無塵室

無塵室

無塵潔淨室
無塵室(CleanRoom),亦稱為無塵室或清淨室。它是污染控制的基礎。上海奧宣鋼結構有限公司其中特定的規則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度,從而達到适當的微粒潔淨度級别。無塵室是指将一定空間範圍内之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除,并将室内之溫度、潔淨度、室内壓力、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範圍内,而所給予特别設計之房間。
    中文名:無塵室 外文名: 所屬學科: 英文名:Clean Room 廠 商:上海奧宣鋼結構有限公司 地 域:中國上海 分 類:亂流式 層流式 複合式 組 成:系統組成 别 名:潔淨室

概述

無塵室中不論外在之空氣條件如何變化,其室内均能俱有維持原先所設定要求之潔淨度、溫濕度及壓力等性能之特性。

無塵室最主要之作用在于控制産品(如矽芯片等)所接觸之大氣的潔淨度日及溫濕度,使産品能在一個良好之環境空間中生産、制造,此空間我們稱之為無塵室。按照國際慣例,

無塵淨化級别主要是根據每立方米空氣中粒子直徑大于劃分标準的粒子數量來規定。也就是說所謂無塵并非100%沒有一點灰塵,而是控制在一個非常微量的單位上。當然這個标準中符合灰塵标準的顆粒相對于我們常見的灰塵已經是小的微乎其微,但是對于光學構造而言,哪怕是一點點的灰塵都會産生非常大的負面影響,所以在光學構造産品的生産上,無塵是必然的要求。

如表所示,每立方米将小于0.5微米粒徑的微塵數量控制在3500個以下,就達到了國際無塵标準的A級。應用在芯片級生産加工的無塵标準對于灰塵的要求高于A級,這樣的高标主要被應用在一些等級較高芯片生産上。微塵數量被嚴格控制在每立方米1000個以内,這也就是業内俗稱的1K級别。

控管項目

1.能除去空氣中飄遊之微塵粒子。

⒉能防止微塵粒子之産生。

⒊溫度和濕度之控制。

⒋壓力之調節。

⒌有害氣體之排除。

⒍結構物與隔間之氣密性。

⒎靜電之防制。

⒏電磁幹擾預防。

⒐安全因素之考慮。

⒑節能之考量。

⒒照度的的調節

條件

1、了解設計案件的需求

a)溫度

b)相對濕度

c)潔淨度

d)室内照度

2、客戶應提供的資料

a)無塵室面積

b)無塵室吊頂高度

c)建築物樓闆及梁下高度

d)無塵室内的發熱量

e)無塵室内的産濕量

f)無塵室内排氣量

g)人員數量

h)機房位置、大小

i)一次側電源位置

j)正負壓特殊要求區域

k)隔間材質

l)地闆材質

m)施工範圍及界面

分類

1.亂流式(Turbulent Flow)

空氣由空調箱經風管與無塵室内之空氣過濾器(HEPA)進入無塵室,并由無塵室兩側隔間牆闆或高架地闆回風。氣流非直線型運動而呈不規則之亂流或渦流狀态。亂流無塵室靠送風氣流不斷稀釋室内空氣,将污染空氣逐漸稀釋,來實現潔淨的。氣次數決定定義中的淨化級别(換氣次數越多,淨化級别越高)。此型式适用于無塵室等級1,000-100,000級。

優點:構造簡單、系統建造成本,無塵室之擴充比較容易,在某些特殊用途場所,可并用無塵工作台,提高無塵室等級。

缺點:亂流造成的微塵粒子于室内空間飄浮不易排出,易污染制程産品。另外若系統停止運轉再激活,欲達需求之潔淨度,往往須耗時相當長一段時間。

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%之過濾器進入室内,并由高架地闆或兩側隔牆闆回風,此型式适用于無塵室等級需定較高之環境使用,一般其無塵室等級為Class1~100。其型式可分為二種:

⑴水平層流式:水平式空氣自過濾器單方向吹出,由對邊牆壁之回風系統回風,塵埃随風向排出室外,一般在下流側污染較嚴重。

優點:構造簡單,運轉後短時間内即可變成穩定。

⑵垂直層流式:房間天花闆完全以ULPA過濾器覆蓋,空氣由上往下吹,可得較高之潔淨度,在制程中或工作人員所産生的塵埃可快速排出室外而不會影響其它工作區域。

優點:管理容易,運轉開始短時間内即可達穩定狀态,不易為作業狀态或作業人員所影響。

缺點:構造費用較高,彈性運用空間困難,天花闆之吊架相當占空間,維修更換過濾器較麻煩。

3.複合式(Mixed Type)

複合式為将亂流式及層流式予以複合或并用,可提供局部超潔淨之空氣。

⑴潔淨隧道(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA過濾器将制程區域或工作區域100%覆蓋使潔淨度等級提高至10級以上,可節省安裝運轉費用。

此型式需将作業人員之工作區與産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,ULSI制程大都采用此種型式。

