Este artículo analiza el uso generalizado de PFA en la fabricación de electrónica, particularmente en la fabricación de semiconductores. Proporcionamos detalles sobre las rutas de contaminación, las presiones reguladas, los métodos de detección y las nuevas estrategias para la eliminación de la eliminación y la gestión del ciclo de vida.
El papel de las PFA (1 y sustancias polifluoroalquilo) en el sector electrónica se analiza ampliamente. Las propiedades químicas únicas, como la alta estabilidad térmica, la inercia química y la hidrofobicidad, los hacen esenciales en una variedad de procesos impulsados por la precisión.
Sin embargo, la creciente sostenibilidad ambiental, el comportamiento de bioacumulación y la atención regulatoria han llevado a la fabricación de dispositivos electrónicos que rastrean, cuantifican y reducen su presencia en la cadena de suministro.
Cuando se usa PFA en la fabricación electrónica
Microelectronics utiliza PFA en múltiples etapas de proceso, desde la fabricación de obleas hasta el envasado final del dispositivo. Una de las áreas más importantes es la PFA en la fabricación de semiconductores, con tensioactivos perfluoroides formulados en fotorresistros y recubrimientos reflectantes. Estos materiales permiten un patrón preciso en formas de sub-10 nm.
En la fase de grabado, se usa un gas de proceso fluorado en un reactor de grabado en plasma. El grabado basado en plasma proporciona un control más preciso en esta etapa. Estos gases promueven el grabado de silicio altamente selectivo, dióxido de silicio y dieléctricos de bajo K. Muchos de estos gases se descomponen en subproductos relacionados con PFA durante la reacción plasmática.
Otros compuestos de PFA son:
Desgracidez y solventes para refrigerantes de limpieza de CoUHer para inponderadores de iones y equipos de prueba Radiofrecuencia y recubrimientos de alambre de circuito 5G y materiales dieléctricos laminados de PCB, generalmente PTFE o propileno de etileno fluorado (FEP).
Debido a su baja constante dieléctrica, un alto voltaje de falla y baja resistencia química, el papel funcional de PFA es insustituible en muchos entornos de alta velocidad. Esto hace que el seguimiento sea aún más importante a medida que el enfoque de graduación y reemplazos.
Ruta de contaminación de PFAS
La contaminación por PFAS proviene del uso directo y las reacciones secundarias. Por ejemplo, el grabado en plasma puede producir subproductos fluorados volátiles y puede depositarse en las paredes del reactor, las líneas de gas y los componentes de extracción. Con el tiempo, estos residuos se acumulan, lo que lleva a la contaminación durante el mantenimiento, los intercambios de herramientas FAB e incluso la destrucción del sistema HVAC.
Los vectores de contaminación importantes incluyen:
Las partículas aéreas de la cámara de plasma utilizaron gas de proceso agotado sin un flujo de desechos líquidos cansado sin un depurador adecuado, incluidas soluciones de enjuague y superficies de herramientas de bus de desarrolladores expuestas a procesos repetidos de radano PFAS.
También se produce contaminación no punto. Por ejemplo, incluso los sellos y las juntas de fluoropolímero en bancos húmedos y líneas de suministro químico pueden alcanzar sistemas de agua ultra pura (UPW) a bajos niveles de PFA. Una vez que estos compuestos ingresan a un sistema común de reciclaje de agua de circuito cerrado con Fabs, son difíciles de eliminar y a menudo requieren procesos de oxidación sofisticados, filtración de carbono o resinas de intercambio iónico.
Seguimiento y prueba
La detección precisa de la contaminación por PFA en entornos electrónicos requiere un enfoque de método múltiple. La detección de ionización de la llama es insuficiente para muchos compuestos de PFA volátiles bajos. En cambio, el laboratorio confía en:
Espectroscopía de masas de cromatografía líquida (LC-MS/MS) para identificar PFA ultra-rastreado en agua y solvente de cromatografía de iones de solvente (CIC) para la medición del fluoruro orgánico total (TOF) de las matrices de agua y solventes, para la determinación de GC/GC/MS de los fluores orgánicos totales (TOF) de agua y solventes, medias de medidas de ms de medidas de ms de Ms de MS de MS de MS de MS de MS de MS de Ms de Ms de MS de Water and Solvent, medidas de ms de MS de MS de MS de MS de MS de MS de MS de MS de Ms de Water and Solvent. Materiales de fase sólida como obleas, resinas y resinas.
Dado que muchos fabricantes electrónicos operan en cadenas de suministro de múltiples capas, las entradas de terceros pueden socavar la trazabilidad del material. La espuma de embalaje, los adhesivos y los materiales de transporte pueden ser fuentes inesperadas de PFA.
Para abordar esto, algunos líderes de la industria solicitan una divulgación completa de fluoruro de sus proveedores y crean un inventario interno de PFAS que rastrea el uso entre productos químicos, equipos y resultados ambientales.
