摘要：在人工智能、5G通信、高性能计算和自动驾驶技术飞速发展的今天，芯片已成为推动全球科技进步的核心引擎。然而，在每一颗高端芯片的背后，都离不开一项被称为“隐形核心”的关键材料——ABF胶膜（Ajinomoto Build-up Film）。这种由日本味之素公司几乎

在人工智能、5G通信、高性能计算和自动驾驶技术飞速发展的今天，芯片已成为推动全球科技进步的核心引擎。然而，在每一颗高端芯片的背后，都离不开一项被称为“隐形核心”的关键材料——ABF胶膜（Ajinomoto Build-up Film）。这种由日本味之素公司几乎垄断的环氧树脂基绝缘薄膜，虽不为人熟知，却是实现芯片高密度互联、高速传输和高可靠性的基础。它不仅是英特尔、AMD、英伟达等巨头高端处理器的“标配”，更在全球半导体产业链中扮演着不可替代的角色。

1970年代，处理器正飞速发展，电路板制造商需要更好的绝缘材料来保持性能。墨水是首选的基材，但将其涂布和干燥会减慢生产速度，吸引杂质并产生对环境有害的副产物。

味之素研发团队发现制作味精时的副产物可以做出拥有极高绝缘性的树脂类合成素材，于是创造出了一种具有高耐用性，低热膨胀性，易于加工的热固性薄膜，名为ABF。

1996年，一家CPU制造商（即英特尔）与该集团联系，寻求使用氨基酸技术开发薄膜型绝缘子。于是，这两家企业在机缘巧合之下一起研发FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array），导致ABF成为了CPU FC-BGA产品的主要方案。

当前，中国正全力推进半导体产业自主可控战略，而ABF胶膜作为“卡脖子”环节之一，其国产化进程牵动着整个高端封装领域的命脉。

一、ABF胶膜基本概况：芯片封装的关键“黏合剂”

1.什么是ABF胶膜？

ABF（Ajinomoto Build-up Film）是一种用于半导体封装积层工艺的关键绝缘材料，名字来源于一家生产绝缘材料的日本公司味之素，由英特尔在20世纪90年代末推出，使其开发了更强大的微处理器。这种材料本质上是一种环氧树脂基的绝缘薄膜，其绝缘性能优异、易于加工、低热膨胀性，且与铜层结合力强，通过在芯片表面构建多层布线结构，实现高密度互联。

ABF膜由支撑介质(PET)、ABF树脂、保护膜三层构成，其中ABF树脂由三个部分组成：环氧树脂体系（提供基本机械性能和绝缘性）、固化剂系统（控制固化过程和提高耐热性）以及特殊填料（调节热膨胀系数和改善机械性能）。其中固化剂种类影响ABF树脂的介电性能、耐热性能、吸水率等性能。

Cover Film（覆盖膜）：保护中间的ABF功能层，防止受潮、刮擦或污染。

ABF（功能性层）：厚度约10–100 μm

性能：整个材料的关键功能载体，树脂基复合材料（含有聚酰亚胺、环氧或专有成分）

作用：提供电气绝缘性能，支持激光打微孔，作为导体图形之间的介电隔离层，具备良好的热稳定性和尺寸稳定性，

厚度可选：根据需求提供10μm–100μm的不同规格

PET基底膜（聚酯保护层）

2.ABF分类

按照固化剂和树脂分类GX GZ GL

GX-92（标准型）、

GX-T31（低表面粗糙度、低CTE）、

GZ-41（低表面粗糙度、低CTE、高Tg）、

GL-102（低表面粗糙度、低介电损耗角正切、低CTE、高Tg）。

3.ABF的技术原理与工作机制

ABF胶膜的工作原理基于其独特的热固性和介电特性。在封装过程中，ABF薄膜被放置在芯片表面，通过半加成法SAP（通常是在100-150℃，10-50kgf/cm²的压力下）使其软化并完全附着在芯片表面。随后，通过激光钻孔或光致成孔技术在薄膜上形成微孔，然后进行化学镀铜，形成连接芯片与封装基板的电路通路。

ABF的关键技术优势在于其能够形成极细的电路线路。ABF材料本身光滑平坦，没有玻璃纤维布，且与铜的结合力强，为SAP/mSAP工艺提供了完美的基底，能够实现线宽/线距小于10μm/10μm的线路，是英特尔、AMD、英伟达等公司高端处理器的标配，目前ABF载板几乎是SAP/mSAP工艺的代名词。当前最先进的ABF材料可以实现2μm/2μm的线宽/线距，这相当于人类头发直径的1/30。这种微细加工能力使得现代高性能芯片能够容纳数万个I/O接口，满足大数据传输的需求。

