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1、氢气在微电子封装中的安全使用知识前言：随着微电子工艺的发展，氢氮气铜线键合(Copper wire bonding)、筌氮气贴 片(SMT)、氩氢气等离子体清洗(Plasma cleaning)等在微电子封装中的应用越来越广 泛。氢气在各工序工艺中的作用各不相同，有的参与反应发生了化学变化，有的未参与 反应，总的来说给安全生产带来了一定的隐患。氢是最活泼的元素，氢气极易与氧气发 生化学反应，生成水，着火温度为571 C，因而是最易燃易爆的气体，被人们视为最可 怕的气体。但只要我们掌握氢气与氧气化学反应的特点，掌握燃烧和爆炸的规律，并在 操作中严格遵循氢气反应的规律性，就能充分利用氢气的优点，避
2、免其不利因素。化学品安全技术说明书(MSDS ):氢氮混合气、氩氢混合气均未有专门的MSDS，一般安全管理做法是以氢气、氮 气、氩气的MSDS来要求。氢气一一MSDS：第一部分：化学品名称化学品中文名称：氢；氢气化学品英文名称：HydrogenCAS No.: 133-74-0分子式：H2分子量：2.01第二部分：成分/组成信息化学品名称：氢；氢气第三部分：危险性概述紧急情况综述氢气存储在高压气瓶内，是一种无色、无嗅、易燃的压缩气体。当空气中氢含量4%时，随时都可能发生火灾或爆炸。它比空气轻且火焰无颜色。在可燃范围内的高 浓度的氢气会导致窒息。不要进入这样的区域。潜在健康影响吸入：窒息剂。窒息
3、之前会有感觉。当空气中氢的含量超过其燃烧下限时，则它是 一个既缺氧又易爆炸的混合气。暴露在含氢气中等的空气中会引起眩晕、恶心、失去知 觉。若人处于含有8 10%或更少的氧含量的空气中，将会无任何先兆地失去知觉，失 去自我救护的能力。缺氧会引起严重的伤害或死亡。眼睛接触：无皮肤接触：无慢性影响：无其他过分暴露的影响：无致癌性：未被NTP、OSHA及IARC列为致癌物第四部分：急救措施吸入：人员若缺氧，必须将其移到空气清新处，若已停止呼吸，采用人工呼吸，若 呼吸困难，则吸氧，并迅速进行医务处理。皮肤接触：不适用眼睛接触：不适用摄入：无医生须知：无第五部分：消防措施形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引
4、起燃烧爆炸。氢气是已知的最轻气体，能使 空气或其它气体密封良好的系统，可能会使氢气泄漏。在室内使用和储存时，漏气上升 滞留建筑物的顶部，遇火星会引起爆炸。与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。有害燃烧产物：灭火方法及灭火剂：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气 体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。雾状水、二氧化碳。消防员的个体防护：禁止使用的灭火剂：闪点(C)： -50自燃温度(C)： 400爆炸下限%(V/V)： 4.1爆炸上限%(V/V)： 74.1第六部分：泄漏应急处理应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并隔离直至气体散尽，切断火源。 建议应急处理人员戴自
5、给式呼吸器，穿一般消防防护服。切断气源，抽排(室内)或强力 通风(室外)。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容 器不能再用，且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。第七部分：操作处置与储存操作注意事项：不要在连好之前打开钢瓶阀。否则会自燃。氢气是已知的最轻的气 体，不需要排空就会聚集在建筑物的顶部。能使空气或其他气体密封良好的系统，可能会使氢气泄漏。用测漏液检测系统的泄漏，千万不要用明火测漏。储存注意事项：储存区内应有“禁止吸烟和使用明火”的警示牌。储存区域内不应 有火源。氢气的储存或使用区域内，所有电器必须有防爆设施。第八部分：接触控制/个体防护工程控制：密闭操作。
