Gdzie znaleźć PFAS w elektronice

Per- i polifluoroalkilowe substancje (PFAS) to grupa prawie 15 000 syntetycznych chemikaliów, "chemikalia wieczne", które są niezwykle wolno rozkładane, pozostając w środowisku przez nieznaną ilość czasu i z czasem możliwie przenikając do gleby, wody i powietrza.

Oprócz ich wpływu na środowisko, regulatorzy zdrowotni są zaniepokojeni tym, jak ekspozycja na te chemikalia może wpływać na zdrowie ludzi, w tym zwiększając ryzyko niektórych rodzajów raka. 

Ludzie mogą być narażeni na te chemikalia przez wdychanie powietrza zanieczyszczonego PFAS, spożywanie żywności lub wody zanieczyszczonej PFAS, lub używanie produktów zawierających PFAS. Ze względu na ich trwałość i wszechobecność, ponieważ były używane w produktach konsumenckich na całym świecie od lat 50., ludzie i zwierzęta są stale narażeni.

Ekspozycja ludzi na PFAS jest szeroko rozpowszechniona, a poziomy niektórych PFAS mogą się kumulować w czasie. Jeden z raportów Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom, korzystając z danych z Narodowego Badania Zdrowia i Odżywiania (NHANES), znalazł PFAS we krwi 97% Amerykanów.

W związku z tym administracja Bidena-Harrisa uruchomiła plan zwalczania zanieczyszczenia PFAS. Jako część podejścia, EPA wprowadziła nową Drogę PFAS.

Producenci PCBA stają przed rosnącymi naciskami regulacyjnymi, w tym nowymi wymaganiami dotyczącymi raportowania i prowadzenia dokumentacji ustawy o kontrolowanych substancjach toksycznych (TSCA). Więc możesz chcieć wiedzieć, gdzie możesz je znaleźć.

Gdzie można znaleźć PFAS

Ze względu na ich unikalne właściwości, takie jak wysoka stabilność termiczna i chemiczna oraz odporność na wodę, olej i tłuszcz, PFAS są powszechnie używane w wielu branżach, w tym w kosmetykach, motoryzacji, lotnictwie, budownictwie, tekstyliach i skórach. 

PFAS można znaleźć w setkach produktów na całym świecie, w tym w produktach domowych takich jak ekspresy do kawy, klawiatury, drukarki, odkurzacze i naczynia z powłoką nieprzywierającą. PFAS prawdopodobnie znajdują się również w produktach reklamowanych jako wodoodporne lub odporne na plamy, w tym w odzieży, sprzęcie turystycznym i meblach.

Jako że oferują one odporność na wodę, olej i ziemię, PFAS są używane jako środki ochronne powierzchni i środki powierzchniowo czynne dywanów, skór, tekstyliów, papierów i środków gaśniczych.

PFAS mogą występować jako zanieczyszczenia w surowcach i procesach obróbki lub być celowo dodawane do produktów w celu pełnienia określonych funkcji. Ale gdzie można znaleźć PFAS, jeśli chodzi o elektronikę?

Poniższy przewodnik oferuje więcej szczegółów na temat produktów i procesów w produkcji elektronicznej, które wykorzystują PFAS.

Półprzewodniki

Ze względu na ich unikalne właściwości fizykochemiczne, PFAS są wszechobecne w produkcji półprzewodników i są powszechnie używane w produkcji, sprzęcie do produkcji półprzewodników (na przykład w systemach dystrybucji wody o wysokiej czystości) oraz na całym łańcuchu dostaw. 

Chociaż istnieją prawdopodobnie tysiące przypadków użycia, tutaj oferujemy tylko kilka przykładów:

• Powłoki antyrefleksyjne 
• Komponenty
• Rozwój
• Roztwory do trawienia
• Sprzęt inertny 
• Roztwory do płukania 
• Pompy próżniowe 
• Lutowanie w fazie gazowej 
• Przecinanie krążków 

W produkcji półprzewodników PFAS są również używane w procesach takich jak fotolitografia i enkapsulacja.

