三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系簡(jiǎn)介

在電子元件封裝領(lǐng)域，催化劑的選擇往往如同挑選一位得力的軍師般重要。而三(二甲氨基丙基)六氫三嗪（Triazine）催化體系，正是這樣一位智謀超群的"軍師"。它以獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的催化性能，在環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)中扮演著不可或缺的角色。這種化合物由三個(gè)二甲氨基丙基通過(guò)六氫三嗪環(huán)巧妙連接而成，其特殊的分子構(gòu)型賦予了它卓越的催化活性和穩(wěn)定性。

作為環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)的核心促進(jìn)劑，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先，它的催化效率極高，能夠在較低溫度下有效促進(jìn)環(huán)氧基團(tuán)與硬化劑之間的交聯(lián)反應(yīng)。其次，該催化體系具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，不易發(fā)生提前固化現(xiàn)象。更為重要的是，它能夠顯著提高固化產(chǎn)物的耐熱性和機(jī)械性能，使終產(chǎn)品具備更優(yōu)的綜合性能。

在電子元件封裝應(yīng)用中，離子純度是衡量催化體系質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。特別是Cl-（氯離子）含量的控制，更是直接影響到產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。當(dāng)Cl-含量超過(guò)5ppm時(shí)，可能導(dǎo)致金屬引線腐蝕、電遷移等嚴(yán)重問(wèn)題，進(jìn)而影響電子元件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此，將Cl-含量嚴(yán)格控制在5ppm以下，成為高端電子封裝材料的重要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本文將深入探討三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系在電子元件封裝中的應(yīng)用特點(diǎn)，重點(diǎn)分析其離子純度控制技術(shù)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外新研究成果，為讀者呈現(xiàn)這一領(lǐng)域的新進(jìn)展和技術(shù)突破。

三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的基本原理

要理解三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的工作機(jī)制，我們不妨將其比喻為一個(gè)精心設(shè)計(jì)的"化學(xué)引擎"。這個(gè)"引擎"的核心部件就是其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)：三個(gè)二甲氨基丙基通過(guò)六氫三嗪環(huán)相連，形成了一個(gè)穩(wěn)定的三維立體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅賦予了化合物優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，更重要的是，它為催化反應(yīng)提供了多個(gè)活性位點(diǎn)。

從化學(xué)反應(yīng)機(jī)理來(lái)看，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系主要通過(guò)質(zhì)子轉(zhuǎn)移機(jī)制來(lái)促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)。具體而言，其分子中的氮原子具有孤對(duì)電子，能夠與環(huán)氧基團(tuán)形成氫鍵相互作用。這種相互作用降低了環(huán)氧基團(tuán)的活化能，從而加速了環(huán)氧基團(tuán)開(kāi)環(huán)并與硬化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。

為了更好地理解這一過(guò)程，我們可以將其比作一場(chǎng)精心編排的舞會(huì)。三(二甲氨基丙基)六氫三嗪就像是一位優(yōu)雅的舞者，它通過(guò)自身的活性位點(diǎn)（相當(dāng)于舞者的雙手），引導(dǎo)環(huán)氧基團(tuán)和硬化劑這兩個(gè)舞伴完成完美的雙人舞。在這個(gè)過(guò)程中，催化劑既不會(huì)參與終的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成，也不會(huì)改變反應(yīng)的本質(zhì)，只是默默地發(fā)揮著"牽線搭橋"的作用。

表1展示了三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的主要參數(shù)及其對(duì)固化反應(yīng)的影響：

參數(shù)	描述	對(duì)固化反應(yīng)的影響
分子量	約300 g/mol	決定催化劑的溶解性和分散性
活性位點(diǎn)數(shù)	每個(gè)分子含有3個(gè)	提供更多的催化作用點(diǎn)
熱分解溫度	>200°C	保證高溫下的穩(wěn)定性
存儲(chǔ)穩(wěn)定性	室溫下穩(wěn)定6個(gè)月以上	避免提前固化

值得注意的是，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的催化效率與其濃度密切相關(guān)。研究表明，當(dāng)催化劑濃度處于0.1-0.5 wt%范圍內(nèi)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)佳的固化效果。過(guò)高或過(guò)低的濃度都會(huì)影響終產(chǎn)品的性能。此外，該催化體系還具有選擇性催化的特性，能夠優(yōu)先促進(jìn)特定類(lèi)型的環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)，這對(duì)于制備高性能電子封裝材料尤為重要。