6、提供良好的自然通风条件。呼吸系统防护：高浓度环境中，佩带供气式呼吸器或自给式呼吸器。眼睛防护：一般不需特殊防护。身体防护：穿工作服。手防护：一般不需特殊防护。其他防护：工作现场严禁吸烟。避免高浓度吸入。进入罐或其它高浓度区作业， 须有人监护。第九部分：理化特性外观与性状：无色无臭气体。熔点(C)： -259. 2沸点(C)： -252. 8相对蒸气密度(空气=1)： 0. 07饱和蒸气压(kPa)： 13. 33 /-257. 9C燃烧热(kJ/mol)： 241.0临界温度(C)： -240临界压力(MPa)： 1.30闪点(C)： -50引燃温度(C)： 400爆炸上限%(V/V)： 74
7、.1爆炸下限%(V/V)： 4.1溶解性：不溶于水，不溶于乙醇、乙醚。主要用途：用于合成氨和甲醇等，石油精制，有机物氢化及作火箭燃料。第十部分：稳定性和反应活性稳定性：在常温常压下稳定禁配物：强氧化剂、卤素。避免接触的条件：光照。聚合危害：不能出现分解产物：水。第十一部分：毒理学资料氢是一种简单的窒息剂第十二部分：生态学资料氢气不会在生态学方面产生不良反应。氢中不含有任何1类或2类的分解 臭氧的化学物质。氢未被列为海洋污染物。第十三部分：废弃处置未用的产品/空容器：将空的容器及未用的产品返回 给 供应商。不要将未用的 产品擅自处理掉。系统中的残留气体应按一定的比例，通过一个烟囱在高处排空。这个
8、烟囱应远离 易燃物。第十四部分：运输信息危险货物编号：21001UN 编号：1049包装标志：易燃气体包装类别：II类包装包装方法：钢质气瓶运输注意事项：易燃压缩气体。储存于阴凉、通风仓间内。仓温不宜超过30C。远离火种、热源。防止阳光直射。应与氧气、压缩空气、卤素（氟、氯、漠）、氧化剂等分开存放。切忌混储混运。储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型。第十五部分：法规信息化学危险物品安全管理条例、化学危险物品安全管理条例实施细则工作场所安全使用化学品规定常用危险化学品的分类及标志第十六部分：其他信息危害等级：NFPA等级HMIS等级健康：0健康：0可燃性：4可燃性：4反应性：0反应性：0特殊说
9、明：简单窒息剂氮气、氩气-MSDS （较简单，不在此描述）氮气、氩气均为无毒、无色、无味、不可燃的惰性气体，当气体浓度达到使空气中 的氧含量低于19.5%时会导致窒息，氮气比空气略轻，氩气比空气重。氢气的燃烧和爆炸危险性：氢气燃烧的条件是达到燃点以上，因而如果有空气泄漏的话，只要加热到574C以 上，就能使氧气逐步与氢气反应燃烧，而不致积聚后造成爆炸。氢气的点火能量很低，静电就能将其点燃。纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰。用烧杯罩在 火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。氢气的爆炸只有具备以下三个条件才能发生，一是氢气与氧气同时存在于有限 的空间内，二是氢气的
10、含量在爆炸范围内，三是有火源引入。爆炸的过程大致为火源引 入，使火源附近的可燃气体燃烧，发出热量，体积膨胀，压缩其邻近层，使该层温度升 高，继续燃烧，如此迅速传播，使全部氢气瞬间同时发生反应，气体体积急剧膨胀产生 高压而使设备损坏或人员受伤。据氢气协会和美国能源部能量效率与可再生能源办公室共同发表的有关氢气安全情 况说明书内容获悉，氢气不见得比汽油和天然气更危险。事实上，比起汽油和其他燃料， 氢气的差异性实际上为其提供了安全优势。然而，所有易燃物都需要进行可靠的处理。 与汽油和天然气一样，氢气这种易燃物在特定情况下能够发生危险。虽然这样，如果遵 守简单原则，以及使用者对其性能有充分了解的话，氢
