全氟醚橡膠(FFKM)是一種高性能的密封材料,其優異性能使它的應用深入到半導體產品的整個制造體系中,全氟醚密封圈是生產集成電路所需的主要耗材之一。(https://www.ab-sm.com/)
一、全氟醚橡膠的性能特點
全氟醚橡膠主要有四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚為主要單體,與少量帶硫化點的第三單體共聚而成,如下圖所示,聚合物中所有碳原子上的氫原子全被氟原子所取代,是一種完全不含有C-H鍵的橡膠。
全氟醚橡膠分子結構中的氟含量、全氟化的乙烯基醚的結構和含量及硫化過程中交聯鍵的鍵能和數量決定了硫化膠料的性能和玻璃化轉變溫度,因此各品牌的全氟醚橡膠由于其單體的分子結構和組分有所差異,其性能也有一定的區別。
1)物理性能
全氟醚橡膠密度為1.9-2.0g/cm3,物理機械性能與氟橡膠接近,耐高溫壓縮永久變形性能優于氟橡膠。
大分子連上沒有氫原子,表現出強的惰性,F原子半徑比取代前的H原子大很多,大分子鏈在排列時呈螺旋狀,C-C鍵基本被F原子組成的外殼所包圍,使聚合物具有顯著的耐化學藥品性。
一些橡膠材料的耐溶劑性

注:
A表示10%以下的溶脹(包括不溶脹),介質對橡膠性能影響不明顯;
B表示體積溶脹率10~20%,材料的性能受到一定程度的影響,但基本可用,只是產品壽命可能會縮短;
C表示材料對該介質的耐受性較差,要根據實際情況分析是否可用;
類似于聚四氟乙烯,全氟醚橡膠除某些高氟碳溶劑外,不受任何介質影響,可耐強酸、強堿、有機溶劑、超高溫蒸汽、醚類、酮類、酯類、含氮化合物、碳化氫類、醇類、醛類、呋喃、胺基化合物等1600多種化學溶劑的腐蝕。
3)耐高低溫
全氟醚橡膠的使用溫度一般為260~290℃,可間歇性的用于316℃的高溫。由于分子支鏈上引入了少量的-OF3鏈節,支鏈的不規則排列改善了分子的柔順性,使橡膠的耐低溫性提高。一些品牌的全氟醚橡膠Tg達-19℃。
4)耐高溫蒸汽性
5)低釋放性和析出性
對于在等離子環境中,表現出高潔凈低析出的產品特性,可長時間承受等離子體撞擊。
全氟醚橡膠于1968年首次被美國杜邦公司研發成功,并在1975年以Kalrez?作為商品名投入商業化應用。目前相關材料企業有杜邦、3M、索爾維、大金氟化工、AGC、霓佳斯、中昊晨光化工研究院、中綠新材料、?成都道弘、?氟樂泰科、溫州邦欣源科技、魯聚化等。
二、全氟醚橡膠的半導體應用
在半導體制造中,彈性體密封墊的可靠性非常關鍵,停產更換密封墊代價極高,為了避免出現潛在的風險,對密封件的清潔度和純凈度的要求都非常嚴格,同時密封件必須能夠在高真空度及侵蝕性化學氣體的壓力作用下及高溫環境中長期工作。
全氟醚橡膠原材料成本高昂,通常用于其他橡膠無法滿足的苛刻密封要求,如半導體制造。全氟醚橡膠耐等離子體腐蝕、氣體腐蝕、酸堿腐蝕、高溫腐蝕、橡膠密封高潔凈度要求,有助于保持密封的完整性,減少維修次數并提高安全性,是半導體制造的最佳密封材料。
全氟密封圈主要半導體應用

來源:東邦化成
全氟醚橡膠密封產品相關企業有:上海芯密、東邦化成、日本華爾卡、Greene Tweed、Trelleborg、PPE、Parker、EQUATOR、TRP、MNEE、Applied Seals、fluorosealing(FLS)、AIR WATER MACH、麥豐密封、蘇州安特力、蘇州誠可成密封、上海胤舜密封、石家莊貝克密封、海寧奧博、上海勃茸密封、上海赫魯格、深圳市豪歐密封、科騰密封等。
原文始發于微信公眾號(艾邦高分子):全氟醚橡膠在半導體領域的應用