潔淨隧道另有二項優點:A.彈性擴充容易;B.維修設備時可在維修區輕易執行。

⑵潔淨管道(Clean Tube):将産品流程經過的自動生産線包圍并淨化處理,将潔淨度等級提至100級以上。因産品和作業員及發塵環境相互隔離,少量之送風即可得到良好之潔淨度,可節省能源,不需人工的自動化生産線為最适宜使用。藥品、食品業界及半導體業界均适用。

⑶并裝局部無塵室(Clean Spot):将無塵室等級10,000~100,000之亂流無塵室内之産品制程區的潔淨度等級提高為10~1000級以上,以為生産之用;潔淨工作台、潔淨工作棚、潔淨風櫃即屬此類。

潔淨工作台:等級Class1~100級。

潔淨工作棚:為在亂流式之無塵室空間内以防靜電之透明塑料布圍成一小空間,采用獨立之HEPA或ULPA及空調送風機組而成為一較高級之潔淨空間,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。

相關概念:

⑴自淨時間:是指無塵室按設計換氣次數開始送風到無塵室,室内含塵濃度達到所設計的淨化級别的時間。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)

⑵換氣次數(按上述自淨時間要求設計)1,000級43.5-55.3次/小時(規範:50次/小時)10,000級23.8-28.6次/小時(規範:25次/小時)100,000級14.4-19.2次/小時(規範:15次/小時)

設備

風淋室

風淋室系列産品是一種通用性較強的局部淨化設備,安裝于潔淨室與非潔淨室之間。當人與貨物要進入潔淨區時需經風淋室吹淋,其吹出的潔淨空氣可去除人與貨物所攜帶的塵埃,能有效的阻斷或減少塵源進入潔淨區。風淋室/貨淋室的前後兩道門為電子互鎖,又可起到氣閘的作用,阻止未淨化的空氣進入潔淨區域。

FFU

FFU可模塊化連接使用,使得FFU廣泛應用于無塵室、無塵操作台、無塵生産線、組裝式無塵室和局部百級等應用場合。FFU設有初、高效兩級過濾網。風機從FFU頂部将空氣吸入并經初、高效過濾器過濾,過濾後的潔淨空氣在整個出風面以0.45M/S±20%的風速勻速送出。它為不同尺寸大小,不同潔淨度等級的潔淨室、微環境提供高質量的潔淨空氣。在新建潔淨室、潔淨廠房式改造翻新中,即可提高潔淨度級别,降低噪音和振動,也可大大降低造價,安裝維護方便,是潔淨環境的理想部件。

FFU特點:1.FFU外形尺寸(mm):1175*575*320,噪聲52~56分貝;2.FFU箱體和高效過濾器采用分體式設計,安裝,更換高效更方便;3.風機采用德國emb直驅式離心風機或者國産鋁葉輪離心風機,工作時間長達5萬小時以上;4.并具有節能、計算機集中控制、運行穩定、噪聲低、數字化調整等特性;  5.FFU采用獨特的風道風速均勻,整個出風面以0.45M/S風速均勻送出。 6.殼體可選用鏡面不鏽鋼、覆鋁鋅闆、冷闆靜電噴塑制做美觀大方; FFU出廠前均按美國聯邦标準(209E)用激光粒子計數器逐台掃描檢測,确保質量;FFU适用于10~1000級無塵車間,便于整體運行集中控制; FFU适用于半導體、電子、平闆顯示器和磁盤驅動器的廠家及光學、生物工業及其它對空氣中污染有嚴格控制要求的地方。以獨特的優勢合理的價格迅速占領市場。  高度低,系統設計時可節省氣室空間。輕量化結構設計,可符合各廠家的Grid系統安裝,更可依 Grid 系統,變更 FFU 結構尺寸設計。内部裝置擴散闆.風壓擴散均勻,出風面風速平均穩定。金屬結構順風道内膽,永不老化.杜絕二次污染産生,表面光滑,風阻低.隔音效果優良。特殊入風口,風道設計,降低壓損與噪音的産生。馬達效率高,系統消耗電流低,節省能源成本。單相馬達,提供三段式調速,可依實際狀況調高或降低風速與風量。1,風機采用進口高效離心風機,具有長壽命、低噪聲、免維護、震動小、可無級調速等特性,風機質量可靠,工作壽命長達5萬小時或以上。2.特别适合于組裝成超淨生産線,可根據工藝需要布置為單台使用,也可将多台串聯形成100級流水裝配線。3、殼體結構選用不鏽鋼、鋁合金、覆鋁鋅闆、冷軋鋼闆材料制造,重量輕、抗腐蝕、防鏽、美觀大方。4.産品出廠前均按美國聯邦标準209E,METOME塵埃粒子計數器逐台掃描檢測,确保質量。溫州升旭淨化工程有限公司專業承接空氣淨化工程、手術室淨化、GMP車間淨化、實驗室淨化、無菌室淨化、食品車間淨化、層流手術室淨化、廠房淨化、藥品車間等服務。

設計

1、無塵室風量計算

a)面積(m2):長寬(1坪=0.3025平方米)

b)無塵室系統送風量(CFM;1CFM=1.7CMH)

滿足潔淨度所需送風量(CFM)

