TC-NCF（Thermo-Compression Non-Conductive Film）熱壓非導電薄膜

3 秒看懂

一句話定義：TC-NCF 是先進封裝中用於 TSV 微凸點（μ-bump）互連的預塗覆型底部填充材料，通過熱壓鍵合工藝在一次工序中同時完成對準、連線與填充，是 HBM 堆疊和 2.5D/3D 封裝的關鍵材料。

關鍵標籤：先進封裝 → TSV 互連 → HBM 堆疊 → 熱壓鍵合 → 非導電薄膜

3 分鐘產業解釋

為什麼 TC-NCF 突然變重要？

HBM 是發動機，TC-NCF 是潤滑油。

HBM（High Bandwidth Memory）通過 TSV 將 8-12 層 DRAM 晶片垂直堆疊，每層之間的微凸點間距已壓縮至 ~40μm 甚至更小。在這個尺度下，傳統的毛細底部填充（Capillary Underfill, CUF）存在流動時間長、填充不均勻、氣泡殘留等問題。TC-NCF 的出現是為了解決這個瓶頸。

核心價值：

工序簡化：先塗膜、後鍵合一氣呵成，省去 CUF 的單獨流動填充步驟
良率提升：薄膜形態更可控，減少空洞率
適配細間距：面向 ≤40μm pitch 的未來節點預留空間

產業鏈位置：屬於先進封裝材料環節，卡位在封測廠（OSAT）與晶圓廠（Foundry）的工藝流程中。

15 分鐘專家深入

1. 技術定位：在封裝材料圖譜中的座標

封裝互連材料體系
├── 焊料/凸點（Solder Bump / μ-bump / Cu pillar）
├── 底部填充（Underfill）
│   ├── 毛細底部填充（CUF）—— 傳統主流
│   ├── 模塑底部填充（MUF）—— 批次型
│   ├── 預塗覆底部填充（Pre-applied）
│   │   ├── NCP（Non-Conductive Paste，非導電膏）
│   │   └── NCF（Non-Conductive Film，非導電薄膜）★ 本文
│   └── ACF/ACP（各向異性導電膜/膏）
└── 臨時鍵合/永久鍵合材料

TC-NCF vs CUF 的核心差異：

維度	CUF（毛細底部填充）	TC-NCF（熱壓非導電薄膜）
塗覆時機	鍵合後（後塗覆）	鍵合前（預塗覆）
固化工藝	獨立烘烤	與熱壓鍵合同步
填充機制	毛細力驅動流動	熱壓壓力+樹脂軟化流動
適用間距	≥50μm 較成熟	可適配 ≤40μm
氣泡風險	相對較高（流動路徑長）	較低（預塗膜+壓力驅動）
產能	較慢（需額外固化步驟）	較快（一體化）
成本結構	材料成本低，工序成本高	材料成本高，工序成本低

2. 材料體系解析

NCF 的典型組成（基於公開文獻的一般性描述）：

NCF 薄膜組成（定性結構）
┌─────────────────────────────────────┐
│  熱固性樹脂基體（如環氧樹脂體系）     │  ← 主體，提供流動性與固化強度
│  + 固化劑（潛伏型/熱啟用型）          │  ← 控制 B-staging 與完全固化
│  + 填料（SiO₂ 微/奈米顆粒）          │  ← 降低 CTE、提高模量
│  + 偶聯劑、粘附促進劑                │  ← 增強對 Cu/PI/鈍化層的附著力
│  + 應力緩衝改性劑                     │  ← 降低彈性模量，減緩熱應力
└─────────────────────────────────────┘

關鍵效能要求：

效能引數	方向性要求	原因
CTE（熱膨脹係數）	低（匹配晶片/基板）	減少熱迴圈應力
彈性模量	低（鍵合態）	吸收翹曲應力
Tg（玻璃化轉變溫度）	適中偏高	保證高溫可靠性
吸溼率	極低	避免 popcorn 效應
粘附強度	高（對 Cu、PI、SiO₂）	可靠性保障
離子雜質	極低	防止腐蝕

