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无尘车间等级如何划分

2016-11-02 点击数:1005

无尘车间定义
无尘车间(Clean Room),亦称为洁净室或无尘室。指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除,并将室内之温度、湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内,而所给予特别设计之房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化,其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。洁净室最主要之作用在于控制产品所接触之大气的洁净度及温湿度,使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造,此空间我们称之为无尘车间
无尘车间分类按使用场合的不同,无尘室可分为电子、精密工业用IndustraialCleanRoom(ICR);及需控制微生物浓度等制药、食品产业用BiologicalCleanRoom(BCR)。
按实施方式的不同可分为:乱流式、层流式、复合式
1.乱流式(Turbulent Flow)
空气由空调箱经风管与无尘车间内之空气过滤器(HEPA)进入洁净室,并由无尘车间两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净室等级1,000-100,000级。
优点:构造简单、系统建造成本低,洁净室之扩充比较容易,在某些特殊用途场所,可并用无尘工作台,提高无尘车间等级。
缺点:乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出,易污染制程产品。另外若系统停止运转再激活,欲达需求之洁净度,往往须耗时相当长一段时间。
2.层流式(Laminar)
层流式空气气流运动成一均匀之直线形,空气由覆盖率100%之过滤器进入室内,并由高架地板或两侧隔墙板回风,此型式适用于洁净室等级需求较高之环境使用,一般其洁净室等级为Class 1~100。其型式可分为二种:
(1)无尘车间水平层流式:水平式空气自过滤器单方向吹出,由对边墙壁之回风系统回风,尘埃随风向排出室外,一般在下流侧污染较严重。
优点:构造简单,运转后短时间内即可变成稳定。
缺点:建造费用比乱流式高,室内空间不易扩充。 
(2)无尘车间垂直层流式:房间天花板完全以ULPA过滤器覆盖,空气由上往下吹,可得较高之洁净度,在制程中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其它工作区域。
优点:管理容易,运转开始短时间内即可达稳定状态,不易为作业状态或作业人员所影响。
缺点:构造费用较高,弹性运用空间困难,天花板之吊架相当占空间,维修更换过滤器较麻烦。
3.复合式(Mixed Type)
复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用,可提供局部超洁净之空气。 
(1)无尘车间洁净隧道(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA过滤器将制程区域或工作区域100%覆盖使洁净度等级提高至10级以上,可节省安装运转费用。此型式需将作业人员之工作区与产品和机器维修予以隔离,以避免机器维修时影响了工作及品质,ULSI制程大都采用此种型式。
洁净隧道另有二项优点:A.弹性扩充容易; B.维修设备时可在维修区轻易执行。
(2)无尘车间洁净管道(Clean Tube):将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理,将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离,少量之送风即可得到良好之洁净度,可节省能源,不需人工的自动化生产线为最适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。
(3)无尘车间并装局部洁净室(Clean Spot):将洁净室等级10,000~100,000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10~1000级以上,以为生产之用;即属此类。
洁净工作台:等级Class 1~100级。
洁净工作棚:为在乱流式之洁净室空间内以防静电之透明塑料布围成一小空间,采用独立之HEPA或ULPA及空调送风机组而成为一较高级之洁净空间,其等级为10~1000级,高度在2.5米左右,覆盖面积约10M2以下,四支支柱并加装活动轮,可为弹性运用。
无尘车间空气的流通
无尘车间的洁净度往往受到气流的影响,换言之,即人、机器隔间、建筑结构等所产生的尘埃之移动、扩散受到气流的支配。 
无尘车间系利用HEPA、ULPA过滤空气,其尘埃的收集率达99.97~99.99995%之多,因此经过此过滤器过滤的空气可说十分干净。然而洁净室内除了人以外,尚有机器等之发尘源,这些发生的尘埃一旦扩散,即无法保持洁净空间,因此必须利用气流将发生的尘埃迅速排出室外。
无尘车间内的气流是左右洁净室性能的重要因素,一般洁净室的气流速度是选在0.25~0.5m/s之间,此气流速度属微风区域,易受人、机器等的动作而干扰趋于混乱、虽提高风速可抑制此一扰乱之影响而保持洁净度、但因风速的提高,将影响运转成本的增加,所以应在满足要求的洁净度水准之时,能以最适当的风速供应,以达到适当的风速供应以达到经济性效果。
另一方面欲达到洁净室洁净度之稳定效果,均一气流之保持亦为一重要因素,均一气流若无法保持,表示风速有异,特别是在壁面,气流会延着壁面发生涡流作用,此时要实现高洁净度事实上很困难。
无尘车间垂直层流式方向要保持均一气流必须:
(a)吹出面的风速不可有速度上的差异;
(b)地板回风板吸入面之风速不可有速度上的差异。速度过低或过高(0.2m/s,0.7m/s)均有涡流之现象发生,而0.5m/s之速度,气流则较均一,目前一般洁净室,其风速均取在0.25~0.5m/s之间。
影响洁净室的气流因素很多,如制程设备、人员、洁净室组装材、照明器具等,同时对于生产设备上方气流的分流点,亦应列入考虑因素。
一般操作台或生产设备等表面的气流分流点,应设于洁净室空间与隔墙板间距2/3之处,如此可使作业人员工作时,气流可从制程区内部流向作业区,而将微尘带走;若分流点配置在制程区前方,将成为不当的气流分流,此时大部份的气流将流至制程区之后,作业员操作所引起的尘埃将被带到设备后面,工作台因而将受到污染,良率也势必降低。
无尘车间内的工作桌等障碍物,在相接处均会有涡流现象发生,相对地在其附近之洁净度将会较差,在工作桌面钻上回风孔,将使涡流现象减少最低;组装材料之选择是否恰当、设备怖局是否完善,亦为气流是否成为涡流现象之重要因素。
无尘车间管控项目
1. 能除去空气中飘游之微尘粒子。
2. 能防止微尘粒子之产生。
3. 温度和湿度之控制。
4. 压力之调节。
5. 有害气体之排除。
6. 结构物与隔间之气密性。
7. 静电之防制。
8. 电磁干扰预防。
9. 安全因素之考虑。
10. 节能之考量。 
无尘车间构成
是由以下各项系统组成:
(1)天花板系统:包括吊杆、纲梁、天花板格子梁,材料一般是:彩钢板与无尘板
(2)空调系统:包括主机、风管、过滤器系统、FFU等。
(3)隔墙板:包括窗户、门,材料是彩钢板,但彩钢板的夹芯有很多种。
(4)地板:高架地板或防静电PVC地板或环氧树脂地板。
(5)照明器具:采用无尘专用灯具。
无尘车间运用领域
1 微电子工业
微电子工业是当前对洁净室要求最高工业洁净业。此外,如现代工业中的液晶、光纤等的生产,同样均有洁净度的要求。
2 医药工业
(1)药品生产我国的《药品生产管理规范》(又称GMP)已在全国范围内实施,对生产环境提出了相应于工艺过程的不同洁净级别要求。除了限定空气中尘埃粒子的大小和含量外,对生物粒子(细菌数)也有明确的限制。
(2)医院 白血病的治疗室、烧伤病房、外科手术室,根据条件用相应的洁净技术来防止空气中的细菌感染,对治疗起到环境保障作用。
(3)医学科学实验 对于实验动物的饲养、遗传工程等学科实验工程,也应该具备洁净环境,才能取得有效的成果。
3 食品的无菌包装
在保持食品色、香、味、营养等方面也优越于高温杀菌的罐装食品。
4 其他
如宇航工业、精密机械工业、仪器仪表工业、精细化学工业、涂装表面处理工业等,都用到洁净技术。 
无尘车间等级标准划分

