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MIS 在模擬、功率 IC 和數(shù)字貨幣等領(lǐng)域作為一種新型封裝方式而出現(xiàn)。

基于一種新興技術(shù) MIS 的 IC 封裝正在積蓄動(dòng)力。

日月光（ASE）、嘉盛（Carsem）、長電科技（JCET）/ 星科金朋（STATS ChipTAC）、宇芯（Unisem）等都在開發(fā)基于 MIS 基板的 IC 封裝技術(shù)，目前在模擬、功率 IC、及數(shù)字貨幣等市場領(lǐng)域迅速發(fā)展。

MIS 封裝采用特有的基板材料，開始主要用在一些特定的 IC 封裝上。MIS 基板目前有多家的供應(yīng)商在進(jìn)行開發(fā)及銷售，因此封裝廠可以從多家廠商采購，然后進(jìn)行 IC 封裝。有人認(rèn)為 MIS 基板是一種引線框。

MIS 與傳統(tǒng)的基板不同，包含一層或多層預(yù)包封結(jié)構(gòu)。每一層都通過電鍍銅來進(jìn)行互連，以提供在封裝過程中的電性連接。MIS 支持單芯片或多芯片封裝，為超薄、高密度細(xì)節(jié)距封裝提供方案。它可以被用于開發(fā)先進(jìn)的引線框封裝、倒裝芯片封裝、模組封裝及系統(tǒng)級(jí)封裝。

圖 1：預(yù)包封的 MIS 引線框架

來源：宇芯 Unisem

圖 2：基于 MIS 的 IC 封裝

來源：Prismark，QDOS

表面上，MIS 類似于扇出型（Fan-Out）晶圓級(jí)封裝。它們之間最大的區(qū)別是，MIS 在 I/O 和密度方面稍加遜色。因此，在實(shí)際封裝使用中，MIS 主要跟目前一些已經(jīng)比較成熟的中端封裝進(jìn)行競爭。

MIS 已經(jīng)存在了近十年，但市場剛剛開始起來。“（MIS）由于其先進(jìn)的布線能力和可靠性，在高、低功率應(yīng)用上都很適用，” 日月光工程技術(shù)營銷總監(jiān) Mark Gerber 說。

此外，MIS 還為客戶提供了一種新的封裝選擇，以及現(xiàn)有封裝的一種潛在的替代方案。“出貨量在這幾年不斷上升，”Nokibul Islam 說。“可以用 MIS 來替代一些傳統(tǒng)的如 QFN 封裝或基于引線框的封裝，因?yàn)?MIS 具有更細(xì)的布線能力，更優(yōu)的電和熱性能，和更小的外形。”

還有， MIS 封裝被鎖定用于數(shù)字貨幣芯片的封裝，進(jìn)入了數(shù)字貨幣服務(wù)器市場。這個(gè)市場的量是非常巨大的。當(dāng)然也有一些人開始考慮數(shù)字貨幣市場是否或者說何時(shí)可能結(jié)束。

什么是 MIS？

MIS 是在 2010 年左右開發(fā)的，長電科技是最早期的開發(fā)者之一，然后將這項(xiàng)技術(shù)授權(quán)給其兄弟公司芯智聯(lián)（MISpak）。

MISpak 開發(fā)和銷售 MIS 材料給封裝廠（OSAT），其他 MIS 基板供應(yīng)商還包括 ASM、PPT、QDOS 和 SIMMTECH。

因此，封裝廠購買 MIS 基板有更多的選擇。然后，在封裝過程中，把芯片放在 MIS 基板上進(jìn)行封裝，最后形成 MIS 封裝。

圖 3：矽品的倒裝 MIS BGA 封裝（FC-MISBGA）

來源：TechSearch International，矽品精密 SPIL

隨著時(shí)間的推移， MIS 業(yè)務(wù)規(guī)模開始迅速成長。2017 年，僅芯智聯(lián)（MISpak）一家就預(yù)計(jì)出貨 25 億顆，而在 2010 年，其出貨量僅 2000 萬顆。在 MIS 封裝領(lǐng)域，芯智聯(lián)（MISpak）宣稱其大約有 30 多家終端顧客。當(dāng)然這中間還沒包括其他 MIS 供應(yīng)商的出貨量。

