企业视频展播，请点击播放视频作者：东莞市康创纸业有限公司半导体行业为何用无硫纸？半导体行业使用无硫纸是出于对产品纯净度和长期可靠性的严苛要求，原因在于防止硫元素（S）及其化合物对精密电子元件造成腐蚀污染。以下是详细解释：1.硫的腐蚀性危害：*硫元素，特别是以（H?S）、（SO?）或有机硫化物（如硫醇）等形式存在时，具有极强的腐蚀性。*半导体器件内部含有多种关键金属材料，如银（Ag）焊点/镀层、铜（Cu）互连线等。这些金属对硫化物极其敏感。*当含硫物质（如普通纸张中的残留硫、漂白剂、添加剂或环境污染物）接触到器件或在密闭包装空间内释放出含硫气体时，会与银、铜等金属发生化学反应。*主要反应：*银腐蚀：4Ag+2H?S+O?→2Ag?S+2H?O。生成的硫化银（Ag?S）呈黑色或褐色，导电性极差，会导致焊点/触点失效、电阻增大、甚至开路。*铜腐蚀：2Cu+H?S→Cu?S+H?。生成的硫化亚铜（Cu?S）同样会损害铜线的导电性和机械完整性。2.后果严重：*电性能劣化：硫化物腐蚀层会显著增加接触电阻，影响信号传输和电流承载能力，导致器件性能下降或不稳定。*结构失效：持续的腐蚀会削弱焊点或金属线的机械强度，可能导致开路（完全断开）或间歇性故障（时好时坏），这是难以排查的问题之一。*可靠性降低：即使在出厂测试时功能正常，潜伏的硫腐蚀可能在产品使用过程中（尤其是在高温、潮湿等加速条件下）逐渐显现，导致早期失效，大幅降低产品的预期寿命和可靠性。*良率损失：因腐蚀导致的失效品会直接降低生产良率，增加成本。3.无硫纸的作用：*污染：无硫纸（通常指总硫含量极低，如小于ppm级别，甚至ppb级别）在生产过程中严格控制原料和工艺，避免引入硫源。它不会释放含硫气体或微粒。*安全接触与保护：在半导体制造、封装、测试、运输和存储的各个环节，无硫纸被广泛用于：*分隔/包装晶圆、芯片、引线框架等：防止部件间直接摩擦或与含硫包装接触。*擦拭/清洁：用于清洁精密表面或工具，避免引入硫污染物。*垫衬/填充：在包装箱内提供缓冲和保护，确保洁净环境。*维持洁净环境：符合半导体洁净室（Class100或更高）的要求，避免纸张本身成为污染源。总结：半导体行业对污染物的控制达到近乎苛刻的程度，硫化物对银、铜等关键材料的腐蚀是导致器件性能劣化和可靠性灾难的致命威胁之一。普通纸张中难以避免的硫残留是潜在的重大风险源。无硫纸通过严格限制硫含量，从消除硫污染风险，确保在直接接触或密闭空间内包装、保护、运输半导体元件时，不会诱发金属腐蚀反应。这是保障半导体产品高良率、和长期可靠性的必要且基础的材料选择，虽然成本更高，但对于价值高昂且对缺陷零容忍的半导体产品而言，是得的投资。无硫纸在生产过程中如何控制硫含量？无硫纸的生产是一个系统工程，需要从到成品进行的硫含量控制，主要涉及以下几个关键环节：1.原材料严格筛选与管控：*纸浆：这是主要的潜在硫来源。优先选用明确标识为“无硫”或“低硫”的纸浆。重点关注化学浆（如硫酸盐浆）的制浆工艺残留（、硫化物、硫酸盐）。要求供应商提供详细的硫含量检测报告，并建立严格的入厂检验标准，使用离子色谱等精密仪器检测总硫（包括无机硫和有机硫）。对于回收浆，需特别关注其来源和脱墨工艺（可能引入含硫化学品），并进行更严格的检测和处理。*填料与颜料：如滑石粉、碳酸钙、高岭土等。选择天然低硫矿石来源，并要求供应商提供硫含量证明。避免使用含硫酸盐杂质高的填料。入厂时需进行抽检。*化学品：仔细审查所有添加化学品（施胶剂、增强剂、助留助滤剂、染料、杀菌剂等）的成分说明书。优先选用明确不含硫或硫含量极低的替代品。例如，避免使用含硫磺成分的杀菌剂，或含硫酸盐的某些助剂。对关键化学品进行入厂硫含量检测。*生产用水：水中的硫酸根离子是重要来源。需对生产用水（尤其是白水循环系统）进行定期监测。必要时采用深度处理技术（如反渗透、离子交换）降低水中硫酸盐含量。2.生产过程控制与优化：*清洁生产：在切换生产普通纸种到无硫纸之前，必须清洗整个生产系统（碎浆机、浆池、管道、流浆箱、网部、压榨部、干燥部、卷取部等），无酸纸生产厂家，清除残留的含硫浆料、填料和化学品。建立专门的无硫纸生产排程，减少切换频率。*白水系统管理：白水循环系统是硫化物可能积累的地方。加强白水封闭循环系统的监控，定期检测白水硫含量。必要时有计划地排放部分白水，补充低硫清水，以控制系统内硫的浓度。*工艺参数优化：某些工艺条件（如高温干燥）可能促使残留硫化物发生反应或挥发后重新沉积。优化干燥曲线等参数。