PTFE和PFA誰(shuí)更適合半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用

一直以來(lái)，氟聚合物由于其微量金屬含量極低、耐腐蝕性、工作溫度范圍寬及優(yōu)異的化學(xué)惰性，在同位素領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但提到氟聚合物*早期的應(yīng)用行業(yè)，你想到的是哪個(gè)行業(yè)？沒(méi)錯(cuò)，就是“半導(dǎo)體行業(yè)”。

半導(dǎo)體行業(yè)是*早廣泛使用含氟聚合物的行業(yè)。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體產(chǎn)品對(duì)高質(zhì)量的不斷追求，半導(dǎo)體制造商一直在推動(dòng)材料供應(yīng)商盡量減少，甚至消除，任何類型的化學(xué)或材料污染。

含氟聚合物已經(jīng)成為關(guān)鍵領(lǐng)域半導(dǎo)體制造應(yīng)用的*材料，如用于液體處理和運(yùn)輸、化學(xué)包裝、晶圓處理和過(guò)濾。因?yàn)楹酆衔锞哂泻軓?qiáng)的耐化學(xué)性，在極端溫度下也能保持優(yōu)異性能。此外*重要的是，純度非常高。

如果不惜一切代價(jià)減少污染，那么純含氟聚合物是*合理的解決方案嗎？

為了回答這個(gè)問(wèn)題，作為*的氟聚合物制品生產(chǎn)商，美國(guó)Savillex公司采訪了大金工業(yè)有限公司(Daikin Industries Ltd.)的半導(dǎo)體經(jīng)理Ashwin Rao?！按蠼稹笔侨?的半導(dǎo)體行業(yè)含氟聚合物和含氟化學(xué)品供應(yīng)商。

Rao表達(dá)了自己對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的理解:“We start by selecting the best construction material for processing equipment, then optimizing processing conditions to minimize resin decomposition and using cleanrooms to control the manufacturing environment. We also pay special attention to the quality of packaging materials, which helps in limiting further trace ls and contaminants.”(半導(dǎo)體制造商高度重視消除制造過(guò)程中由污染引起的偏離現(xiàn)象，這些偏離會(huì)影響他們的工藝產(chǎn)量和盈利，通過(guò)減少提取的污染物，例如痕量金屬、有機(jī)物和其他顆粒，高純度含氟聚合物制成的部件使半導(dǎo)體制造商能夠保持低成本生產(chǎn)*的芯片。)

PTFE(聚四氟乙烯)是*個(gè)被半導(dǎo)體工業(yè)采用的含氟聚合物，其次是PFA(全氟烷)。兩者的主要區(qū)別如下：

1. PFA是可熔化加工的：這意味著它可以加熱到熔化，然后通過(guò)注射成型或吹塑成型。而PTFE必須通過(guò)機(jī)械加工或壓縮才能成型。

2. PFA更清潔。所謂 “清潔”，是指使用PFA制造比用PTFE制造的部件的痕量金屬含量更低。原因在于：

1）制造工藝不同，PFA使用的注射和吹塑工藝比PTFE所使用的機(jī)械加工和壓縮成型過(guò)程要清潔得多；

2）PFA原料本身有高純度（即低痕量金屬）等級(jí)，而PTFE一般無(wú)法達(dá)到相同純度?？梢钥闯觯m然這兩種含氟聚合物都很適合半導(dǎo)體行業(yè)生產(chǎn)，但它們?cè)谛阅?、適用的極端條件和加工特性方面有明顯的不同。導(dǎo)致這兩種材料的應(yīng)用各有千秋。

PTFE部件通常是由壓縮成型的PTFE毛坯機(jī)械加工而成，被用于加工容器、配件、連接器、運(yùn)輸容器和液體傳送。PFA在半導(dǎo)體工業(yè)中更多被用于制造管道、閥門、三通、容器等。另外，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件和產(chǎn)品，使用PTFE機(jī)械加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)模塑的方式使用PFA來(lái)制造。對(duì)于流體處理應(yīng)用方面，PFA組件可以通過(guò)非接觸焊接制造，從而避免了對(duì)原始成型部件的污染。

那在生產(chǎn)成本上，是使用PTFE還是使用PFA更低呢？

使用PTFE加工零件可以使制造商避免了使用PFA生產(chǎn)的模具初始投資（個(gè)別PFA模具需要較高投資）。但是由于PTFE加工零件耗時(shí)長(zhǎng)且單價(jià)昂貴，尤其是逐漸需要加工大量零件時(shí)這一情況更為明顯，因此需求量大時(shí)，改用模制PFA反而比機(jī)械加工的PTFE制造成本更低，高效且節(jié)約。例如，一個(gè)機(jī)械加工的PTFE部件，生產(chǎn)成本為300美元，但如果用模塑PFA制造同樣的部件，成本只有50美元。改用PFA模塑確實(shí)會(huì)帶來(lái)較高的初始模具成本，但如果需求量大，就有可能迅速收回投資。

綜合以上各項(xiàng)，因此雖然目前半導(dǎo)體制造中PTFE（聚四氟乙烯）比PFA（全氟烷烴）的使用更為廣泛，但在關(guān)鍵領(lǐng)域卻多使用PFA，而不是PTFE，典型應(yīng)用如下：

1. 用于測(cè)量工藝化學(xué)品和硅片VPD（氣相分解）分析中的低ppt級(jí)痕量金屬的ICP-MS儀器的樣品導(dǎo)入系統(tǒng)是由PFA制造，而不是PTFE；

2. 用于運(yùn)輸高純度酸（10 ppt級(jí)）的瓶子也是由PFA制造的，而不是PTFE。

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