亂流無塵室:面積吊頂高度換氣次數35.360

換氣次數:1,000級>=50次/小時

10,000級>=25次/小時

100,000級>=15次/小時

層流無塵室:面積平均風速360035.360

平均風速:垂直層流為0.12~0.5m/s;一般情況取0.3m/s

水平層流為0.3~0.5m/s;一般情況取0.35m/s

0.1微米10級無塵室建議取0.5m/s

帶走餘熱餘濕所需送風量(CFM)

室内顯熱1.08送風溫差

無塵室送風量(CFM)

Q總=Max(,)(1-漏風率)

漏風率:低于1,000級取4%;高于(含)1,000級取2%

C)無塵室系統新風量(CFM)

滿足衛生要求所需新風量(CFM)

人數40(m3/h)35.360

保持正壓所需的新風量(CFM)

房間體積(1-2次/小時)35.360

滿足一定新風比所需新風量(CFM)

亂流無塵室:新風量不小于總風量的10~30%(低于10萬級可取30%)

層流無塵室:新風量不小于總風量的2~4%(水平層流取4%)

無塵室系統新風量(CFM)

Q新=Max(,,)+漏風率Q總

d)無塵室系統回風量(CFM)

Q回=Q總-Q新

2、照明燈具數量計算

燈管數量(40w)=面積照度(Lux)0.552800(黃光為1850)

(吊頂高度4m以下,照度在離地1m處測試)

3、空調負荷估算

a)室内顯熱RSH(Btu/h):下列各項之和

傳導熱=圍護結構面積10.8傳導系數室内外溫差

馬達産熱=馬力數(HP)25450.8

人員顯熱=人數460

燈具産熱=燈具總瓦數3.41.2

其他熱源産熱=熱源總瓦數3.414

b)室内潛熱RLH(Btu/h):下列各項之和

人員潛熱=人數540

蒸汽潛熱=蒸汽量(Ls/h)1050

其他散濕源

c)室内顯熱比RSHF=RSH(RSH+RLH)

d)新風顯熱=新風量室内外溫差1.08

e)新風潛熱=新風量室内外含濕量差0.68

f)總顯熱比TSHF=總顯熱TSH(總顯熱TSH+總潛熱TLH)

g)根據以上數據繪制焓濕圖,确定各狀态點及空氣處理過程

h)制冷量=減濕風量4.5表冷器進出風焓差

i)再熱量=減濕風量1.08室内溫度與送風溫度之差

j)冬季加熱量=總風量1.08冬季送風溫度與混合點溫度之差

k)冬季送風溫度=室内溫度+冬季室内顯熱1.08總風量

l)加濕量=新風量室内外含濕量差0.000291.2

機械設備選擇

1、冷水主機

根據總制冷量選擇合适的機型

2、冷卻水塔

水流量=冷水主機的冷卻水量1.25

根據流量及濕球溫度選取合适的冷卻水塔

3、膨脹水箱

容積(L)=系統總冷量(Kw)0.00631.2(L/Kw,系統單位水容量之和)

4、冷卻水泵

流量(LPM)=總冷負荷(RT)13

揚程(m)=冷卻水供回水管總長(0.02~0.06)1.3+冷卻水塔揚程+主機水頭損失+5~10m預留

5、冷凍水泵

流量(LPM)=總冷負荷(RT)10

揚程(m)=冷凍水最不利環路供回水管總長(0.02~0.06)1.3+負載端水頭損失+主機水頭損失+5~10m預留

6、空調箱

風機風量:依計算結果

風機靜壓:過濾網的終阻力+表冷器阻力+加熱器阻力+加濕器阻力+最不利環路送回風管總長3~5Pa/m+風口阻力

制冷量:依計算結果

加熱量:依計算結果

加濕量:依計算結果

進出風溫度:根據焓濕圖數據

初效濾網:24”24”2”,每片風量2000CFM,終阻力100Pa

中效濾網:24”24”22”,每片風量2000CFM,終阻力160Pa

高效濾網:24”24”11-1/2”,每片風量2000CFM,終阻力500Pa

7、加濕器

根據加濕量及相對濕度控制精度選擇

電熱式加濕器控制精度±1%

幹蒸汽加濕器控制精度±2%

電極式加濕器控制精度±3%

濕膜加濕器控制精度±10%

8、風淋室

根據室内人數選擇合适的尺寸

噴嘴風速:25m/s,風量:67CFM

9、傳遞箱

根據室欲傳遞物品大小選擇合适的尺寸

風管工程

1、空調風管材質一般為鍍鋅鋼闆,厚度根據風管長邊尺寸确定

2、風管截面尺寸根據風量、風速、摩擦系數選擇(查風管尺)

3、需保溫的風管,保溫材質及保溫層厚度需根據規範選取

4、無塵室風管保溫應避免使用内保溫以防止污染

配管工程

1、配管管材質一般為鍍鋅鋼管、無縫鋼管

2、管徑根據流量、流速、摩擦系數選擇(查表)