另外，高端BT载板（如用于手机AP的载板）现已普遍采用mSAP工艺，将线宽/线距从减成法的30μm以上推进到15-20μm的水平。虽然BT材料的Tg高、耐热性强且可靠性高，但其板材更硬，钻孔布线不易，因此其难以实现超高密度线路排布；ABF材料具备低热膨胀系数、低介电损耗、易于加工精细线路、机械性能良好、耐用性好、导电性好等特性，更适用于制作线宽/线距小、引脚多的超高精密线路封装基板。

4.ABF的应用

ABF（Ajinomoto Build-up Film）作为一种革命性的增层绝缘材料，其核心应用围绕着对高密度互连（HDI）、高频高速性能及高可靠性有极致要求的先进封装领域。它通过实现10μm以下的极细线路，成为了支撑摩尔定律延续的关键使能技术之一。

ABF主要应用于构建高端芯片与封装基板之间的精密电路网络，其应用范围从高性能计算（HPC）领域的CPU、GPU、AI加速器，到5G通信基站和终端芯片，再到自动驾驶汽车电子以及高端消费电子（如游戏机）等。

本质上，ABF是高端半导体封装产业的基石，任何需要处理海量数据、进行高速运算的现代电子系统都离不开它。

ABF的应用高度集中于科技发展的核心赛道。高性能计算是其最大需求来源，驱动着ABF技术向更细线宽、更低损耗发展；5G通信和汽车电子则是未来增长最快的潜力市场，对材料在特殊环境下的可靠性提出了更高要求。

5.ABF与其他封装材料的比较

与传统的封装材料如BT（Bismaleimide Triazine）树脂、FR-4等相比，ABF具有明显优势：

这些性能优势使ABF成为高端芯片封装的首选材料，特别是在需要高速度、高频率和高I/O数量的应用中。

二、市场分析：千亿算力需求催生黄金赛道

1.封装基板市场规模

根据Prismark预测，2024年全球IC封装基板市场整体规模将达到960.98亿 元，到2028年规模将达到1,350.32亿元，2024年至2028年之间的复合年均增长率将达到8.8%。根据Prismark和中国台湾电路板协会数据及推算，2021-2023年全球区域市场结构保持相对稳定。假设全球IC封装基板区域市场结构在2023-2028年持续保持稳定，以2023年IC封装基板各区域市场规模为基准并结合Prismark预测数据，预测2024-2028年各区域市场空间如下：

2024年中国大陆与中国台湾市场规模预计将达到196.61亿元和264.04亿元，预计到2028年将增长至276.26亿元和371.02亿元。

2.ABF封装基板市场分析

根据中国台湾电路板协会数据，2023年全球IC封装基板的市场总规模为944.83亿元，其中，BT类IC封装基板市场规模为437.71亿元，ABF类IC封装基板市场规模为507.12亿元。

3.ABF膜市场分析

2023年全球ABF膜市场规模约为4.71亿美元，预计到2029年将达到6.85亿美元。这一增长主要由以下因素驱动：

高性能计算需求爆发：人工智能、机器学习、大数据分析等应用对计算能力的需求呈指数级增长。现代AI芯片通常包含数百亿个晶体管，需要极其复杂的互连结构，这直接推动了ABF膜的需求。

5G通信普及：5G技术不仅需要更强大的基站处理器，还推动了智能手机SoC的升级。5G芯片的复杂程度远超4G时代，对封装技术提出了更高要求。

云计算基础设施投资：全球云计算巨头持续扩大数据中心规模，服务器CPU、GPU、DPU等芯片的需求稳步增长。这些高性能芯片几乎全部采用基于ABF的FC-BGA封装。

汽车电子化浪潮：电动汽车和自动驾驶技术需要大量高性能计算芯片。车规级芯片对可靠性的要求极高，ABF的稳定性能满足汽车电子的苛刻标准。

三、竞争格局：从味之素全球垄断到本土破局

1、ABF膜竞争格局

ABF膜的核心生产商是日本味之素，其市场占有率高达95%以上，几乎形成了垄断。其他少数日本公司（如积水化学、太阳油墨）和个别中国台湾公司（晶化科技）、中国大陆公司（武汉三选科技、广东伊帕思新材料、广东生益科技、西安天和防务、浙江华正新材、深圳纽菲斯新材料）也在尝试进入或少量生产类似产品，但市场影响力远不及味之素。

