Московский Институт Электронной Техники

Технический Университет

Домашняя работа №1 по курсу

“Производственная и экологическая

безопасность в микроэлектронике”

Вариант №24

Выполнил: Чугунов А. В. МП-40

Преподаватель: Никулина И. М.

Москва 2002г

Вопрос 1.

Методика анализа ПЭБ. Участок автоматического производства.

1. Декомпозиция анализируемых объектов с целью выявления материальных носителей потенциальной опасности.

1.1 Предметы труда (исходные материалы).

Исходные материалы подложек, в состав которых входят аморфные силикаты, боросиликатные, кварцевые стекла, ситаллы, фотоситаллы, керамика.

1.2 Средства труда: машины, орудия, сооружения, здания, энергия.

a.       оборудование для резки подложек;

b.      отдельное производственное помещение завода.

1.3 Продукты труда, полуфабрикаты — подложки толстопленочных гибридных ИМС, подвергаемые дальнейшей обработке по технологической цепочке.

1.4 Оборудование располагается в помещении без специальных требований к чистоте воздуха.

1.5 Природно-климатическая среда.

Предприятие находится в средней полосе РФ. Максимально возможная температура в течении года - от +30°С до +35°С, минимально возможная - от -35°С до -40°С. Средняя летняя температура +25°С, средняя зимняя -25°С. В зимнее время большую часть дня необходимо искусственное освещение.

2.      Составление перечня факторов обитаемости.

2.1              Физические факторы.

a.       движущиеся элементы;

b.      параметры микроклимата в производственном помещении температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха);

c.       уровень шума;

d.      нерациональное освещение;

e.       опасность поражения электрическим током.

2.2              Химические факторы.

Отсутствуют.

2.3 Биологические факторы.

 Производственное помещение не способствует появлению биологически опасных факторов.

2.4 Психофизиологические факторы.

a.       эмоциональные перегрузки;

b.      монотонность труда.

3.      Количественная и качественная оценки факторов обитаемости.

Фактические значения факторов, получаемые при помощи измерений или на основе экспертных оценок.

3.1              Физические факторы.

a.       Движущиеся элементы представляют собой опасную постоянную зону. Применяются оградительные и сигнализирующие устройства, предохранительные защитные средства и дистанционное управление, предусмотренное конструкцией оборудования.

b.      В производственном помещении поддерживаются постоянные параметры микроклимата. Температура воздуха в производственном помещении составляет 221°С, относительная влажность —6010%.

c.       Уровень шума является высоким. Основным источником шума являются движущиеся элементы оборудования.

d.      В помещении используется искусственное освещение, которое осуществляться системой общего равномерного освещения с использованием газоразрядных ламп.

e.       Напряжение питания режущего оборудования составляет 380В. Токоведущие части, находящиеся под напряжением, изолированы от случайного прикосновения.

3.2              Химические факторы.

Отсутствуют.

3.3              Биологические факторы.

Отсутствуют.

3.4 Психофизиологические факторы.

Работа оператора установки может способствовать появлению эмоционального дискомфорта, величина которого будет зависеть от особенностей психики человека.

4. Сравнение результатов оценки факторов с нормами и допустимыми значениями с целью выявления опасных и вредных факторов.

Перечень опасных и вредных производственных факторов применительно к конкретным условиям.

4.1              Физические факторы.

a.       Общими требованиями к средствам защиты являются: максимальное снижение опасностей и вредностей на рабочих местах; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов, для которых они предназначены; надежность, прочность, удобство обслуживания машины и механизмов в целом, включая средства защиты.

b.      Параметры микроклимата в основном соответствуют оптимальным или отличаются от них незначительно. Теоретически существует вероятность возникновения временных отклонений в результате сбоев системы кондиционирования, аварий, халатности и т.д. Параметры микроклимата в рабочей зоне должны соответствовать следующим нормам (помещение характеризуется незначительным избытком тепла, категория работы — средней тяжести):

Оптимальные значения			Допустимые значения
Температура воздуха в °С	Относительная влажность в %	Скорость движения воздуха, м/с	Температура воздуха в °С	Относительная влажность в %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный и переходный периоды года
17-19	60-30	<= 0,3	15-20	<= 75	<= 0,5
Теплый период года
20-23	60-30	0,2-0,5	Не более, чем на 3°С выше средней температуры наружного воздуха в 13 часов самого жаркого месяца, но не более 28°С	При 28°С не более 55%.  При 27°С не более 60%.  При 26°С не более 65%. При 25°С не более 70%.  При 24°С не более 75%.	0,3-0,7

c.       Существует большая вероятность превышения уровня шума. Шум на рабочем месте оператора не должен превышать нормативных уровней, значения которых приведены в таблице (так как шум постоянный, используем метод нормирования шума по предельному спектру):