美国联邦标准(< USA Federal Standard )209E (1992 年)PC/ft3

洁净度级别

粒 径 (um)

0.1

0.2

0.3

0.5

5.0

1

35

7.5

3

1

NA

10

350

75

30

10

NA

100

NA

750

300

100

NA

1000

NA

NA

NA

1000

7

10000

NA

NA

NA

10000

70

100000

NA

NA

NA

100000

700

 

中国药品生产无尘车间(区)的空气洁净度标准

洁净度级别

尘埃最允许数 /平方米

微生物最大允许数

≥0.5um

5um

浮游菌个 /立方米

沉降菌个 /皿.30min

 

100

3500

0

5

1

10000

350000

2000

100

3

100000

3500000

20000

500

10

300000

10500000

61800

NA

15

 

无尘车间及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级GB50073-2001

空气洁净度等级 (N)

大于或等于表中粒径的最大浓度限值 (pc/m3)

0.1μm

0.2μm

0.3μm

0.5μm

1μm

5μm

1

10

2

 

 

 

 

2

100

24

10

4

 

 

3

1000

237

102

35

8

 

4

10000

2370

1020

352

83

 

5

100000

23700

10200

3520

832

29

6

1000000

237000

102000

35200

8320

293

7

 

 

 

352000

83200

2930

8

 

 

 

3520000

832000

29300

9

 

 

 

35200000

8320000

293000

无尘车间国际标准及施工、验收规范

设计与施工严格按照《ISO/DIS14644-1国际标准》、《GB50073-2001无尘车间装设计规范》、《JGJ71-90无尘车间装施工及验收规范》等专业标准,以ISO9002国际质量体系为宗旨,进行净化工程的设计、制作、安装、调试 的一条龙服务,满足了不同行业对净化、空调、无菌、照明、电气及装饰等需要。并且对外承接空调水系统安装,配电系统安装。

总结

所谓的无尘室是一个人造的环境,里面含有的粒子远低于一般的环境,随着集成电路技术的快速成长,也增

 

加了对制造环境(无尘室)洁静度的需求, 在工业上即使粒子之尺寸小于1微米,也可能阻碍产品的运作或降低其寿命。

 

 由于纳米技术的兴起,造成半导体关键尺寸持续缩小,集成电路积集度不断的增加,尘粒更容易使芯片失效或可靠度恶化。例如当金属尘粒地落到金属导线时,就可能会使金属导线形成短路。又如果有酸性的离子化合物尘粒掉在金属导线上,可能将其腐蚀,所以无尘室为集成电路制造不可或缺的要素。

 

为保持无尘室的洁净度,进出的人员有一定的穿著规定;10000与100000级,必须穿著长袍无尘衣、无尘鞋、带帽子与面罩;1000级(含)以上,需穿著特殊的洁净连身衣、无尘鞋将全身裹住,并带上手套和面罩。

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