全球ABF膜的生产和供应高度集中在日本，这也促使其他国家和地区寻求国产替代方案以保障供应链安全。

图源：Ajinomoto

味之素公司在ABF膜的垄断地位并非偶然，它是建立在多重技术护城河之上：

专利壁垒：味之素拥有覆盖ABF材料组成、制备工艺、应用方法等各个环节的专利网络。这些专利不仅数量庞大（全球超过200项核心专利），而且设计精巧，形成了难以绕过的保护网。

技术know-how：ABF生产涉及大量隐性知识（tacit knowledge），这些知识难以通过专利文件完全体现，而是蕴藏在工程师的经验中。味之素经过二十多年的技术积累，形成了深厚的知识体系。

客户认证壁垒：半导体行业对材料供应商的认证极其严格，从样品测试到大规模采购通常需要2-3年时间。一旦进入供应链，客户不会轻易更换供应商，因为材料变更可能导致整个生产工艺需要重新验证。

规模经济效应：味之素的大规模生产使其能够降低单位成本，新进入者很难在成本和价格上与之竞争。

2.ABF膜材厂商对比分析（国内外）

3.ABF基板厂商对比分析(国内外)

四、产业链分析：从材料到终端的全链协同

1.上游原材料供应分析

ABF产业链上游相对简单，但有一些关键点值得关注：

环氧树脂：ABF使用的主要是溴化环氧树脂或磷系阻燃环氧树脂，需要具有高纯度、高耐热性和低介电常数。日本的三菱化学、韩国的国都化学是该领域的主要供应商。

固化剂：主要使用胺类固化剂或酸酐类固化剂，需要精确控制固化速度和固化后的材料性能。味之素在这方面有自主研发的独特配方。

填料：通常使用二氧化硅纳米颗粒作为填料，用于调节热膨胀系数和改善机械性能。填料的粒径、分布和表面处理对最终产品性能有极大影响。

溶剂与其他添加剂：包括稀释剂、偶联剂、流平剂等，虽然用量不大，但对工艺性能和最终产品品质有关键影响。

上游原材料的质量和稳定性对ABF性能至关重要，但大部分原材料并不具备稀缺性，真正的壁垒在于味之素独有的固化剂系统和精密配方，以及如何对填料进行表面处理和粒度控制。

2.中游制造环节深度解析

ABF制造过程看似简单，却是整个产业链的绝对核心和价值高地，目前被日本味之素公司垄断（占比超过95%），包含大量精细控制环节：

树脂合成与改性：首先需要合成或改性环氧树脂，使其具备所需的分子量和官能团分布。这一过程需要精确控制反应温度、时间和催化剂用量。

填料处理与分散：纳米二氧化硅填料需要进行表面处理，以提高与树脂的相容性。然后通过高剪切分散设备将填料均匀分散在树脂体系中，避免团聚。

薄膜涂布工艺：这是ABF制造的核心环节。需要将树脂混合物均匀涂布在离型膜上，控制厚度偏差在±1μm以内。涂布过程中需要精确控制张力、温度和速度。

半固化（B-stage）控制：ABF薄膜需要控制在半固化状态，以便在封装过程中能够流动并完全固化。这需要精确控制固化度和存储条件。

分切与包装：最后将宽幅薄膜分切成所需宽度，并在严格控制的环境条件下包装，防止吸湿和污染。

每个环节都有大量技术诀窍，例如如何避免填料沉降、如何控制薄膜厚度均匀性、如何确保半固化状态的稳定性等。这些诀窍需要长期实践才能掌握。

中游环节技术诀窍是多维度的，包括材料配方壁垒（树脂改性、填料处理、添加剂调配等海量“Know-How”）、工艺制程壁垒（精密涂布（厚度均匀性控制）、固化度控制等）、设备壁垒（非标定制设备，与工艺深度绑定）、认证壁垒（认证周期长达2-3年，壁垒极高）。因此，中游环节利润最高，但也最难突破。