Regulaciones de PFA y su impacto
Las presiones regulatorias están aumentando. Las restricciones propuestas de alcance de la UE presentadas por cinco estados miembros en 2023 podrían eliminar miles de compuestos PFA en la próxima década. Estos incluyen PFA de cadena corta, que a menudo se supone que son más seguras a pesar de la nueva evidencia de toxicidad y persistencia similares.
Las regulaciones de los PFA de EE. UU. Se aplican cada vez más a nivel federal y estatal. La EPA de EE. UU. Ha agregado más de 100 PFA a su Inventario de liberación tóxica (TRI). La organización también está finalizando las regulaciones bajo la Ley de Agua Potable Segura, lo que requiere informes y mitigación en sistemas de agua que superen los niveles por encima de los cuatro PPT de PFOA y PFO.
Varios estados, incluidos Washington y Nueva York, prohíben independientemente el uso de ciertos PFA en los dispositivos electrónicos y los retardantes de llama. El incumplimiento de estas regulaciones en evolución aumenta el riesgo de cierres, incendios y eliminación de los mercados globales administrados cada vez más por las métricas de sostenibilidad.
Cambios estratégicos en la gestión de PFA a través de la fabricación electrónica
La industria electrónica está respondiendo a los crecientes riesgos y escrutinio que rodea a la PFA al hacer cambios específicos entre materiales, equipos y diseños de procesos. Un enfoque principal son las alternativas como el aceite de estrido y las ceras sintéticas.
Los fabricantes están probando activamente fotorresistentes, tensioactivos y grabados sin flúor que pueden replicar el rendimiento de los materiales a base de PFA sin las mismas preocupaciones ambientales. Los fabricantes están investigando estas alternativas en los pasos de grabado, limpieza y litográfico húmedos donde PFA se usa comúnmente para controlar la tensión superficial y para promover la formación de películas uniformes.
El equipo de diseño está modificando el flujo del proceso para minimizar la pirólisis de materiales que contienen PFA. Al reducir la exposición al plasma de alta energía o los pasos de recocido intensivo en calor, FAB puede reducir la formación de subproductos sostenidos. Los proveedores de equipos están trabajando estrechamente para introducir nuevos sistemas de deposición y grabado con mejores capacidades de tratamiento de contención y escape para capturar o destruir aguas residuales que contienen PFA antes de ingresar a una corriente de desechos más amplia.
Paralelamente a los cambios de material y equipo, las empresas están invirtiendo en una gama más amplia de control de contaminación y infraestructura de trazabilidad. Esto incluye un sistema de reducción de gas de punto de uso con tasas de captura de fluorina mejoradas y un circuito de suministro químico sellado. También existe la promoción del monitoreo y el tratamiento de aguas residuales, pero no es legalmente necesario en este momento. Algunos FAB implementan protocolos de trazabilidad PFAS de extremo a extremo utilizando herramientas digitales que integran la divulgación de proveedores y el monitoreo de emisiones en un marco de cumplimiento único.
Incluso a nivel organizacional, los cambios están en curso. Las empresas han integrado la responsabilidad de los PFA en los objetivos de ESG, la hoja de ruta de I + D y los cuadros de mando del proveedor. A medida que evolucionan las regulaciones de PFAS, el cumplimiento es un componente clave de la resiliencia operativa a largo plazo y la confianza de la marca, especialmente en los Estados Unidos, la UE y Asia.
PFA es un desafío en el reciclaje de equipos y el desmantelamiento
Cuando FABS se actualizó a un nuevo nodo de proceso y abolió el dispositivo de envejecimiento, se produjo la gestión de los residuos de PFAS integrados en la herramienta desaprobada. Las bombas de vacío, las líneas de escape, las cámaras de proceso, especialmente las utilizadas en el grabado seco y la ECV, contienen compuestos fluorados residuales que duran incluso después de los procedimientos de descontaminación estándar. Estos residuos complican la reventa, la renovación y la eliminación, especialmente si el dispositivo cruza las fronteras internacionales, especialmente si las regulaciones de PFA son diferentes.
En algunas regiones, los ingredientes que contienen PFA tratado de manera inapropiada pueden clasificarse como desechos peligrosos que requieren transporte y tratamiento especializados. Además, el lavado de solventes utilizados durante la abolición podría potencialmente movilizar a PFA a las aguas residuales si no se captura adecuadamente.
Como resultado, los equipos OEM y FAB están comenzando a desarrollar protocolos de descontaminación específicos de PFAS, buscando estándares compartidos de gestión de fin de vida. Abordar estas etapas del ciclo de vida a menudo pasadas por alto es fundamental para lograr una verdadera responsabilidad de PFA más allá de las habitaciones limpias y más allá del mercado de equipos secundarios.
Pasar de la gestión pasiva a la eliminación activa
La industria de la electrónica ya no puede permitirse tratar la PFA como un mal necesario. Su uso sostenido entre gases, resinas, recubrimientos y adhesivos ha creado un perfil de riesgo donde la difusión puede ser medible. Afecta el cumplimiento ambiental, la calidad del producto y la seguridad de los trabajadores.
La ruta que avanza requiere precisión técnica, alternativas intencionales y transparencia a nivel de sistema.
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