膠膠聯盟：半導體裡的超級英雄團隊

圍繞在晶片周圍，從生產過程的關鍵材料，到最後保護並維持晶片正常運作的封裝，我們很難想像其中到底有多少的材料在默默支撐?

 

 

每天滑手機、打電腦時，你或許不曾想過，支撐這些裝置運作的晶片其實脆弱得像薄玻璃。

 

 

它們在生產過程中怕刮傷、怕震動、怕高溫，隨時可能報廢。那麼，它們是怎麼活過這一連串嚴苛的考驗？

 

 

它們雖然不會出現在新聞標題裡，也不是手機規格表上會列出的數據，但卻是晶片能夠從工廠安全走到你手上的真正功臣。

 

 

他們就所謂的「膠膠聯盟」

 

 

半導體世界裡的超級英雄 !!

 

 

 

 

這些膠就像看不見的保護傘，負責照顧晶片從出生到上線的每一刻。

 

 

如果把半導體製程比作一場冒險，那晶片就是主角，而這群特殊功能的膠，就是一路守護它的英雄。

 

 

有人擔任保護者，在晶圓加工時抵擋刮痕與污染；有人是建築師，把晶片牢牢固定在基板上；有人則是散熱高手，確保晶片不會因高溫而當機。

 

 

每一種膠都有獨特的能力，單靠一個不行，但只要聯手，晶片就能平安無事完成進化，成為驅動現代生活的核心。

 

 

┃膠膠聯盟: 各司其職

 

 

1. 守護者: 暫時性保護膜

 

 

在半導體製程裡，晶圓就像一張薄薄的玻璃片，任何刮痕、汙染，甚至一點點的化學侵蝕，都可能讓整片報廢。為了讓它能撐過蝕刻、研磨、清洗等嚴苛步驟，工程師會替它塗上一層「暫時性保護膜」。這層膠的任務不是永久存在，而是暫時守護，就像病人要動手術前，必須先穿上無菌手術衣。

 

 

對一般人來說，最直覺的比喻就是 手機螢幕保護貼。貼上的時候要平整、要耐刮，但等你要換新的時候，它又能完整撕下，不會把螢幕刮花。只是，半導體的保護膜要面對的環境更嚴苛：高溫、高壓、強酸強鹼，還要確保不會影響後續製程。

 

 

這些保護膜會根據不同的使用情境，以不同的形態出現，常見的有以下幾種: 

 

 

晶圓薄化(Back Grinding)

 

在製程中，晶圓必須從原本數百微米厚，被研磨到僅剩幾十微米，才能符合後續封裝需求。但晶圓愈薄，就愈像玻璃一樣容易碎裂。這時保護膠會塗在晶圓正面，撐起結構並吸收應力，確保在背面研磨時不會因震動或壓力而破損。

 

 

蝕刻與濕製程（Etching / Cleaning）

 

晶圓在化學蝕刻或清洗過程中，需要使用強酸、強鹼或其他腐蝕性藥液。沒有保護膜，電路區域可能會遭到侵蝕，導致報廢。暫時性保護膠就像一層透明盾牌，隔絕晶圓敏感區域與藥液的接觸，待製程完成後再去除，晶片才能乾淨無損地進入下一關。

 

 

臨時鍵合（Temporary Bonding）

 

隨著晶圓薄化技術的進步，傳統的真空吸附或機械夾持方式已無法滿足需求，臨時鍵合技術應運而生。將晶圓固定在一個穩定的支撐基板上，就像是為它裝上一個背板，提供機械強度和穩定性，以利後續的薄化或切割等製程。

 

 

封裝前搬運 (Wafer/Die Protection and Handling)

 

在半導體產業的整個供應鏈中，晶圓或晶片會經歷多次的搬運、切割與測試。在這些過程中，微小的刮痕或塵粒都可能導致晶片功能失效。因此，使用保護膜來防止物理性損傷，就像是為晶片穿上一層隱形護套，是確保產品良率的重要環節。

 

 

這些不同場景下的需求，也決定了暫時性保護膠在設計上必須具備多樣化的配方與材料選擇。從承受機械研磨壓力、抵抗酸鹼侵蝕，到能在高溫下保持穩定卻又能乾淨去除。以下整理了一份對照表，將常見應用場景、所需特性，以及可能使用的樹脂或原料列出，讓人更清楚看見這類材料在半導體製程中的多重角色。

