味之素積層膜

味之素積層膜（味の素ビルドアップフィルム、Ajinomoto Build-up Film，簡稱ABF）是日本食品企業味之素所開發的一種薄膜狀絕緣材料，用於中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）等高效能晶片的封裝基板。ABF貼覆在基板內逐層堆疊的銅電路之間，將各層電路彼此隔開，避免短路與訊號互相干擾。這款材料的名稱直接取自味之素公司，因其原料源自該公司生產味精時的副產物。在全球高階個人電腦與伺服器晶片所用的封裝基板絕緣膜市場上，ABF長年市佔率超過95%，近乎壟斷。

在ABF問世前，封裝基板的絕緣層多以液態材料塗布而成，需經「塗布」與「乾燥」兩道工序、且得逐面施作，既耗時又容易在表面產生氣泡與塗布不均，揮發性溶劑也不利作業人員健康。味之素改以薄膜形式製作絕緣材料，貼覆後即可一次加工，把繁複的多道工序簡化為「貼上」一步，使絕緣層更平滑、厚度更均勻，並大幅縮短工時、提升品質。這項改變讓晶片得以容納更細密的電路，也使ABF成為英特爾、超微、輝達等業者製造最高效能晶片時不可或缺的材料。

ABF的技術源頭可追溯至1970年代，味之素著手研究如何把胺基酸化學應用於環氧樹脂，並逐步開發出CPU封裝基板所需的絕緣材料；1999年，ABF首度為一家半導體廠商採用，此後幾乎成為所有高效能CPU封裝基板的首選，並持續改良至今。由ABF加工而成的封裝基板，主要由日本的揖斐電與臺灣的欣興電子、南亞電路板、景碩科技等廠商生產。2020年至2021年間，這類基板一度供不應求，成為CPU與GPU出貨的瓶頸。近年在人工智慧與高效能運算需求帶動下，ABF用量隨封裝基板面積與層數增加而攀升，使這項業務成為味之素獲利率最高的部門之一。

## 研發歷程

ABF的原料來自味之素生產鮮味調味料的製程。該公司鮮味調味料的主成分為麩胺酸鈉（味精），早年以化學合成方式製取其中的麩胺酸，後改以發酵甘蔗等原料生產。1960年代，味之素在合成麩胺酸的過程中發現，反應的中間產物可作為環氧樹脂的硬化劑，這成為其電子材料事業的源頭。味精製程的其他副產物同樣獲得利用：萃取麩胺酸後剩下的副產物可作為環氧樹脂的軟化劑；以食鹽製造苛性鈉時一併產生的氯，可製成阻燃劑氯化石蠟；生產肌苷酸、鳥苷酸等核苷酸系鮮味調味料所用的氧氯化磷，則可轉製為含磷的阻燃劑磷酸酯。這些副產物後來成為構成ABF基底樹脂的添加劑。1970年代，味之素成立精細化學事業，把胺基酸化學應用於環氧樹脂及其複合材料，陸續開發出阻燃劑、黏著劑等功能性樹脂。

推動ABF誕生的另一契機是個人電腦的普及。1990年代，個人電腦從MS-DOS轉向Windows，CPU的積體化程度快速提高，對外接腳從早期的約40個增加到上千個，封裝方式也從導線架改為將晶片安裝在具複雜佈線的多層電路基板上，對新式絕緣材料的需求隨之升高。負責這項開發的中村茂雄於1992年自東京工業大學生物工學科畢業後進入味之素，原本希望投入食品研發，卻被分發到電子材料部門，須以味精副產物的合成技術為基礎，為主機板與封裝基板開發絕緣材料。他起初做出印刷電路板用的防焊漆等材料，技術上獨到、甚至足以申請專利，卻因當時毫無市場需求而完全賣不出去；這項嘗試被判定沒有前景，團隊隨之解散，入社僅第四年的中村一度被外派至子公司。

轉機出現在1996年。中村的主管認為這條研究線不應就此埋沒，設法保住「半導體封裝基板層間絕緣膜」的開發，讓他得以在近乎僅剩一人的緊縮體制下繼續。當時CPU效能持續提升，業界需要能對應更細、更複雜佈線的絕緣材料，味之素遂運用其胺基酸研究累積的樹脂配方技術，將材料製成薄膜以大幅提升作業效率，這便是ABF。研發團隊把有機環氧樹脂、硬化劑與無機微粒填料混合，克服有機物與無機物難以均勻分散的難題，製成兼具高耐久性、低熱膨脹與良好加工性的熱固性薄膜。約兩年後，ABF於1999年首度為一家半導體廠商採用，正式商業化。

