发布日期:2022-09-12 15:28

电子化学品,一般是指为电子工业配套的专用化学品,电子产品生产的过程中,往往要用到几十种、甚至几百种电子化学品,并且越为高档的电子产品,对电子化学品的需求越高:品种多、品质高。同时,电子化学品质量的好坏,直接关系到电子产品质量的优劣。电子行业素有“一代材料一代产品”之说,也就是说,有先进的材料才能生产出先进的产品;新一代电子技术刚出现,就必须有新一代电子化学品与之适应。这也造就了电子化学品行业的独特特点:品种多、更新快、批量小、增值高、超纯、超净等。

 

 

由于氟原子半径小,是最活泼的非金属元素,又具有较大的电负性,它形成的C-F键能要比C-H键能大得多,用氟原子和含氟基团(如三氟甲基、三氟甲氧基、二氟甲基、二氟甲氧基)代替电子化学品上的其他基团,能够显著提高电子化学品的活性。因此从20世纪80年代至90年代出现含氟电子化学品以来,它就备受关注与重视。

目前含氟电子化学品已成为现有众多电子化学品中的重要一员,主要包括高纯含氟湿化学品、电子特气、电子氟化液、新能源电池电解质、含氟电子涂层材料等等,是太阳能、液晶面板、集成电路等行业制作过程中的关键性基础化工材料之一。

主要的含氟电子化学品

1.含氟超净高纯化学试剂含氟超净高纯试剂主要是作为清洗剂、蚀刻剂用于太阳能半导体、IC、液晶屏等行业,是制作过程中的关键性基础化工材料之一。其使用特点与含氟特种电子气体相类似,用量小、品质要求高。为了能够规范世界电子化学品的标准,国际半导体设备和材料协会(Semiconductor Equipment and Materials International,简称SEMI)于1975年成立了SEMI化学试剂标准化委员会,专门制定、规范了电子化学品的国际标准具体见表1。国内含氟超净高纯化学试剂生产企业不多、品种单一没有统一的行业标准,目前主要以全球电子化学

品龙头企业-德国巴斯夫的企业标准为主具体见表2。

 

目前,世界上含氟超净高纯化学试剂产品主要有:电子级氢氟酸(HF)、电子级氟化铵(NH4F)、电子级氟化氢铵(NH4HF2)、缓冲氧化蚀刻剂(BOE,由电子级HF和电子级NH4F按照一定比例配制而成)等。

2.含氟电子特气含氟特气是半导体制程的必需品,是电子特种气体的重要组成部分,约占总量的30%左右,在半导体领域主要用于制作清洗剂、蚀刻剂,也可用于制作掺杂剂、成膜材料等。高纯度含氟电子特气作为极大规模集成电路行业必需的清洗和蚀刻气体,可以在芯片制作过程中保障极大规模集成电路的生成,确保电路能够有效发挥作用。含氟电子气体的细分品类众多,主要包括CF4、C2F6、C3F8、C4F8、C4F6、CHF3、SF6、NF3等传统含氟电子气体,以及COF2、ClF3、F2等新型低GWP含氟气体。含氟电子特气不但用于半导体工业还用于 LCD分离器件、非晶硅太阳能电池和光导纤维的制造。因高纯单晶硅是一种本征半导体,其导电性能很不理想必须有控制地掺入微量的杂质元素,才能具有所需的电性能。因掺杂剂是有控制地加入,用量极小一般在万分之几到一万分之几,且直接加于硅片内因此质量品质要求甚高,必须是高纯化学品。

3.电子氟化液电子氟化液是一类高稳定性的全氟或接近全氟液体,因其具有优异的性能、稳定的化学惰性、良好的导热性能,极低的表面张力,以及系统相容性,广泛应用于:
(1)半导体制造封装测试;(2)导热、冷却介质,计算机服务器及电子元器件系统散热介质;(3)溶媒稀释剂、润滑稀释剂等其他用途溶剂;(4)冷热冲击测试液。

(美国3M FC-40电子氟化液)

近年来,电子产品的规模扩大与集成度越来越高,为保证电子产品质量,电子产品清洗工业也随之快速发展,早期电子行业通常使用CFC进行清洗,但由于其会造成臭氧层破坏而被禁用,而CFC替代品例如三氯乙烯(TCE)、氢氯氟烃(HCFC)、正溴丙烷(nPB)等仍容易造成环境污染,因此只能作为过渡性替代清洗溶剂,急需采用更加环保的清洗方案。电子氟化液主要是开发低GWP、零ODP的解决方案,包括在发泡剂、清洗剂、冷却液等领域。目前,主要方案为氢氟醚、氢氟碳及其与碳氢等化学品的组合物。

4.含氟冷却液含氟冷却液具有化学稳定性、不燃、不爆、低介电常数等特点,主要用于半导体、数据中心、化学工业、航天航空等领域,其中比较热门的是用于浸没式冷却液降温技术。浸没式冷却是利用氟化液的高绝缘性特点,将服务器发热器件完全浸没于氟化液中,通过氟化液直接接触和循环传热,来给服务器高效散热,可以不再依赖风扇、空调这些低效方式散热,节能70%以上,使得数据中心的PUE值达到1.07,逼近了理论极限值1.0,大大提升了能源使用效率。在当前“碳达峰、碳中和”的大背景下,未来“能耗指标”和“碳排放指标”将会成为大数据中心核心竞争力所在。浸没式冷却液降温技术不仅可以大幅度降低数据中心用能,同时也可以进一步节约空间,满足大数据中心未来发展趋势。

5.含氟电子涂层材料含氟电子涂层材料主要用于电子产品的抗指纹涂层、防污涂层、电子防潮涂层剂等微米或纳米涂层领域。其成分主要为含氟硅氧烷、含氟丙烯酸酯、氟硅油。其中含氟抗指纹液主要是采用全氟聚醚为其实原料进行合成,是主流的电子屏幕的含氟抗指纹液。含氟电子涂层材料在我国电子行业具有广泛的应用,是发展高端电子器件不可或缺的材料。

 

 (含氟电子涂层(氟硅树脂) HY-1760)

小结

含氟电子化学品在我国市场需求量越来越大,随着国内电子技术的快速发展,尤其是国外向国内的产业转移,国内市场上对含氟电子化学品的需求无论是数量上、质量上还是品种上都将有更高的要求,届时含氟电子化学品将具有品种多样化、品质系列化的局面,相信在不久的将来,世界含氟电子化学品研发在中国、生产在中国、应用在中国,国内含氟电子化学品必将迎来一个快速发展的高潮。

参考文献

[1]孙忠贤.电子化学品[M].北京;:化学工业出版社,2001.

[2]顾民,吕静兰,刘江丽.化工产品配置技术精选众书电子化学品[M].北京:中国石化出版社,2006.

 

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