先进封装RDL制程中的Build-up Film：关键应用、工艺挑战与发展趋势|rdl制程|基材|层压|材料|特殊涂层工艺|玻璃

概述

Build-up Film（增层膜，BuF）是半导体先进封装中用于形成绝缘介电层和重布线层（RDL）的关键材料。在FOWLP（扇出晶圆级封装）、FOPLP（扇出面板级封装）以及Embedded工艺中，Build-up Film通过真空层压方式覆盖在晶圆或面板表面，经曝光、显影、固化（光刻型）或固化、激光开孔（非光刻型）后形成精密线路绝缘层。相比液态树脂涂布，干膜技术可有效解决印刷/涂布不均匀、气泡等导致的良率问题，同时具备膜厚一致性好、无需匀胶设备、100%平坦化等优势。

当前先进封装用干膜光刻胶市场正处于快速增长期。据恒州诚思调研统计，2025年全球先进封装用干膜光刻胶市场规模约6.66亿元，预计到2032年将接近13.79亿元，未来六年复合年增长率为10.7%。市场需求主要由AI加速器、HBM、Chiplet和2.5D/3D集成推动，TSMC在2025年表示正努力将CoWoS产能扩大一倍，进一步拉动了高密度互连和RDL相关材料的需求。

一、常用干膜的种类、材料体系与应用场景

1.1 主要产品分类

先进封装用Build-up Film按感光特性可分为两大类：

（1）感光型干膜（Photo-SensitiveDielectric Dry Film, PSD-DF）

感光型干膜可通过曝光-显影直接形成图形化介电层，适用于高密度RDL的微细线路成像。典型产品包括TOK的S2000系列、旭化成SUNFORT系列、杜邦Cyclotene DF6800、DJ MicroLaminates的SUEX/ADEX系列等。

（2）非感光型增层膜（Non-Photosensitive Build-up Film）

非感光型增层膜最初主要用于封装基板的绝缘增层，通过激光钻孔形成导通孔。近年来，该类材料正不断向晶圆级封装和先进封装中介层领域拓展，具体应用方向包括：

1.2 应用材料体系

1.味之素ABF系列——GL/GX系列已被用于玻璃中介层的介电层，典型叠层结构为100 μm AGC EN-A1玻璃芯两侧各层压15 μm ABF GLXXX，用于毫米波应用的ABF/Glass/ABF基板表征。在玻璃面板嵌入式封装中，ABF GL102也被用于嵌入芯片的封装和RDL介质层制作。LETXXX型号也在向晶圆级封装应用方向推进。

2.Resonac（原日立化成/昭和电工） ——7XXX型号属于其增层材料产品线，Resonac已成立次世代半导体封装联盟“JOINT3”，集结材料、设备等27家企业共同开发有机中介层。该公司同时开发RDL用感光性聚酰亚胺绝缘材料，面向3D封装的翘曲抑制和应力缓释需求。

3.生益科技SIF积层绝缘膜——走自主改性环氧体系路线，规避味之素核心专利，已开发SIF01、SIF02、SIF03三款产品等，Desmear后可形成均匀致密的凹凸微观结构，适用于SAP工艺细线路制作。该系列已在海外和国内同步进行验证，逐步在半导体先进封装、晶圆级Fan-out、Chiplet实现批量应用。2026年，生益科技推出CoWoP封装载板专用CCL材料，并签约苏州工业园区50亿元AI算力半导体基材基地，重点突破CoWoS先进封装所需的高端半导体封装基材。

4.晶化科技TBF（台湾增层膜） ——台湾首家自主研发出ABF载板增层膜的厂商，产品系列包括TBF-M系列（低表面粗糙度&低CTE）、TBF-G系列（标准版）以及TBF-GL系列（低CTE&低Dk/Df）。该产品通过国内外多家厂商验证并已小批量出货，膜材韧性优于日厂产品。晶化科技同时推出晶圆翘曲调控膜，可调控封装后晶圆翘曲程度以利于后续RDL制程，应用于先进封装、异质整合与3D IC、晶圆级封装、面板级封装等领域。

5.莲花控股NBF系列——通过子公司莲花科创取得深圳市纽菲斯新材料科技有限公司控股权，纽菲斯深耕FC-BGA封装载板用增层胶膜领域，成功开发出具有自主知识产权的NBF系列胶膜产品。NBF胶膜厚度范围为10–50 μm，适配AI芯片和高性能计算芯片，已通过欣兴集团、华通等全球前五PCB大厂供应链认证。莲花控股已获“一种具有高铜剥离强度及低介电常数和损耗的阻燃增层膜及其制备方法”发明专利授权。