3、需保溫的水管,保溫材質及保溫層厚度需根據規範選取

4、冷水主機進出水标準配件

a)冷凍水進:防震軟管、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

b)冷凍水出:防震軟管、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表、流量開關

c) 卻水進:防震軟管、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

d)冷卻水出:防震軟管、閘閥或蝶閥1、溫度計、壓力表、流量開關

5、水泵進出水标準配件

a)進水:防震軟管、Y型過濾器、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

b)出水:防震軟管、止回閥、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

6、冷卻水塔進出水标準配件

a)進水:防震軟管、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

b)出水:防震軟管、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

7、空調箱進出水标準配件

a)進水:防震軟管、三通閥組、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

b)出水:防震軟管、三通閥組、旁通閥、閘閥或蝶閥、溫度計、壓力表

配電工程

1、配電箱

a)一般材質為鐵闆烤漆

b)形式有落地式及挂壁式

c)動力箱一般為落地式,照明箱一般為挂壁式

2、NFB(空氣開關)

a)以負載電流1.25選擇AT值

b)參考AT值選擇AF值

c)參考AF值選擇IC值(NFB的等級)

3、MS(電磁開關)

a)用于控制馬達啟停,選擇與馬達相同的馬力數

b)25HP以上采用Y-Δ啟動器

4、照光式開關

a) 配合MS使用,每個MS使用兩個照光式開關

b)按鈕開關直徑可選擇25mm或30mm

c)ON、OFF應選擇不同顔色

5、配電箱基本元件

a)交流電壓表VM功能為顯示供給的電壓值

b)電壓相序切換開關VS配合VM使用,可選擇欲顯示的相序電壓值

c)交流電流表AM功能為顯示供給的電流值

d)電流相序切換開關AS配合AM使用,可選擇欲顯示的相序電¬流值

6、電線選擇

以負載額定電流值1.25選擇合适的線徑及電線電纜種類(查載流量表)

7、電線管選擇

根據電線數量及線徑選擇合适的電線管徑及材質

自動控制工程

根據輸入輸出信号的點數及形式選擇控制方案及設備

無塵室氣流之流動

無塵室的潔淨度往往受到氣流的影響,換言之,即人、機器隔間、建築結構等所産生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。

無塵室系利用HEPA、ULPA過濾空氣,其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多,因此經過此過濾器過濾的空氣可說十分幹淨。然而無塵室内除了人以外,尚有機器等之發塵源,這些發生的塵埃一旦擴散,即無法保持潔淨空間,因此必須利用氣流将發生的塵埃迅速排出室外。

無塵室内的氣流是左右無塵室性能的重要因素,一般無塵室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間,此氣流速度屬微風區域,易受人、機器等的動作而幹擾趨于混亂、雖提高風速可抑制此一擾亂之影響而保持潔淨度、但因風速的提高,将影響運轉成本的增加,所以應在滿足要求的潔淨度水準之時,能以最适當的風速供應,以達到适當的風速供應以達到經濟性效果。

另一方面欲達到無塵室潔淨度之穩定效果,均一氣流之保持亦為一重要因素,均一氣流若無法保持,表示風速有異,特别是在壁面,氣流會延着壁面發生渦流作用,此時要實現高潔淨度事實上很困難。

垂直層流式方向要保持均一氣流必須:(a)吹出面的風速不可有速度上的差異;(b)地闆回風闆吸入面之風速不可有速度上的差異。速度過低或過高(0.2m/s,0.7m/s)均有渦流之現象發生,而0.5m/s之速度,氣流則較均一,目前一般無塵室,其風速均取在0.25~0.5m/s之間。

影響無塵室的氣流因素很多,如制程設備、人員、無塵室組裝材、照明器具等,同時對于生産設備上方氣流的分流點,亦應列入考慮因素。

一般操作台或生産設備等表面的氣流分流點,應設于無塵室空間與隔牆闆間距2/3之處,如此可使作業人員工作時,氣流可從制程區内部流向作業區,而将微塵帶走;若分流點配置在制程區前方,将成為不當的氣流分流,此時大部分的氣流将流至制程區之後,作業員操作所引起的塵埃将被帶到設備後面,工作台因而将受到污染,良率也勢必降低。

無塵室内的工作桌等障礙物,在相接處均會有渦流現象發生,相對地在其附近之潔淨度将會較差,在工作桌面鑽上回風孔,将使渦流現象減少最低;組裝材料之選擇是否恰當、設備布局是否完善,亦為氣流是否成為渦流現象之重要因素。

無塵室之構成

無塵室的構成是由下列各項系統所組成(在所組成的系統分子中是缺一不可的),否則将無法構成一完整且品質良好的無塵室:

(1)天花闆系統:

包括吊杆(Ceiling rod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花闆格子梁(Ceiling grid或Ceilingframe)。

(2)空調系統:

包括空氣艙、過濾器系統、風車等。

(3)隔牆闆(Partitional wall):

包括窗戶、門。

(4)地闆:

包括高架地闆或防靜電舒美地闆。

(5)照明器具:

包括日光燈、黃色燈管等。

無塵室之建築主體構造,一般是用鋼筋或骨水泥,但無論是何種構造,必須滿足如下之條件:

A.不會因溫度變化與振動而發生裂痕;

B.不易産生微塵粒子,且很難附着粒子;

C.吸濕性小;

D.為了維持室内之濕度條件,熱絕緣性要高;

