无线电电子工业发展迅速,广泛应用于无线电通讯、无线电广播和电视、无线电遥测和遥控、电子计算机等生产方面。无线电电子设备已由电子管发展到晶体管以至集成电路。
电子工业可分为元件厂和整机厂两种。元件厂生产无线电元件、电子管、半导体(晶体管)、集成电路等。整机厂生产无线电控制设备、无线电通讯设备、雷达、电子计算机等。
无线电元件生产 无线电元件生产电容器、整流器、变压器、电表、电阻、话筒、喇叭等,种类比较繁多。其共同生产过程主要为: 材料制造—→零件制造—→表面处理—→装配—→检验—→成品。
各种工艺过程接触的有害因素有多种多样。
(1) 材料制造: ①云母片: 云母粉尘。②电容器纸:苯乙烯,甲苯。③喇叭纸: 酚醛树酯,硝酸纤维漆,甲苯,二甲苯,香蕉水,高温。④陶瓷: 石英粉尘,高温。⑤釉料: 铅尘。⑥三氧化铁: 铁粉尘。⑦粉银浆: 环己酮,硝酸银,正丁醇,硼酸铅,大茴香油,松香,三乙醇胺等十几种。
(2) 零件制造: ①瓷件: 石英粉尘,氧化铍粉尘。②磁体磁芯: 高温,高频电磁场,金属粉尘。③银片: 粉银浆。④各种外壳: 噪声。⑤纸盒: 香蕉水。⑥胶木零件: 酚醛树酯。⑦宝石轴承: 精细作业,粉尘,X射线。⑧碳膜片: 酚醛树脂。⑨漆包线: 酚醛树脂,甲醛。⑩金属零件: 铝尘。(11)游丝: 精细作业。
(3)表面处理: ①清洗: 酸,碱。②腐蚀: 三酸 (硫酸、硝酸、盐酸),氢氟酸。③上釉: 铅。④电镀:三酸,氰化物,铬酸。⑤硒铋蒸发: 硒,铋,高温。⑥喷铅锡合金: 铅,高温。⑦熏硫: 硫磺,萘。⑧被碳: 三氯乙烯,正庚烷、硅酸、高温。⑨被银: 粉银浆。⑩上漆:甲苯。(11)浸蜡: 石英粉尘,氨,高温。(12)浸锡: 铅。(13)瓷体烧成: 高温,氢氧化铍。
(4) 装配: ①装片: 清洗浸锡时接触铅。②焊接:铅、锡、松香。③卷绕: 粘薄膜时接触二甲苯。
无线电元件从原材料制备到元件形成,接触毒物品种较多,除以上列举者外,对工人有影响的主要为粉尘,如陶瓷、铍、铝、铁及少量锰尘等,可引起尘肺、铍肺等。由于常用甲苯、二甲苯、三氯乙烯、汽油等有机溶剂以及铅烟、铅尘,可引起职业性中毒。其次为三酸、正丁醇、硝酸银、丙酮、酚醛树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙二胺、镍等有刺激作用,可引起接触性皮炎和过敏性皮炎。此外,还接触高频、噪声等物理因素。
预防措施可采用工艺改革如水爆清砂、电泳涂漆、无苯稀料,用无毒洗涤剂代替三氯乙烯等。
电子管生产 其生产过程是: 原料—→材料制备 (玻璃熔炼,钨丝,钼丝,镍带,铁带,镀镍铁带)—→零件制造(玻壳,芯柱,管针,金属零件,阴栅极,热丝,消气剂)—→表面处理 (电镀,零件清洗,腐蚀,热处理)—→装配 (装架,封口,排气,老炼,烤消,试验)—→检验—→打印—→成品。
电子管生产过程中的有害因素分列如下:
(1) 材料制备: ①玻璃配料: 石英粉,铅丹,三氧化二砷,碳酸钾。②玻璃熔炼: 石英粉,铅丹,三氧化二砷,高温。③钨丝: 硝酸钍,三氧化钨粉,氨,石墨乳。④钼丝: 硝酸钍,三氧化钼粉,氨,石墨乳。⑤镍带: 三酸,汽油。⑥镀镍铁皮: 三酸。
