NCF貼壓膜工藝：先進(jìn)封裝的核心技術(shù)解析

NCF（Non-Conductive Film，非導(dǎo)電薄膜）貼壓膜是先進(jìn)封裝中的關(guān)鍵工藝，主要用于芯片堆疊（如3D IC、HBM）、Chiplet互聯(lián)和倒裝芯片（Flip Chip）封裝。其核心作用是在無導(dǎo)電膠的情況下實現(xiàn)芯片與基板或中介層的牢固粘接，同時提供絕緣保護(hù)和應(yīng)力緩沖。

一、 NCF貼壓膜的核心作用
- 絕緣保護(hù)：防止芯片互連（如銅凸點）短路
- 應(yīng)力緩沖：吸收熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力
- 高密度互聯(lián)：支持微凸點（≤10μm）的精準(zhǔn)對位和填充
- 工藝簡化：替代傳統(tǒng)的底部填充（Underfill）工藝，提高生產(chǎn)效率

二、NCF貼壓膜工藝流程
1、NCF薄膜制備
NCF通常由環(huán)氧樹脂+無機(jī)填料組成，具有以下特性：
- 低溫固化（130~180℃）
- 低熱膨脹系數(shù)（CTE）（≤30ppm/℃）
- 高流動性（確保微凸點間隙填充）

2、貼膜工藝
（1）晶圓/芯片預(yù)貼NCF
- 采用真空貼膜機(jī)（如立芯創(chuàng)WVLA系列）將NCF精準(zhǔn)貼合在晶圓或芯片表面
- 關(guān)鍵參數(shù)：溫度（80~120℃）、壓力（0.5~5kgf/cm2）、真空度（<1mbar） ?

（2）精準(zhǔn)對位（Alignment）
- 光學(xué)對位系統(tǒng)（AOI）確保芯片與基板的微凸點（Cu Pillar/Solder Bump）精確對準(zhǔn)

（3）熱壓鍵合（Thermo-Compression Bonding）
- 在真空環(huán)境下加熱加壓（150~200℃, 10~50MPa），使NCF流動并填充凸點間隙
- 固化后形成高強(qiáng)度粘接層

（4）后固化（Post-Cure）
- 進(jìn)一步固化（150℃, 30~60min），確保NCF完全交聯(lián)

三、NCF貼壓膜 vs. 傳統(tǒng)Underfill工藝

NCF貼壓膜與傳統(tǒng)Underfill

四、NCF貼壓膜的關(guān)鍵挑戰(zhàn)
1. 氣泡控制
- 微氣泡（>10μm）會導(dǎo)致界面分層，需采用真空熱壓工藝（如屹立芯創(chuàng)WVLA晶圓級真空貼壓膜系統(tǒng)）

NCF貼壓膜方案

2. 翹曲（Warpage）
- 多層堆疊時，NCF固化收縮可能導(dǎo)致晶圓變形（需優(yōu)化CTE匹配）

3. 低溫固化兼容性
- 部分先進(jìn)封裝（如HBM）要求固化溫度≤150℃，需特殊NCF配方

4. 高精度對位
- 5μm以下凸點間距需要亞微米級對準(zhǔn)精度

5. NCF貼壓膜的未來趨勢
- 更薄的NCF（≤5μm）用于2.5D/3D封裝
- 光敏NCF（Photo-imageable NCF），支持光刻圖形化
- AI工藝優(yōu)化（屹立芯創(chuàng)WVLA晶圓級真空貼壓膜系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)溫度/壓力曲線）

晶圓級真空貼壓膜系統(tǒng)

總結(jié)
NCF貼壓膜是先進(jìn)封裝的關(guān)鍵工藝，尤其適用于HBM、Chiplet、3D IC等高端應(yīng)用。相比傳統(tǒng)Underfill，它具備高精度、高效率、低缺陷率等優(yōu)勢，但也面臨氣泡控制、翹曲管理等挑戰(zhàn)。未來，隨著更薄NCF材料和智能化設(shè)備的發(fā)展，該技術(shù)將在半導(dǎo)體封裝中扮演更重要的角色。

審核編輯 黃宇