測試目的

潔淨廠房無塵室測試目的是什麼呢?其中很大部分業主都是根據淨化工程最初的設想來完成測試的指标,當然這是最直截了當的目标及方法,畢竟我們在建設無塵室的意願也是如此,要達到我們的空氣潔淨度有需求。在單一流向型無塵室,風速測量的位置可由業主指定,一般是在濾網表面或是工作高度。但是需注明是濾網風速測量(濾網表面)或是無塵室室内風速測量(工作高度)。潔淨廠房,無塵室,潔淨室--潔淨廠房無塵室測試目的。

無塵室被定義為具備空氣過濾、分配、優化、構造材料和裝置的房間,其中特定的規則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度,從而達到适當的微粒潔淨度級别。無塵室是指将一定空間範圍内之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除,并将室内之溫度、潔淨度、室内壓力、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範圍内,而所給予特别設計之房間。

氣流是控制潔淨度與溫濕度的最主要因素,它對噪音也有一些影響。因此風速測量,都是放在無塵室測試的第一步。風速測量的目的,是确認濾網送出的氣流滿足設計規範,其次是确認氣流的均勻度。在某些場合可能因現場的限制,室内換氣量還必須用風速乘以出口面積來換算。

單一流向型無塵室,很多都是設計成垂直層流,因此風速均勻度非常重要,隻有均勻的垂直層流,才能有效排除微粒污染。非單一流向型無塵室,由于微粒控制的觀念是稀釋,不是立即排除,一般而言其換氣量遠比風速重要,因此多隻需要測量風量。

用途分類

⑴、工業無塵室

——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,内部一般保持正壓狀态。它适用于精密機械工業、電子工業(半導體、集成電路等)宇航工業、高純度化學工業、原子能工業、光磁産品工業(光盤、膠片、磁帶生産)LCD(液晶玻璃)、電腦硬盤、電腦磁頭生産等多行業。

⑵、生物無塵室

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、一般生物無塵室,主要控制微生物(細菌)對象的污染。同時其内部材料要能經受各種滅菌劑侵蝕,内部一般保證正壓。實質上其内部材料要能經受各種滅菌處理的工業無塵室。例:制藥工業、醫院(手術室、無菌病房)食品、化妝品、飲料産品生産、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。

B、生物學安全無塵室:主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。内部要保持與大氣的負壓。例:細菌學、生物學、潔淨實驗室、物物工程(重組基因、疫苗制備)

污染源

1、發塵量

無塵室内的發塵量,來自設備的可考慮通過局部排風排除,不流入室内;産品,材料等在運送過程中的發塵與人體發塵量相比,一般極小,可忽略;由于金屬半壁(彩鋼夾心闆)的應用來自建築表面的發塵也很少,一般占10%以下,發塵主要來自人,占90%左右。在人的發塵量上,由于服裝材料和樣式的改進,發塵絕對量也不斷減少。

A、材質:棉質發塵量最大,以下依次為棉、的确良、去靜電純滌綸、尼龍。

B、樣式:大挂式發塵量最大,上下分裝型次之,全罩型最少;

C、活動:動作時的發塵量一般達到靜止時間3-7倍;

D、清洗:用溶劑洗滌的發塵量降至用一般水清洗的五分之一。

室内維護結構表面發塵量,以地面為準,大約相應8平方米地面時的表面發塵量與一個靜止的人的發塵量相當。

2、發菌量

工作人員産生的污染

1)皮膚:人類通常每四天完成一次皮膚的完全脫換,人類每分鐘脫落約1000片皮膚(平均大小為30*60*3微米)

2)頭發:人類的頭發(直徑約為50~100微米)一直在脫落。

3)口水:包括鈉、酶、鹽、鉀、氯化物及食品微粒。

4)日常衣物:微粒、纖維、矽土、纖維素、各種化學品和細菌。

5)人類靜止和坐立每分鐘将産生10000個大于0.3微米的微粒。

6)人類在頭部和軀幹做動作時每分鐘将産生1000000個大于0.3微米的微粒。

7)人類以0.9m/s的速度行走時每分鐘将産生5000000個大于0.3微米的微粒。

分析國外試驗資料可以認為

⑴無塵室内當工作人員穿無菌服時:

靜止時的發菌量一般為10-300個/min.人

軀體一般活動時的發菌量為150-1000個/min.人

快步行走時的發菌量為900-2500個/min.人

⑵咳嗽一次一般為70~700個/min.人

噴嚏一次一般為4000~62000個/min.人

⑶穿平常衣服時發菌量3300~62000個/min.人

⑷無口罩發菌量:有口罩發菌量 1:7~1:14

⑸發菌量:發塵量1:500~1:1000據國内事例:

⑹手術中人員發菌量878個/min.人

所以,可知無塵室内無菌衣人員的靜态發菌量一般不超過300個/min.人,動态發菌量一般不超過1000個/min/人,以此作為計算依據是可行的。

如何防止微粒子污染

在電子元件制品的制造過程中,微粒子污染對成品率有重大影響,故應在過程中嚴格控制微粒子的數量,遵守“不攜入、不發生、不儲備、除去”四項基本原則以防止微粒子污染。

無塵室内的浮遊微粒子濃度,使用高性能的過濾器即可容易達到零水平,實際的生産現場由于作業者、機器、周邊機械的發塵及基闆運送時所接觸的零件材料的發塵等,在制造品周邊揚起了少許的微粒子,因而造成了元件清潔面的粒子污染。

