【摘要】 從電子封裝行業(yè)工藝入手，依據(jù)國家頒布的職業(yè)有害因素分類目錄及職業(yè)有害因素致病模型，針對電子封裝行業(yè)插入式(DIP)及表面貼裝(QFP/SOIC)制造工藝使用的材料、設(shè)備、條件、人員作業(yè)特點，對行業(yè)內(nèi)具有共性的職業(yè)有害因素進(jìn)行分析，對工藝過程中存在的職業(yè)有害因素作出辨識，并提出把硅粉塵、鉛、氬氣、高溫、環(huán)氧樹脂、氫氧化鉀、噪聲、酸霧、重復(fù)性靜態(tài)作業(yè)、重復(fù)性動態(tài)作業(yè)等有害因素作為防控重點，為電子封裝行業(yè)職業(yè)有害因素的危害量化評價及其防控措施制定提供了科學(xué)依據(jù)。

    【關(guān)鍵詞】 電子封裝行業(yè)；職業(yè)有害因素；辨識；分析；重點

    0 引言

    信息化程度、信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已成為衡量一個國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達(dá)國家國民總值增長部分的65%與電子有關(guān)[1]。半導(dǎo)體制造技術(shù)是信息技術(shù)的代表之一，其主要包括前段的晶體制造和后段的電子封裝技術(shù)。

    1)電子封裝

    一般情況下，用戶需要的并不是柔嫩易損易蝕的裸芯片，而是帶有外殼的封裝體。電子封裝是指將芯片組裝到一個單獨的封裝體，與其他器件以混合形式或以多組芯片形式安裝在一起，或直接與電路板連接的綜合技術(shù)[2]。封裝對于芯片來說是必須的，因為芯片必須與外界隔離以免造成機(jī)械損傷和防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而破壞電氣性能。電子封裝具有機(jī)械支撐、電性連接、物理保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、散熱防潮、規(guī)格化標(biāo)準(zhǔn)化、易于安裝運(yùn)輸?shù)榷囗椫匾饔门c功能。

    2)技術(shù)演變

    電子封裝技術(shù)演變經(jīng)歷了3個階段：

    ①從基礎(chǔ)的插入式封裝，發(fā)展到四邊引腳的平面貼裝(如QFP)。

    ②從平面貼裝技術(shù)又迅速發(fā)展到球柵陣列貼裝技術(shù)(如BGA)。

    ③從球柵陣列貼裝又將發(fā)展為疊層式或多芯片組合式高性能封裝(如CSP／MCM)[3]。

    3)發(fā)展特點

    在1998年，全球銷售掉620億塊封裝好的集成電路[4]。目前，封裝行業(yè)的增長速度在逐漸大于半導(dǎo)體整體產(chǎn)業(yè)的增長速度。Gartner報道，2007年全球半導(dǎo)體封裝及測試業(yè)的銷售額達(dá)206億美元，增長7.4%，但產(chǎn)業(yè)整體增長僅2.9%。中國現(xiàn)每年需要180億片芯片，而國內(nèi)自給電子封裝供應(yīng)不足市場需求的20%。據(jù)估計，2010年后，中國集成電路的年消費(fèi)將達(dá)到932億美元，其中30%用于電子封裝產(chǎn)業(yè)[3]。

    4)健康安全管理挑戰(zhàn)，給電子封裝行業(yè)帶來新的課題

    眾多的技術(shù)密集型的從業(yè)人員、單價上百萬或千萬的制造設(shè)備、競爭烈規(guī)模大成本高等行業(yè)特點，使得該行業(yè)經(jīng)受不起任何重大的安全事故或人員損失。因此，對于工作環(huán)境及勞動者健康安全的科學(xué)管理，成為電子封裝行業(yè)發(fā)展的重要課題和挑戰(zhàn)之一。而職業(yè)衛(wèi)生的主要工作任務(wù)正是以人群和作業(yè)環(huán)境為對象，通過創(chuàng)造安全健康高效的作業(yè)環(huán)境，最大限度地避免事故損失，保護(hù)勞動者的健康，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[4]。

    “知彼知己，百戰(zhàn)不殆”，管理好安全與人員健康，必須首先了解導(dǎo)致事故的隱患和危害要素，然后再進(jìn)行針對性的防控與管理。筆者研究的就是電子封裝行業(yè)的職業(yè)有害因素的辨別與分析技術(shù)。有害因素的辨識和對其危害大小的分析，相當(dāng)于尋找到為確保安全健康所需要防控的對象和根源，是制定防控管理措施的基礎(chǔ)和依據(jù)。