*设备材质：避免使用含硫橡胶密封件等可能析出硫的部件。3.严格的检测与监控体系：*建立完善的检测点：在关键节点（进厂原料、中间浆料/白水、成品纸卷）设置硫含量检测点。*采用高灵敏度检测方法：使用离子色谱法（IC）或燃烧炉-红外/紫外吸收法（如ENISO15350）等测定总硫含量（包括硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物及有机硫）。常规的灼烧残渣测灰分无法准确反映低含量的硫。*设定内控标准：制定比客户要求或行业标准更严格的内控硫含量标准，为生产提供缓冲空间。*可追溯性：建立从原料批次到成品的完整追溯体系，一旦发现硫超标，能迅速定位问题。总结：无硫纸硫含量的控制在于“预防为主，全程监控”。它要求：*把关：选用并持续验证低硫/无硫的原材料（尤其是纸浆）。*过程隔离：通过清洁和排程，避免交叉污染。*系统管控：管理好白水循环系统，防止硫积累。*精密检测：运用高灵敏度仪器进行贯穿始终的严格检测。*持续改进：根据检测数据和反馈不断优化供应链管理和生产工艺。只有将上述环节紧密结合，形成一套严密的管理体系，才能地生产出符合严格要求的无硫纸。无硫纸在用于包装可能接触弱酸性环境的精密零件时，需要非常谨慎，通常不被认为是理想的选择。虽然它解决了硫化物腐蚀的关键问题，但在弱酸性环境下仍存在显著风险：1.纸张本身的降解与微粒污染风险：*大多数无硫纸（包括木浆纸和部分棉纸）的pH值接近中性或弱碱性（pH7-8），并非专门设计用于抵抗酸性环境。*在持续的弱酸性（例如pH4-6）环境接触下，纸张中的纤维素纤维可能发生水解反应，导致纸张强度下降、变脆。*这种降解过程会产生微小的纤维素纤维碎片和粉尘颗粒。对于高精度的机械零件、光学元件、电子触点或微电子器件来说，这些微粒是致命的污染物，会划伤表面、堵塞精密间隙、干扰电气连接或影响光学性能。2.潜在残留物与离子释放：*即使是无硫纸，也可能含有微量的其他金属离子（如铁、铜、锌）、氯离子（来自漂白工艺或水源）或有机酸（来自木材本身或制浆过程）。这些残留物在弱酸性环境中更容易被溶解或活化。*释放出的氯离子（Cl?）是强烈的腐蚀促进剂，尤其对不锈钢的钝化膜有破坏作用，可能导致点蚀。*释放出的金属离子（如Fe3?，Cu2?）可能在零件表面发生电化学沉积，或作为氧化还原反应的催化剂，加速其他金属的腐蚀。*弱酸性环境本身就可能对某些金属（如铝、锌、镁及其合金）或镀层（如镍、铬在特定条件下）造成腐蚀，纸张的存在可能通过吸附或释放物质加剧这一过程。3.吸湿性与间接影响：*纸张本身具有一定的吸湿性。在相对湿度变化的环境中，纸张吸收水分后，可能将弱酸性环境中的电解质（酸）富集在纸张与零件接触的区域，导致局部浓度升高，加剧腐蚀风险。*吸湿也可能导致纸张变形，盐城无酸纸，对精密零件造成物理应力。结论与建议：虽然无硫纸消除了硫化物腐蚀这一主要威胁，但其在弱酸性环境下的化学稳定性不足、易产生微粒污染、以及可能释放有害离子的特性，使其不适合直接用于包装可能接触弱酸性环境的精密零件。更优的替代方案：1.无酸无硫纸：寻找专门为苛刻环境设计的、同时满足无硫(Sulfur-Free)和无酸/碱性缓冲(Acid-Free/BufferedAlkaline，pH8.5-10)要求的纸张。这类纸张通常使用高纯度棉浆或化学木浆，经过特殊处理去除杂质，并添加碳酸钙等碱性缓冲剂以中和酸性物质，提供更好的长期稳定性，无酸纸生产厂，减少降解和微粒产生。但需确认其与弱酸接触的耐受性。2.合成材料：*防静电聚乙烯袋(ESDPEBags)：化学惰性高，对弱酸有良好耐受性，不产生微粒，提供静电保护。是电子元件的常用选择。*聚薄膜(PPFilm)：耐化学性优良（包括弱酸），强度好，透明度高。*铝箔复合材料：提供的阻隔性（隔气、隔湿、避光），对化学环境高度稳定。需注意边缘密封防止渗漏。*防锈袋(VCIBags)：如果主要目的是防锈，可选择不含硫且VCI成分对弱酸稳定的袋子。需仔细核对技术规格。3.惰性泡沫/海绵：如聚乙烯或聚氨酯泡沫（需确认化学兼容性），用于缓冲和隔离。总结：对于可能接触弱酸性环境的精密零件包装，应是不产生微粒、化学惰性高、对弱酸稳定的合成材料（如ESDPE袋、PP膜、铝箔复合膜）。如果必须使用纸质材料，务必选择同时满足“无硫”和“无酸/碱性缓冲”要求的高纯度纸，并充分评估其在预期弱酸性条件和时间尺度下的稳定性与相容性。普通无硫纸在此应用场景下的风险过高，不推荐使用。)