危險化學品安全管理在宇航元器件DPA中的應用研究

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品管理進行了研究。宇航是個系統工程，其中元器件DPA對于宇航可靠性而言至關重要。由于宇航塑封器件DPA流程中的開帽、玻璃鈍化層檢查、剪切強度幾個環節均需要使用危險化學品，因此針對這幾類危險化學品提出了具體的管理方法。

關鍵詞：宇航;危險化學品;元器件;DPA

0引言

宇航是一個系統工程，涉及到的專業和所需要的基礎產品都非常廣泛，其中元器件對于宇航系統而言至關重要，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量保證流程，包括監制、驗收、測試、篩選、DPA、失效分析、應用驗證等，其中DPA是發現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，需要使用危險化學品，如果管理不當，可能會引發宇航元器件DPA工作中的安全事故。危險化學品種類繁多、規格各異，且大多具有易燃、易爆性、毒性和腐蝕性等特性[1]。因此，科學規范的安全管理制度是相關試驗正常、高效運轉的有力保障[2]。

1科研院所危險化學品管理制度

危險化學品管理是保障試驗安全的基石，一個科學、合理、系統的危險化學品管理方案，對于試驗的實施有著非常重要的意義。科研院所中的危險化學品管理流程如圖1所示。

圖1科研院所化學品管理流程

1.1嚴格控制化學品采購流程

危險化學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品進行充分的調研，且需要經過嚴格的審核，充分論證購買必要性，同時也要明確化學品的特性、危害、防護措施等。對于確實需要購買的化學品，也要明確采購數量，盡量做到“用多少買多少”，以避免可能存在的安全隱患。

1.2規范化學品的存儲管理

化學品采購完畢需要按照存儲條件進行存儲，同時要增加相應的標簽，并按照化學品的化學特性進行分類，以免存在強酸和強堿發生反應等事故。化學品的存儲等需要由專人進行統一管理，包括入庫、分類、登記等。危險化學品通常會損害試驗人員的呼吸系統，因此存儲化學品的房間要保持良好的通風。對于使用完的化學品，也要及時清理空試劑瓶。

1.3確保化學品的安全使用

使用化學品的工程師需要經過專業的培訓，具備足夠的化學知識以及常規的防護手段。此外，在使用某種化學品前，要充分了解此化學品的基本特性，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，并保持化學間的通風。

1.4注重化學品的清理

在試驗結束后，切忌隨意處理化學品，而應該按要求進行清洗，并統一倒入廢料桶中進行統一管理。

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準進行抽樣，通過一系破壞性試驗和非破壞性試驗對元器件進行分析，以驗證元器件的設計、結構、材料、工藝制造質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、聲學掃描顯微鏡檢查、開帽、內部目檢、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危險化學品管理在宇航元器件DPA中的應用

在DPA工作中，涉及到危險化學品的流程包括開帽、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部目檢。此外，相關化學品還可以用于清洗器件內部的保護膠。玻璃鈍化層檢查：此環節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構質量，介質薄膜包括化學汽相淀積、濺射或電子束蒸發形成的玻璃鈍化層或氮化物層等。在對結構質量進行檢查時，主要考察與工藝和材料相關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，從而加劇器件發生電遷移的風險。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動力。

為了預防由于宇航元器件DPA工作中所使用的危險化學品所導致的安全事故，需要制定DPA用危險化學品管理辦法，并在工作中認真落實，從而避免安全事故的發生，保障DPA工程師的安全，打造一個良好的DPA工作環境。

（1）按照武器裝備科研生產許可范圍制定DPA化學間準入管理制度，進入化學間的相關人員應需嚴格遵守制度要求，并定期開展安全評價;

（2）化學間要保持通風，危險化學品由專人進行管理。硝酸、硫酸、磷酸等化學品必須按照有關安全管理規范和要求進行儲存，避免發生劇烈的化學反應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定性的要求，預防安全事故;

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

（4）優化危險化學品管理方法，打造良性循環機制，降低了過期危險化學品處理費用以節約成本，統一管理、有效利用、厲行節省。例如設置化學廢液收集桶，在使用完成后統一倒入廢液桶收集起來，避免發生對健康的損害或對環境的污染。

4結束語

本文針對危險化學品管理在宇航元器件DPA中的應用進行了研究，將典型危險化學品管理流程應用到宇航塑封元器件DPA之中，從而研究了在DPA中需要執行的具體危險化學品管理方法，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.中美高校化學化工實驗室安全管理比較[J].實驗技術與管理，2014，31（4）：203-205.

[2]黃德剛.實驗室化學藥品管理辦法的標準化建設[J].實驗教學與儀器，2011（9）：61-61.