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    無塵車間知識

    來源: 作者: 發布時間:2020-06-09 752次瀏覽

    無塵室是指將一定空間範圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之汙染物排除,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,而所給予特別設計之房間。

    無塵室(Clean Room),亦稱為無塵室或清淨室。它是汙染控製的基礎。沒有無塵室,汙染敏感零件不可能批量生產。在 FED-STD-2裏麵,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製空氣懸浮微粒濃度,從而達到適當的微粒潔淨度級別。無塵室是指將一定空間範圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之汙染物排除,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,而所給予特別設計之房間。

    目錄

    一、無塵室 

    二、無塵室控管之項目 

    三、無塵室之分類 

    1. 1.亂流式(Turbulent Flow): 

    2. 2.層流式(Laminar): 

    3. 3.複合式(Mixed Type): 

    4. 比較 

    5. 相關概念: 

    四、無塵室氣流之流動 

    五、無塵室之構成 

    1. (1)天花板係統: 

    2. (2)空調係統: 

    3. (3)隔牆板(Partitional wall): 

    4. (4)地板: 

    5. (5)照明器具: 

    6. (6)無塵室之建築主體構造 

    六、無塵室按用途分類(可分為兩大類) 

    1. (1)、工業無塵室 

    2. (2)、生物無塵室, 

    七、無塵室汙染源知識 

    1. 1、發塵量 

    2. 2、發菌量 

    3. 工作人員產生的汙染: 

    4. 分析國外試驗資料可以認為: 

    八、無塵室有五個特性 : 

    1. (1) 耐久性: 

    2. (2) 清洗: 

    3. (3) 成本: 

    4. (4) 適應性: 

    5. (5) 維護性: 

    無塵室用空調箱選用時應注意的事項 

    1. (一) 就政府法令而言 

    2. (二) 就成本而言 

    3. (三) 就工作參數設定而言 

    4. (四) 就建築考慮方麵 

    5. (五) 就管理合成物的規格方法 

    展開 

    一、無塵室 

    二、無塵室控管之項目 

    三、無塵室之分類 

    1. 1.亂流式(Turbulent Flow): 

    2. 2.層流式(Laminar): 

    3. 3.複合式(Mixed Type): 

    4. 比較 

    5. 相關概念: 

    四、無塵室氣流之流動 

    五、無塵室之構成 

    1. (1)天花板係統: 

    2. (2)空調係統: 

    3. (3)隔牆板(Partitional wall): 

    4. (4)地板: 

    5. (5)照明器具: 

    6. (6)無塵室之建築主體構造 

    六、無塵室按用途分類(可分為兩大類) 

    1. (1)、工業無塵室 

    2. (2)、生物無塵室, 

    七、無塵室汙染源知識 

    1. 1、發塵量 

    2. 2、發菌量 

    3. 工作人員產生的汙染: 

    4. 分析國外試驗資料可以認為: 

    八、無塵室有五個特性 : 

    1. (1) 耐久性: 

    2. (2) 清洗: 

    3. (3) 成本: 

    4. (4) 適應性: 

    5. (5) 維護性: 

    無塵室用空調箱選用時應注意的事項 

    1. (一) 就政府法令而言 

    2. (二) 就成本而言 

    3. (三) 就工作參數設定而言 

    4. (四) 就建築考慮方麵 

    5. (五) 就管理合成物的規格方法 

    展開 

    編輯本段一、無塵室

      無塵室中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。 

      無塵室**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境空間中生產、製造,此空間我們稱之為無塵室。按照國際慣例, 

       

    無塵室

    無塵淨化級別主要是根據每立方米空氣中粒子直徑大於劃分標準的粒子數量來規定。也就是說所謂無塵並非沒有一點灰塵,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。微塵數量被嚴格控製在每立方米1000個以內,這也就是業內俗稱的1K級別。 

    二、無塵室控管之項目

      1. 能除去空氣中飄遊之微 

       

    無塵室

    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。 

      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. 電磁幹擾預防。 

      9. 安全因素之考慮。 

      10. 節能之考量。 

      11.照度的的調節 

      12.浮遊菌及沉降菌的控製 

    三、無塵室之分類

    1.亂流式(Turbulent Flow):

