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高纯氟电子气体及氟化新材料产业化

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研发背景
半导体工业用的气体统称为电子气体。

电子气体(Electronicgases)是超大规模集成电路、LCD、LED平板显示器件、太阳能电池、光导纤维等微电子、光电子生产中不可缺少的关键性原材料,它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中。

其中,最常用的电子气体,大约有二三十种。而以高纯氟气为生产源头的,衍生含氟电子特种气体,因性能优异,蚀刻速率高、选择性好,被广泛使用,其中包括:电子级F2、NF3、CF4、SF6、WF6等。

近几年,电子信息产业已成为我国,支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。伴随着我国的超大规模集成电路、LCD、LED、光伏发电等产业的迅速发展,对电子气体的需求量也越来越明显的增长,电子气体需求量的年增长率始终保持在30%以上,市场需求量巨大。中国是目前世界上最大的半导体市场,LCD-TFT液晶显示器市场和光伏太阳能市场,内需规模达到了6700亿美金。四川省2015年电子信息产业(产品制造业和软件服务业),主营业务收入已超过了1万亿人民币。

而在电子信息产业整体转移的西部地区(成都、重庆、西安),目前还没有配套的电子信息关键材料(电子特种气体)专业厂商。

氟气产品经过提纯工艺,达到99.9%以上纯度,即可应用于半导体行业芯片的清洗、蚀刻,效率极高,与其它含氟电子气体相比,全球变暖潜能值GWP最低,无温室效应,二氧化碳大气排放量为零,是未来的新一代电子产品干蚀刻气体,可用现场生产氟气的方法替代氟化物或瓶装氟气来清洗CVD反应腔室、TFT-LCD面板,在半导体领域极具市场潜力。以氟气为主的清除方式,不会造成在清除化学沉积器腔体时排放出的氟化合物,同时产生氟气也很方便,这就使得氟气在新一代清除物质的选用上,引起广泛注意。

高纯氟气具有有的环保和性能优势:

◇ 消除温室气体(以SF6为例,其全球变暖潜能值比二氧化碳大239000倍)

◇ 提高蚀刻速率,降低工艺能耗

◇ 简化废气处理工艺

◇ 工艺流程短,具有技术经济优势

高纯氟气,目前全球市场规模约1000吨,未来若替代其它含氟特种气体,规模将超过2万吨。上海飞天众智合作伙伴的高纯氟气产品,是国内目前唯一能提供的最高等级产品,产品纯度大于99.5%,同时,也是国内高纯氟气分析方法和分析设备的制定者和引领先驱。

应用范围
集中于氟化工领域,以高纯氟气为基础,含氟电子特种气体为核心,含氟新材料,以及含氟精细化学品为延展的,集氟化学产品的研究、开发、应用、生产销售和工程技术服务。
技术路线及原理
氟与高分子材料(塑料、橡胶、树脂等)发生表面氟化反应,能创造零部件和材料表面上重要的新属性,是用低成本带来高价值应用的最好体现。

氟化是一种材料表面间的气固式化学反应,利用氟的高反应活性,在材料表面部分取代氢原子,氟原子渗透基质的分子结构,这个过程不会影响基材的性质,并且不是一个涂层,确极大地增强了产品属性,带来了橡塑制品的高附加值。

其在聚合表面形成纳米级的氟化层,使得聚合物在其本体力学性能不受影响的情况下阻隔性、表面可粘接性等性能得到明显提高,并得到实际应用。同时直接氟化还可用于对碳纳米管、石墨以及分离膜等进行表面氟化改性,可提高其在溶剂中的分散性,电性能和选择分离性。该方法具备低成本应用,带来的高商业附加值,不需要催化剂,改性效果显著和工艺简单等优点。

因其所制备的氟化聚合物材料具有成本低,只在表面形成纳米层,不影响聚合材料本体的力学性能,可与大多数聚合物和无机碳表面发生化学反应等优点,从而直接氟化法成为近年来快速发展起来的一种有效的表面改性方法,吸引了国内外诸多专家学者的重视。

表面氟化含氟新材料工艺技术,在中国才刚刚起步,以简单的初级氟化应用为主,市场规模仅几千万人民币。国外,尤其美国、日本、欧洲,已发展出上千种的产品,300多亿美元的市场。

技术特色
上海飞天众智合作伙伴专注于氟化工领域数十年,是以高纯氟气为基础,含氟电子特种气体为核心,含氟新材料,以及含氟精细化学品为延展的,集氟化学产品的研究、开发、应用、生产销售和工程技术服务为一体的专业化团队。于2014年,投资在四川省成都地区,建成了试验生产线(10吨/年 99.5% 高纯氟气)。这是一条智能化模组式的具有自主知识产权和生产资质的,制氟、纯化、充装和尾气处理全自动氟化生产线。运行至今,科学地掌握和论证了氟气纯化和氟化各种聚塑材料的工艺参数、分析方法和工艺流程,并对制氟和氟化设备以及尾气处理系统,进行了智能化、模块化的设计和改造,可实现自动可视化操作流程,大大提高了生产安全性和效率,并保证了产品质量,是迄今国内唯一,技术最先进、工艺最完善的,制氟和氟材料处理生产线,并实现了尾气绿色环保无污染排放。已为日本TTI、利宾来(香港)塑胶公司、重庆益弘(军工企业)、华东理工大学精细化工研究所、四川大学高分子科学与工程学院等提供高纯氟气,纯氟气质量达到和超过了美国空气产品公司(AP)同类产品质量。

经济效益分析
电子级高纯氟气;表面氟化新材料均为国内电子信息产业高端稀缺配套高级材料,是电子工业中高技术含量、高投入、高附加值的产业,是国家产业政策鼓励性发展的项目。符合工信部 《国家集成电路产业发展推进纲要》2014年;国家发展改革委《产业结构调整指导目录(2011年本)2013年修正版》等鼓励类发展项目内容,市场经济效益巨大。