(2) 零件制造: ①玻壳: 石英粉尘,铅丹,三氧化二砷,煤气,高温。②芯柱: 高温,煤气。③管针:硫酸,盐酸。④金属零件: 三氯乙烯,汽油。⑤阴栅极:噪声。⑥热丝: 甲醇,丙酮,汽油。⑦消气剂: 金属钼粉,铅粉,铈,锶,硝棉溶液,钍粉。⑧磁芯: 粉尘。
(3) 表面处理: ①电镀: 三酸,碱,氰化物,硫酸铜,硫酸镍,铬酸。②零件清洗: 三氯乙烯,汽油,三酸。③腐蚀: 三酸,氢氟酸。④热处理: 氢氧化钠,盐酸。
(4) 装配: ①装架: 精细作业。②封口: 高温,高频,煤气。③排气: 汞,X射线,高频。④老炼: 高温。⑤烤消: 高温,高频。⑥试验: 噪声,振动。
(5) 检验: 精细作业。
(6) 打印: 丙酮。
电子管的零件细小,其大小以微米计,均为精细作业。一般工人入厂3~4年后视力明显减退,要配戴眼镜。工作7年以上工人多凭经验摸索操作,或调换工作。
预防措施,精细作业要合理照明,增加工间操、眼睛保健操等。高频采用铜丝网屏蔽或隔离。
晶体管生产
锗合金管 其生产过程是:①锗单晶切片。②锗片化学腐蚀: 用双氧水、甲苯清洗。③零件清洗: 铟球、铟镓球、镍架、锡环用丙酮、硝酸、磷酸、冰醋酸腐蚀。④装石墨船: 装上下摸,锡片,镍支架,锗片装入石墨船。⑤烧结: 石墨船送入炉中烧结。⑥化腐电解: 用丙酮去油,用过氧化氢、氢氧化钠、氢氟酸腐蚀。⑦涂胶: 用硅胶、甲苯、丙酮。⑧管芯装配(点焊管座): 刮铟、装结、点焊过程用乙醇、盐酸。⑨封帽: 用丙酮去油,用硅脂、甲基硅油、分子筛配制硅脂分子筛,装入管帽,与管子冷焊。⑩老化筛选: 涂边胶用丙酮、甲苯。晶体管通电老化。(11)成测分类: 测试接触微波。(12)打印: 用丙酮。
从晶体管元件及材料制备到成品接触的毒物品种很多,零件又非常细小,对健康有危害的主要有苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、盐酸、磷酸、硝酸、氢氟酸、酮类以及高频、微波。
硅平面晶体管 其生产过程是: ①切、磨、抛: 单晶硅切割成片,然后用金刚砂进行研磨,再用抛光粉进行抛光。②硅片清洁: 用丙酮、四氯化碳、硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、重铬酸钾清洗。③外延: 四氯化硅蒸气通入石英管,用氢气还原。单晶硅片高频加热,在其上生长一层单晶硅层。④一次氧化 (基区氧化):硅片装在石英船上,放进高温炉中,通入氧气进行氧化,在表面生长一层二氧化硅保护硅层。⑤一次光刻(基区光刻):涂感光胶(由聚乙烯醇肉桂酸酯、5-硝基苊、环己酮配制而成),前烘,曝光,显影 (用显影剂丁酮、甲醇),坚膜,腐蚀氧化膜(用氢氟酸、氟化铵),除去感光胶 (用硫酸煮沸)。⑥硼预扩散 (基区扩散):由刻去氧化层的窗口用硼酸三甲酯、硼酸三丙酯、三溴化硼等液态源硼向硅片内进行基区扩散。