3.下游应用与客户结构

ABF的下游应用主要集中在高端芯片封装领域，是资本密集型企业，包括封装基板厂、封测代工厂和最终的品牌客户：

FC-BGA封装：这是ABF最大的应用领域，主要用于CPU、GPU、FPGA等高性能芯片。英特尔、AMD、英伟达是主要客户。

FC-CSP封装：主要用于智能手机SoC和网络芯片，对薄型化和高密度有更高要求。

2.5D/3D封装：在先进封装领域，ABF被用作硅中介层（interposer）的替代方案，提供更低的成本和足够的性能。

系统级封装（SiP）：在复杂的多芯片模块中，ABF用于构建高密度互连结构。

下游客户对ABF材料的性能、一致性和稳定性要求极端苛刻，通常有超过50项技术指标需要满足，包括介电常数、损耗因子、热膨胀系数、玻璃化转变温度、吸湿率、抗剥离强度等。任何一项指标不达标都可能导致封装失败。一旦认证通过不会轻易更换供应商，形成了极高的客户粘性。

此外，最终产品决定了全球对ABF的需求总量和技术方向。

五、技术分析：揭秘ABF胶膜的“纳米级密码”

1.材料配方：多参数平衡的艺术

（1）树脂体系：高性能改性与多性能平衡设计

ABF胶膜采用的并非通用型环氧树脂，而是经分子结构设计的高性能改性环氧树脂体系。需要平衡多种性能：足够的流动性以确保良好的填充性，适当的粘度以控制流动距离，合适的反应活性以控制固化速度。味之素通过分子设计，在环氧树脂中引入萘环、联苯等刚性结构，提高耐热性；引入柔性链段，改善韧性。

（2）固化剂系统：多组分协同与工艺适配性调控

ABF胶膜采用复合固化剂系统，而非单一固化剂，核心目标是在“常温储存稳定性”与“高温快速固化”间建立平衡，同时适配FC-BGA封装的压合工艺窗口。

（3）填料技术：微观形貌与界面改性的双重壁垒

ABF胶膜的填料并非普通无机粉体，而是经精密加工的功能性填料，需同时满足“热膨胀系数匹配”“介电性能无劣化”“界面结合稳定”三大要求。

2.制备工艺：微米级精度与动态控制的工程壁垒

（1）涂布工艺：精密设备与多参数协同控制

ABF胶膜的涂布并非简单的薄膜成型，而是在微米级基材上实现高精度膜层制备，需同时控制“厚度均匀性”“表面粗糙度”“溶剂残留”三大核心指标。技术难点如下：

①基材与浆料的预处理控制：

基材选用12μm厚PET离型膜，需满足雾度≤1%（确保膜层表面光洁）、表面张力≥40mN/m（确保浆料附着力）、热收缩率≤0.5%/150℃（避免后续工艺变形），国内PET离型膜目前热收缩率仅能控制在≤1%/150℃，需进口日本东丽产品，成本提升20%；

浆料固含量需控制在50%-60%，粘度需控制在2000-3000cP/25℃（通过旋转粘度计测试），粘度波动超±100cP会导致涂布厚度偏差超±5%，需通过在线粘度监测（响应时间≤10s）实时调整溶剂添加量（溶剂为甲基环己烷，添加量±1%）。

②涂布精度的设备与参数控制：

采用狭缝涂布工艺，核心设备为日本东山（Toyo）狭缝涂布机，其模头加工精度需达Ra≤0.1μm（通过原子力显微镜AFM测试），模头间隙需控制在10-20μm（与湿膜厚度匹配）：

涂布厚度：湿膜厚度5-10μm，干膜厚度2-5μm，厚度公差需控制在±2%，偏差超±3%会导致后续压合时胶膜用量不足（厚度过薄）或线路埋入过深（厚度过厚）；

表面粗糙度：干膜表面粗糙度Ra＜50nm，粗糙度超80nm会导致光刻时胶膜与光刻胶附着力不足（附着力等级＞2级，ASTM D3359），显影后线路边缘毛糙（毛糙度＞0.5μm）；

涂布速度：5-8m/min，速度波动超±0.1m/min会导致厚度均匀性下降（横向厚度偏差＞3%），需通过伺服电机控制（转速精度±0.01r/min）；

国内企业目前采用国产涂布机，模头加工精度仅Ra≤0.2μm，需通过“多层共挤涂布”技术（3层同步挤出）弥补精度不足，但生产效率降低30%，且横向厚度偏差仍超±4%。

③溶剂残留与干燥工艺控制：

干燥过程采用梯度升温烘箱（5 个温度分区），温度曲线需严格设定为60℃→80℃→100℃→120℃→140℃，每区温度偏差±0.5℃：

低温区（60-80℃）：缓慢挥发50%溶剂，避免快速挥发形成针孔（针孔率＞0.1%）；

高温区（120-140℃）：彻底去除残留溶剂，溶剂残留量需≤0.5%（通过热重分析TGA测试，150℃下失重率≤0.5%）；

烘箱风速需控制在0.5-1m/s，风量500-800m³/h，风速波动超±0.1m/s会导致膜层局部过热（温度偏差＞5℃），引发树脂提前固化（固化度＞10%），影响后续压合性能。