11、气是能够安全处理的。1）与其他易燃物的比较氢气比空气轻，扩散速度比天然气快3.8倍，这就意味着，如果氢气发生扩散，它 将快速扩散成不可燃浓度。氢气向上扩散速度几乎可达到45mph（65.6英尺/s），题气 的2倍，天然气的6倍。因此，除非受到屋顶、通风差的屋子或其他充有上升气体的场 所限制，氢气的物理定律会防止它聚集在泄露处周围（或靠近使用充氢设备的人员）。 简单的说，要造成火灾危害性，氢气首先需要被限制在狭小的空间内；然而，因为氢气 是宇宙中最轻的元素，因此很难将它控制在固定空间。工业领域在设计需要使用氢气的 结构中考虑到氢气的这些特性。在万一出现意想不到的氢气泄漏的时候，这 些设计将帮 助
12、氢气扩散并远离使用人员。氢气是无气味，无色，无味道的气体，所以人类感官无法对其泄漏有所警觉。然而， 考虑到氢气是向上挥发的气体，氢气在室内发生泄漏会暂时聚集在天花板处，最终将转 移到角落。基于这些原因，工业领域通常使用氢气感测器来帮助检测氢气泄漏，几十年 来，氢气感测器保持了极高的安全记录。2）燃烧氢气燃烧主要生成热量和水。由于缺乏碳元素，以及当氢气燃烧时产生吸热水蒸气， 引燃氢气产生的热辐射将比引燃碳氢化合物少得多。因为氢气在燃烧时在火焰附近释放 较低的热量（火焰本身作为热点），所以产生二次火灾的风险较低。与任何易燃物质一样，氢气可燃烧。但是氢气的浮性、扩散性以及很小的分子大小 特点使它很难
13、聚集并产生燃烧。想让氢气发生燃烧，需要同时满足一定的氢气浓度、出 现引火源以及适当数量的氧化剂（如氧气）氢气具有很宽的燃烧范围（空气中为4%74%），引燃氢气（0.02mJ）所需的能量 非常低。然而，当氢气的浓度很低时（低于10%），引燃氢气所需的能量就要很高，与 天然气和汽油在他们相应的燃烧范围内所需的引燃能量差不多，实际上在接近氢气较低 燃烧范围的情况下，氢气更难被引燃。3）爆炸氢气不会在氢气罐或任何仅充有氢气的地方发生爆炸。像氧气这样的氧化剂的纯氧 浓度必须至少为10%，或者空气浓度为41%。氢气的爆炸浓度范围为18.3%59%。尽管 爆炸范围很宽，需要牢记的是，比起氢气，汽油更具危险性
14、，因为汽油的在1.1%3.3%这样较低的浓度下就能够发生爆炸。另外，氢气由于其向上挥发的特性使得它很难在露 天的环境下发生爆炸。这与像丙烷或汽油这样的重气体正好相反，他们在地面盘旋，存 在更大的爆炸危险性。氢氮、氩氢混合气的性能由于掺杂了大量的惰性气体，与纯氢气的很大的区别，可 燃性、爆炸性大大降低，实验表明混合气氢含量需在15%以上才能在空气中点燃。使用氢气时的安全注意事项氢气是可燃易爆气体，并且着火能低、扩散速度大，也是窒息性气体，所以在使 用氢气时，除应严格遵守氢气安全使用的规定外，主要应防止氢气集聚形成爆炸混合气 和防止氢气着火、回火等事故的发生。（1）为防止使用场所内氢气的集聚，应采
15、取良好的通风措施、即时的氢气泄漏报警系 统。（2）氢气供应系统的设备、管路及其附件、阀门的选型、选材和施工验收、维护管理 都应做到准确、严格，使氢气供应系统始终处于完好状态，不得有泄漏现象发生。（3） 应按规定检查使用氢气场所的电气装置（包括防静电接地）的防爆措施、装置接线（缆）的完好性，即时发现缺陷、即时正确处理。（4）应按规定检测氢气纯度，使用场所内的氢气浓度，即时发现超标或不合格，即时查明原因，即时处理、直至停止供氢进行检查。（5）应按规定检查氢气供应系统的阻火器是否完好、阻火性能等，使之确保氢气使用过程的安全性。主要氢气安全防范措施：1、通风2、安装有大量氢气报警器。3、定期采用手持式氢气检测仪对氢气浓度进行检测。4、所有氢气管道采用不锈钢并接地。5、生产车间维持一定的湿度，降低静电的积聚。6、送入生产区的氢气浓度有在线浓度检测，一但高于规定范围立即切断氢气管道。附录：氢气安全规程标准名称：氢气使用安全技术规程GB 4962-85 UDC 614.83.661.96标准编号：GB 4962-85 UDC 614.83.661.96