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления, дБ
99	92	86	83	80	78	76	74

(Для постоянных рабочих мест в производственных помещениях и на территории предприятий)

d.      Возможно несоответствие величины освещенности установленным нормам. Норма для наименьшей освещенности помещения с использованием системы общего освещения газоразрядными лампами (работа оператора — VI разряда, т.е. грубой точности) составляет 100 лк (независимо от характеристики фона и контраста объекта с фоном).

e.       В плане электробезопасности данное производственное помещение можно классифицировать как помещение без повышенной опасности. Поражение электрическим током маловероятно, однако возможно в случае, например, появления напряжения на конструктивных металлических частях установки в результате повреждения изоляции токоведущих частей, замыкания фазы сети на землю и др. В этом случае при двухфазном включении человека (с сопротивлением 1000 Ом) в цепь через него протечет ток, примерно равный I_h = 380/1000 = 0,38A. Этот ток для человека смертельно опасен.

5. Комплексная оценка жизнедеятельности и возможности возникновения опасных ситуаций.

Категория тяжести труда по рабочим местам и профессиям.

Условия труда характеризуются, с одной стороны, трудовым процессом, а с другой — санитарно-гигиенической обстановкой, в которой совершается процесс.

1.      Трудовой процесс. По затратам физической энергии работу оператора обрабатывающего станка можно отнести к категории легких физических работ (категория 1). Монотонность работы может привести к повышенной утомляемости при длительном однообразном трудовом режиме.

2.      Санитарно-гигиеническую обстановку на рабочем месте можно охарактеризовать как неблагоприятную. Основным вредными факторами является шум от работы оборудования.

6. Выбор принципов и методов (А, Б, В, Г), разработка мероприятий, выбор и расчет средств защиты работающих от опасных и вредных факторов.

А. Механизация, автоматизация, дистанционное управление, применение роботов. Безопасность труда оператора можно обеспечить при помощи максимальной автоматизации работы с оборудованием. Для этого можно применять системы автоматического контроля процесса. Также важно предусмотреть использование устройств контроля сбоев и сигнализирующих устройств.

7.         Оценка эффективности разработанных мероприятий и выбранных средств защиты. Показатели технического, социального, экономического эффекта.

Необходимо оценить эффективность используемого заземления, герметичность коммуникаций и газораспределительной системы. Экономические затраты на осуществление вышеприведенных методов защиты не должны быть высоки, так как технические средства должны быть в комплекте оборудования, используемого на данном предприятии. Системы защиты, выпускаемые специализированными предприятиями, рассчитаны на получение высокого соотношения экономического и защитного эффекта, ведущего к безопасной и высокоэффективной работе людей на данном предприятии.

Вопрос 2.

Защита от статического электричества.

Возникновение разрядов статического электричества.

На предприятиях микроэлектроники получают в больших количествах и широко используют вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества. Электрические разряды часто являются причиной пожаров и взрывов. Кроме того, из-за статического электричества нарушаются технологические процессы, снижается производительность установок, точность показаний электрических приборов и приборов автоматики. Поэтому защита от статического электричества на предприятиях имеет очень большое значение.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах называется электризацией. Статическое электричество возникает в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов и ионов при соприкосновении двух поверхностей неоднородных жидких или твердых веществ. На поверхности соприкосновения образуется двойной электрический слой, представляющий собой расположенные определенным образом электрические заряды с противоположными знаками. В зависимости от природы образования двойного электрического слоя различают электрическую, адсорбционную, контактную, пьезоэлектрическую и индуктивную электризацию. В реальных условиях формирование двойного слоя нередко обусловлено одновременным действием нескольких факторов.

В отношении электризации опасными являются дисперсные системы, состоящие из частиц твердых и жидких веществ, распределенных в воздухе. К таким системам относятся пыль, дым, туман.

Электризация жидкостей, в условиях производства происходит в следующих случаях: при наливе, сливе и перекачке электризующихся жидкостей из незаземленных резервуаров и других емкостей; при фильтровании жидкостей и перемешивании их различными приспособлениями, разбрызгивании, очистке загрязненных предметов в растворителях при перевозке жидкостей в незаземленных емкостях; при фильтровании через сетки.

Степень электризации жидкости в основном зависит от ее диэлектрических свойств и кинематической вязкости, температуры, скорости потока (истечения), диаметра и длины трубопровода, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок. Во время протекания жидкостей по трубам или резиновым шлангам с увеличением скорости истечения разность потенциалов увеличивается.

Когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, определяемая накоплением на них зарядов, достигает критической величины, возникает статический разряд. Для воздуха пробивное напряжение составляет примерно 30 кВ/см.

Степень электризации поверхности веществ считается безопасной, если измеренные максимальные значения поверхностей плотности заряда не превосходят предельно допустимого значения для данной среды. За предельно допустимое значение принято такое, при котором максимально возможная энергия разряда W с поверхности данного вещества не превосходит 0,25 минимальной энергии воспламенения окружающей среды Wmin , т.е.

W 0,25 Wmin.

Воздействие статического электричества на организм человека

Статическое электричество оказывает вредное воздействие на организм человека, причем не только при непосредственном контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженных поверхностей. Систематическое воздействие электрических зарядов на человека вызывает головную боль, раздражительность, боли в области сердца. Установлена также, что отрицательно заряженные частицы пыли глубже проникают в дыхательные пути человека, чем незаряженные или заряженные положительно. Поэтому при длительном пребывании людей в сфере действия электрического поля при значительной запыленности воздуха наблюдается резкое увеличение заболеваний дыхательных путей.

Разность потенциалов зарядов статического электричества достигает больших величин, но так как емкости заряженных предметов и тела человека незначительны, а сопротивление относительно земли велико, то через тело человека пройдет ток в несколько ампер. Время прохождения тока исчисляется микросекундами и поэтому его воздействие не представляет опасности для жизни человека, но в результате мышечной реакции, вызванной электрическими ударами, возможны физические увечья (при падении с высоты, ударах об оборудование и т.д.).

Меры защити от статического электричества

Борьба с опасным проявлением статического электричества ведется предотвращением наложения зарядов и образования взрывоопасных концентраций газов, паров или пыли. Предотвращение опасности электростатических зарядов достигается заземлением оборудования, повышением поверхностной проводимости диэлектриков, ионизацией среды, уменьшением опасности статической электризации горючих жидкостей.

Заземление является основным способом защиты для металлического оборудования, если его поверхность не покрыта эмалью или если на ней образуются осадки непроводящих веществ. Заземление, как правило существляется в двух местах. Заземляются мeталлические конструкции, предназначенные для переработки, хранения и транспортировки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих газов и пылевидных продуктов. Сопротивление заземлявшего устройства допускается до 100 Ом.

Поверхностную проводимость диэлектриков повышают увеличением относительной влажности воздуха и применением антистатических примесей. Цри относительной влажности воздуха более 70 % на поверхности материалов адсорбируется, пленка влаги с некоторым количеством примеси, которая повышает поверхностную проводимость веществ. Доя повышения влажности воздуха используют кондиционеры, разбрызгивающие сопла и т.д. Иногда этот способ нельзя применять по соображениям технологического характера (плетса влаги приводит к браку продукция), если материал содержится при высокой температуре (пленка не образуется на поверхности) и если скорость перемещения заряженного материала больше скорости образования поверхностной пленки. Для получения пленки влаги на поверхности можно охлаждать материалы до температуры ниже температуры окружающей среды.

Наиболее целесообразно этот способ применять в зимних условиях, когда статическое электричество проявляется особенно сильно и на охлаждение материалов практически не требуется дополнительных затрат.

Антистатические примеси создают поверхностные пленки на материале с удельным сопротивлением менее Ом*см. Рекомендуется применять полупроводниковые керамические покрытия (набрызгом, распылением, испарением или окрашиванием), проводящую резину или антистатические пластмассы. В ременных передачах и ленточных транспортерах применяют антистатическую смазку внутренней поверхности ремня или ленты.

Ионизация воздуха заключается в нейтрализации поверхностных электростатических зарядов ионами противоположного знака. Оно осуществляется нейтрализаторами.

По принципу действия нейтрализаторы подразделяются на индукционные, высоковольтные, высокочастотные, радиоактивные и комбинированные.

Опасность статической электризации жидкостей можно снизить или устранить повышением электропроводности жидкости введением антистатических присадок и снижением скорости движения жидкостей - диэлектриков (для этилового и метилового спиртов - 2-3 м/с, а для сложных эфиров - 9-10 м/с). При сливе жидкостей нельзя их перемешивать, разбрызгивать или распылять; при наливе сливная труба должна опускаться почти до дна сосуда. Во избежание взрывоопасных концентраций применяют вентиляцию с высокой кратностью воздухообмена, заполняют свободное пространство в резервуарах азотом или углекислотой, а также, если позволяет технология, заменяют горючие материалы негорючими.