此环节对温度的均匀性与稳定性要求极高，单一热风加热易出现膜层边缘与中心温度差超±2℃的问题，可能导致溶剂挥发不均、膜层固化度偏差，甚至产生针孔（针孔率＞0.1%）或树脂提前固化（固化度＞10%），为解决这一痛点，电磁加热辊可作为关键控温组件引入干燥流程。其基于电磁感应涡流加热原理，能实现辊面温度精准调控，且加热响应速度快，可实时补偿烘箱内热风温度波动。

目前国内在电磁加热辊领域已涌现出具备技术实力的企业，以上海联净为例，其研发的电磁加热辊相较于依赖的日本进口加热组件（单台成本超百万，交货周期6-8个月），不仅在成本上降低40%，交货周期缩短至1-2个月，还能通过定制化设计匹配不同规格的涂布生产线，为国产化替代提供了关键支撑。

（2）压合工艺：热压参数与界面结合的精准匹配

ABF胶膜与BT树脂芯板的压合并非简单的贴合，而是在高温高压下实现“界面融合-交联固化-应力释放”的协同过程，需控制“压力均匀性”“温度曲线”“真空度”三大关键参数。技术壁垒如下：

①压合前的预处理要求：

BT树脂芯板需进行等离子清洗（功率200-300W，时间30-60s），去除表面油污与氧化层（接触角≤30°），清洗不彻底会导致界面剥离强度＜15N/m；

ABF胶膜需在80℃下预热30分钟，消除储存过程中的内应力（内应力≤5MPa，通过应力测试仪测试），内应力超10MPa会导致压合后膜层翘曲（翘曲度＞5mm/m）。

②压合参数的动态控制：

采用真空热压机（日本富士电机），压合过程分为预热、加压、固化、降温四个阶段：

——预热阶段：升温速率5℃/min，从室温升至120℃，保温10分钟，预热不足会导致胶膜流动性延迟，填充不良；预热过度会导致提前固化，填充能力下降；

——加压阶段：压力从0MPa升至5-10MPa，升压速率0.5MPa/min，压力均匀性需控制在±0.2MPa（通过分区压力传感器测试），压力分布不均会导致胶膜流动不均，线路偏移量＞1μm；

——固化阶段：升温至150℃，保温20分钟，温度偏差 ±1℃，固化不足（固化度＜92%）会导致后续工艺中膜层变形，固化过度（固化度＞98%）会导致膜层脆化；

——降温阶段：降温速率3℃/min，从150℃降至室温，降温过快会导致界面应力集中（应力＞15MPa），引发分层（分层率＞2%）；

国内真空热压机目前仅能实现温度偏差±2℃、压力均匀性±0.5MPa，需通过延长保温时间（30分钟）弥补精度不足，导致生产效率降低50%。

（3）图形化工艺：精细线路制作的多环节协同

ABF胶膜的图形化是实现 “线路承载” 功能的核心步骤，采用半加成法（mSAP），需经过“光刻-显影-电镀-蚀刻” 四个环节，每个环节均存在微米级精度控制需求。

3.性能测试与可靠性验证：全维度严苛标准的壁垒

ABF胶膜的性能测试并非简单的指标检测，而是覆盖“电气-热-机械-环境”全维度的可靠性验证，需符合IPC、JEDEC等国际标准，测试结果直接决定其能否进入高端封装供应链。

六、ABF技术创新与未来展望

七、结语

ABF市场虽然由味之素在薄膜供应上占据主导，但其本身是一个复杂的生态系统。基板制造商通过先进的加工技术在创新和价值创造中扮演着关键角色。芯片制造商为降低对单一主导材料的依赖风险，也在积极探索替代方案，例如研究玻璃基板或采用FOBGA等封装技术以减少ABF层数。这种趋势表明，终端用户和芯片设计者正积极寻求优化成本、性能和供应链弹性的途径。

因此，加强整个价值链的紧密合作，以加速创新、管理供应风险，并共同投资于不仅提升性能，而且能实现成本效益规模化和可持续性的研发活动，对于ABF产业的健康发展至关重要。

文章参考资料：材料汇、电子半导体观察、Colin吴进、半导体产业研究

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来源：联净自动化