    5)方法、預(yù)期和目標(biāo)

    利用工程工藝分析法，結(jié)合職業(yè)有害因素致病模型及國內(nèi)外職業(yè)衛(wèi)生相關(guān)法律、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)，展開對電子封裝最基礎(chǔ)的封裝類型——插入式(DIP)及表面貼裝(QFP/SOIC)的制造工藝中職業(yè)有害因素辨識，并對辨識出的有害因素進(jìn)行分析。由于國內(nèi)此類論著較少，筆者目標(biāo)是希望對電子封裝行業(yè)職業(yè)衛(wèi)生工作起到啟發(fā)或指導(dǎo)的作用，作為對國內(nèi)此類論著的補(bǔ)充，為電子封裝行業(yè)的快速而穩(wěn)健的發(fā)展助一臂之力。

    1 職業(yè)有害因素的辨識

    1.1 方法

    從工藝材料、設(shè)備和工藝條件入手，依據(jù)職業(yè)有害因素分類及致病模型和國內(nèi)外相關(guān)法律、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)，對行業(yè)內(nèi)的職業(yè)有害因素進(jìn)行辨識。

    1.2 依據(jù)

    1)中華人民共和國衛(wèi)生部于2002年3月11日頒布的職業(yè)病危害因素分類目錄，衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[2002]63號令。該目錄把所有職業(yè)病危害因素分為10大類別，即：粉塵類、放射性物質(zhì)類(電離輻射)、化學(xué)物質(zhì)類、物理因素、生物因素、導(dǎo)致職業(yè)性皮膚病的危害因素、導(dǎo)致職業(yè)性眼病的危害因素、導(dǎo)致職業(yè)性耳鼻喉口腔疾病的危害因素、職業(yè)性腫瘤的職業(yè)病危害因素、其他職業(yè)病危害因素。

    2)職業(yè)性有害因素及其致病模型，參見文獻(xiàn)[5]，并如下圖所示。

    只有當(dāng)有害因素、作用條件、接觸者個體特征三者同時存在，并且相互作用，才能導(dǎo)致真正的職業(yè)性病損發(fā)生。每個人的個體差異都不一樣，每個用人單位的工作制度要求的工作時間、接觸時間、強(qiáng)度、防控的級別等作用條件也不盡相同，進(jìn)一步的風(fēng)險評價需要大量的數(shù)據(jù)[6]。因此，筆者重點探討的是在行業(yè)內(nèi)具有一定共性的職業(yè)有害因素。

    依據(jù)文獻(xiàn)[5]，職業(yè)性有害因素被分成3類：生產(chǎn)工藝中的有害因素、勞動過程的有害因素、環(huán)境中的有害因素。

    ①工藝過程的有害因素有包括：化學(xué)因素，如有毒物質(zhì)、生產(chǎn)性粉塵等；物理因素，如高溫、高濕、噪聲、振動、電離及非電離輻射、微波、射頻等；和生物因素，如炭疽桿菌、真菌等。

    ②勞動過程的有害因素包括制度、職業(yè)緊張、勞動強(qiáng)度、體位姿勢、工具的合理性、重復(fù)性使用的器官等要素。

    ③環(huán)境中的有害因素指氣候條件、廠房布局、環(huán)境污染等要素。

    職業(yè)有害因素致病模型圖

    1.3 對象

    研究對象為插入式(DIP/SOIC)封裝及表面貼裝(QFP/SOIC)類，以下簡稱為封裝體。

    1.4 辨識

    封裝體基本制造工藝流程，主要包括：芯片背面減薄、劃片、粘片、引線鍵合、塑封、電鍍、印字、切筋成型等流程：

    1)芯片背面減薄及劃片工藝：因研磨/切割硅晶體，有大量細(xì)小粒徑的硅粉末產(chǎn)生并摩擦生熱，因此均產(chǎn)生硅粉塵、熱量等職業(yè)有害因素；切割使用的切割液多為含無毒高分子表面活性劑的水溶液(90%是水)，因此不列為有害因素。

    2)粘片工藝：因粘片用的銀漿成分多含銀粉、環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂對皮膚有刺激或致敏作用，存在皮膚刺激性化學(xué)物質(zhì)環(huán)氧樹脂；高真空等離子清洗工藝使用有害因素微波(如頻率為2.45G的微波)產(chǎn)生等離子體，并使用氧氣或氬氣形成等離子氣體清洗，氬氣為單純窒息性氣體；由于工藝溫度約120～150℃，因此存在高溫物理有害因素；在勞動過程中，要求操作人員反復(fù)鏡檢確保銀漿厚度，存在重復(fù)性靜態(tài)作業(yè)的有害要素。