無塵室内該如何防止微粒子污染呢?應遵守下列四項基本原則:

1)不攜入

在無塵室内不攜入微粒子的方法有:

作業員進入無塵室前,機台、零件攜入前應進行清潔處理;

進入無塵室者在更衣室要穿着不發塵、不産生靜電的具特殊導電性纖維材質的無塵服、帽、鞋、手套、口罩等。

通過風淋室時利用高速幹淨空氣除去附在衣服表面的粒子後,才能進入無塵室。

機器及材料帶進無塵室前,應盡可能在密封狀态下帶進無塵室前室保養後用超純水擦拭,經風淋室吹淋後才進入無塵室。

無塵室中須全程穿戴密閉式安全帽及佩戴附有filter的排氣用小型fan于腰間。

2)不發生

在控制最大污染源--人在無塵室内的微粒子發塵量的同時,也應控制第二大污染源—制造機台的發塵量。因物品在移動時,所産生的摩擦及接觸剝離會造成發塵,而物品在移動時也會有微粒子的發生。故為了控制發塵量達到最小限度應采取以下對策:

減少接觸剝離發塵的動作形态;

采用磨耗發塵小的材質;

采用發塵小的潤滑油;

機台應用空壓浮上的非接觸化工作原理。

3)不儲備

若能徹底實施“不攜入”技術,無塵室内的潔淨度就可以維持。但現實中人和物品的頻繁出入及制造機台的掣動,在廣大的無塵室内要有完全潔淨度是不可能的。因此“不儲備”技術快速地在過濾器中應用以除去已發生的微粒子變得非常重要。通常已發生的微粒子會依據重力及靜電吸附力而停留在周邊的物體表面。突發性的振動及不穩定的氣流會使這些累積微粒在空氣中再度揚起,增加了重大微粒子污染的危險性。

在最高等級的無塵室中從天花闆到地面,完全除去微粒子的空氣須在0.3-0.4m/s的速度作垂直向下流動。這是在約10秒内将室内空氣和完全過濾空氣完全交換所計算出來的數值。同時,空氣的流向也必須要有精确的控制才行。特别要保證氣流的流通路徑暢通無阻,因為在流通路徑中有障礙物的話,容易産生空氣空氣渦流而形成空氣的滞留區域,使得附近已發生的微粒子無法快速排除而長時間漂流在無塵室内,而一部分會附着在周邊機器設備的表面而引起污染。

控制氣流可防止微粒子累積,但對于帶電表面的微粒累積就無法防止。為了防止由靜電吸附而引起的微粒附着,通常在無塵室内會使用帶電程度在數十伏以下的導電性材料。而對于制造品本身的帶電,則采用帶電程度很少的搬送形态及接觸部品材料,并藉由除電裝置進行除電。

4)排除/除去

在無法避免大量微粒子發生的機台中,為了不讓無塵室内産生微粒子,因此直接做對外排氣的動作,即所謂的局部排氣。針對排氣的對策如下:由于導入同量的外氣是必要的,但會伴随大量的能源消耗。所以無法說是絕對理想的對策。因此盡可能地在壓縮排氣量的同時,不僅僅是向無塵室外排氣,負離子檢測儀而應采用将除去粒子後的空氣再回流到無塵室内之對策。

特性

(l)耐久性;⑵成本;⑶适應性;⑷可維護性;⑸清洗。

耐久性

無塵室要有符合環境、無塵室内部的清洗溶液及振動、設備、空氣過濾系統的耐久材料。而耐久性,同時也依賴無塵室等級來建造。半導體Fabs傾向選擇鋁,基于它的耐久性,然而,它不是便宜的物質。

清洗

在制藥和生物工學工業,無塵室的牆壁需要有容易被清洗和擦拭,直到防止濾過性病毒或細菌的污染之特性。在biotech市場,清洗真正地是一個最重要的企業。

成本

微電子C/R建設費可能花費到億。fab能更快的被建造起來,産品也就能更快達到這市場。許多半導體公司的口号是較便宜和較好的。然而"錢"将成為一個很重要的考慮因素。

适應性

一些廠商認為适應性可節省一筆金錢,而适應性意指系統可任意移動或改變而不會招緻極大的損失。C/R的擁有者和設計者的能力為改變一C/R的關鍵,所以他們從不将最初的設計定型。

維護性

對無塵室C/R而言,較嚴格要求的部分為地闆、天花闆,以及牆壁的部分。至于維修的問題,對材料的選擇是否容易清潔性及維修性都應有其優先級。在應用力面、天花闆、地闆及牆壁三者之中最重要的為天花闆,其包含HEPA及ULPA等濾網,其可過濾掉房間的微粒子,且其常會因各個不同的需要,便其分開來,供應各個不同區域的小房間,曾有人說:若建造之預算因某種原因被限制,除了少數的小錢外,其天花闆将趨于更貴的地步,其實天花闆是一個頗複雜的系統其必須嚴格地過濾粒子,故其設計必須精确。

