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潔凈室(無塵室)定義標(biāo)準(zhǔn)分類及維護 |
(一)潔凈室之定義 潔凈室(Clean Room),亦稱為無塵室或清凈室。「潔凈室」是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除,并將室內(nèi)之溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi),而所給予特別設(shè)計之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化,其室內(nèi)均能俱有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能之特性。 潔凈室zui主要之作用在于控制產(chǎn)品(如硅芯片等)所接觸之大氣的潔凈度日及溫濕度,使產(chǎn)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造,此空間我們稱之為「潔凈室」。世界各國均有自定規(guī)格,但普遍還是用美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209為多,以下僅就209D及209E和世界上其它各國制定標(biāo)準(zhǔn)作介紹與相互比較。 209E與209D等zui大之不同在于209E表示單位增加了公制單位,潔凈室等級以‵M′字頭表示,如M1、M1.5、M2.5、M3…..依此類推,配合公制單位之標(biāo)準(zhǔn)化,M字母后之阿拉伯?dāng)?shù)目字是以每立方公尺中>=0.5μm之微塵粒子數(shù)目字以10的冪次方表示,取指數(shù)為之,若微塵粒子數(shù)介于前后二者*冪次方之間,則以1.5、2.5、3.5….表示。 美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS 209D都以英制每立方英呎為單位,日本則是采用公制,即以每立方公尺為單位,以0.1μm微粒子為計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。日本標(biāo)準(zhǔn)之表示法以Class 1,Class 2,Class 3……Class8表示,的等級為Class 1,zui差則為Class 8,以每立方公尺中微塵粒子總數(shù)中化為10的冪次方,取其指數(shù)而得。 (三)潔凈室控管之項目 1. 能除去空氣中飄游之微塵粒子。 2. 能防止微塵粒子之產(chǎn)生。 3. 溫度和濕度之控制。 4. 壓力之調(diào)節(jié)。 5. 有害氣體之排除。 6. 結(jié)構(gòu)物與隔間之氣密性。 7. 靜電之防制。 8. 電磁干擾預(yù)防。 9. 安全因素之考慮。 10. 節(jié)能之考量。 (四)潔凈室之分類 1.亂流式(Turbulent Flow): 空氣由空調(diào)箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內(nèi)之空氣過濾器(HEPA)進入潔凈室,并由潔凈室兩側(cè)隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線型運動而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用于潔凈室等級1,000-100,000級。 優(yōu)點:構(gòu)造簡單、系統(tǒng)建造成本,潔凈室之?dāng)U充比較容易,在某些特殊用途場所,可并用無塵工作臺,提高潔凈室等級。 缺點:亂流造成的微塵粒子于室內(nèi)空間飄浮不易排出,易污染制程產(chǎn)品。另外若系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)再激活,欲達需求之潔凈度,往往須耗時相當(dāng)長一段時間。 2.層流式(Laminar): 層流式空氣氣流運動成一均勻之直線形,空氣由覆蓋率100%之過濾器進入室內(nèi),并由高架地板或兩側(cè)隔墻板回風(fēng),此型式適用于潔凈室等級需定較高之環(huán)境使用,一般其潔凈室等級為Class 1~100。其型式可分為二種: (1)水平層流式:水平式空氣自過濾器單方向吹出,由對邊墻壁之回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng),塵埃隨風(fēng)向排出室外,一般在下流側(cè)污染較嚴(yán)重。 優(yōu)點:構(gòu)造簡單,運轉(zhuǎn)后短時間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。 缺點:建造費用比亂流式高,室內(nèi)空間不易擴充。 (2)垂直層流式:房間天花板*以ULPA過濾器覆蓋,空氣由上往下吹,可得較高之潔凈度,在制程中或工作人員所產(chǎn)生的塵??煽焖倥懦鍪彝舛粫绊懫渌ぷ鲄^(qū)域。 優(yōu)點:管理容易,運轉(zhuǎn)開始短時間內(nèi)即可達穩(wěn)定狀態(tài),不易為作業(yè)狀態(tài)或作業(yè)人員所影響。 缺點:構(gòu)造費用較高,彈性運用空間困難,天花板之吊架相當(dāng)占空間,維修更換過濾器較麻煩。 3.復(fù)合式(Mixed Type): 復(fù)合式為將亂流式及層流式予以復(fù)合或并用,可提供局部超潔凈之空氣。 (1)潔凈隧道(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA過濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崈舳鹊燃壧岣咧?/span>10級以上,可節(jié)省安裝運轉(zhuǎn)費用。 