潔淨室---詮釋

潔淨室---詮釋
一、潔淨室之定義
潔淨室(Clean Room)，亦稱為無塵室或清淨室。它是汙染控製的基礎。冇有潔淨室，汙染敏感零件不可能批量生產。在FED-STD-2裡麵，潔淨室被定義為具備空氣過濾、分配、優(yōu)化、構造材料和裝置的房間，其中特定的規(guī)則的操作程序以控製空氣懸浮微粒濃度，從而達到適當?shù)奈⒘崪Q度級彆。
　　潔淨室是指將一定空間範圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、**等之汙染物排除，並將室內之溫度、潔淨度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控製在某一需求範圍內，而所給予特彆設計之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化，其室內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。
　　潔淨室*主要之作用在於控製產品(如矽芯片等)所接觸之大氣的潔淨度日及溫濕度，使產品能在一個良好之環(huán)境空間中生產、製造，此空間我們稱之為潔淨室。按照國際慣例，無塵淨化級彆主要是根據(jù)每立方米空氣中粒子直徑大於劃分標準的粒子數(shù)量來規(guī)定。也就是說所謂無塵並非100%冇有一點灰塵，而是控製在一個非常微量的單位上。當然這個標準中符合灰塵標準的顆粒相對於我們常見的灰塵已經是小的微乎其微，但是對於光學構造而言，哪怕是一點點的灰塵都會產生非常大的負麵影響，所以在光學構造產品的生產上，無塵是必然的要求。
　　如表所示，每立方米將小於0.5微米粒徑的微塵數(shù)量控製在3500個以下，就達到了國際無塵標準的A級。目前應用在芯片級生產加工的無塵標準對於灰塵的要求高於A級，這樣的高標主要被應用在一些等級較高芯片生產上。微塵數(shù)量被嚴格控製在每立方米1000個以內，這也就是業(yè)內俗稱的1K級彆。
二、潔淨室控管之項目
1. 能除去空氣中飄遊之微塵粒子。
　　2. 能防止微塵粒子之產生。
　　3. 溫度和濕度之控製。
　　4. 壓力之調節(jié)。
　　5. 有害氣體之排除。
　　6. 結構物與隔間之氣密性。
　　7. 靜電之防製。
　　8. 電磁乾擾預防。
　　9. **因素之考慮。
　　10. 節(jié)能之考量。
三、潔淨室之分類
1.亂流式(Turbulent Flow)：
     空氣由空調箱經風管與潔淨室內之空氣過濾器(HEPA)進入潔淨室，並由潔淨室兩側隔間牆板或高架地板回風。氣流非直線型運動而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用於潔淨室等級1,000-100,000級。
　　優(yōu)點：構造簡單、係統(tǒng)建造成本，潔淨室之擴充比較容易，在某些特殊用途場所，可並用無塵工作臺，提高潔淨室等級。
　　缺點：亂流造成的微塵粒子於室內空間飄浮不易排出，易汙染製程產品。另外若係統(tǒng)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%之過濾器進入室內，並由高架地板或兩側隔牆板回風，此型式適用於潔淨室等級需定較高之環(huán)境使用，一般其潔淨室等級為Class1~100。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，由對邊牆壁之回風係統(tǒng)回風，塵埃隨風向排出室外，一般在下流側汙染較嚴重。
　　優(yōu)點：構造簡單，運轉後短時間內即可變成穩(wěn)定。
　　缺點：建造費用比亂流式高，室內空間不易擴充。
　　(2)垂直層流式：房間天花板完全以ULPA過濾器覆蓋，空氣由上往下吹，可得較高之潔淨度，在製程中或工作人員所產生的塵埃可快速排出室外而不會影響其它工作區(qū)域。
　　優(yōu)點：管理容易，運轉開始短時間內即可達穩(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：構造費用較高，彈性運用空間困難，天花板之吊架相當占空間，維修更換過濾器較麻煩。
　　 3.複合式(Mixed Type)：