在實(shí)際應(yīng)用中，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系常與其他助劑協(xié)同使用，如抗氧劑、增韌劑等，以進(jìn)一步優(yōu)化固化產(chǎn)物的綜合性能。這種復(fù)合催化體系的設(shè)計(jì)理念類(lèi)似于組建一支高效的團(tuán)隊(duì)，各成員各司其職，共同完成復(fù)雜的任務(wù)。

離子純度控制技術(shù)及Cl-含量的重要性

在電子元件封裝領(lǐng)域，離子純度控制堪稱是一門(mén)精妙的藝術(shù)。特別是對(duì)于三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系而言，Cl-（氯離子）含量的控制更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。我們可以將這一過(guò)程比喻為在微觀世界中進(jìn)行的一場(chǎng)精密手術(shù)，任何細(xì)微的偏差都可能引發(fā)嚴(yán)重的后果。

Cl-含量的來(lái)源及危害

Cl-離子主要來(lái)源于原料本身的雜質(zhì)、生產(chǎn)工藝中的引入以及設(shè)備表面的污染。在生產(chǎn)過(guò)程中，如果原材料未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的預(yù)處理，或者生產(chǎn)設(shè)備表面存在氯化物殘留，都有可能導(dǎo)致終產(chǎn)品中Cl-含量超標(biāo)。當(dāng)Cl-含量超過(guò)5ppm時(shí)，就可能引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)：首先是加速金屬引線的腐蝕，這就好比讓金屬暴露在鹽霧環(huán)境中；其次是誘發(fā)電遷移現(xiàn)象，導(dǎo)致電路短路或斷路；嚴(yán)重的情況甚至?xí)茐恼麄€(gè)電子元件的絕緣性能，造成不可逆的損害。

離子純度控制方法

為了確保Cl-含量低于5ppm的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)內(nèi)已發(fā)展出多種有效的控制技術(shù)。首先是原材料的選擇與預(yù)處理。優(yōu)質(zhì)原材料應(yīng)經(jīng)過(guò)多級(jí)提純工藝，確保其中的Cl-含量達(dá)到ppb級(jí)別。其次是生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境控制，包括使用高純度去離子水、不銹鋼材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備以及無(wú)塵潔凈室操作。這些措施就如同給整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程穿上了一層防護(hù)服，有效防止外界污染物的侵入。

表2總結(jié)了常見(jiàn)的離子純度控制方法及其特點(diǎn)：

控制方法	特點(diǎn)	適用范圍
原料提純	通過(guò)蒸餾、重結(jié)晶等手段降低Cl-含量	高端電子封裝材料
在線監(jiān)測(cè)	實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的Cl-含量變化	大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)
表面處理	對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行鈍化處理，減少Cl-釋放	關(guān)鍵工序控制
環(huán)境控制	維持生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度和濕度	全流程管理

離子檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

隨著科技的進(jìn)步，離子檢測(cè)技術(shù)也在不斷革新。目前常用的檢測(cè)方法包括離子色譜法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。其中，電感耦合等離子體質(zhì)譜法以其極高的靈敏度和準(zhǔn)確性，已成為行業(yè)內(nèi)的金標(biāo)準(zhǔn)。這種方法能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到ppb級(jí)別的Cl-含量，為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了可靠的依據(jù)。

值得一提的是，近年來(lái)出現(xiàn)的便攜式離子檢測(cè)儀也為現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制帶來(lái)了便利。這些儀器雖然靈敏度略遜于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，但勝在操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)迅速，特別適合用于生產(chǎn)過(guò)程中的快速篩查。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

在全球范圍內(nèi)，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的研究呈現(xiàn)出百花齊放的局面。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家憑借其深厚的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)，率先開(kāi)展了系統(tǒng)性的研究工作。例如，美國(guó)杜邦公司早在上世紀(jì)90年代就開(kāi)發(fā)出了一系列基于三(二甲氨基丙基)六氫三嗪的高性能催化劑，并成功應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。德國(guó)巴斯夫集團(tuán)則著重研究了該催化體系在微電子封裝中的應(yīng)用，特別是在高頻器件封裝方面取得了顯著成果。

國(guó)內(nèi)研究起步相對(duì)較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。清華大學(xué)化工系在三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的分子設(shè)計(jì)方面取得了重要突破，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型催化劑結(jié)構(gòu)。復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系則專注于離子純度控制技術(shù)的研究，提出了多項(xiàng)創(chuàng)新性解決方案。特別是針對(duì)Cl-含量的檢測(cè)方法，他們開(kāi)發(fā)出一種基于納米傳感器的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了ppb級(jí)別的精準(zhǔn)測(cè)量。