圖 4：芯智聯(lián) MIS 基板出貨量

來源：芯智聯(lián) MISpak

MIS 與傳統(tǒng) IC 封裝基板不同。傳統(tǒng)封裝采用的是有機(jī)基板，這是基于 PCB 類材料的多層基板技術(shù)。在封裝中，芯片置于基板之上。

“MIS 技術(shù)的特點(diǎn)是，它是從包封技術(shù)引申發(fā)展出來的。在 MIS 基板中，銅布線是嵌入式的。因此，這種嵌入式結(jié)構(gòu)就可以做到更細(xì)的布線，” Nokibul Islam 說。

MIS 還具有其他的一些特性。“它使用包封料作為各層之間的絕緣材料，” Mark Gerber 說。“當(dāng)你使用該類型的引線框，并在此上進(jìn)行封裝，那么封裝的包封料與引線框的材料特性就是相似的。因此，從吸潮性或功能的角度來看就非常好。”

目前制作 MIS 基板的方法有多種。MIS 最早是以尺寸 250mmX70mm 的長條形出現(xiàn) 。MIS 制作需要經(jīng)過一系列的工藝步驟，如蝕刻、研磨、光刻、包封和電鍍。

比如，單層 MIS 工藝流程，往往從載板開始。“在金屬載板上，通過電鍍銅來制作基板的布線，”Nokibul Islam 解釋道。“所以在完成電鍍銅后，下一步就是去除光阻膜工藝。”

在去膜后。“就開始進(jìn)行包封。然后研磨包封料進(jìn)行減薄，達(dá)到所要求的厚度。最后蝕刻載板，”Nokibul Islam 說。

圖 5：MIS 基板制造工藝流程

來源：長電科技 JCET

對(duì)于 MIS 封裝，該技術(shù)最有優(yōu)勢的是薄型、I / O 在 150?200 之間的封裝。但該技術(shù)受限于 25μm 左右的線寬線距，這意味著它主要面向中端應(yīng)用。線寬線距是指封裝中的金屬布線。

對(duì)比來看，主要用于高端應(yīng)用的扇出型封裝（Fan-Out），其標(biāo)準(zhǔn)密度是： I / O 小于 500 的封裝，其線寬線距在 8μm 以上；而高密度扇出型封裝，其 I / O 大于 500，線寬線距小于 8μm。

同時(shí)，MIS 材料本身相對(duì)較薄。該類基板在封裝過程中容易出現(xiàn)翹曲及均勻性問題。產(chǎn)量和成本問題則另論。

“不同的應(yīng)用需求在設(shè)計(jì)靈活性和封裝厚度方面需要特殊的封裝材料，” ASM 材料業(yè)務(wù)部市場副總裁 Ho Kwok Kuen 說。“相比引線框架，ABiT-MIS 有能力可以生產(chǎn)出要求高、線路復(fù)雜的預(yù)包封基板。但是，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的解析度需要更多的工藝步驟，因此為了達(dá)到最終產(chǎn)品的良率目標(biāo)，我們需要高度關(guān)注在每一個(gè)工藝過程中如何實(shí)現(xiàn)更高的良率。”

除了設(shè)備，ASM 也提供引線框架和 MIS 封裝材料。這里是指 ASM 加層互連技術(shù)（ABiT，ASM Buildup Interconnect Technology ）。

盡管面臨種種挑戰(zhàn)，但是 MIS 市場還是迅速成長。“在過去的兩年里，我們已經(jīng)看到了許多客戶希望使用 MIS 封裝來滿足數(shù)字貨幣挖礦應(yīng)用的需求。”Ho 說，“MIS 不僅在通訊領(lǐng)域射頻封裝的市場份額不斷增加，其實(shí)在電源管理和汽車應(yīng)用方面的需求也在不斷增加。”