　　複合式為將亂流式及層流式予以複合或並用，可提供局部超潔淨之空氣。
　　(1)潔淨隧道(CleanTunnel)：以HEPA或ULPA過濾器將製程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崪Q度等級提高至10級以上、可節(jié)省安裝運轉費用。
　　此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產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製程大都采用此種型式。
　　潔淨隧道另有二項優(yōu)點：A.彈性擴充容易； B.維修設備時可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。
　　(2)潔淨管道(CleanTube)：將產品流程經過的自動生產線包圍並淨化處理，將潔淨度等級提至100級以上。因產品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離，少量之送風即可得到良好之潔淨度，可節(jié)省能源，不需人工的自動化生產線為*適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導體業(yè)界均適用。
　　(3)並裝局部潔淨室(CleanSpot)：將潔淨室等級10,000~100,000之亂流潔淨室內之產品製程區(qū)的潔淨度等級提高為10~1000級以上，以為生產之用；潔淨工作臺、潔淨工作棚、潔淨風櫃即屬此類。
　　潔淨工作臺：等級Class 1~100級。
　　潔淨工作棚：為在亂流式之潔淨室空間內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**之潔淨空間，其等級為10~1000級，高度在2.5米左右，覆蓋麵積約10m2以下，四支支柱並加裝活動輪，可為彈性運用。
四、潔淨室氣流之流動
     潔淨室的潔淨度往往受到氣流的影響，換言之，即人、機器隔間、建築結構等所產生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。
　　潔淨室係利用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乾淨。然而潔淨室內除了人以外，尚有機器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴散，即無法保持潔淨空間，因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。
　　潔淨室內的氣流是左右潔淨室性能的重要因素，一般潔淨室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間，此氣流速度屬微風區(qū)域，易受人、機器等的動作而乾擾趨於混亂、雖提高風速可抑製此一擾亂之影響而保持潔淨度、但因風速的提高，將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*適當?shù)娘L速供應，以達到適當?shù)娘L速供應以達到經濟性效果。
　　另一方麵欲達到潔淨室潔淨度之穩(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，表示風速有異，特彆是在壁麵，氣流會延著壁麵發(fā)生渦流作用，此時要實現(xiàn)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)吹出麵的風速不可有速度上的差異；(b)地板回風板吸入麵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(xiàn)象發(fā)生，而0.5m/s之速度，氣流則較均一，目前一般潔淨室，其風速均取在0.25~0.5m/s之間。
　　影響潔淨室的氣流因素很多，如製程設備、人員、潔淨室組裝材、照明器具等，同時對於生產設備上方氣流的分流點，亦應列入考慮因素。
　　一般操作臺或生產設備等表麵的氣流分流點，應設於潔淨室空間與隔牆板間距2/3之處，如此可使作業(yè)人員工作時，氣流可從製程區(qū)內部流向作業(yè)區(qū)，而將微塵帶走；若分流點配置在製程區(qū)前方，將成為不當?shù)臍饬鞣至鳎藭r大部份的氣流將流至製程區(qū)之後，作業(yè)員操作所引起的塵埃將被帶到設備後麵，工作臺因而將受到汙染，良率也勢必降低。
　潔淨室內的工作桌等障礙物，在相接處均會有渦流現(xiàn)象發(fā)生，相對地在其附近之潔淨度將會較差，在工作桌麵鑽上回風孔，將使渦流現(xiàn)象減少*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(xiàn)象之重要因素。
五、潔淨室之構成
潔淨室的構成是由下列各項係統(tǒng)所組成(在所組成的係統(tǒng)分子中是缺一不可的)，否則將無法構成一完整且品質良好的潔淨室：
　　(1)天花板係統(tǒng)：包括吊桿(Ceiling rod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceilinggrid或Ceilingframe)。
　　(2)空調係統(tǒng)：包括空氣艙、過濾器係統(tǒng)、風車等。
　　(3)隔牆板(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。
　　潔淨室之建築主體構造，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(fā)生裂痕；
　　B.不易產生微塵粒子，且很難附著粒子；
　　C.吸濕性小；
　　D.為了維持室內之濕度條件，熱絕緣性要高；
六、潔淨室按用途分類（可分為兩大類）
1）、工業(yè)潔淨室——以無生命微粒的控製為對象。主要控製空氣塵埃微粒對工作對象的汙染，內部一般保持正壓狀態(tài)。它適用於精密機械工業(yè)、電子工業(yè)（半導體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產品工業(yè)（光盤、膠片、磁帶生產）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤、電腦磁頭生產等多行業(yè)。
　　（2）、生物潔淨室，主要控製有生命微粒（**）與無生命微粒（塵埃）對工作對象的汙染。又可分為； A、一般生物潔淨室，主要控製微生物（**）對象的汙染。同時其內部材料要能經受各種**劑侵蝕，內部一般保證正壓。實質上其內部材料要能經受各種**處理的工業(yè)潔淨室。例：製藥工業(yè)、醫(yī)院（手術室、無菌病房）食品、化妝品、飲料產品生產、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。
　　B、生物學**潔淨室：主要控製工作對象的有生命微粒對外界和人的汙染。內部要保持與大氣的負壓。例：**學、生物學、潔淨實驗室、物物工程（重組基因、疫苗製備）
　　第8樓亂流潔淨室的原理和特性
　　1、定義：亂流潔淨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淨室.
　　2、原理：亂流潔淨室靠送風氣流不斷稀釋室內空氣，將汙染空氣逐漸稀釋，來實現(xiàn)潔淨的（亂流潔淨室一般設計在千級以上至30萬級淨化級彆）。
　　3、特性：亂流潔淨室是靠多次換氣來實現(xiàn)潔淨與潔淨級彆。換氣次數(shù)決定定義中的淨化級彆（換氣次數(shù)越多，淨化級彆越高）
　　（1）、自淨時間：是指潔淨室按設計換氣次數(shù)開始送風到潔淨室，室內含塵濃度達到所設計的淨化級彆的時間。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)（按上述自淨時間要求設計）1,000級 43.5—55.3次/小時 (規(guī)範:50次/小時) 10,000級23.8—28.6次/小時 (規(guī)範:25次/小時) 100,000級 14.4—19.2次/小時 (規(guī)範:15次/小時)
七、潔淨室汙染源知識
1、發(fā)塵量
　　
  潔淨室內的發(fā)塵量，來自設備的可考慮通過局部排風排除，不流入室內；產品，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；由於金屬半壁（彩鋼夾心板）的應用來自建築表麵的發(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，由於服裝材料和樣式的改進，發(fā)塵**量也不斷減少。
　　A、材質：棉質發(fā)塵量*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*大，上下分裝型次之，全罩型*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：用溶劑洗滌的發(fā)塵量降至用一般水清洗的五分之一。
　　室內維護結構表麵發(fā)塵量，以地麵為準，大約相應8平方米地麵時的表麵發(fā)塵量與一個靜止的人的發(fā)塵量相當。
　　 2、發(fā)菌量