表3匯總了國(guó)內(nèi)外代表性研究成果：

研究機(jī)構(gòu)	主要貢獻(xiàn)	應(yīng)用領(lǐng)域
杜邦公司	開(kāi)發(fā)高性能催化劑系列	航空航天
巴斯夫集團(tuán)	微電子封裝應(yīng)用研究	高頻器件
清華大學(xué)	新型催化劑分子設(shè)計(jì)	醫(yī)療電子
復(fù)旦大學(xué)	離子純度控制技術(shù)	半導(dǎo)體封裝

日本企業(yè)在這一領(lǐng)域也表現(xiàn)突出，尤其是三菱化學(xué)公司在催化劑穩(wěn)定性方面的研究尤為深入。他們提出了一種新的分子改性策略，通過(guò)在三(二甲氨基丙基)六氫三嗪分子中引入特定的功能基團(tuán)，顯著提高了催化劑的熱穩(wěn)定性和存儲(chǔ)壽命。韓國(guó)三星集團(tuán)則更加關(guān)注催化體系在柔性電子封裝中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出了一系列適應(yīng)新型柔性基材的催化劑配方。

值得注意的是，印度理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近期發(fā)表了一篇關(guān)于三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系在極端環(huán)境下應(yīng)用的論文，詳細(xì)探討了該催化劑在高溫、高濕條件下的性能表現(xiàn)。他們的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，可以在保持催化效率的同時(shí)顯著提升催化劑的環(huán)境適應(yīng)性。

在學(xué)術(shù)期刊方面，《Journal of Polymer Science》、《Advanced Materials》等國(guó)際知名刊物上發(fā)表了大量相關(guān)研究成果。國(guó)內(nèi)的《化學(xué)學(xué)報(bào)》、《高分子材料科學(xué)與工程》等期刊也刊登了許多高質(zhì)量的研究論文。這些文獻(xiàn)為推動(dòng)三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的技術(shù)進(jìn)步提供了重要的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

應(yīng)用案例與市場(chǎng)分析

在實(shí)際應(yīng)用中，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系已經(jīng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。以某知名半導(dǎo)體制造商為例，他們?cè)谛乱淮酒庋b材料中采用了這種催化體系，成功解決了傳統(tǒng)催化劑在低溫固化過(guò)程中效率低下的問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示，采用該催化體系后，固化時(shí)間縮短了約40%，同時(shí)產(chǎn)品的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度均得到了顯著提升。這一改進(jìn)直接降低了生產(chǎn)成本，并提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

從市場(chǎng)需求來(lái)看，全球電子元件封裝市場(chǎng)規(guī)模正在以年均8%的速度增長(zhǎng)。根據(jù)權(quán)威市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2022年，全球?qū)θ?二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的需求量就達(dá)到了1200噸，預(yù)計(jì)到2025年將突破1800噸。特別是在5G通信、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興領(lǐng)域，對(duì)高性能封裝材料的需求更是呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。

表4展示了近年來(lái)主要應(yīng)用領(lǐng)域的需求變化情況：

應(yīng)用領(lǐng)域	2020年需求量（噸）	2022年需求量（噸）	年均增長(zhǎng)率
消費(fèi)電子產(chǎn)品	300	450	15%
汽車(chē)電子	200	320	12%
工業(yè)控制	150	230	10%
醫(yī)療電子	80	120	13%

值得注意的是，新能源汽車(chē)和光伏發(fā)電等綠色能源領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芊庋b材料的需求也在快速增長(zhǎng)。某電動(dòng)汽車(chē)制造商在電池管理系統(tǒng)中采用了基于三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的封裝材料，有效提高了系統(tǒng)的可靠性。另一家光伏企業(yè)則通過(guò)使用該催化體系，成功解決了組件在極端氣候條件下的性能衰減問(wèn)題。

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局方面，目前全球市場(chǎng)上形成了幾家大型企業(yè)主導(dǎo)的格局。歐洲的阿科瑪公司、美國(guó)的亨斯邁集團(tuán)和日本的旭化成公司占據(jù)了主要市場(chǎng)份額。然而，隨著中國(guó)本土企業(yè)的崛起，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。一些新興企業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和成本優(yōu)勢(shì)，正在逐步擴(kuò)大其市場(chǎng)份額。

從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系將在以下幾個(gè)方面取得突破：首先是向更高離子純度方向發(fā)展，目標(biāo)是將Cl-含量控制在1ppm以下；其次是開(kāi)發(fā)具有多功能特性的新型催化劑，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的特殊需求；后是探索更環(huán)保的生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。

技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

盡管三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系在電子元件封裝領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。首要問(wèn)題是催化劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，特別是在高溫高濕環(huán)境下，容易發(fā)生降解或失活現(xiàn)象。這好比一輛跑車(chē)在惡劣路況下行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能逐漸下降。研究表明，這種現(xiàn)象主要與催化劑分子中的活性基團(tuán)易被氧化有關(guān)。

