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

    【關鍵詞】 電子封裝行業；職業有害因素；辨識；分析；重點

    0 引言

    信息化程度、信息技術和產業已成為衡量一個國家現代化水平的重要標志。據統計，發達國家國民總值增長部分的65%與電子有關[1]。半導體制造技術是信息技術的代表之一，其主要包括前段的晶體制造和后段的電子封裝技術。

    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[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械損傷和防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而破壞電氣性能。電子封裝具有機械支撐、電性連接、物理保護、環境保護、散熱防潮、規格化標準化、易于安裝運輸等多項重要作用與功能。

    2)技術演變

    電子封裝技術演變經歷了3個階段：

    ①從基礎的插入式封裝，發展到四邊引腳的平面貼裝(如QFP)。

    ②從平面貼裝技術又迅速發展到球柵陣列貼裝技術(如BGA)。

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

    3)發展特點

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

    4)健康安全管理挑戰，給電子封裝行業帶來新的課題

    眾多的技術密集型的從業人員、單價上百萬或千萬的制造設備、競爭烈規模大成本高等行業特點，使得該行業經受不起任何重大的安全事故或人員損失。因此，對于工作環境及勞動者健康安全的科學管理，成為電子封裝行業發展的重要課題和挑戰之一。而職業衛生的主要工作任務正是以人群和作業環境為對象，通過創造安全健康高效的作業環境，最大限度地避免事故損失，保護勞動者的健康，促進國民經濟可持續發展[4]。

    “知彼知己，百戰不殆”，管理好安全與人員健康，必須首先了解導致事故的隱患和危害要素，然后再進行針對性的防控與管理。筆者研究的就是電子封裝行業的職業有害因素的辨別與分析技術。有害因素的辨識和對其危害大小的分析，相當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和依據。

    5)方法、預期和目標

    利用工程工藝分析法，結合職業有害因素致病模型及國內外職業衛生相關法律、規章、標準，展開對電子封裝最基礎的封裝類型——插入式(DIP)及表面貼裝(QFP/SOIC)的制造工藝中職業有害因素辨識，并對辨識出的有害因素進行分析。由于國內此類論著較少，筆者目標是希望對電子封裝行業職業衛生工作起到啟發或指導的作用，作為對國內此類論著的補充，為電子封裝行業的快速而穩健的發展助一臂之力。

    1 職業有害因素的辨識

    1.1 方法

    從工藝材料、設備和工藝條件入手，依據職業有害因素分類及致病模型和國內外相關法律、規章、標準，對行業內的職業有害因素進行辨識。

    1.2 依據

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

    2)職業性有害因素及其致病模型，參見文獻[5]，并如下圖所示。

    只有當有害因素、作用條件、接觸者個體特征三者同時存在，并且相互作用，才能導致真正的職業性病損發生。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、強度、防控的級別等作用條件也不盡相同，進一步的風險評價需要大量的數據[6]。因此，筆者重點探討的是在行業內具有一定共性的職業有害因素。

    依據文獻[5]，職業性有害因素被分成3類：生產工藝中的有害因素、勞動過程的有害因素、環境中的有害因素。

    ①工藝過程的有害因素有包括：化學因素，如有毒物質、生產性粉塵等；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、職業緊張、勞動強度、體位姿勢、工具的合理性、重復性使用的器官等要素。

    ③環境中的有害因素指氣候條件、廠房布局、環境污染等要素。

 

    職業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，有大量細小粒徑的硅粉末產生并摩擦生熱，因此均產生硅粉塵、熱量等職業有害因素；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、環氧樹脂，環氧樹脂對皮膚有刺激或致敏作用，存在皮膚刺激性化學物質環氧樹脂；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，要求操作人員反復鏡檢確保銀漿厚度，存在重復性靜態作業的有害要素。

    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焊接時的振動和摩擦，中國國標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性鏡檢靜態作業。

    4)塑封工藝：塑封使用的塑封膠、清膜膠，成分有些含環氧樹脂、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，但由于設備箱體為鉛板和鉛玻璃設計，機箱外設顯示器，正常操作人員沒有機會暴露于電離輻射；一般塑封機的環境噪音在80～87dB，存在噪音。勞動過程中人員存在重復性鏡檢靜態作業和目檢動態作業的有害因素。

    5)電鍍工藝：電鍍會用到強堿類如氫氧化鉀去除待鍍表面的油污汗漬；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鉛；酒精經常被使用以清潔生產設備和操作臺；電鍍后烘烤工藝溫度達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物質的環境中，由于人工過濾電鍍液、更換電鍍液、分析取樣、開蓋設備維修等操作較多，人員暴露于化學品和空氣中化學物質的幾率高。

    6)印字工藝：因工藝利用激光印字，存在激光有害因素。

    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，產品成為成品；工藝要求大量的重復性動態作業(成品目檢)。設備噪音在80～86 dB不等。

    2 辨識結果與分析

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

    電子封裝工藝的職業有害因素匯總和分析表

 

    3 結論

    1)通過對電子封裝行業內具有一定共性的職業有害因素進行辨識與分析得出，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、重復性靜態作業、重復性動態作業和超聲波等多種職業有害因素。

    2)根據電子封裝行業的工藝、設備、生產環境的特點分析出，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考慮為重點防控的有害因素。

    3)筆者對行業職業危害因素辨識和分析的目標是為電子封裝行業進行進一步危害量化評價、防控措施制定提供最基礎的依據。

    4)未涉及危害量化評價所需的關于個體特征差異或接觸時間、強度、防控級別等作用條件參數的探討，深入研究有待進行。

    參考文獻

    [1] 吳懿平，丁漢，吳豐順等．電子制造技術基礎[M]．北京：機械工業出版社，2006．6

    [2] Peter Van Zant[美]．Microchip Fabrication芯片制造[M]．趙樹武，朱踐知，于世恩等譯．北京：電子工業出版社，2007．1

    [3] 田民波．電子封裝工程[M]．北京：清華大學出版社，2003．9

    [4] Michael Quirk，Julian Serda[美]．Semiconductor Manufacturing Technology半導體制造技術[M]．韓鄭生譯．北京：電子工業出版社，2006．9

    [5] 牛僑．職業衛生與職業醫學[M]．北京：科學技術文獻出版社，2007．1

    [6] 高建明，劉驥，曾明榮等．我國生產安全領域個人風險和社會風險標準界定方法研究[J]．中國安全科學學報，2007，17(10)：91～95

    [7] ACGIH．2006 TLVs and BEIs threshold Limited Values for Chemical Substances & Biological Exposure Indices[M] USA：ACGIH worldwide Signature Publications，2006

    [8] 薛艷敏，李琳，曾慶喜．從“人”與“機”關系看機械企業事故的預防[J]．中國安全科學學報，2007，17(10)：56～61