1.3 应用场景

1.CoWoS-L中介层：采用“局部硅互连+RDL”作为中介层结构，有机介质（如PI/PBO）替换昂贵的整块硅片，电气互连任务转移至多层RDL，仅在芯片与存储器的高频通信边缘嵌入局部硅桥。非感光型增层膜在此结构中可作为RDL介质层材料，利用激光钻孔形成层间导通。

2.CoWoS-R中介层：将硅中介层替换为有机中介层，使用RDL连接小芯片之间，本质上为“有机材料+铜布线”的中介层结构，适合对成本较为敏感的AI ASIC、网通设备或端侧AI应用。

3.重构晶圆RDL介质层：在Fan-out和Embedded工艺中，非感光型增层膜可作为重构晶圆的RDL层间介质，通过真空层压覆盖晶圆表面，经固化后形成绝缘层。

从产业趋势看，有机中介层被视为左右半导体次世代封装成败的关键材料，可采用大面积面板生产，取得数量相比圆形晶圆提升至10倍以上。非感光型增层膜从传统封装基板向晶圆级和面板级中介层应用的迁移，正成为先进封装材料领域的重要发展方向。

1.4 结构功能

Build-up Film在先进封装中承担以下功能：

1.绝缘介电层：在RDL多层堆叠中提供层间绝缘，确保信号完整性；

2.钝化保护层：保护芯片和RDL层免受环境侵蚀；

3.图形化介电层：感光型干膜可通过曝光-显影直接形成通孔和线路图案；

4.应力缓冲层：吸收热机械应力，降低封装翘曲。

二、干膜的成分、性质及功能

2.1 干膜的叠层结构

感光干膜通常由三层结构组成：聚乙烯薄膜（PE）、光刻胶薄膜（感光层）和聚酯薄膜（PET）。PE薄膜作为感光层的载体，用于将混合后的感光材料涂布成膜；PET薄膜是保护层，主要用于隔离氧气、防止分层和机械划伤；光刻胶薄膜（感光层）是干膜最重要的组成部分。

2.2 感光层的化学组成

感光干膜的光刻胶层主要由以下组分构成：

（1）碱溶性树脂（成膜剂）

作为感光干膜的成膜剂，将感光胶各组分键合形成膜，并作为防腐蚀的骨架。常见的碱溶性树脂包括含羧基的聚酰亚胺-苯酚聚合物、线性酚醛树脂等。树脂型聚合物决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性，是实现解析度、显影性、光敏性、去膜特性等性能的关键原材料。

（2）光聚合单体（活性稀释剂）

光聚合物单体在紫外光照射下发生聚合反应，生成聚合物，使感光部分不与显影液融合，形成耐腐蚀的图像（负胶）。单体参与光交联反应，决定图案的分辨率和侧壁形貌。

（3）光引发剂

光引发剂吸收特定波长紫外光（一般320-400nm）后自行裂解而产生自由基，自由基进一步引发光聚合单体交联。光引发剂对感光速度、曝光时间宽容度和深度固化性等性能起决定性影响。在环氧树脂体系中，则使用光酸生成剂（PAG），如SUEX干膜采用无锑的光酸生成剂。

（4）添加剂

包括染料、阻聚剂、增塑剂、附着力促进剂等，用于优化工艺性能和存储稳定性。

2.3 非感光型增层膜的成分特征

以味之素ABF为代表，非感光型增层膜通常由环氧树脂、固化剂、无机填料（如二氧化硅）等组成。其核心性能指标包括：低介电常数（Dk约3.3 @ 5.8GHz）、低介电损耗角正切（Df 0.0037-0.0090 @ 5.8GHz）、低热膨胀系数（CTE 24.5-27 ppm/°C）以及高玻璃化转变温度（Tg 183-205°C）。ABF因具有低介电常数和低热膨胀系数，被广泛用作RDL的介电材料。

三、真空干膜贴压与固化工艺

3.1 真空贴压工艺

真空贴压是Build-up Film在半导体封装中的关键工艺步骤。该工艺通过真空环境排除干膜与基材之间的空气，避免气泡缺陷的产生，同时将干膜与复杂表面结构的基材进行紧密贴压合。

