고방열 신소재부터 방열 부품까지 생산 시스템 수직 계열화

#1. 외산에 의존하던 고방열 신소재를 개발하여 국산화에 성공하였으며 국내 최초로 KCMC (kostec Copper Molybdenum Composite)라는 '저열팽창 고방열 신소재를 개발하여 양산하고 있다. 

#2. 고방열 신소재 생산부터 고방열 RF패키지까지 일괄생산 시스템을 구축하여 주력 제품으로 5G 등 통신용 세라믹 패키지와 LCP(Liquid Crystal Polymer) 패키지 및 QFN(Quad Flat No lead) 패키지, 플랜지 등과 전기 자동차 차세대 전력반도체용 방열부품인 스페이서(Spacer) 등을 제조·판매하고 있다.


“코스텍시스는 세계 최대 자동차용 반도체 업체 NXP사를 비롯하여 국내외 많은 글로벌 반도체 업체를 주요 고객사로 확보하고 있으며, 국내에선 유일하게 고방열 신소재부터 고방열 패키지, 스페이서 등 방열 부품까지 생산 시스템을 수직 계열화하여 경쟁력을 갖추고 있다.”


이는 ㈜코스텍시스(대표 한규진)가 이뤄낸 대표적 성과이다. 업체는 이를 바탕으로 세계 최대 자동차용 반도체 업체 NXP사를 비롯하여 국내외 많은 글로벌 반도체 업체를 주요 고객사로 확보하고 있으며, 국내에선 유일하게 고방열 신소재부터 고방열 패키지, 스페이서 등 방열 부품까지 생산 시스템을 수직 계열화하여 경쟁력을 갖추고 있다.
 
RF 통신용 패키지, 전력 반도체용 방열 부품 등 매출이 대부분 수출로 이루어지고 있다는 점도 주목할 만하다. 최근 글로벌 경쟁력이 한층 강화됨에 따라 차량용 반도체 세계 1위 기업 NXP를 비롯해 미국, 일본, 유럽, 중국 등 국내외 글로벌 고객사의 수주가 급격히 증가하면서 2022년도에는 1,000만 불 수출 탑을 수상하였다.



한규진 대표는 이러한 성과를 두고, 다음과 같이 의미를 부여했다. 

“글로벌 시장에서 독점적 지위를 보유한 일본 선진 기업과 경쟁해 이룬 성과라서 더 뜻깊은 결과이다.”

통신용 RF 패키지 및 SiC 차세대 전력 반도체 방열 부품 분야에서 초일류 기업으로 성장(2023년 4월 3일 코스닥 상장)하고 있는 코스텍시스의 한규진 대표에게 듣는다.


Q.  회사를 설립하게 된 동기가 있다면요. 이는 보유하고 있는 기술 경쟁력과도 무관치 않을 것 같은데.

코스텍시스는 1997년 일본, 유럽 등 선진기업에서 전량 수입하여 사용하고 있는 고 방열 신소재를 방열 기판의 파워 반도체용 패키지 국산화 개발 공급 및 세계 시장 진출을 목표로 설립되었습니다. 고 방열 신소재의 지속적인 개발과 고 방열 패키지 공급을 통하여 회사의 고유기술과 아이템을 확립하고 글로벌 시장에서 기업 브랜드 가치를 높여가고 있습니다.

회사 설립 초기에는 반도체 부품인 K-Ring & Lid, Laser Diode용 Cu-Stem, 고주파 패키지 등을 개발 생산하여 일본(Kyocera, Murata), 중국(Hosonic), 대만(Siward) 등 해외 다수 업체에 제품 승인을 획득하였습니다. 이를 통해 독자적으로 시장을 개척하여 수출위주로 사업을 영위하여 왔으며 반도체 패키지 분야와 고 방열 신소재 분야의 연구 개발에 주력하며 기술을 축적하였습니다.

 

Q.  핵심 제품 중에 국산화에 주력한 부분과 특허 등록 현황은.

회사의 중장기 발전과 시장성에 주목하여 고 방열 신소재와 전력증폭기/파워 트랜지스터용 세라믹 패키지의 국산화 개발을 시작하였습니다. 무선 통신의 GaN Device는 High Power, High Frequence, 고집적화에 따라 방열성능이 우수한 방열소재 필요성이 크게 대두되고 있습니다.

이에 높은 열전도율과 금속이 가지는 열팽창율을 조합하여 고방열 복합소재이면서 열팽창 계수가 반도체 소자에 가까운 복합소재를 기술을 확보하였고 이를 기반으로 최적의 RF 파워디바이스용 패키지를 개발하였습니다. 파워디바이스 패키지 및 그 제조방법에 관련한 27건의 특허와 5G 통신 등 고출력 RF 디바이스의 성능과 직결되는 방열 핵심 기술을 보유하게 되었고 여기에 세라믹 기술(Thick Film Ceramic), 확산 접합(Diffusion Bonding) 기술, 고진공 브레이징 기술, 고순도 금도금 기술, 초정밀 고속 펀칭 등의 기술을 보유하고 있습니다.