      空氣由空調箱經風管與無塵室內之空氣過濾器(HEPA)進入無塵室,並由無塵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則之亂流或渦流狀態。亂流無塵室靠送風氣流不斷稀釋室內空氣,將汙染空氣逐漸稀釋,來實現潔淨的。氣次數決定定義中的淨化級別(換氣次數越多,淨化級別越高)。此型式適用於無塵室等級1,000-100,000級。 

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

      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 

       

    無塵室

    程產品。另外若係統停止運轉再激活,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,此型式適用於無塵室等級需定較高之環境使用,一般其無塵室等級為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,由對邊牆壁之回風係統回風,塵埃隨風向排出室外,一般在下流側汙染較嚴重。 

      優點:構造簡單,運轉後短時間內即可變成穩定。 

      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域。 

      優點:管理容易,運轉開始短時間內即可達穩定狀態,不易為作業狀態或作業人員所影響。 

      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(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA過濾器將製程區域或工作區域覆蓋使潔淨度等級提高至10級以上,可節省安裝運轉費用。 

      此型式需將作業人員之工作區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點:A.彈性擴充容易; B.維修設備時可在維修區輕易執行。 

      (2)潔淨管道(Clean Tube):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產線為**適宜使用。藥品、食品業界及半導體業界均適用。 

      (3)並裝局部無塵室(Clean Spot):將無塵室等級10,000~100,000之亂流無塵室內之產品製程區的潔淨度等級提高為10~1000級以上,以為生產之用;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Class 1~100級。 

      潔淨工作棚:為在亂流式之無塵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。 

    比較

       


    亂流式

       

    層流式

       

    複合式

       



    水平層流式

       

    垂直層流式

       

    潔淨隧道

       

    潔淨管道

       

    局部無塵

       



    潔淨度

       

    Class 1000~100000

       

    Class 100~1000

       

    全區Class 100

       

    隧道內Class 100

       

    Class 100

       

    **靠近麵Class 100~1000

       



    換氣次數(次/時)

       

    15~80

       

    100~300

       

    300~500

       

    隧道內500~1000

       

    100~300

       

    100~300

       



    風速(m/s)

       

    1~3

       

    0.45~0.6

       

    0.25~0.4

       

    0.3~0.5

       

    0.25~0.5

       

    0.25~0.45

       



    正壓度(mm wg)

       

    0.5~1.5

       

    1.0~2.0

       

    1.5~2.5

       

    1.0~2.0

       

    1.0~2.5

       

    1.0~3.0

       


    相關概念:

      (1)、自淨時間:是指無塵室按設計換氣次數開始送風到無塵室,室內含塵濃度達到所設計的淨化級別的時間。 1,000級希望不超過20min(分鍾) (可取15min計算) 10,000級希望不超過30min(分鍾) (可取25min計算) 100,000級希望不超過40min(分鍾) (可取30min計算) 

      (2)、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) 

    四、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、建築結構等所產生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。 

      無塵室係利用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幹淨。然而無塵室內除了人以外,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,因此必須利用氣流將發生的塵埃迅速排出室外。 

      無塵室內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**適當的風速供應,以達到適當的風速供應以達到經濟性效果。 

      另一方麵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,特別是在壁麵,氣流會延著壁麵發生渦流作用,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,如製程設備、人員、無塵室組裝材、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。 

      一般操作台或生產設備等表麵的氣流分流點,應設於無塵室空間與隔牆板間距2/3之處,如此可使作業人員工作時,氣流可從製程區內部流向作業區,而將微塵帶走;若分流點配置在製程區前方,將成為不當的氣流分流,此時大部分的氣流將流至製程區之後,作業員操作所引起的塵埃將被帶到設備後麵,工作台因而將受到汙染,良率也勢必降低。 

      無塵室內的工作桌等障礙物,在相接處均會有渦流現象發生,相對地在其附近之潔淨度將會較差,在工作桌麵鑽上回風孔,將使渦流現象減少****;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。 

    五、無塵室之構成

      無塵室的構成是由下列各項係統所組成(在所組成的係統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無塵室: 

    (1)天花板係統:

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

    (2)空調係統:

      包括空氣艙、過濾器係統、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地板、以及環氧自流平及滾塗地麵。


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