3. 工藝流程

TC-NCF 工藝流程（簡化）

Step 1: 膜貼附                    Step 2: 熱壓鍵合
┌─────────────┐                  ┌─────────────┐
│  NCF 薄膜    │ ← 熱輥/真空貼膜  │   加熱+加壓   │
│  ▓▓▓▓▓▓▓▓▓  │   到晶圓/基板    │  →→→→→→→→→  │
├─────────────┤                  │  μ-bump 壓入  │
│  晶圓表面    │                  │  NCF 軟化流動  │
│  [μ-bumps]  │                  │  填充間隙並固化│
└─────────────┘                  └──────┬──────┘
                                        │
                               Step 3: 後固化（可選）
                               ┌─────────────┐
                               │  完全交聯     │
                               │  確保最終強度  │
                               └─────────────┘

工藝視窗敏感點（基於公開技術討論的定性認知）：

貼附溫度：需控制在 NCF 不發生預固化的視窗內
鍵合溫度：通常在 150-250°C 區間（具體取決於樹脂體系，無公開統一資料）
鍵合壓力：需平衡壓力大小與 NCF 流動性，過高可能導致凸點變形
NCF 厚度均勻性：直接影響填充一致性，膜厚控制是關鍵製程

技術原理

核心機制：熱壓驅動的一體化鍵合-填充

關鍵物理過程：

時間軸
──────────────────────────────────────────────►

T &lt; Tsoften          T ≈ Tsoften         T > Tgel          T ≈ Tcure
───────────        ─────────────       ─────────────      ───────────
│ 準備階段  │      │ 流動填充階段 │    │ 凝膠固化階段 │    │ 完全固化  │
│           │      │              │    │              │    │          │
│ NCF處於    │ →   │ 樹脂軟化     │ →  │ 交聯開始     │ →  │ 形成高強 │
│ B-staged  │      │ 受壓流入     │    │ 強度逐漸建立 │    │ 度連線   │
│ 固態膜態  │      │ bump間隙     │    │              │    │          │
└───────────┘      └──────────────┘    └──────────────┘    └──────────┘

                        ↑                    ↑
                   凸點接觸/浸潤        凸點完成冶金連線
                   NCF開始位移          （Cu-Cu或焊料）

關鍵設計權衡：

流動性 vs 預固化程度（B-stage）
- B-stage 程度越低 → 流動性越好 → 但膜貼附後可能粘連
- B-stage 程度越高 → 貼附處理方便 → 但熱壓時流動性差
- 需找到平衡點
填料含量 vs 流動性
- 高填料 → 低 CTE、高強度 → 但流動性受限
- 低填料 → 流動性好 → 但 CTE 高、可靠性存疑
- 奈米填料有助於在高含量下保持流動性
模量 vs 應力吸收
- 固化後高模量 → 結構強度高 → 但熱應力導致翹曲/裂紋
- 固化後低模量 → 應力吸收好 → 但長期可靠性待驗證

技術演進史

時間線（定性，基於行業公開討論）

2000s  │ 傳統 CUF 主導
       │  間距 >100μm，毛細填充足夠
       │
2010s  │ 間距縮小，CUF 開始力不從心
       │  ├── NCP 方案出現（膏狀預塗覆）
       │  └── NCF 薄膜方案探索
       │
2015+  │ HBM2/2E 時代，3D 堆疊需求顯現
       │  ├── TSV 間距 ~50-55μm
       │  └── TC-NCF 開始進入量產驗證
       │
2020+  │ HBM3/3E 時代，TC-NCF 成為關鍵材料
       │  ├── 間距進入 40μm 級別
       │  ├── 8-hi / 12-hi 堆疊對工藝提出更高要求
       │  └── 材料供應商加速擴產
       │
2025+  │ HBM4 預期（間距進一步縮小）
       │  ├── 36μm 或更小間距待驗證
       │  └── 對 NCF 材料提出更極端要求

技術路線對比

對比維度	CUF	MUF	NCP	TC-NCF	Hybrid Bonding
互連間距適配	≥50μm	≥30μm	≥40μm	≥30μm（理論）	≤10μm
填充方式	後填充	模塑封裝同步	預塗膏	預塗膜	無（直接Cu-Cu）
產能效率	低	高	中	中高	低（精度要求高）
工藝複雜度	低	中	中	中	高
成本	材料低/工序高	中	中	材料高/工序低	高
HBM 適用性	低（間距不足）	需配合	部分場景	主流方案	未來方向
成熟度	高	高	中	中高	低