此後ABF迅速成為高效能CPU封裝基板的世界標準材料，也使味之素得以從低利潤的素材事業跨入高利潤的機能性材料領域。中村茂雄此後二十餘年持續投入ABF相關事業，並於2025年2月接任味之素社長，成為該公司創業以來首位技術研發背景出身的最高經營者。

## 組成與結構

ABF整體為三層結構：底層是厚約38微米的PET支撐膜，作為底襯；中層為實際發揮絕緣作用、厚10至100微米的絕緣樹脂膜；最上層則為保護膜。發揮絕緣功能的樹脂層是ABF的核心，味之素官方說明其主成分為有機環氧樹脂、硬化劑與無機微粒填料。製造時先按固定比例混合原料，調成稱為「瓦尼斯」的溶液，再塗布於支撐膜上乾燥成膜；較薄的絕緣層每層約20至30微米。

ABF的絕緣樹脂長期以「環氧樹脂搭配酚醛系硬化劑」為基礎。這種組合雖然與銅箔密著性佳、絕緣可靠度高，但硬化反應會生成極性較高的二級羥基，使材料的介電特性變差；為了因應高頻訊號的需求，味之素後續改用「環氧樹脂搭配氰酸酯樹脂」的硬化系統，硬化後不生成二級羥基、極性較低，可得到介電損耗較低的成品，再進一步以「活性酯」為硬化劑，讓介電損耗又更低。這類材料組成上的持續調整，構成了ABF不同等級之間的主要差異。

## 材料特性

相較於液態絕緣材料，ABF所含揮發性溶劑較少，作業環境與操作性較佳，膜厚均勻、表面平滑，也較易達成高頻傳輸所需的阻抗控制。作為封裝基板的層間絕緣材料，ABF須同時滿足多項嚴苛且時而相互衝突的要求，主要包括低熱膨脹、低表面粗糙、良好的雷射加工性與難燃性等。

在尺寸穩定方面，關鍵指標是線膨脹係數（CTE），即材料每升高攝氏一度、長度膨脹的比例（單位為每百萬分之一，ppm/°C）。封裝基板若在晶片安裝或迴焊等高溫製程中因材料膨脹差異過大而翹曲，便會造成接合不良，因此層間絕緣材料須盡量降低CTE，使其接近銅的每攝氏度17ppm、甚至接近晶片的4ppm。在訊號傳輸方面，訊號在基板中的傳送損失由導體損失與介電損失組成，其中介電損失與絕緣材料介電常數的平方根及介電損耗的乘積成正比，故須盡量降低介電常數與介電損耗。此外，當銅線表面因絕緣層粗糙而凹凸不平時，高頻電流會因表皮效應集中於表面而增加訊號損耗與延遲，因此ABF也追求較低的表面粗糙度。在加工性上，ABF可用二氧化碳雷射或紫外線雷射鑽出微孔，鑽孔後殘留於孔底的樹脂膠渣可用高錳酸鹽水溶液的除膠渣處理輕易去除，使上下電路層的導通可靠。難燃性亦為必要特性，業界並傾向採用不含鹵素（氯、溴總含量在1,500ppm以下）的配方。憑藉低介電與低損耗特性，ABF甚至被研究者用於毫米波等超高頻場合，例如以其作為玻璃基板上的低介電材料，在高達220GHz的頻段仍維持良好的電氣性能。

## 製程與應用

ABF用於製作連接積體電路與印刷電路板的封裝基板，其作用是在基板內部將多層銅電路彼此隔開，並支撐電路逐層往上堆疊。製程上，先於既有銅電路層上以真空疊層機貼覆一層ABF並加熱硬化，接著在需與下層接通處以雷射鑽出微孔，再經除膠渣、鍍銅形成新的銅電路層，其後覆貼下一層ABF並重複上述步驟，如此將絕緣層與銅電路層交替堆疊，即構成具積層法結構的封裝基板。由於待貼合的銅電路表面並不平坦，貼膜時易夾入空氣，業界採用兩段腔室式真空疊層機：第一腔室在真空中積層以避免氣泡，第二腔室再加熱加壓使樹脂表面平滑；ABF受熱後流動性佳，即使在低壓下仍能無氣泡地填平高低落差。表面平整後，便能以半加成法（先以無電解鍍沉積一層薄銅作為種子層，再電鍍加厚線路、蝕除線路間多餘的種子薄銅）形成線寬與線距在20微米以下的微細配線。

