Когда дело доходит до производства критически важной электроники, очень важно учитывать затраты, выходящие за рамки денежных вложений. Безопасность работников важна на производстве. К сожалению, во многих процессах производства микроэлектроники используются токсичные химические элементы, которые могут представлять опасность для здоровья. Какие риски существуют, и как персонал работает над их минимизацией?
В полупроводниковых установках используется несколько жидкостей и растворителей – кислотных, щелочных или иных – которые могут быть столь же тяжелыми для физиологии человека, как и для обрабатываемых материалов. Помимо того, что они едкие, многие широко используемые химические вещества известны как канцерогены для человека. Некоторыми примерами, которые могут нести высокий риск, являются толуол, ацетон, метиленхлорид, ксилол, хлороформ и изопропиловый спирт. Другие, например простые эфиры гликоля, могут даже нанести вред репродуктивной системе.
Часто рабочие могут случайно поглотить эти вещества при прямом контакте с кожей; однако прямой контакт – не единственный способ пострадать. Вдыхание вредных газообразных побочных продуктов, таких как озон, окись углерода и фосген, также может вызывать многочисленные проблемы со здоровьем, включая раздражение кожи, повреждение глаз, головные боли и проблемы с пищеварением, среди многих других.
Производители устанавливают процедуры безопасности для минимизации рисков – в соответствии с рекомендациями OSHA, CDC, ANSI и SESHA. Эти стандарты безопасности часто включают средства индивидуальной защиты (СИЗ).
Металлы, несомненно, имеют решающее значение в производстве полупроводников. Кадмий, теллур, галлий, ртуть и мышьяк являются краеугольными элементами в определенных щепках. Эти элементы в основном присутствуют в химических соединениях, таких как теллурид кадмия ртути или арсенид галлия. Эти соединения подходят для полупроводников благодаря своим электрическим свойствам.
Однако каждый из них представляет фундаментальную опасность для здоровья человека во время острого или многократного воздействия. Важно отметить, что эти металлы могут существовать в разных формах - будь то твердые вещества, порошки или жидкости. OSHA и другие агентства определяют пределы воздействия этих элементов на рабочем месте, в то время как рабочие и инженеры по эксплуатации носят СИЗ, чтобы ограничить воздействие.
Даже маленькие металлические частицы, используемые при производстве полупроводников, не исчезают просто так. Эти соединения могут оставаться в готовых полупроводниковых изделиях, таких как солнечные батареи. Есть опасения, что эти вредные наночастицы могут выделяться или попадать в другие материалы во время работы - таким образом, контактируя с кожей или случайно попадая в организм.
Один из способов избежать потенциальных опасностей – полностью отказаться от токсичных материалов.
Поскольку существует так много потенциальных рисков, есть стремление перейти от периодических тяжелых металлов к органическим соединениям. Исследователи-инженеры предлагают менее токсичные (или нетоксичные) полупроводниковые материалы, которые действуют аналогично материалам, используемым в настоящее время. Однако жизнеспособность будет зависеть от используемого приложения.
Одним из многообещающих полупроводниковых соединений является Ca3SiO, состоящий из кальция, кремния и кислорода. Подобные соединения считаются оксисилицидами, которые ранее не могли испускать инфракрасное излучение. Это ограничение помогло привлечь внимание к существующим токсичным полупроводникам. К счастью, новое исследование Японского национального института материаловедения и Токийского технологического института привело к прорыву в разработке полупроводников с прямым переходом.
Эти новые микросхемы могут помочь в питании волоконно-оптической связи, устройств ночного видения и солнечных батарей. Малая ширина запрещенной зоны этих микросхем обеспечит значительное повышение производительности в будущем. Эта характеристика имеет решающее значение для поглощения, излучения и обнаружения более длинных волн ИК-излучения. Еще одно преимущество – тонкопленочные приложения, в том числе светодиоды.
Эти соединения гораздо менее токсичны во время производства и, к счастью, несут минимальный риск при обращении, как это может быть при сборке или ремонте. Также есть дополнительная экологическая выгода. На каждого человека из 7,8 миллиарда человек на Земле приходится 16 фунтов электронных отходов в год. Давайте не будем забывать о коммерческой электронике и, в частности, о массовом количестве снятых с эксплуатации солнечных панелей. Вместо того, чтобы откладывать огромное количество тяжелых металлов, которые могут вымываться в грунтовые воды или почвы, мы можем отказаться от более экологически чистых органических соединений.
Эти нетоксичные альтернативы какое-то время не будут коммерчески жизнеспособными. Токсичные соединения все еще используются из-за их исключительных проводящих свойств, которые могут быть сложными без тщательных исследований.
© digitrode.ru