無(wú)塵潔凈室

一、低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)

斷面風(fēng)速就是空氣處理部件中空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器或者加熱/冷卻盤管的速度。

大部分工程師根據(jù)"經(jīng)驗(yàn)"把空氣處理器設(shè)計(jì)成500英寸/分鐘。這樣的設(shè)計(jì)雖然節(jié)省時(shí)間，但是卻增加了運(yùn)作費(fèi)用。在低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)中，使用更大的空氣處理器和更小的風(fēng)機(jī)，從而降低空氣的流速，降低能耗和設(shè)壽命成本。

壓降決定了風(fēng)機(jī)的能量損耗。由"平方定則"可知壓降與速度下降的平方成正比。如果斷面風(fēng)速降低20%，那么壓降將下降36%;如果斷面風(fēng)速降低50%，壓降將下降四分之三。根據(jù)"立方定則"，風(fēng)機(jī)能耗的變化與流量變化的立方成正比。如果空氣流量降低50%，風(fēng)機(jī)能耗將下降88%。

因此，較大尺寸的空氣處理器、較大的過(guò)濾器和盤管面積消耗較少的風(fēng)機(jī)能量，可以使用比較小的風(fēng)機(jī)和馬達(dá)。小風(fēng)機(jī)給空氣添加的熱量比較少，降低了冷卻的難度。厚度小的盤管更容易清洗、工作效率更高，所以冷凍水的溫度可以更高。過(guò)濾器在低斷面風(fēng)速情況下，工作效果更好、壽命更長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)減少了空氣和水的壓降，減小了冷卻盤管的帶水量。流線型設(shè)計(jì)，幾乎沒(méi)有尖角，從而使壓降減少10%到15%。

設(shè)計(jì)也可以把壓降降低四分之一。目標(biāo)是使能量損耗降低至少25%，減小變速風(fēng)機(jī)的大小。最優(yōu)的斷面風(fēng)速范圍是250-450英尺/分鐘，具體取決于使用情況和能量消耗。

二、換氣次數(shù)

無(wú)塵車間維持一定的空氣流量來(lái)保持清潔度和顆粒數(shù)。流量根據(jù)每小時(shí)的換氣次數(shù)來(lái)確定，同時(shí)這也決定了風(fēng)機(jī)尺寸、建筑構(gòu)型和能量消耗。在保持潔凈度的前提條件下，空氣流速的降低可以降低建造及能耗成本。換氣次數(shù)降低20%就可以使風(fēng)機(jī)的尺寸降低50%。空氣潔凈度比節(jié)約能耗更重要，但是最新的研究成果已經(jīng)有降低潔凈成本的記載了。

關(guān)于最佳換氣次數(shù)還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。許多原則都已過(guò)時(shí)，是建立在老觀念上，采用低效的空氣過(guò)濾器。調(diào)查顯示，ISO第5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室推薦的換氣次數(shù)變化范圍是從250到700以上。

美國(guó)的一所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在確定ISO第5級(jí)無(wú)塵車間的標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示，實(shí)際換氣次數(shù)范圍是90到250――比操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)低很多，而且不會(huì)影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級(jí)潔凈室的換氣次數(shù)大約是200，保守的上限是300。

三、馬達(dá)效率

馬達(dá)消耗了潔凈室的大部分電能。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)每月消耗大量的電力。適當(dāng)?shù)靥岣咝省⑦m當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸，在翻新后，經(jīng)濟(jì)效果多半是不錯(cuò)的。效率增加幾個(gè)百分點(diǎn)，利潤(rùn)就可增加。

使用優(yōu)質(zhì)高效的馬達(dá)，不一定會(huì)花費(fèi)太多。高效率意味著最小，在改變馬達(dá)的尺寸之前先盡量減小負(fù)荷。在輸出量變化時(shí)，利用變速驅(qū)動(dòng)可以提高操作效率。

四、變速驅(qū)動(dòng)的冷凍機(jī)

變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)能節(jié)省大量的能量和金錢。許多無(wú)塵車間的設(shè)計(jì)人員和操作人員認(rèn)為，沒(méi)有必要使用變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)，因?yàn)樨?fù)荷通常是恒定的，多級(jí)冷凍機(jī)機(jī)組通常控制為高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。但是負(fù)荷恒定的冷凍機(jī)通常工作在滿負(fù)荷以下。變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)通常工作在全負(fù)荷的90%-95%以節(jié)省能量。一臺(tái)1000噸的冷凍機(jī)穩(wěn)定工作在滿負(fù)荷的70%，如果使用了變速驅(qū)動(dòng)，每年就可節(jié)省兩萬(wàn)到三萬(wàn)美元。根據(jù)生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)，電能的價(jià)格是0.05美元/千瓦時(shí)，這樣大約一年就可以回收成本。