    3)引線鍵合工藝：引線鍵合一般采用熱擠壓或超聲波熱壓焊法。依照不同的封裝形式，焊線溫度一般在150～350℃不等，此存在高溫有害因素；一般頻率在50～200K的超聲波會被使用以促進(jìn)焊接時的振動和摩擦，中國國標(biāo)未將超聲波列人有害因素目錄，但國際有列為有害因素[7]；勞動過程中人員存在重復(fù)性鏡檢靜態(tài)作業(yè)。

    4)塑封工藝：塑封使用的塑封膠、清膜膠，成分有些含環(huán)氧樹脂、酚醛固化劑、二氧化硅粉末、三氧化二銻等有害因素。工藝溫度約175℃，存在高溫的有害因素；X射線檢查機(jī)常常在此工藝使用，主要是檢查塑封后的可靠性或缺陷，存在電離輻射有害因素，但由于設(shè)備箱體為鉛板和鉛玻璃設(shè)計，機(jī)箱外設(shè)顯示器，正常操作人員沒有機(jī)會暴露于電離輻射；一般塑封機(jī)的環(huán)境噪音在80～87dB，存在噪音。勞動過程中人員存在重復(fù)性鏡檢靜態(tài)作業(yè)和目檢動態(tài)作業(yè)的有害因素。

    5)電鍍工藝：電鍍會用到強(qiáng)堿類如氫氧化鉀去除待鍍表面的油污汗?jié)n；大量使用甲磺酸，過硫酸鹽，甲磺酸錫，甲磺酸鉛，退錫液(30%為硝酸)以完成中和、活化、電鍍等工藝，車間會形成大量硫酸霧、硝酸霧等有害因素；電鍍焊球成分為鉛錫合金或無鉛，有些焊球存在有毒物質(zhì)鉛；酒精經(jīng)常被使用以清潔生產(chǎn)設(shè)備和操作臺；電鍍后烘烤工藝溫度達(dá)155℃，存在高溫有害因素；電鍍車間一般存在噪音，依不同的條件，約在80～88 dB不等。勞動過程中勞動者極易暴露于含化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境中，由于人工過濾電鍍液、更換電鍍液、分析取樣、開蓋設(shè)備維修等操作較多，人員暴露于化學(xué)品和空氣中化學(xué)物質(zhì)的幾率高。

    6)印字工藝：因工藝?yán)眉す庥∽郑嬖诩す庥泻σ蛩亍?/p>

    7)切筋成型工藝：由于是封裝工藝的最后一道，這一工序完成，產(chǎn)品成為成品；工藝要求大量的重復(fù)性動態(tài)作業(yè)(成品目檢)。設(shè)備噪音在80～86 dB不等。

    2 辨識結(jié)果與分析

    依據(jù)職業(yè)病危害因素分類目錄和職業(yè)性有害因素致病模型對有害因素的分類，將辨識的結(jié)果具體匯總分析，參見下表。

    電子封裝工藝的職業(yè)有害因素匯總和分析表

    3 結(jié)論

    1)通過對電子封裝行業(yè)內(nèi)具有一定共性的職業(yè)有害因素進(jìn)行辨識與分析得出，插入式(DIP)及表面貼裝(QFP/SOIC)制造工藝過程中存在：硅粉塵/二氧化硅粉塵、電離輻射、鉛及鉛化合物、甲磺酸鉛、鉛錫合金、氬氣、高溫、微波、環(huán)氧樹脂、氫氧化鉀、硝酸、甲磺酸(含硫酸根)、酒精、過硫酸鹽、激光、噪聲、硫酸酸霧、硝酸酸霧、重復(fù)性靜態(tài)作業(yè)、重復(fù)性動態(tài)作業(yè)和超聲波等多種職業(yè)有害因素。

    2)根據(jù)電子封裝行業(yè)的工藝、設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境的特點分析出，除電離輻射、微波、激光、超聲波有害因素可作為非重點防控的有害因素外，其他存在的有害因素均應(yīng)考慮為重點防控的有害因素。

    3)筆者對行業(yè)職業(yè)危害因素辨識和分析的目標(biāo)是為電子封裝行業(yè)進(jìn)行進(jìn)一步危害量化評價、防控措施制定提供最基礎(chǔ)的依據(jù)。

    4)未涉及危害量化評價所需的關(guān)于個體特征差異或接觸時間、強(qiáng)度、防控級別等作用條件參數(shù)的探討，深入研究有待進(jìn)行。

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