사를통과하는것은현실적으로불가능하다. 이러한이유로당사는규모및재정상태가양호한기업체와전략적제휴를통한모든심사및제품판매의전면에나서게하고당사는실질적인제품개발및생산에주력하는방안을모색하고있다. - 21 -

IV. 기대효과 1. 파급효과 반도체칩에서발생하는열적문제가 Heat spreader로인해획기적으로해소됨에따라보다고집적, 고속화된반도체패키지가출현하게되었고, 반도체부품중가장중요한부품중의하나인 Heat spreader의국내생산으로고성능의반도체패키지가국제경쟁력을갖추게되리라고생각한다. 또한제작이까다로운 Heat spreader 생산에중요한기술들인 Stamping tool 의 제작, Plating. Stamping 의제조분야도함께발전하리라기대된다. 2. 수입대체및수출증대효과 고성능 Heat spreader의국내제작으로기존수입되어오던부품및매년수십억달러에수출을하고있는비메모리반도체분야의국제가격경쟁력을높이는데일조할것으로판단되며이는반도체분야의수출증대로이루어질것으로기대한다. V. 첨부자료 1. Qualification Report (Texas Instruments) - 22 -

Qualification Report ( Texas Instruments ) - 23 -

ASSEMBLY OPERATIONS - 24 -

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이보고서는산업자원부한국산업기술평가원에서 시행한신기술창업보육사업의기술개발및사업화 결과보고서입니다. - 29 -