 

 

應用場景	材料特性需求	常見材料
晶圓減薄 (Back Grinding)	高韌性、耐壓、能吸收機械應力；研磨後可乾淨去除，不留殘膠	熱塑性彈性體 (TPE)、聚氨酯 (PU)、丙烯酸樹脂 (Acrylic)、部分矽樹脂 (Silicone)
蝕刻與濕製程 (Etching / Cleaning)	耐酸鹼、耐溶劑、化學惰性佳；可在後續步驟完全剝離	聚醯亞胺 (PI，可剝離型)、丙烯酸 (Acrylic)、氟化聚合物（如 PTFE 衍生物）、部分可水解型聚合物
臨時鍵合 (Temporary Bonding)	需具備高附著力，能耐高溫製程；同時後期要可逆去除（UV、熱分解、溶解）	光敏型丙烯酸 (UV-release Acrylic)、熱分解型環氧/酚醛、矽氧烷 (Siloxane) 系統
封裝前搬運 (Handling / Storage)	表面防刮、防塵，具適度黏著力；需容易剝離	丙烯酸系可剝離膠 (Peelable Acrylic)、聚乙烯醇 (PVA，水溶性)、可撕膜用矽樹脂

 

 

2. 連結者: 固晶膠 (Die Attach)

 

 

當晶片被切割下來後，它需要穩穩地安放在基板上，才能進行後續的電性連接與封裝。

 

 

這時候登場的就是 Die Attach 膠。

 

 

它的角色就像建築師打地基一樣，負責把晶片牢牢固定住，承受後續製程的熱處理與長時間的運作環境。沒有這層膠，晶片可能因熱脹冷縮或濕氣滲入而鬆脫，導致整個電子系統失效。

 

 

雖然都是由晶片與其他接合面的接著，但因應不同應用場景的需求，也必須設計出滿足該需求的特性，以下為幾種常見的使用情境:

 

 

標準晶片黏著（Die Bonding）

在傳統封裝中，晶片要被固定在金屬或有機基板上，Die Attach 膠提供黏著力與界面穩定性，確保晶片在電性接合前不會移位。

 

 

高功率元件（Power Devices）

IGBT、MOSFET 或 SiC/GaN 功率晶片在運作時會產生大量熱量。此時 Die Attach 膠除了要黏牢晶片，更要具備 高導熱性，幫助熱能迅速傳導出去。

 

 

光電與 LED 封裝

不同於一般邏輯 IC 或功率元件只需注重結構與散熱，在 LED、光感測器等應用中，Die Attach 膠常需兼具 導熱與光學穩定性，避免因長時間照射或高溫導致性能衰退。因此，光電與 LED 用的 Die Attach 膠常會採用 高導熱填料（如銀粉、氧化鋁、氮化鋁），確保熱量能迅速導出

 

 

先進封裝（Flip Chip、2.5D/3D IC）

隨著晶片變薄、I/O 數量增加，Die Attach 膠必須配合低熱膨脹係數（低 CTE） 與相容的流動特性，確保能與 Underfill、MUF 等後續材料協同工作。

 

 

與暫時性保護膠不同，固晶膠（Die Attach）屬於晶片「長期安身」的材料。它必須把晶片穩穩固定在基板上，同時還要兼顧導熱、導電、光學穩定性，並與後續的底填或模封膠相容。根據應用領域的不同，固晶膠的配方也有顯著差異：

 

 

應用場景	材料特性需求	常見材料
標準晶片黏著（Die Bonding）	高黏著力、良好界面穩定性，能耐後段電性測試與封裝應力	環氧樹脂 (Epoxy)、改質環氧、少量填料型環氧
高功率元件（Power Devices）	需具備高導熱性、耐高溫；避免晶片過熱導致失效	銀膠 (Ag-filled Epoxy)、高導熱填料型環氧 (AlN、BN)
光電與 LED 封裝	兼具導熱與光學穩定性，避免長時間照射導致黃化或效能衰退	銀膠 (Ag Epoxy)、導熱填料型環氧 (氧化鋁、氮化鋁)、矽基膠 (Silicone-based)
先進封裝（Flip Chip、2.5D/3D IC）	低熱膨脹係數 (低 CTE)，相容流動特性，需與 Underfill/MUF 搭配	低 CTE 改質環氧、混合型樹脂（與底填協同設計）

