危險化學(xué)品安全管理在宇航元器件DPA中的應(yīng)用研究

劉相全 付裕 楊亮亮 陳蘿娜 宋正東

摘 要：本文針對宇航元器件破壞性物理分析（DPA）中所使用的危險化學(xué)品管理進行了研究。宇航是個系統(tǒng)工程，其中元器件DPA對于宇航可靠性而言至關(guān)重要。由于宇航塑封器件DPA流程中的開帽、玻璃鈍化層檢查、剪切強度幾個環(huán)節(jié)均需要使用危險化學(xué)品，因此針對這幾類危險化學(xué)品提出了具體的管理方法。

關(guān)鍵詞：宇航;危險化學(xué)品;元器件;DPA

0引言

宇航是一個系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)和所需要的基礎(chǔ)產(chǎn)品都非常廣泛，其中元器件對于宇航系統(tǒng)而言至關(guān)重要，甚至有“一代元器件，一代航天器”的說法。為了保障宇航元器件的可靠性，需要對其進行一系列的質(zhì)量保證流程，包括監(jiān)制、驗收、測試、篩選、DPA、失效分析、應(yīng)用驗證等，其中DPA是發(fā)現(xiàn)元器件可靠性隱患的一種重要手段。在進行塑封元器件的DPA中，需要使用危險化學(xué)品，如果管理不當(dāng)，可能會引發(fā)宇航元器件DPA工作中的安全事故。危險化學(xué)品種類繁多、規(guī)格各異，且大多具有易燃、易爆性、毒性和腐蝕性等特性[1]。因此，科學(xué)規(guī)范的安全管理制度是相關(guān)試驗正常、高效運轉(zhuǎn)的有力保障[2]。

1科研院所危險化學(xué)品管理制度

危險化學(xué)品管理是保障試驗安全的基石，一個科學(xué)、合理、系統(tǒng)的危險化學(xué)品管理方案，對于試驗的實施有著非常重要的意義?？蒲性核械奈ｋU化學(xué)品管理流程如圖1所示。

圖1科研院所化學(xué)品管理流程

1.1嚴(yán)格控制化學(xué)品采購流程

危險化學(xué)品管理必須從源頭也即采購階段開始進行控制。在購買之初就要對化學(xué)品進行充分的調(diào)研，且需要經(jīng)過嚴(yán)格的審核，充分論證購買必要性，同時也要明確化學(xué)品的特性、危害、防護措施等。對于確實需要購買的化學(xué)品，也要明確采購數(shù)量，盡量做到“用多少買多少”，以避免可能存在的安全隱患。

1.2規(guī)范化學(xué)品的存儲管理

化學(xué)品采購?fù)戤呅枰凑沾鎯l件進行存儲，同時要增加相應(yīng)的標(biāo)簽，并按照化學(xué)品的化學(xué)特性進行分類，以免存在強酸和強堿發(fā)生反應(yīng)等事故?；瘜W(xué)品的存儲等需要由專人進行統(tǒng)一管理，包括入庫、分類、登記等。危險化學(xué)品通常會損害試驗人員的呼吸系統(tǒng)，因此存儲化學(xué)品的房間要保持良好的通風(fēng)。對于使用完的化學(xué)品，也要及時清理空試劑瓶。

1.3確保化學(xué)品的安全使用

使用化學(xué)品的工程師需要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，具備足夠的化學(xué)知識以及常規(guī)的防護手段。此外，在使用某種化學(xué)品前，要充分了解此化學(xué)品的基本特性，可能對健康造成的影響，從而在試驗中能夠做到有效防護。例如，對于有毒有害氣體，在進行操作時需要戴防毒面具，并保持化學(xué)間的通風(fēng)。

1.4注重化學(xué)品的清理

在試驗結(jié)束后，切忌隨意處理化學(xué)品，而應(yīng)該按要求進行清洗，并統(tǒng)一倒入廢料桶中進行統(tǒng)一管理。

2宇航元器件DPA流程和要求

宇航元器件破DPA是一種事前分析，指對同批次元器件按標(biāo)準(zhǔn)進行抽樣，通過一系破壞性試驗和非破壞性試驗對元器件進行分析，以驗證元器件的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料、工藝制造質(zhì)量中是否存在潛在的缺陷，這些缺陷可能會影響元器件的可靠性甚至引發(fā)失效，從而難以滿足宇航型號的可靠性要求。宇航塑封元器件DPA流程包括：外部目檢、X射線檢查、聲學(xué)掃描顯微鏡檢查、開帽、內(nèi)部目檢、版圖對比、鍵合強度、SEM檢查、玻璃鈍化層檢查、剪切強度。通過DPA，可以檢查器件存在的潛在缺陷，提高器件的一致性水平，提升元器件的可靠性，從而保障宇航型號的長壽命要求。