另一個(gè)重大挑戰(zhàn)是離子純度控制的精確性。當(dāng)前的檢測(cè)技術(shù)雖然已經(jīng)達(dá)到ppb級(jí)別，但在動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的控制仍然困難重重。這就像在高速公路上駕駛時(shí)，既要保持車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行，又要隨時(shí)調(diào)整方向盤(pán)以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。特別是在大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)中，如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)Cl-含量，成為亟待解決的問(wèn)題。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，研究人員提出了多種創(chuàng)新性解決方案。首先是通過(guò)分子結(jié)構(gòu)改性來(lái)提高催化劑的穩(wěn)定性。例如，引入特定的保護(hù)基團(tuán)或構(gòu)建空間位阻效應(yīng)，可以有效阻止活性基團(tuán)與外界環(huán)境的接觸，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。這種策略類(lèi)似于為跑車(chē)加裝防護(hù)罩，使其在各種復(fù)雜環(huán)境下都能保持良好性能。

其次是開(kāi)發(fā)新型檢測(cè)技術(shù)，提高離子純度控制的精度。近，科學(xué)家們提出了一種基于納米傳感器陣列的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)檢測(cè)多種離子的含量變化。這種系統(tǒng)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以預(yù)測(cè)潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)采取糾正措施。這就好比為駕駛員配備了一個(gè)智能導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崟r(shí)提供路況信息，還能提前預(yù)警可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，也可以顯著改善催化劑的性能。例如，適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)溫度和時(shí)間，可以有效減少副反應(yīng)的發(fā)生；采用惰性氣體保護(hù)，可以防止催化劑在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中受到污染。這些改進(jìn)措施雖然看似簡(jiǎn)單，但卻能在實(shí)際應(yīng)用中帶來(lái)顯著的效果提升。

表5總結(jié)了幾種主要的解決方案及其特點(diǎn)：

解決方案	特點(diǎn)	適用場(chǎng)景
分子結(jié)構(gòu)改性	提高穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命	高溫高濕環(huán)境
納米傳感器陣列	實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，提高控制精度	大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)
工藝參數(shù)優(yōu)化	減少副反應(yīng)，提高純凈度	日常生產(chǎn)過(guò)程

值得注意的是，這些解決方案并非孤立存在，而是需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行組合運(yùn)用。例如，在高端電子封裝材料的生產(chǎn)中，通常會(huì)同時(shí)采用分子結(jié)構(gòu)改性和納米傳感器陣列技術(shù)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。而在一般工業(yè)應(yīng)用中，則可能更多依賴于工藝參數(shù)優(yōu)化和基本的檢測(cè)手段。

展望與建議

通過(guò)對(duì)三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系的全面分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，這一領(lǐng)域正處于快速發(fā)展階段，但仍有許多值得深入探索的方向。展望未來(lái)，我們認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面著手開(kāi)展進(jìn)一步研究：

首先，在分子設(shè)計(jì)層面，可以嘗試引入智能響應(yīng)性基團(tuán)，使催化劑能夠根據(jù)環(huán)境條件自動(dòng)調(diào)節(jié)其活性。這種自適應(yīng)特性將極大地提高催化體系的靈活性和適用范圍。例如，開(kāi)發(fā)能夠感知溫度變化并相應(yīng)調(diào)整催化效率的智能催化劑，將為電子元件封裝帶來(lái)革命性的變革。

其次，在離子純度控制方面，建議開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和控制策略。特別是在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可以借鑒人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立更加完善的質(zhì)量控制系統(tǒng)。這不僅能夠提高生產(chǎn)效率，還能顯著降低次品率。

再次，在應(yīng)用拓展方面，可以積極探索該催化體系在新興領(lǐng)域的應(yīng)用可能性。例如，在柔性電子、可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域，對(duì)封裝材料提出了更高的柔韌性和生物相容性要求。通過(guò)針對(duì)性地優(yōu)化催化劑結(jié)構(gòu)，有望開(kāi)發(fā)出滿足這些特殊需求的新一代封裝材料。

后，建議加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，建立更加緊密的技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。通過(guò)整合高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，可以加速新技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。同時(shí)，建立健全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，也將有助于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展。

綜上所述，三(二甲氨基丙基)六氫三嗪催化體系在未來(lái)發(fā)展中仍大有可為。只要我們能夠抓住機(jī)遇，勇于創(chuàng)新，就一定能夠開(kāi)創(chuàng)出更加輝煌的明天。

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[6] Advanced Materials, Vol. 33, Issue 15, 2021

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