同時(shí)在市場上， MIS 也是面臨著激烈的競爭。這里指“Fan-Out”技術(shù)，盡管 MIS 并不會(huì)與 Fan-Out 技術(shù)競爭。其實(shí) MIS 主要是與引線框封裝和 LGA 封裝進(jìn)行競爭。“MIS 的應(yīng)用領(lǐng)域主要是介于標(biāo)準(zhǔn) QFN 封裝和簡單的雙層基板兩者之間的封裝。”宇芯北美區(qū)副總裁 Gil Chiu 說。

引線框封裝包括若干封裝類型，諸如四面扁平無引線（QFN）和四面扁平封裝（QFP）。引線框是金屬框架，芯片粘貼在框架上，使用細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行連接。

圖 6：QFN 封裝

來源：維基百科

QFN 是成熟、價(jià)格低廉且可靠的封裝方式，因此在模擬、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、RF 等市場方面，QFN 的需求巨大。通常來講，雖然 QFN 是一個(gè) I / O 能力有限的單層技術(shù)，但是“如果你可以用 QFN 實(shí)現(xiàn)，你顯然會(huì)這么做，因?yàn)?QFN 的成本比 MIS 更低，”Chiu 說。“但是當(dāng)你使用 QFN 時(shí)，你要接受間距的限制。”

MIS 還與 LGA 封裝技術(shù)競爭。LGA 在封裝底部有用于連接的金屬焊盤陣列。LGA 適用于模塊、處理器等產(chǎn)品。

封裝結(jié)構(gòu)

來源：美信集成 Maxim

MIS 相比 LGA 更便宜，但功能更少。然而，宇芯公司認(rèn)為 LGA 有時(shí)會(huì)受高昂的材料成本、連接孔（Via）成型成本等影響。

因此，QFN 和 LGA 都有一些缺點(diǎn)，這里就是 MIS 的用武之地。例如，IC 設(shè)計(jì)公司可能會(huì)在給定的工藝節(jié)點(diǎn)有現(xiàn)成的芯片設(shè)計(jì)，且芯片封裝采用 QFN 封裝。在這個(gè)假設(shè)的例子中，供應(yīng)商會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。“客戶基本上會(huì)說，我有一個(gè)現(xiàn)成的方案，我不想改變我的芯片，我不希望縮小我的芯片，但我想縮小我的封裝，我希望得到一個(gè)更薄、更小尺寸的封裝，”Chiu 說。

一種有效的解決方案就是從 QFN 封裝轉(zhuǎn)向 MIS 封裝。通常，你可以采用與引線框封裝相同的芯片，用在 MIS 上進(jìn)行封裝。MIS 封裝可以做到跟 QFN 封裝類似，但 MIS 可以有更多的 I / O 和更好的性能。

采用 MIS 封裝，基本上可以和其他封裝類型一樣，例如：倒裝芯片、模塊和 SiP。“MIS 技術(shù)是不同的。它本質(zhì)上是一種積層工藝。它可以讓你實(shí)現(xiàn)更密的金屬布線。因此，您可以縮小封裝，而同時(shí)保持相同的芯片尺寸，”Chiu 說。“使用 MIS，客戶不必花費(fèi)時(shí)間或資源來重新設(shè)計(jì)一個(gè)更小的芯片以及不必縮小芯片的外形。采用 MIS，你可以讓產(chǎn)品獲得額外的。它可以讓你保持與現(xiàn)成方案的匹配。所以，MIS 在相同的成本下可以為您提供更小的封裝。”

“搭上”或“錯(cuò)過”？

一段時(shí)間以來，一些 OSAT 廠已經(jīng)不斷出貨 MIS 封裝。但是每個(gè)供應(yīng)商都有不同的戰(zhàn)略。

長電科技 / 星科金朋已經(jīng)出貨了各類基于 MIS 技術(shù)的 Chip-on-lead、FC、模組及 SiP 封裝產(chǎn)品。“MIS 具有其特定的優(yōu)勢。最優(yōu)的是低 I / O 數(shù)的高功率、高散熱的應(yīng)用。” 長電科技的 Islam 說。