3危險化學(xué)品管理在宇航元器件DPA中的應(yīng)用

在DPA工作中，涉及到危險化學(xué)品的流程包括開帽、玻璃鈍化層檢查、剪切強度，如圖2所示。開帽：主要用于塑封器件開封，需要使用發(fā)煙硝酸或其與硫酸的混合液對塑封料進行腐蝕，直至器件芯片完全暴露出來。而后，需要使用無水乙二胺對芯片進行清洗，從而保證芯片表面的清潔以并進行內(nèi)部目檢。此外，相關(guān)化學(xué)品還可以用于清洗器件內(nèi)部的保護膠。玻璃鈍化層檢查：此環(huán)節(jié)的主要目的是檢查器件芯片中鋁金屬層上淀積的介薄膜的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，介質(zhì)薄膜包括化學(xué)汽相淀積、濺射或電子束蒸發(fā)形成的玻璃鈍化層或氮化物層等。在對結(jié)構(gòu)質(zhì)量進行檢查時，主要考察與工藝和材料相關(guān)的鈍化層是否存在缺陷，因為這些缺陷會在芯片表面形成污染物堆積，從而加劇器件發(fā)生電遷移的風(fēng)險。剪切強度：剪切強度同樣屬于破壞性試驗，通過對芯片進行剪切考察芯片粘接材料的牢固性。在進行剪切時，需要使用壓力氮氣瓶為剪切提供驅(qū)動力。

為了預(yù)防由于宇航元器件DPA工作中所使用的危險化學(xué)品所導(dǎo)致的安全事故，需要制定DPA用危險化學(xué)品管理辦法，并在工作中認(rèn)真落實，從而避免安全事故的發(fā)生，保障DPA工程師的安全，打造一個良好的DPA工作環(huán)境。

（1）按照武器裝備科研生產(chǎn)許可范圍制定DPA化學(xué)間準(zhǔn)入管理制度，進入化學(xué)間的相關(guān)人員應(yīng)需嚴(yán)格遵守制度要求，并定期開展安全評價;

（2）化學(xué)間要保持通風(fēng)，危險化學(xué)品由專人進行管理。硝酸、硫酸、磷酸等化學(xué)品必須按照有關(guān)安全管理規(guī)范和要求進行儲存，避免發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)或者腐蝕試劑柜等不安全因素。壓力氮氣瓶需要考慮相容性以及安全穩(wěn)定性的要求，預(yù)防安全事故;

（3）針對所有DPA工程師定期開展管理培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)化學(xué)品使用和管理的流程，充分了解化學(xué)品購買、存放、使用和處理的具體流程，明確化學(xué)品的性質(zhì)和危害以及防護措施，并且需要充分了解化學(xué)品的MSDS信息。嚴(yán)格執(zhí)行持證上崗制度，只有在培訓(xùn)合格且通過相關(guān)考核之后，才能使用危險化學(xué)品從事宇航元器件的DPA工作;

（4）優(yōu)化危險化學(xué)品管理方法，打造良性循環(huán)機制，降低了過期危險化學(xué)品處理費用以節(jié)約成本，統(tǒng)一管理、有效利用、厲行節(jié)省。例如設(shè)置化學(xué)廢液收集桶，在使用完成后統(tǒng)一倒入廢液桶收集起來，避免發(fā)生對健康的損害或?qū)Νh(huán)境的污染。

4結(jié)束語

本文針對危險化學(xué)品管理在宇航元器件DPA中的應(yīng)用進行了研究，將典型危險化學(xué)品管理流程應(yīng)用到宇航塑封元器件DPA之中，從而研究了在DPA中需要執(zhí)行的具體危險化學(xué)品管理方法，在保障DPA工作的安全方面具有重要意義。

參考文獻

[1]邱會東，李廣，王偉，et al.中美高校化學(xué)化工實驗室安全管理比較[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（4）：203-205.

[2]黃德剛.實驗室化學(xué)藥品管理辦法的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)[J].實驗教學(xué)與儀器，2011（9）：61-61.