基于危化品安全管理的航天元器件结构分析的方法研究

刘相全 江芸 杨亮亮 黄晓 李君恒

摘 要：本文针对航天元器件结构分析中所使用的危化品管理进行了研究。航天是个系统工程，其中元器件结构分析对于航天可靠性而言至关重要。由于航天塑封器件结构分析流程中的开帽、玻璃钝化层检查、剪切强度几个环节均需要使用危化品，因此针对这几类危化品提出了具体的管理方法。

关键词：航天;危化品;元器件;结构分析

引言

航天是一个系统工程，涉及到的专业和所需要的基础产品都非常广泛，其中元器件对于航天系统而言至关重要，甚至有“一代元器件，一代航天器”的说法。为了保障航天元器件的可靠性，需要对其进行一系列的质量保证流程，包括监制、验收、测试、筛选、结构分析、失效分析、应用验证等，其中结构分析是发现元器件可靠性隐患的一种重要手段。在进行塑封元器件的结构分析中，需要使用危化品，如果管理不当，可能会引发航天元器件结构分析工作中的安全事故。危化品种类繁多、规格各异，且大多具有易燃、易爆性、毒性和腐蚀性等特性[1]。因此，科学规范的安全管理制度是相关试验正常、高效运转的有力保障[2]。

1 科研院所危化品管理制度

危化品管理是保障试验安全的基石，一个科学、合理、系统的危化品管理方案，对于试验的实施有着非常重要的意义。

1.1严格控制化学品采购流程

危化品管理必须从源头也即采购阶段开始进行控制。在购买之初就要对化学品进行充分的调研，且需要经过严格的审核，充分论证购买必要性，同时也要明确化学品的特性、危害、防护措施等。对于确实需要购买的化学品，也要明确采购数量，尽量做到“用多少买多少”，以避免可能存在的安全隐患。

1.2规范化学品的存储管理

化学品采购完毕需要按照存储条件进行存储，同时要增加相应的标签，并按照化学品的化学特性进行分类，以免存在强酸和强碱发生反应等事故。化学品的存储等需要由专人进行统一管理，包括入库、分类、登记等。危化品通常会损害试验人员的呼吸系统，因此存储化学品的房间要保持良好的通风。对于使用完的化学品，也要及时清理空试剂瓶。

1.3确保化学品的安全使用

使用化学品的工程师需要经过专业的培训，具备足够的化学知识以及常规的防护手段。此外，在使用某种化学品前，要充分了解此化学品的基本特性，可能对健康造成的影响，从而在试验中能够做到有效防护。例如，对于有毒有害气体，在进行操作时需要戴防毒面具，并保持化学间的通风。

1.4注重化学品的清理

在试验结束后，切忌随意處理化学品，而应该按要求进行清洗，并统一倒入废料桶中进行统一管理。

2 航天元器件结构分析流程和要求

航天元器件破结构分析是一种事前分析，指对同批次元器件按标准进行抽样，通过一系破坏性试验和非破坏性试验对元器件进行分析，以验证元器件的设计、结构、材料、工艺制造质量中是否存在潜在的缺陷，这些缺陷可能会影响元器件的可靠性甚至引发失效，从而难以满足航天型号的可靠性要求。航天塑封元器件结构分析流程包括：外部目检、X射线检查、声学扫描显微镜检查、开帽、内部目检、版图对比、键合强度、SEM检查、玻璃钝化层检查、剪切强度。通过结构分析，可以检查器件存在的潜在缺陷，提高器件的一致性水平，提升元器件的可靠性，从而保障航天型号的长寿命要求。

3 危化品管理在航天元器件结构分析中的应用

在结构分析工作中，涉及到危化品的流程包括开帽、玻璃钝化层检查、剪切强度。开帽：主要用于塑封器件开封，需要使用发烟硝酸或其与硫酸的混合液对塑封料进行腐蚀，如芯片表面有polyimide还需另外使用无水乙二胺做进一步腐蚀，直至芯片完全暴露出来。此后，需要使用无水乙醇或丙酮对芯片进行清洗，从而保证芯片表面的清洁以并进行内部目检。此外，相关化学品还可以用于清洗器件内部的保护胶。玻璃钝化层检查：此环节的主要目的是检查器件芯片中铝金属层上淀积的介薄膜的结构质量，介质薄膜包括化学汽相淀积、溅射或电子束蒸发形成的玻璃钝化层或氮化物层等。在对结构质量进行检查时，主要考察与工艺和材料相关的钝化层是否存在缺陷，因为这些缺陷会在芯片表面形成污染物堆积，从而加剧器件发生电迁移的风险。剪切强度：剪切强度同样属于破坏性试验，通过对芯片进行剪切考察芯片粘接材料的牢固性。在进行剪切时，需要使用压力氮气为剪切提供驱动力。

为了预防由于航天元器件结构分析工作中所使用的危化品所导致的安全事故，需要制定结构分析用危化品管理办法，并在工作中认真落实，从而避免安全事故的发生，保障结构分析工程师的安全，打造一个良好的结构分析工作环境。

（1）按照武器装备科研生产许可范围制定结构分析化学间准入管理制度，进入化学间的相关人员应需严格遵守制度要求，并定期开展安全评价;

（2）化学间要保持通风，危化品由专人进行管理。硝酸、硫酸、磷酸等化学品必须按照有关安全管理规范和要求进行储存，避免发生剧烈的化学反应或者腐蚀试剂柜等不安全因素。压力氮气瓶需要考虑相容性以及安全稳定性的要求，预防安全事故;

（3）针对所有结构分析工程师定期开展管理培训，认真学习化学品使用和管理的流程，充分了解化学品购买、存放、使用和处理的具体流程，明确化学品的性质和危害以及防护措施，并且需要充分了解化学品的MSDS信息。严格执行持证上岗制度，只有在培训合格且通过相关考核之后，才能使用危化品从事航天元器件的结构分析工作;

（4）优化危化品管理方法，打造良性循环机制，降低了过期危化品处理费用以节约成本，统一管理、有效利用、厉行节省。例如设置化学废液收集桶，在使用完成后统一倒入废液桶收集起来，避免发生对健康的损害或对环境的污染。

4 结束语

本文针对危化品管理在航天元器件结构分析中的应用进行了研究，将典型危化品管理流程应用到航天塑封元器件结构分析之中，从而研究了在结构分析中需要执行的具体危化品管理方法，在保障结构分析工作的安全方面具有重要意义。

参考文献

[1]邱会东，李广，王伟，et al.中美高校化学化工实验室安全管理比较[J].实验技术与管理，2014，31（4）：203-205.

[2]黄德刚.实验室化学药品管理办法的标准化建设[J].实验教学与仪器，2011（9）：61-61.