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全球對於全氟/多氟烷基物質(PFAS)的管制日趨嚴格,卻也創造出新的商業機會。各領域對不含PFAS(PFAS-Free)之零組件、材料的需求與日俱增,從食品包裝材料、衣物等容易替代的產品,近年來甚至延伸至半導體、汽車等需要高度技術與安全性的領域,相關替代品的發展不斷推進。PFAS替代品市場以歐美為中心持續擴大,預期2035年時全球相關市場將成長至數百億美元規模。在人工智慧(AI)、材料資訊學(MI)等技術進化的助力之下,各領域製造商紛紛投入,加速新材料的開發。
【內文精選】
半導體・電子領域加速淘汰PFAS
面對限制PFAS的強烈趨勢,半導體、電子零組件產業也積極尋求替代方案。半導體製造過程中,PFAS大量使用於光阻劑(Photoresist)、封裝材料、研磨劑、薄膜、軟管/配管,冷媒(F-Gas)等用途。由於半導體領域對於高機能與高純度的需求,過去PFAS替代材料的開發是一大困難點,然而隨著研究開發推進,已有越來越多的用途逐漸實現替代的可能。
在半導體相關領域,光阻劑是PFAS-Free開發進展最快的材料。一般光阻劑中使用PFAS賦予表面疏水性,而富士軟片(Fujifilm)、Toray、Central Glass、JSR、王子控股(Oji Holdings)、DIC等企業則已展開相關替代材料的開發,並已接近實用化階段,可望廣泛應用於先進半導體與電子零部件等領域。
Fujifilm於2025年7月發表開發出不含PFAS、可使用於浸潤式氟化氬(ArF)曝光的光阻劑,並與比利時半導體研究機構imec共同展開性能驗證,確認能在高良率與高生產效率的條件下,形成廣泛應用於車載與工業用半導體的28奈米世代金屬佈線(圖一、圖二)。
圖一、Fujifilm開發的PFAS-Free光阻劑實現了與含有PFAS之既有產品同等的微影成像性能
圖二、所有測試配線圖案皆展現與既有製品同等以上的優異電氣特性
汽車、日用品也掀起替代品開發熱潮
三井化學則提供高機能材料作為汽車用PFAS替代材料。例如超高分子量聚乙烯「MIPELON」即為因應PFAS之一的聚四氟乙烯(PTFE)受到管制強化與供應不穩定而推出的材料,具有優異的滑動性與耐磨耗性,可應用於塗料、橡膠、潤滑脂及薄膜等用途(圖八)。另一款以超高分子量聚乙烯為基材的高機能材料「LUBMER」則擁有與氟樹脂幾乎相同的低摩擦係數,適用於齒輪、軸承等機械零件材料,亦可做為工程塑膠的添加劑,有助於改善滑動性(圖九)。
圖八、三井化學超高分子量PE產品
圖九、LUBMER的動摩擦係數與耐磨耗性
食品包裝、調理器具PFAS替代品開發加速
製紙企業—王子控股(Oji Holdings)推出食品包裝紙用PFAS-Free耐油紙「O-hajiki」系列,透過特殊塗層技術實現與PFAS同等的撥油性能,可應用於高含油食品的包裝或墊紙。
「O-hajiki」透過在紙張表面形成耐油層以達到撥油效果,且不使用樹脂材料,相較於既有聚乙烯貼合紙,能減少樹脂用量。雖然耐油紙的開發往往需要以年為單位,但王子控股欲透過早期投入研發,藉此擴大市場佈局---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。