 

 

3. 補強者: Underfill、MUF 和 Molding Compound

 

 

而基礎打好之後，接下來就是進行灌漿工程了。

 

 

這些材料的核心功能：解決晶片與基板因 熱膨脹率 (CTE) 不同所產生的應力問題。

 

 

不同材料之間有不同的熱膨脹率（CTE），在長時間反覆開關機的溫度循環下，晶片和基板就像一冷一熱的金屬片，會拉扯、變形，可能造成焊點裂開，最終導致失效。

 

 

Underfill、MUF 和 Molding Compound 的作用就是填補、強化並分散這些應力，這是半導體封裝中一個非常重要的課題。

 

 

同樣的，會因為應用的場景不同，所使用的水泥與灌漿工藝也有所差異。以下是幾種常見的應用情境:

 

 

Flip Chip 封裝 Underfill

 

在 Flip Chip 結構中，晶片是反過來利用焊球（Solder Bump）直接與基板連接，這些微小的焊球非常脆弱。晶片與基板之間的焊點細如髮絲，沒有底填膠的補強，就像橋梁沒有鋼筋，很快會因熱脹冷縮而斷裂。Underfill 膠的作用就是填充這些焊球之間的空隙，將應力從脆弱的焊球轉移到整個介面，大幅提升可靠性。

 

 

Fan-Out / WLCSP – MUF

 

MUF 就像一次到位的灌漿工程，省去傳統先填縫再模封的繁瑣步驟，特別適合晶片變薄、I/O 更密集的先進封裝。底填和模封合而為一，不僅提升了效率，也更適合應對日趨輕薄化、高集積度的趨勢。

 

 

標準 IC 模封膠

 

將整顆晶片與導線架包裹起來，防潮、防撞、防應力，讓晶片能承受外部環境挑戰。簡言之，就像給晶片穿上一層堅固盔甲，抵擋濕氣、撞擊與應力。沒有這層防護，晶片可能在運輸或使用過程中就失效。

 

 

高功率 / 汽車電子散熱

 

當功率晶片在車用或伺服器中長時間高負載工作時，熱是最大的殺手。加入導熱填料的 Underfill 或模封膠，就像在建築外牆裡加裝冷卻管線，讓晶片能長時間穩定運行。這種情境下，常加入導熱填料（AlN、BN、Al₂O₃），提升散熱能力，確保長期穩定。

 

 

如果說固晶膠是替晶片打下穩固的地基，那麼補強材料就是「灌漿工程」與「外牆加固」。晶片與基板之間因熱膨脹率差異而產生的應力問題，正是造成封裝失效的最大隱憂。Underfill、MUF 和模封膠各自承擔不同場景下的補強與防護角色：

 

 

應用場景	材料特性需求	常見材料
Flip Chip 封裝 Underfill	低 CTE、良好流動性，能滲透焊球間縫隙並分散熱應力	環氧樹脂 (Epoxy) + SiO₂ 填料、改質環氧
Fan-Out / WLCSP – MUF	整合 Underfill 與模封，一次成型；需低 CTE、低收縮應力，並具高流動性以填滿縫隙	高填料環氧 (Epoxy) + SiO₂ 微填料；低黏度改質環氧；潛伏型固化劑配方
標準 IC 模封膠	防潮、防撞、防應力，提供長期環境保護	高填料環氧 (Epoxy) + SiO₂、部分矽系樹脂
高功率 / 汽車電子散熱	需高導熱性，避免高功率運作造成過熱與失效	導熱填料改質環氧 (AlN、BN、Al₂O₃)、銀粉複合膠

 

 

┃膠並非主角，但一樣關鍵

 

 

半導體的進步不只來自電路設計與製程突破，材料的演進同樣關鍵。

 

 

從臨時保護到長期穩固，從結構支撐到性能提升，膠的角色一路演變，未來，隨著高頻、高功率、異質整合的需求增加，膠也將持續進化，成為散熱、導電甚至可回收的多功能材料。

 

 

雖然膠不會出現在晶片規格表裡，也不會成為新聞頭條，但它卻是晶片能否安全誕生、可靠運行的關鍵。

 

在所有輔助材料中，膠承擔了保護、固定、補強與散熱等任務，確保晶片可靠度。

 

膠在半導體的電影中，雖然稱不上主角，但...

 

 

作為最佳男女配角當之無愧。