　　工作人員產生的汙染：
　　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(fā)：人類的頭發(fā)（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**。
　　5）人類靜止和坐立每分鐘將產生10000個大於0.3微米的微粒。
　　6）人類在頭部和軀乾做動作時每分鐘將產生1000000個大於0.3微米的微粒。
　　7）人類以0.9m/s的速度行走時每分鐘將產生5000000個大於0.3微米的微粒。
　　分析國外試驗資料可以認為：
　　（１） 潔淨室內當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)國內事例：
　　（６） 手術中人員發(fā)菌量 878個/ min.人
　　所以，可知潔淨室內無菌衣人員的靜態(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。
八、潔淨室標準規(guī)範
 1.國內標準規(guī)範
潔淨廠房設計規(guī)範      （1）.潔淨廠房設計規(guī)範GB50073-2001[2]
　　（2）.醫(yī)院潔淨手術部建築技術規(guī)範GB50333-2002
　　（3）.醫(yī)藥工業(yè)潔淨廠房設計規(guī)範GB 50457-2008
　　（4）.傳染病醫(yī)院建築設計規(guī)範
　　（5）.醫(yī)藥工業(yè)潔淨室（區(qū)）懸浮粒子的測試方法GB/T16292-1996
　　（6）.QS認證質量手冊
　　（7）.GMP 藥品生產質量管理規(guī)範
　　[1]
　　 2.國際標準規(guī)範

　　ISO係列
　　（1）ISO14644-1 空氣潔淨度等級劃分[3]
ISO14644     （2）ISO14644-2 為認證ISO14644-1的連續(xù)的相符性的測試和監(jiān)測技術要求
   
    （3）ISO14644-3 測試方法
　　（4）ISO14644-4 設計建造啟動
　　（5）ISO14644-5 運行(Operations)
　　（6）ISO14644-6 術語和定義
　　（7）ISO14644-7 分離裝置(潔淨空氣罩、手套箱、分離器和微循環(huán)設備
　　（8）ISO14644-8 分子汙染
　　（9）ISO14644-9 潔淨化學品（液體）
　　IEST係列
　　[4]
　　潔淨空氣：
　　RP-CC001高效與超高效過濾器
　　RP-CC002單向流裝置
　　RP-CC006潔淨室測試RP-CC007超高效過濾器測試
　　RP-CC008氣體吸收裝置
　　RP-CC016潔淨室非揮發(fā)性殘留物質的沉積率
　　RP-CC021高效與超高效過濾器過濾器介質測試
　　RP-CC034高效與超高效過濾器過濾器檢漏
　　潔淨室與潔淨環(huán)境：
　　RP-CC006潔淨室測試
　　RP-CC012潔淨室設計要點
　　RP-CC016潔淨室非揮發(fā)性殘留物質的沉積率
　　RP-CC018潔淨室管理運行與檢測程序
　　RP-CC022潔淨室與受控環(huán)境中的靜電
　　RP-CC023潔淨室中的微生物
　　RP-CC024微電子設備震動測量與說明
　　RP-CC026潔淨室運行
　　RP-CC027潔淨室與受控環(huán)境中人員與行為
　　RP-CC034高效與超高效過濾器過濾器檢漏
　　特殊應用：
　　RP-CC029使用噴漆器要考慮的汙染控製因素
　　運行保障：
　　RP-CC003淨室與受控環(huán)境的服裝係統(tǒng)要點
　　RP-CC004淨室與受控環(huán)境用抹布材料評估
　　RP-CC005淨室與受控環(huán)境用手套和指套
　　RP-CC020潔淨室文件材料與格式
　　設備：
　　RP-CC002單向流裝置
　　RP-CC013設備校準與檢驗程序
　　RP-CC015潔淨室生產設備與輔助設備
　　RP-CC034高效與超高效過濾器過濾器檢漏
　　術語：
　　RP-CC011汙染控製領域術語和定義：
　　文獻：
　　RP-CC009汙染控製領域的標準、準則、方法與相關文件概覽 。