Aby edukować społeczeństwo i lepiej informować politykę publiczną, Semiconductor Industry Association utworzyło Konsorcjum PFAS w Przemyśle Półprzewodnikowym, „międzynarodową grupę interesariuszy przemysłu półprzewodnikowego, która została utworzona w celu zebrania danych technicznych potrzebnych do opracowania podejścia branży do substancji per- i polifluoroalkilowych (PFAS) opartego na nauce.”

Urządzenia Elektroniczne

PFAS można również znaleźć w wielu materiałach i komponentach używanych w urządzeniach elektronicznych, takich jak materiały laminowane PCB, baterie, wyświetlacze, a także w komponentach pasywnych, takich jak kondensatory i materiały opakowaniowe.

W rzeczywistości prawie wszystkie płytki PCB klasy FR4 zawierają PFAS jako część konstrukcji laminatu. Według raportu Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych, „Ponad 90 procent PCB FR-4 używa żywic epoksydowych zawierających reaktywny środek opóźniający palenie tetrabromobisfenol A (TBBPA), aby spełnić normy palności.” 

Urządzenia elektroniczne, które prawdopodobnie zawierają PFAS, to:

• Sprzęt akustyczny
• Wyświetlacze płaskie
• Ogniwa paliwowe
• Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD)
• Baterie litowo-jonowe 
• Smartfony i tablety
• Panele słoneczne
• Okablowanie i kable

Produkcja

Nawet jeśli gotowy produkt jest wolny od PFAS, proces produkcyjny, w którym został wyprodukowany, prawdopodobnie nie był.

Poniżej znajduje się lista produktów używanych w procesie produkcyjnym różnych urządzeń elektronicznych, które zawierają PFAS.

• Środki czyszczące 
• Ciecze dielektryczne 
• Opakowania ogólnego sprzętu elektronicznego 
• Ciecze do transferu ciepła 
• Filtr piezoelektryczny ceramiczny 
• Nanopowłoki plazmowe impulsowe 
• Rozpuszczalniki, płyny nośne i depozycja smarów
• Związki testowe

Chociaż PFOS i PFOA zostały ograniczone na mocy Konwencji Sztokholmskiej w latach 2009 i 2019 odpowiednio, i od tego czasu zostały w dużej mierze wycofane, w wielu przypadkach zostały zastąpione przez PFAS o krótszych łańcuchach.

Ponieważ projekty i formuły gotowych produktów nie są publicznie ujawniane, pełny zakres użycia PFAS w przemyśle elektronicznym nie jest jeszcze w pełni zrozumiały.

Ograniczanie użycia PFAS

PFAS oferują szeroki zakres kluczowych właściwości, które czynią je cennymi (i trudnymi do zastąpienia) w zastosowaniach elektronicznych, takich jak obojętność chemiczna, wytrzymałość dielektryczna, odporność na płomienie i hydrofobowość. Ograniczenie ich użycia będzie wymagało kombinacji strategii i oceny w każdym przypadku.

Chociaż, w zależności od zastosowania, istnieją pewne alternatywy, takie jak materiały na bazie silikonu, naturalne oleje i woski oraz polimery bio-bazowane. Niestety, sposoby eliminacji lub nawet redukcji użycia PFAS pozostają dość ograniczone. 

Istnieją przypadki użycia, gdzie, mimo dostępności alternatyw, produkty zawierające PFAS nadal są preferowanym „pierwszym wyborem”, w tym kondensatory, okablowanie i kable. W innych scenariuszach, przejście na materiały alternatywne będzie wymagało przeinżynierowania etapów przetwarzania lub dostosowania standardów jakości i parametrów.

Jako całość, alternatywy niezawierające PFAS nie są obecnie łatwo dostępne dla sektora elektroniki. Jednak dostępność alternatyw przyjaznych dla ziemi i zdrowia poprawi się z czasem, dzięki innowacjom i inwestycjom w zasoby.