在應用上，ABF主要用於覆晶球柵陣列封裝（FC-BGA）這類高階封裝的基板。所謂覆晶，是把半導體晶片翻面、使端子朝下，透過銲球、銅柱或金凸塊直接接到封裝基板上；這種方式自1990年代起逐漸取代打線接合，廣泛用於個人電腦與遊戲機的CPU、GPU、晶片組、記憶體以及智慧型手機的應用處理器等。近年ABF更延伸至異質整合等先進封裝：例如以ABF取代感光型介電材料，製作供多顆晶片整合的細線路重佈線層基板，可得到更平坦的金屬層與更好的電氣表現。除消費性與資料中心用途外，ABF也應用於人工衛星等場合。ABF問世後，此類積層基板的製造效率與品質大幅提升，成為高密度連接（HDI）基板的主要積層材料。

## 產品系列

等級｜主要特點｜代表指標

GX3｜無鹵難燃、堆疊導通孔｜線膨脹係數約60ppm/°C

GX13｜低CTE、高密度佈線｜線膨脹係數約46ppm/°C

GX92｜低表面粗糙度｜表面粗糙度約350nm

New-GX｜更低CTE、高彈性率｜CTE約為GX13一半

GZ｜低介電損耗、適用高頻｜介電損耗約0.0058（1GHz）

GL｜低介電損耗、低CTE、高Tg兼具｜2015年推出（最新系列）

味之素精細技術公司針對不同需求推出多個ABF系列。自1999年首款ABF量產後，該公司陸續推出SH（2001年）、GX（2004年）、GZ（2007年）、GC（2009年）、LE（2014年）與GL（2015年）等系列。整體研發沿兩大主軸演進：一是降低材料受熱時的變形（以降低線膨脹係數為目標），二是使表面更平滑（降低粗糙度）以利形成更細的配線；此外並發展出以低介電損耗為目標、供高頻訊號傳輸的系列。ABF主要系列如下：

- GX3：較早廣泛使用的版本，導入帶反應性官能基的有機磷化合物，在維持難燃性（達UL-94V-0阻燃等級）的同時實現無鹵化；其線膨脹係數約為每攝氏度60ppm，已能支援當時興起、旨在提高佈線密度的堆疊導通孔結構。
- GX13：GX3的低CTE化版本，線膨脹係數進一步降至約46ppm、較GX3低約25%。在導通孔持續小徑化、多層堆疊導通孔結構日益普及而對尺寸穩定要求更高的背景下，GX13正是為滿足這類高密度佈線需求而推出。
- GX92：著重於降低表面粗糙度，改用疏水性更高的樹脂並降低交聯密度，以抑制除膠渣過程中的蝕刻量，使算術平均粗糙度由GX13的約650奈米降至約350奈米，能縮短半加成法的蝕刻時間、提升微細配線效率；同時藉由調整高分子成分提升延伸率，使其在低粗糙度下仍能與鍍銅維持良好密著。
- New-GX：在GX92的基礎上再朝低粗糙、低CTE與高彈性率改良的次世代版本，除膠渣後表面幾乎不見凹凸，為系列中最平滑者；其線膨脹係數約為GX13的一半、彈性率較GX92約提升1.5倍，適用於晶片面積較大的特殊應用積體電路（ASIC）、核心薄型化的覆晶晶片尺寸封裝（FC-CSP）乃至無核心基板等用途。味之素並持續開發線膨脹係數降至約17ppm（接近銅）而仍維持低粗糙的下一代材料。

相對於上述同屬GX系列、以「環氧樹脂＋酚醛硬化劑」為基礎的等級，2007年推出的GZ系列改採「環氧樹脂＋氰酸酯」硬化系統，避免生成會提高極性的二級羥基，藉此壓低介電損耗，是針對高頻應用而開發的等級；在物性表中，GZ的介電損耗（1GHz下約0.0058）為系列中最低、彈性率（約9GPa）最高、吸水率（0.5%）也最小。其後味之素更改以活性酯作為硬化劑，將介電損耗壓得更低，在不同硬化系統的傳送損失實測中表現最佳。

除上述型號外，味之素精細技術公司的現行產品線還包括GX系列中兼顧低表面粗糙度與低線膨脹係數的GX-T31，以及GZ系列中在低粗糙、低CTE之外再提高玻璃轉化溫度（Tg，即樹脂受熱由硬變軟的溫度，數值越高越耐熱）的GZ-41。2015年推出的GL系列（如GL-102）則集低表面粗糙度、低介電損耗、低線膨脹係數與高Tg於一身。