⑦硼扩散: 将硼预扩散过的硅片放入主扩散炉进行主扩散,通氧,升温,同时进行二次氧化。⑧二次光刻(发射区光刻)。⑨磷扩散: 用三氯氧磷或五氧化二磷作为扩散杂质源,用氮气作携带气体,加温扩散形成发射区。⑩三次氧化。(11)三次光刻 (引线孔光刻)。(12)蒸铝: 抽真空,加热,在硅片上发射区和基区蒸发上一层铝,作为欧姆接触电极。(13)四次光刻(铝光刻):光刻铝,刻出引线,作为电极引线。(14)中间测试。(15)划片: 将硅片上管芯划开。(16)烧结: 将管芯烧结在管壳的底盘上。(17)键合: 用金丝或硅铝丝通过热压键合,将发射极、基极与底座管脚连接。安装时要涂上一层保护胶。(18)封帽: 将管芯密封在管壳内。(19)成品测试。(20)包装、打印。
为了保持硅片清洁,反复进行化腐清洁需用三酸、重铬酸钾、氢氟酸腐蚀,用溶剂如丙酮、乙醇、四氯化碳去蜡、去脂。这些化学物对皮肤粘膜有刺激作用,但用量不大。如能在通风橱内操作,加强通风,则影响不大。外延工序接触四氯化硅,刺激作用较大。在暗室中进行光刻及测试,可引起视力疲劳。甩胶接触溶剂环己酮,浓度较大时有麻醉作用。扩散工序接触高温;三氯氧磷、硼酸三甲酯蒸发气体有刺激作用。硅平面晶体管生产的主要危害为刺激性气体、有机溶剂。此外,尚有高温、高频、超净环境的作用,可有神经衰弱综合征和粘膜刺激症状。
砷化镓单晶 其生产过程是: ①容器 (反应管、石英舟、升华管) 清洁: 用氢氧化钠溶液、王水清洁。②砷的升华: 砷放入升华管内,升华管放入升华炉内,升温升华。③砷脱氧: 砷在高真空中加热,除去砷表面的微量氧化膜。④镓脱氧: 镓在高真空中加氧,除去表面的微量氧化膜。⑤砷化镓的合成和单晶生长: 砷与镓在反应炉中反应管内升温生长单晶。
在清洁过程中接触三酸及氢氧化钠,有腐蚀作用,应避免溅到皮肤上,并加强通风。砷升华、砷脱氧、拉单晶在加温时,如石英管破裂可形成三氧化二砷烟,吸入后可引起砷中毒。此时应关闭操作室,进行通风排毒。
半导体集成电路 这是在同一块半导材料上制造晶体管、电阻、电容。这些元件都采用蒸发形成的金属条线连接,形成一个完整的电路,即集成电路。生产方法与平面晶体管方法相同,只是增加隐埋和隔离工艺。其生产过程是: 切、磨、抛→隐埋层氧化→光刻隐埋层→隐埋层扩散(锑) →外延→隔离区氧化→光刻隔离区→隔离区扩散(硼)→光刻基区→基区扩散(硼) →光刻发射区→发射区扩散→光刻引线孔→蒸发铝层→反刻电板→合金化→初测→划片→引线压焊→封管→工艺筛选→总测。
隐埋层氧化系在硅片表面氧化。在氧化膜上刻蚀出隐埋层扩散的窗口,然后用三氧化二锑作扩散源进行隐埋层扩散,形成高杂质浓度的隐埋层。然后去除表面氧化层,外延生长外延层。以后进行隔离工艺,在外延层生长一层氧化膜,用光刻方法刻蚀出隔离的窗口,再进行高浓度硼扩散,将外延层分割成被硼扩散包围的孤离的小岛。以后即在此小岛上进行基区硼扩散和发射区磷扩散。
生产性有害因素及预防措施可参见晶体管生产。
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