 
Q.  특히 NXP사의 품질관리 기준은 유독 까다로운 것으로도 유명한데요. 어떻게 납품에 성공하게 됐는지요.

맞습니다. 우리는 3년에 걸친 까다로운 승인과정을 통과하고 우수한 생산 품질 시스템을 구축하여 NXP사 부품 납품업체로 선정되었습니다. 

국내에서 유일하게 고방열 신소재인 KCMC를 개발하여 소재 생산부터 고방열 RF패키지까지 일괄 생산 시스템을 구축하여 글로벌 경쟁력을 갖추게 되었습니다. 일본기업이 오랜 기간 독점해오고 있었던 고방열 소재 부품 시장에서 세계 최대 수요처인 NXP사에 납품할 수 있었습니다. 3년에 걸친 까다로운 승인과정을 거처 2016년 9월 거래가 시작되었습니다.

NXP사의 5G통신용 GaN 디바이스용 고방열 세라믹 패키지 등 다양한 모델 수주와 더불어 신규 매출처 다변화를 위해 일본, 미국 등 글로벌 고객사를 대상으로 활발히 영업 활동을 진행하여 국내 및 해외 다수의 기업으로부터 수주가 지속적으로 증가하고 있습니다. 또한 전기 자동차에서 주목하고 있는 차세대 SiC 전력 반도체용 고 방열 신소재 부품인 스페이서(Spacer), 베이스 플레이트(Base Plate), 스페이서 일체형 AMB Substrate를 개발 완료하고 양산을 시작하고 있습니다.
   
Q.  전력반도체 시장에서의 차별성은 무엇인가.

코스텍시스의 주력 제품인 통신용 RF 패키지와 전력반도체용 방열 부품의 글로벌 시장은 SiC(실리콘 카바이드), GaN(질화 갈륨) 전력 반도체 시장입니다. SiC, GaN 전력 반도체는 와이드 밴드 갭 반도체로서 고속 스위칭, 고전압, 전력 변환 효율이 우수하여 5G 통신과 전기차의 차세대 전력 반도체 등으로 크게 주목받고 있습니다.

우리는 SiC, GaN 전력 반도체의 패키징 부품을 주력으로 하고 있으며 반도체 칩 실장시 필수적으로 요구되고 있는 ‘Thermal Matching’에 최적화되어 있는 KCMC 저 열팽창 고방열 소재를 개발하여 대량 생산 시설을 갖추고 글로벌 시장 진출을 확대하고 있습니다.


Q.  향후, 회사의 목표는 무엇인가요.

통신 반도체 RF 패키지와 차세대 전력 반도체의 방열 부품인 Spacer, Base Plate 등 글로벌 시장에서 저열 팽창 고방열 소재부품 Top 기업으로 성장을 목표하고 있습니다. 




   우리 회사 핵심 제품은요

1) Chip Spacer, Via Spacer for Power Semiconductor(전력반도체)

2019년 초부터 SiC 전력반도체용 방열 스페이서(Spacer)를 소재부터 전공정 국산화 개발을 시작하여 개발을 완료하고 현대 자동차등 글로벌 차량용 반도체 업체에 제품을 공급하고 있다. 보유 핵심 기술인 고방열 신소재 KCMC는 일본 경쟁사 대비 열전도율과 가격 경쟁력이 우수하여 이를 이용하여 제조하는 전력반도체용 "방열 Spacer"는 특성, 가격, 품질 면에서 글로벌 경쟁력을 확보했다.



DSC Power Modules(위)와 Chip Spacers & Via Spacers


2) KCMC Base Plate

SiC 전력반도체 모듈을 Direct Soldering하여 냉각할 수 있는 방열 부품이다.


SiC 전력반도체와 냉각을 위한 Base Plate의 열팽창 계수(CTE)를 매칭시켜 Direct Soldering하여 온도 변화에 의한 열충격에 견딜 수 있는 고 방열 부품이다.   
 
      -. Marerials : KCMC
      -. CTE : 10.9ppm/℃
      -. Thermal Conductivity : 345W/m.k


3) Spacer 일체형 AMB(Active Metal Brazing) Substrate
   
SiC 전력반도체를 위한 스페이서 일체형 AMB(Active Metal Brazing) Substrate로서 전력반도체의 특성과 제조공정을 획기적으로 개선할 수 있다


제품의 특징
       -. Spacer Integrated AMB Substrates
       -. AMB Substrates : Customer or KOSTEC Specifications
       -. Spacers : KCMC
            

4) 통신용 RF 패키지
 
통신용 RF패키지는 이동통신 기지국의 중계기(통신장비), 군수용 장비(안테나, 레이더), 위성장비 등에 사용되는 RF 트랜지스터 또는 RF 전력증폭기의 부품이 된다. GaN(질화갈륨), GaAs(갈륨비소), InP(인화인듐) 등 화합물 반도체가 실장될 수 있으며, 화합물 반도체가 안정적으로 작동할 수 있도록 밀폐성(Hermeticity), 방열성(Heat Dissipation), 열팽창 계수의 매칭(CTE Matching) 등이 고려되어 제작되고 있다.
 


주요 제품
   ① KCMC Heat Spreader
   ② Silicon Photonics Packages
   ③ Flanges
   ④ RF Power Packages