屹立芯创的全自动晶圆级真空贴压膜系统，区别于传统使用滚轮压式的贴膜机，创新采用真空贴膜+压膜后切膜的专利技术。干膜先预铺设（不与基材接触），腔体抽真空后进行贴压膜，配合以震荡式软性气囊的多段热压作用，尤其适合晶圆表面具有凹凸起伏结构图案的贴压膜制程。如：Flip Chip制程的NCF压膜、Fan-out制程的Mold sheet压膜以及3D-IC制程所需的TSV填孔等。可实现近乎完美无气泡及业界最高深宽比（1:20）填充的贴压膜；可兼容匹配8”及12”晶圆封装工艺。内部搭配自动切割系统，压膜后设备切割系统进行裁膜，匹配多种干膜材料，还可扩充压膜腔体进行二次表面整平压合，无须另外加装整平系统，节省成本。另外，手动型号还可铺设离型膜，可避免压膜中所造成的残胶影响。

典型工艺参数：

真空贴压过程中，干膜在加热和加压条件下软化流动，填满基材表面的凹凸结构。真空环境确保干膜与基材之间的空气被完全排除，实现优异的填充。

3.2 固化工艺

后固化是确保干膜最终性能的关键步骤。通常在120-200°C下进行2小时无氧固化（除氧与氮气氛围）。后固化过程中发生以下反应：

未反应单体的进一步聚合：促进残留单体的完全反应；

含羧基感光性树脂与环氧树脂的热固化：环氧基团与羧基发生酯化交联，降低残留羧基含量，提高耐化学性和绝缘可靠性；

环氧树脂的完全固化：形成致密的三维交联网络，赋予薄膜优异的热稳定性和机械强度。

固化后干膜的关键性能指标包括：相对介电常数（10GHz, 25°C）、介电损耗角正切、耐溶剂性（如对NMP的耐受性）以及玻璃化转变温度等。

四、贴压后的干膜缺陷与改进方向

4.1 材料溢流（Material Bleed Out）

在半导体封装的Build-upFilm贴压过程中，干膜材料容易超出其初始尺寸边界向外溢流。这会导致下游工艺污染和显著的良率损失。

传统对策是优化层压工艺条件（如温度降低，压力减小等）以减少溢流，但往往会导致复杂结构基材的贴压质量下降的问题（如层压空洞、气泡等）。激光切除（laser skiving）可去除溢流区域，但设备成本高、产能低，且单次可去除的溢流高度通常小于100μm。溶剂/干法刻蚀的边缘去胶工艺则成本高昂且需要使用危险化学品。

屹立芯创真空贴压膜系统采用创新的硬件机构设计+气囊式压膜+干膜后切工艺——在层压后先对干膜外围部分进行切边，配合出料前的Notch切割，从而控制溢流范围。

4.2 气泡缺陷

贴压过程中空气容易被包覆在干膜与基材之间，形成气泡，导致绝缘性能下降甚至短路。

屹立芯创升级斜率式升温工艺，控制升温速率在1-10°C/min以内可调节；

创新引入真正在真空界面下进行干膜贴附，将残余气体控制在0.1%以下；

优化气囊式压膜工艺与材料结构设计，确保压力均匀性和耐久性使用。

4.3 压合平整度差

真空热压后干膜压合平整度差，尤其针对表面结构复杂的产品，会影响后续曝光/刻蚀精度和线路质量。

CMP（化学机械抛光）技术应用于Build-up Film材料，通过结合更细的填料颗粒与CMP基平面化技术可以改善表面平坦度。同时，优化层压设备参数（压力、温度、时间的匹配）或增加整平硬件机构也是有效提升平整度的重要手段。

4.4封装的翘曲控制

先进封装的贴膜基材结构材料复杂，材料CTE之间的不匹配问题以及工艺制程中累积的应力等问题，导致基材本身在压膜站点前发生较大翘曲，尤其预切式干膜对位困难，导致层压气泡、尺寸补偿、曝光均匀性和缺陷控制要求更加严苛。

常规改进方向之一是通过开发更低CTE的干膜材料（当前先进产品CTE已可控制在24 ppm/°C以下）；其二可优化曝光均匀性和对位精度，适应更大面积基材的加工需求。屹立芯创创新采用干膜后切工艺，搭配产品预热机构，优化载盘吸附设计，大大提升翘曲的晶圆级以及面板级等更大尺寸基材真空贴压膜质量。