許多了解無塵室的人都贊同,第一次擁有無塵室的擁有者,應使用較好之C/R建築或工程設計公司或了解建築C/R設計之建築承包商若假設他們不了解,則必會浪費一大筆不必要花的錢,故選擇一建造C/R的公司也是非常重要的。

對C/R而言,其選擇地闆的材料也是很重要的。低廉的C/R地闆覆蓋着一層乙烯基在薄闆上,若太硬的地闆覆蓋會引起塵埃,而太軟的地闆會造成地闆彎曲甚緻破裂,但并不是所有C/R的地闆,都會覆蓋,乙烯基。有些地闆是沖孔式、格子式,而全面層流都是沖孔式。

乙烯基有一作用即脫氧,但高濃度乙烯基與其它物若混合的話将會有減低脫氧的效果,而無塵室的牆若以鋁作為材料則将會非常昂貴,但鋁卻可以保護牆面不被空氣所氧化,可是卻易受酸性氣體的侵蝕,而避免的方法是使用電鍍,便鋁表面增厚,不易氧化,再在鋁表面上再塗上一層亮光漆即可防止金屬氧化。

對于半導體工業而言,無塵室是一必要且不可缺之設備,其對空氣中的粒子要求非常之嚴格,故對天花闆、牆壁、地闆的要求亦非常嚴格。地闆是人員、台車及重量的運輸,而清除地闆所用者大部分為消毒藥品及化學藥品,當我們看見地闆磨損時,也就是使用期已太久,快破裂了,不僅會使得清靜度的降級,也會因地闆的磨損而發生空氣中粒子的增加。

另外,C/R最怕的就是粒子洩漏。天花闆中的濾網有很多種。例如層流式C/R而花闆的組成組件包含了HEPA/ULPA濾網組燈光組亦有可能包含空白的嵌闆,這類型的天花闆優點為,放置方式并沒有嚴格的限制。

C/R之牆壁還有一種是以薄鋼制成,但必須在表層塗上一層保護層,否則亦會腐蝕,它并不容易電鍍,而在表層塗上的保護層會變得易碎,很容易剝落,但若選擇高質量的不鏽鋼,就不必塗上保護層7,而使用玻璃作的C/R會使得房間的光線大增,以及美觀,但必須塗上一抗紫外線的障礙物,且可以視覺互通,較不會産生幽閉恐懼症。

空調選用

本篇文章所讨論到問題就是選用清淨室之AHU所應考慮到的問題。對每個工程師或設計師而言,選用清淨室的空調系統大概是最複雜的問題之一,因為清淨室之空調條件要比平常的空調區間來的複雜且較嚴格,人都用于醫院、藥品制造、精密電子零件制造場等。

選用正确的設備是設計者應盡的義務。本篇文章将其分成幾個部分作讨論,吾将其作為整理後作成下列報告。

(一)就政府法令而言

各個國家政府對清淨式的設計條件要求不同,應注意設計時政府之時令。設計清淨室之AHU應府合FDA法規或EPA排放空氣法則。IAQ已漸漸被重視,設計時應注意IAQ之法規。視使用場合而定,過濾方法又可分成機械過濾法與化學過濾法。初級過濾,中級過濾,高效過濾與無菌的環境以機械過濾法即能達成。為達到排氣之環境要求化學洗滌器(scrubber),焚化爐或更多的機械及化學過濾設備必需被應用。活性碳或高錳酸鹽能有效達到化學過濾的要求。

(二)就成本而言

在一些外表特殊的建築物中,那些增加的設計和設備使用的費用在長期的利益中須作正确的判斷。在一些特别的應用上,通常都習慣設計兩至三次的過濾以達到所要求的狀态。傳統的清淨室若遇上要求較為嚴格的部分時,設計必須有許多額外加價的部分。清淨室應盡量避免停機的現象,在建造的成本裡必須注意耐久性及可*度。在風門調整上,設計者設計時,對溫度及濕度的要求不同,就像是在設計人們的居住環境一般。在居住環境中,停機期和溫濕度上的要求較放置設備上來得高。所以質量上及所提供的服務成果是不能忽視的。在特殊的清淨室傳送或接收的設備,在錯誤修改應用上費用是比較昂貴的,且若不能與設計圖上一樣,可能會無法執行。在設計特殊的清淨室時,建築的成本中包括運轉成本,而運轉成本又包括須能持續運轉的馬達成本及修護成本。成本的歸納有裝置費,持續運轉費,維修費。計算運轉成本必須考慮到能量的消耗及效率的高低。就高效率或新機台啟動前,會先引進外氣,這樣對旋轉的原動力、交流闆、排氣的管路和空氣回流混合系統中,長期使用可保持較高的效率。在操作上和持續運轉費用上必須考慮是否提高整個的設備費用。