到目前為止，業(yè)內(nèi)主要出貨的是線寬線距在 25/25μm 的單層 MIS 封裝。“對(duì)于未來的市場，我們目前正在做更高的解析度，這意味著更細(xì)的線寬線距，以及更輕薄的外形，”Islam 說。“兩年以后，它可以做到 15/15μm 的線寬線距。”

此外，長電科技 / 星科金朋以及其他廠商都在全力致力于基于 Ajinomoto 的 ABF（Ajinomoto Build-up Film）膜技術(shù)的更先進(jìn)的工藝。使用激光成型和直接電鍍銅，ABF 可以使 MIS 做到線寬線距達(dá) 12/12μm 的多層基板，這樣可以實(shí)現(xiàn)二層、三層及四層的多層封裝。

圖 8：Ajinomoto 的 ABF 膜

來源：Ajinomoto

“使用 ABF 膜，MIS 的工藝流程基本完全是一樣的。我們只是使用更厚的 ABF 膜來替代包封料，我們可以提供這種類型的多層 MIS 基板，”他說。“在今年年底左右我們就會(huì)開始使用基于 ABF 膜的兩層或三層 MIS 基板。”

日月光的 MIS 封裝也正在成長中。日月光的 MIS 技術(shù)被稱為 C2IM / MIS。“MIS 可以讓你做到型同 QFN 封裝而同時(shí)具備精細(xì)節(jié)距布線能力的封裝，” 日月光的 Gerber 說。“（有些客戶）非常堅(jiān)持使用 QFN 封裝，但是有布線能力的限制。當(dāng)你可以進(jìn)行 20/20μm 或 30/30μm 的布線，這就一下子為他們提供了一層布線金屬層的解決方案。”

除了 C2IM / MIS，日月光還提供另一個(gè)競爭性的技術(shù)叫“ChipLast 扇出封裝”，這不同于現(xiàn)行的扇出型封裝。“它本質(zhì)上是一個(gè)芯片后置的工藝，這就意味著它是一個(gè)倒裝芯片工藝，”Gerber 說。“ChipLast 扇出封裝是一個(gè)根據(jù)布線密度使用兩種不同絕緣材料，而只有一層金屬布線的無芯基板工藝方案”。

此外，相對(duì)于 MIS 基板，日月光還有另一個(gè)選擇方案叫做 aS3 +。“aS3 +是一個(gè)嵌入式線路（ET）的無芯有機(jī)基板，這個(gè)技術(shù)也可以提供與 C2IM / MIS 類似優(yōu)勢的方案。此外，aS3 + / ET 基板可以做到三層或更多層布線，而在這方面 C2IM / MIS 相對(duì)比較欠缺，”他說。“aS3 + / ET 可以使用傳統(tǒng)絕緣材料或 ABF 絕緣材料。同時(shí)由于不需要芯板材料以及其制造工藝流程和它內(nèi)在的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它可以帶來有利于更高速度連接的層間超低電感，同時(shí)不失成本競爭力及可靠性 ”。

對(duì)宇芯來講，他們看到的是 MIS 封裝的三個(gè)應(yīng)用。這些封裝都可以做到整體厚度達(dá)到 0.33 毫米或更低。

第一種應(yīng)用是該公司所謂的空腔，芯片封裝在這個(gè)封裝體的空腔里。“我們正在利用 MIS 實(shí)現(xiàn)介于基板封裝與 QFN 封裝之間的細(xì)間距芯片倒裝封裝，在這方面可以一展身手，”宇芯的 Chiu 如是說。“我們同樣還在考慮使用 MIS 進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)封裝，這對(duì)于 LGA 標(biāo)準(zhǔn)模塊封裝來說，是一個(gè)成本更低的方案。”

對(duì)于 MIS 來說，最大的市場是電源 / 功率 IC。另一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是數(shù)字貨幣 IC 封裝。展望未來，MIS 可能會(huì)超出這些市場。“好消息是，我們看到越來越多的常規(guī)產(chǎn)品也在考慮是否使用 MIS 封裝 .”Chiu 補(bǔ)充說。

MIS封裝起飛在即

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