此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機器維修予以隔離,以避免機器維修時影響了工作及品質(zhì),ULSI制程大都采用此種型式。 潔凈隧道另有二項優(yōu)點:A.彈性擴充容易; B.維修設(shè)備時可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。 (2)潔凈管道(Clean Tube):將產(chǎn)品流程經(jīng)過的自動生產(chǎn)線包圍并凈化處理,將潔凈度等級提至100 級以上。因產(chǎn)品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離,少量之送風(fēng)即可得到良好之潔凈度,可節(jié)省能源,不需人工的自動化生產(chǎn)線為zui適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導(dǎo)體業(yè)界均適用。 (3)并裝局部潔凈室(Clean Spot):將潔凈室等級10,000~100,000之亂流潔凈室內(nèi)之產(chǎn)品制程區(qū)的潔凈度等級提高為10~1000級以上,以為生產(chǎn)之用;潔凈工作臺、潔凈工作棚、潔凈風(fēng)柜即屬此類。 潔凈工作臺:等級Class 1~100級。 潔凈工作棚:為在亂流式之潔凈室空間內(nèi)以防靜電之透明塑料布圍成一小空間,采用獨立之HEPA 或ULPA及空調(diào)送風(fēng)機組而成為一較之潔凈空間,其等級為10~1000級,高度在2.5米左右,覆蓋面積約10m2以下,四支支柱并加裝活動輪,可為彈性運用。 (五)潔凈室氣流之流動 潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響,換言之,即人、機器隔間、建筑結(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。 潔凈室系利用HEPA、ULPA過濾空氣,其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多,因此經(jīng)過此過濾器過濾的空氣可說十分干凈。然而潔凈室內(nèi)除了人以外,尚有機器等之發(fā)塵源,這些發(fā)生的塵埃一旦擴散,即無法保持潔凈空間,因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。 潔凈室內(nèi)的氣流是左右潔凈室性能的重要因素,一般潔凈室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間,此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域,易受人、機器等的動作而干擾趨于混亂、雖提高風(fēng)速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風(fēng)速的提高,將影響運轉(zhuǎn)成本的增加,所以應(yīng)在滿足要求的潔凈度水準(zhǔn)之時,能以zui適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng),以達到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達到經(jīng)濟性效果。 另一方面欲達到潔凈室潔凈度之穩(wěn)定效果,均一氣流之保持亦為一重要因素,均一氣流若無法保持,表示風(fēng)速有異,特別是在壁面,氣流會延著壁面發(fā)生渦流作用,此時要實現(xiàn)高潔凈度事實上很困難。 垂直層流式方向要保持均一氣流必須:(a)吹出面的風(fēng)速不可有速度上的差異;(b)地板回風(fēng)板吸入面之風(fēng)速不可有速度上的差異。速度過低或過高(0.2m/s,0.7m/s)均有渦流之現(xiàn)象發(fā)生,而0.5m/s之速度,氣流則較均一,目前一般潔凈室,其風(fēng)速均取在0.25~0.5m/s之間。 影響潔凈室的氣流因素很多,如制程設(shè)備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等,同時對于生產(chǎn)設(shè)備上方氣流的分流點,亦應(yīng)列入考慮因素。 一般操作臺或生產(chǎn)設(shè)備等表面的氣流分流點,應(yīng)設(shè)于潔凈室空間與隔墻板間距2/3之處,如此可使作業(yè)人員工作時,氣流可從制程區(qū)內(nèi)部流向作業(yè)區(qū),而將微塵帶走;若分流點配置在制程區(qū)前方,將成為不當(dāng)?shù)臍饬鞣至鳎藭r大部份的氣流將流至制程區(qū)之后,作業(yè)員操作所引起的塵埃將被帶到設(shè)備后面,工作臺因而將受到污染,良率也勢必降低。 潔凈室內(nèi)的工作桌等障礙物,在相接處均會有渦流現(xiàn)象發(fā)生,相對地在其附近之潔凈度將會較差,在工作桌面鉆上回風(fēng)孔,將使渦流現(xiàn)象減少zui低;組裝材料之選擇是否恰當(dāng)、設(shè)備布局是否完善,亦為氣流是否成為渦流現(xiàn)象之重要因素。(六)潔凈室之構(gòu)成 潔凈室的構(gòu)成是由下列各項系統(tǒng)所組成(在所組成的系統(tǒng)分子中是缺一不可的),否則將無法構(gòu)成一完整且品質(zhì)良好的潔凈室: (1)天花板系統(tǒng):包括吊桿(Ceiling rod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceiling grid或Ceilingframe)。 (2)空調(diào)系統(tǒng):包括空氣艙、過濾器系統(tǒng)、風(fēng)車等。 (3)隔墻板(Partitional wall):包括窗戶、門。 (4)地板:包括高架地板或防靜電舒美地板。 (5)照明器具:包括日光燈、黃色燈管等。 潔凈室之建筑主體構(gòu)造,一般是用鋼筋或骨水泥,但無論是何種構(gòu)造,必須滿足如下之條件: A.不會因溫度變化與振動而發(fā)生裂痕; B.不易產(chǎn)生微塵粒子,且很難附著粒子; C.吸濕性??; D.為了維持室內(nèi)之濕度條件,熱絕緣性要高; 潔凈室按用途分類(可分為兩大類) (1)、工業(yè)潔凈室——以無生命微粒的控制為對象。主要控制空氣塵埃微粒對工作對象的污染,內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。它適用于精密機械工業(yè)、電子工業(yè)(半導(dǎo)體、集成電路等)宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)(光盤、膠片、磁帶生產(chǎn))LCD(液晶玻璃)、電腦硬盤、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。 (2)、生物潔凈室,主要控制有生命微粒(細菌)與無生命微粒(塵埃)對工作對象的污染。又可分為; A、一般生物潔凈室,主要控制微生物(細菌)對象的污染。同時其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕,內(nèi)部一般保證正壓。實質(zhì)上其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例:制藥工業(yè)、醫(yī)院(手術(shù)室、無菌病房)食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。 B、生物學(xué)安全潔凈室:主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。例:細菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實驗室、物物工程(重組基因、疫苗制備) 亂流潔凈室的原理和特性 1、定義:亂流潔凈室的定義是氣流以不均勻速度、不平行流動、伴有回流或渦流的潔凈室. 2、原理:亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣,將污染空氣逐漸稀釋,來實現(xiàn)潔凈的(亂流潔凈室一般設(shè)計在千級以上至30萬級凈化級別)。 3、特性:亂流潔凈室是靠多次換氣來實現(xiàn)潔凈與潔凈級別。換氣次數(shù)決定定義中的凈化級別(換氣次數(shù)越多,凈化級別越高) (1)、自凈時間:是指潔凈室按設(shè)計換氣次數(shù)開始送風(fēng)到潔凈室,室內(nèi)含塵濃度達到所設(shè)計的凈化級別的時間。 1,000級希望不超過20min(分鐘) (可取15min計算) 10,000級希望不超過30min(分鐘) (可取25min計算) 100,000級希望不超過40min(分鐘) (可取30min計算) (2)、換氣次數(shù)(按上述自凈時間要求設(shè)計)1,000級 43.5—55.3次/小時 (規(guī)范:50次/小時) 10,000 級 23.8—28.6次/小時 (規(guī)范:25次/小時) 100,000級 14.4—19.2次/小時 (規(guī)范:15次/小時) 六、潔凈室(凈化空調(diào))的結(jié)構(gòu)組成 (1)、組合式凈化空調(diào)機組 (2)、潔凈送風(fēng)管道 (3)、潔凈回風(fēng)管道 (4)、送風(fēng)靜壓箱 (5)、過濾器 (6)、多孔擴散板 (7)、潔凈室吊頂 (8)、潔凈室隔斷 (9)、百葉回風(fēng)口 (10)、新風(fēng)口 污染源知識 1、發(fā)塵量 潔凈室內(nèi)的發(fā)塵量,來自設(shè)備的可考慮通過局部排風(fēng)排除,不流入室內(nèi);產(chǎn)品,材料等在運送過程中的發(fā)塵與人體發(fā)塵量相比,一般極小,可忽略;由于金屬半壁(彩鋼夾心板)的應(yīng)用來自建筑表面的發(fā)塵也很少,一般占10%以下,發(fā)塵主要來自人,占90%左右。在人的發(fā)塵量上,由于服裝材料和樣式的改進,發(fā)塵量也不斷減少。 A、材質(zhì):棉質(zhì)發(fā)塵量zui大,以下依次為棉、的確良、去靜電純滌綸、尼龍。 B、樣式:大掛式發(fā)塵量zui大,上下分裝型次之,全罩型zui少; C、活動:動作時的發(fā)塵量一般達到靜止時間3-7倍; D、清洗:用容劑洗滌的發(fā)塵量降至用一般水清洗的五分之一。 室內(nèi)維護結(jié)構(gòu)表面發(fā)塵量,以地面為準(zhǔn),大約相應(yīng)8平方米地面時的表面發(fā)塵量與一個靜止的人的發(fā) 塵量相當(dāng)。 2、發(fā)菌量 分析國外試驗資料可以認(rèn)為: (1)潔凈室內(nèi)當(dāng)工作人員穿無菌服時: 靜止時的發(fā)菌量一般為10-300個/min.人 軀體一般活動時的發(fā)菌量為 150-1000個/min.人 快步行走時的發(fā)菌量為 900-2500個/min.人 (2)咳嗽一次一般為 70~700個/ min.人 噴嚏一次一般為 4000~62000個/ min.人 (3)穿平常衣服時發(fā)菌量 3300~62000個/ min.人 (4)無口罩發(fā)菌量:有口罩發(fā)菌量 1:7~1:14 (5)發(fā)菌量:發(fā)塵量 1:500~1:1000 據(jù)國內(nèi)事例: (6)手術(shù)中人員發(fā)菌量 878個/ min.人 所以,可知潔凈室內(nèi)無菌衣人員的靜態(tài)發(fā)菌量一般不超過300個/ min.人,動態(tài)發(fā)菌量一般不超過1000個/ min/人,以此作為計算依據(jù)是可行的。 |
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