(三)就工作參數設定而言

特有的溫度、濕度噪音、振動及運作的環境要求下,大部分将影響到設備的選用。就某些實例而言,溫濕度的設定點在可接受的範圍内必須要維持在一個長時期或較完整的環境及過程。清淨室的加熱力法可用熱水、水蒸氣瓦斯和電能,可用冰水,乙醇或冷媒冷卻。使用水蒸氣、注射器、噴霧器及滲透的方法可以加濕。當評估加濕的來源時,特别要注意的是加濕過程和加濕的方法是否保證清潔。典型的清淨室通風管理裝置使用一個有吸收力或吸附力的物質去除大氣中的濕氣或使用低溫乙醇螺管系統去濕。溫濕度設定後,就必須考慮空氣流量參數是否滿足所需。典型的清淨室必須維持在大氣常壓下。因此房内之壓力及體積之值必須适當予以控制。風扇的噪音與震動必須被考慮上去。适當的裝配器材及馬達轉速可避免不必要的噪音和振動。風扇結構可使用皮帶驅動或直接驅動。風速控制及可變頻率控制可以依體積需要來決定噪音及振動的限度。最普通的減振方法為裝置彈簧基座、固定基座及将空調箱遠離。常用的聲音衰減器有可動式地闆、緩沖機和風扇彎曲度及伸縮度控制。聲音衰減器隔離風扇和設計成薄的特性,可降低幾度音階結合。除了粒子的控制之外,特别要考慮的有(a)帶細菌的操作過程,(b)腐蝕物或有毒的化學物品,(c)揮發性或易爆發的藥劑,(d)還有室内及排氣的空氣質量,(e)安全,(f)設備壽命和保養能力等。

(四)就建築考慮方面

空間的使用率會影響AHU的實際大小。保養門和通路儀表闆的位置必須謹慎地決定,特别是位于小空間的設備。應防止表面凝結,除了涉及濕氣作用和凝結在設備的外部之外,濕氣對于空氣傳遞設備内部構成要素也有不利的影響,混氣對内部構成也有不利影響,将使壽命縮短,成本提高。濕氣作用将會散布弊病和污染物,便得效率低的令人害怕。減低建築物的腐蝕物質和鋁、不鏽鋼或塗上一層合金,可以使用上列物質使清淨室壽命增加。設計設備空間時,應保留适當的通路,以備打掃或維修用。對于銅制的、不鏽鋼制和鋁制的盤管,應注意那種場合适用那些盤管。

(五)就管理合成物的規格方法

詳述一C/R的AHU是一個極大的工作,并完全增加探讨和了解這加工方法能夠提供其範圍于C/R環境,可使用的操作上和地理性的參數運用上也必須被估量。

有專業和有經驗的AHU廠商能夠協助使用者在使用上的複雜細節以使機器不會過量設計,此項重點在C/R設計階段即應詳加注意。

其要求是否容易對材料的選擇而言天花闆中的濾網有許多種,其最怕的就是粒子洩漏。

維護管理

潔淨技術在近20年發展迅速,各種規模、不同等級的無塵室在電子、精密機械、航天、醫療、食品、化妝品、生物制藥等行業發揮着日益重要的作用,為提高産品質量、開發高新産品做出了重要貢獻。無塵室如果設計是正确、合理的,施工建造是高質量的,但在運行維護管理中不科學、不嚴格、必将使無塵室的空氣潔淨度逐漸下降,造成實際生産環境中的多項指标偏離規定要求,從而産品質量下降,甚至不合格。

無塵室人員管理,制定專職管理人員的職責、無塵室人員的準入制度、人員培訓教育規定、進入無塵室人員的“人淨程序”管理。物流管理,物料進入、各類設備進入,以及相關設備、管線的維護管理,應做到不得将微粒、微生物帶入室内。潔淨度管理,包括潔淨服采購和制作、潔淨服使用管理、潔淨服的清洗規定等。清掃、滅菌管理,對于無塵室内的各種設備和設施的清掃滅菌方法,周期和檢查作明确的規定,防止、消除無塵室内塵粒、微生物的産生、滞留及繁殖。嚴格各類設備、設施的維護管理,制定相應的操作規程,保證各類設備、設施按要求正常運轉,包括淨化空調系統、各類水電系統、生産工藝設備和器具等,以确保産品生産工藝要求和空氣潔淨度級别。

監控無塵室在使用過程中正常的運行和維護,應對室内的運行狀況及相關設施進行定期檢查。如:在規定的時間、地點,用粒子計數器測定控制粒徑的微粒數;在規定時間、地點測定沉降菌落數或浮遊菌數等;溫濕度方面,在規定的時間、地點測定和核對連續測定記錄;測量淨化空調系統的高效過濾器的壓差,檢查空氣過濾器是否堵塞、安裝的密封墊是否完好或過濾器損壞引起的洩露情況,使用風速計檢查局部排風裝置的風量;使用噪聲測定儀在規定的時間、地點測定噪聲值;檢查送風機軸承、送風機的運行狀态、塵埃和污物,以及送、回風管道内部和送風口的腐蝕及污垢等情況;無塵室内是否保值清潔、頂棚和牆面是否有裂縫或腐蝕;塗敷狀态、機械和設備類有沒有異常現象等,必須逐個列表檢查,不能遺漏任何一項;使用照度表在規定的時間、地點測定照度值;使用壓差表測定無塵室内外的靜壓差。

潔淨度标準

無塵室潔淨度标準

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