## 產業與市場

ABF雖不為外界熟知，卻是製作先進半導體封裝基板的關鍵材料。據彭博社報導，多數最先進的晶片若缺少以ABF製成的基板便無法運作。ABF載板最早由英特爾於1990年代末開發更強大的微處理器時率先採用，隨後成為個人電腦與伺服器CPU封裝的首選材料；其銷售在2000年代初隨網路熱潮大增，2000年代末因智慧型手機取代個人電腦而一度受挫，約2018年起則因5G帶動博通等網通晶片與伺服器晶片採用而回升。味之素在ABF薄膜的全球市佔率超過95%，官方一度稱「接近100%」，公司主管則將實際數字修正為約95%。這項高市佔也反映於獲利表現：味之素含ABF在內的功能材料部門利潤率遠高於其核心的調味料與食品業務，據報導截至2026年3月的財年營業利益率預估達約54%，相較本業約15%的水準高出甚多。

以ABF加工而成的封裝載板，其產業則由少數廠商主導。日本的揖斐電是最主要的供應商，長期為英特爾等業者供貨；臺灣的欣興電子、南亞電路板與景碩科技則為主要的台系供應商，南韓亦有三星電機與LG Innotek等ABF載板業者。以景碩為例，其ABF載板全球市佔率約6%，客戶由早年的賽靈思擴及博通、輝達等。ABF載板的價格通常以每顆晶片計，一般約自50美分起跳，高階伺服器CPU用者則超過20美元。

這種高度集中的供應結構，使ABF載板在需求驟增時容易出現瓶頸。2020年至2021年間，ABF封裝載板便出現顯著供應短缺，成為當時晶片缺貨潮的一環。這波缺料源於COVID-19疫情下個人電腦、遊戲顯示卡與雲端服務需求大增，而載板業者因過去景氣循環的虧損經驗對擴產態度保守，加上台系供應商高階產品良率偏低（一度在七成或以下），使產能一時難以跟上。英特爾、輝達與超微的高層皆曾警告基板供應吃緊；據報導，博通主力路由器晶片的交期因基板短缺由63週延長至70週。欣興電子的基板廠於2020年10月與2021年2月兩度發生火災，供應更形緊繃，促使超微將部分訂單轉往南亞電路板與景碩。英特爾亦證實其消費級晶片因ABF短缺而受影響，並優先確保伺服器產品的供貨。由於台積電同樣難以取得足夠的ABF載板，衝擊擴及蘋果、高通與三星等客戶。業界當時預期，隨著台灣與中國大陸新增產能陸續開出，供應緊張可望於2021年底至2022年間緩解，但整體供需吃緊的狀況預料將持續至2025年前後。

近年在人工智慧與高效能運算需求推動下，AI伺服器所用的封裝基板面積與層數大增，帶動ABF用量與載板報價走高，也使味之素於2026年評估對ABF調漲價格、幅度可能達三成。為因應需求，揖斐電擴大為輝達AI晶片供應的載板產能；味之素亦規劃在2030年前投資至少250億日圓、將ABF產能提高五成，並透過子公司在岐阜縣取得土地、自2028年起興建預定2032年投產的新廠。

儘管ABF長年幾乎是唯一選擇、鮮有材料能撼動其地位，仍不乏挑戰者。曾有傳聞指三星電子著手開發類似ABF的絕緣材料，但未能成功而作罷。由於ABF長期由日本獨家供應，在2019年日本收緊對南韓半導體材料出口、引發貿易摩擦之後，南韓推動關鍵材料國產化的過程中亦將其列為目標。LG化學、東進世美肯（Dongjin Semichem）與HNS Hitech等業者陸續投入積層膜的自主開發，其中東進世美肯於2025年公開名為「DJBF」的替代材料，力圖降低對味之素近乎百分之百的依賴，但截至當時仍處於性能提升與基板測試階段。臺灣的中美晶集團亦曾宣布跨入ABF積層膜與防晶圓翹曲材料的領域。

在基板結構與替代技術層面，業界發展出去除核心層、僅以絕緣材料構成的無核心基板；這類基板2011年曾用於遊戲機CPU，因薄型化與訊號特性佳而受矚目，衍生出嵌入式線路基板（ETS）等形式，並持續開發專用的低熱膨脹層間絕緣材料。在更長遠的替代路線上，以玻璃作為封裝基板核心的技術逐漸受到關注，被視為次世代高階基板的可能方向之一。