注：以上為定性評估，具體選擇取決於封裝結構、間距、良率和成本綜合考量。

上下游

產業鏈圖譜

上游材料                    中游製造                      下游應用
┌──────────────┐          ┌──────────────┐          ┌──────────────┐
│  基礎化工原料  │          │  NCF 薄膜製造商│          │  封測廠/Foundry│
│  - 環氧樹脂   │    →     │  - Soulbrain  │    →     │  - SK海力士   │
│  - SiO₂ 填料  │          │  - NAMICS     │          │  - 三星       │
│  - 固化劑     │          │  - 日立化成   │          │  - 美光       │
│  - 偶聯劑     │          │    (Resonac)  │          │  - TSMC       │
│              │          │  - 長瀨產業   │          │  - ASE        │
│              │          │  - Henkel     │          │  - Amkor      │
└──────────────┘          └──────────────┘          └──────────────┘

關鍵上游瓶頸

高純奈米SiO₂：粒徑分佈控制、表面改性質量直接影響NCF效能
特種環氧樹脂：需要平衡流動性、固化特性和可靠性
薄膜加工裝置：精密塗布/層壓裝置，對均勻性要求極高

關鍵指標

NCF 薄膜核心效能指標（定性範圍，無統一公開規格）

指標	優選方向	說明
膜厚均勻性	< ±5%（估算目標）	直接影響鍵合一致性
CTE（固化後）	匹配被封裝材料	減少熱應力
彈性模量（固化後）	偏低	應力緩衝
Tg	> 150°C（定性）	高溫可靠性保障
吸溼率	< 0.5%（估算）	防 popcorn
粘附強度	高	對 Cu/PI/SiO₂
適用間距	≤40μm（當前）	未來向 ≤30μm 演進
預固化程度（B-stage）	精確可控	兼顧流動性與貼附工藝

供需與市場資料

市場規模

公開資料有限，以下為行業分析機構的估算範圍：

先進封裝底部填充材料（含 CUF/NCF/NCP/MUF）整體市場：數十億美元級別（估算）
其中 TC-NCF 在 HBM 堆疊應用中是增長最快的細分
驅動力：HBM 出貨量從 2023 年起爆發式增長，帶動 NCF 材料需求同步放大

供給格局

供應商	總部	市場地位	備註
Soulbrain	韓國	領先	HBM 供應鏈核心材料商
NAMICS	日本	重要玩家	長期版面配置底部填充材料
Resonac（原日立化成）	日本	重要玩家	材料體系全面
長瀨產業（Nagase）	日本	分銷/材料	多種封裝材料代理
Henkel	德國	參與者	全球材料巨頭

供應集中度：韓國+日本供應商佔據主導，地緣政治敏感度中等。

代表公司與資本對映

公開上市/可追蹤標的

公司	程式碼（參考）	與 TC-NCF 關聯度	說明
Soulbrain	036830.KS	高	HBM 材料核心供應商
Resonac (4004.T)	4004.T	中高	原昭和電工/日立化成，材料業務
Namics	非上市	高	材料專家，母公司為日東電工間接關聯
SK海力士	000660.KS	中（需求端）	HBM 市場份額領先，拉動 NCF 需求
三星電子	005930.KS	中（需求端）	HBM 追趕者，封裝材料需求增長
TSMC	2330.TW / TSM	中（工藝端）	CoWoS/InFO 封裝工藝參與者
ASE	3711.TW	中（OSAT 端）	先進封裝產能擴張

投資邏輯

核心投資主題

TC-NCF 是 HBM 增長的”賣鏟子”材料邏輯

需求側確定性高
- AI 訓練推論 → GPU/加速卡 → HBM 需求爆發 → TC-NCF 材料同步增長
- HBM 容量從 HBM3(16GB) → HBM3E(36GB) → HBM4(48GB+)，堆疊層數和複雜度持續上升
供給側有壁壘
- 薄膜配方、工藝 know-how、客戶認證週期長
- 頭部供應商與下游大廠深度繫結
國產替代空間
- 目前韓國+日本供應商主導
- 中國大陸先進封裝材料國產化率較低，存在替代機遇

風險提示

技術迭代風險：Hybrid Bonding 若在 HBM 場景突破，可能減少對 NCF 的依賴
客戶集中風險：HBM 市場高度集中在 SK海力士、三星、美光
良率敏感：NCF 工藝視窗直接影響 HBM 良率和成本

常見誤讀糾偏

❌ 誤讀 1：“TC-NCF 只是一種簡單的膠水”

糾偏：TC-NCF 是一種精密的功能性薄膜，其配方設計需要同時滿足：

B-staging 程度控制（決定儲存/加工穩定性）
熱壓時的流動特性（溫度-壓力-時間視窗）
固化後的熱機械效能（CTE、模量、Tg 的平衡）
與多種材料介面的粘附可靠性

這是材料科學與工藝工程的交叉領域，不是普通粘合劑。

❌ 誤讀 2：“TC-NCF 和 CUF 可以隨便互換”

糾偏：兩者適用的工藝場景和間距範圍不同。CUF 在毛細力驅動下填充，受限於流動時間和間距；TC-NCF 通過壓力驅動，理論上可適配更細間距。在當前 HBM 主流工藝（≤45μm pitch）中，TC-NCF 已成為主要選擇，CUF 難以勝任。

❌ 誤讀 3：“NCF 會很快被 Hybrid Bonding 取代”

糾偏：Hybrid Bonding（混合鍵合）雖然是終極方向（Cu-Cu 直接鍵合），但目前主要應用於邏輯晶片的 3D 堆疊（如 AMD 3D V-Cache）。在 HBM 場景中，Hybrid Bonding 面臨 DRAM 工藝相容性和成本挑戰，短期內（2025-2028）TC-NCF 仍是 HBM 主流。兩者更可能是共存並行演進而非簡單替代。

❌ 誤讀 4：“NCF 材料技術門檻低，誰都能做”

糾偏：薄膜成型工藝、材料配方一致性、與特定封裝工藝的匹配驗證週期長。頭部供應商經過多年的量產驗證，形成了事實上的技術護城河。新進入者面臨材料開發 + 客戶認證的雙重壁壘。

學習路徑

入門級

先了解先進封裝基本概念（Fan-out、2.5D、3D）
閱讀 HBM 結構介紹（TSV、μ-bump、堆疊方式）
瞭解底部填充（Underfill）的必要性（為什麼需要）

進階級

研讀 Yole、TechSearch 等機構的先進封裝材料報告
關注 Soulbrain、Resonac 等公司財報中材料業務部分
查閱 IEEE ECTC 會議中關於 NCF 的論文（關鍵詞：TC-NCF, non-conductive film, TSV bonding）

專家級

深入材料配方設計原理（環氧樹脂化學、填料表面改性）
工藝模擬與實驗（熱壓流動、應力分析）
可靠性測試標準（JEDEC、IPC 相關規範）

一句話總結

TC-NCF 是 HBM 堆疊封裝中連線”夢想”（3D 垂直互連）與”現實”（量產良率與可靠性）的關鍵材料橋樑，其技術壁壘和供應鏈格局決定了它是 AI 晶片產業鏈中一個容易被忽視但不可替代的”卡脖子”環節。

延伸閱讀與來源

來源	型別	說明
IEEE ECTC 會議論文	學術	搜尋 “TC-NCF” “non-conductive film” 等關鍵詞
Yole Développement	行業報告	Advanced Packaging Materials 系列報告
TechSearch International	行業報告	封裝材料市場分析
Soulbrain / Resonac 財報	公司揭露	材料業務營收、產能規劃
SK 海力士 / 三星技術部落格	技術揭露	HBM 封裝工藝概述

關鍵參考說明

本文中的具體工藝引數（溫度、壓力、膜厚等）未獲取到可引用的統一公開資料，相關表述為定性或行業經驗範圍，僅供參考方向
市場規模資料為行業估算，具體數值請以最新行業報告為準
供應鏈格局基於公開資訊整理，實際份額可能隨時間變化

本文基於公開技術文獻與行業討論編寫，技術細節旨在提供方向性認知，不構成投資建議。具體材料規格請以供應商官方資料表為準。