多級(jí)冷凍機(jī)冷水式機(jī)組很少高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷通常不是正好匹配機(jī)組的能級(jí)變化。許多操作人員運(yùn)行額外的冷凍機(jī)以求可靠，一旦某個(gè)冷凍機(jī)發(fā)生故障，其它的冷凍機(jī)可以立刻補(bǔ)充，接替其全部負(fù)荷，因此冷水式機(jī)組經(jīng)常是讓冷凍機(jī)在制冷能力的60%到80%運(yùn)轉(zhuǎn)。

在購(gòu)買新冷凍機(jī)的時(shí)候，指定購(gòu)買變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)是劃算的。用變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)可降低能耗，同時(shí)讓其他冷凍機(jī)可靠性運(yùn)行。有許多的研究和實(shí)驗(yàn)證明，變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)的效果是很好的。二十多年來(lái)，變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)制造廠商制造出更可靠性的產(chǎn)品，用在新建的和升級(jí)的潔凈工廠里面。

ISO/DIS 14644-1 潔凈室和潔凈區(qū)按空氣中懸浮粒子濃度的分級(jí)

ISO分級(jí) 大于等于表中所列粒徑懸浮粒子最大允許濃度(顆/m3)

0.1μm 0.2μm 0.3μm 0.5μm 1μm 5μm

ISO1級(jí) 10 2

ISO2級(jí) 100 24 10 4

ISO3級(jí) 1000 237 102 35 8

ISO4級(jí) 10000 2370 1020 352 83

ISO5級(jí) 100000 23700 10200 3520 832 29

ISO6級(jí) 1000000 237000 102000 35200 8320 293

ISO7級(jí) 352000 83200 2930

ISO8級(jí) 3520000 832000 29300

ISO9級(jí) 35200000 8320000 293000

《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(1992年修訂)

潔凈級(jí)別 活粒數(shù)/立方米 活微生物數(shù)/立方米

≥0.5μm ≥5μm

100 級(jí) ≤3,500 0 ≤5

10,000 級(jí) ≤350,000 ≤2,000 ≤100

100,000級(jí) ≤3,500,000 ≤20,000 ≤500

潔凈手術(shù)部潔凈用房等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

等級(jí) 沉降(浮游)細(xì)菌最大平均濃度 表面最大染菌密度 空氣潔凈度級(jí)別

手術(shù)區(qū) 周邊區(qū) 手術(shù)區(qū) 周邊區(qū)

I 0.2個(gè)/30minΦ90皿(5個(gè)/ m3) 0.4個(gè)/30minΦ90皿(10個(gè)/ m3) 5個(gè)/cm2 100級(jí) 1000級(jí)

II 0.75個(gè)/30minΦ90皿(25個(gè)/ m3) 1.5個(gè)/30minΦ90皿(50個(gè)/ m3) 5個(gè)/cm2 1000級(jí) 10000級(jí)

III 2個(gè)/30minΦ90皿(75個(gè)/ m3) 4個(gè)/30minΦ90皿(150個(gè)/ m3) 5個(gè)/cm2 10000級(jí) 100000級(jí)

IV 5個(gè)/30min，Φ90皿(175個(gè)/ m3) 5個(gè)/cm2 300000級(jí)

美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E

等級(jí)名稱 等極限值

0.1μm 0.2μm 0.3μm 0.5μm 5μm

國(guó)際單位 英制單位 /m3 /ft3 /m3 /ft3 /m3 /ft3 /m3 /ft3 /m3 /ft3

M1 350 9.91 75.7 2.14 30.9 0.875 10.0 0.283

M1.5 1 1240 35.0 265 7.50 106 3.00 3.53 1.00

M2 3500 99.1 757 21.4 309 8.75 100 2.83

M2.5 10 1240 350 2650 75.0 1060 30.0 353 10.0

M3 35000 991 7570 214 3090 87.5 1000 28.3

M3.5 100 26500 750 10600 300 3530 100

M4 75700 21400 30900 875 10000 283

M4.5 1000 35300 1000 247 7

M5 100000 2830 618 17.5

M5.5 10000 353000 10000 2470 70.0

M6 1000000 28300 6180 175

M6.5 100000 3530000 100000 24700 700

M7 10000000 283000 61800 1750

常用單位換算

1米m = 3.28英尺ft 1CFM(ft3/min) = 0.4719L/s

1平方米m2 = 10.76平方英尺ft2 1CFS(ft3/s) = 28.32L/s

1立方米m3 = 35.3立方英尺ft3 1FPM(ft/min) = 0.00508m/s

1英制加侖gallon = 4.55升L 1BTU/h = 0.2931W

1美制加侖gallon = 3.79升L 1千瓦kw = 860千卡/小時(shí)kcal/h

1磅lb = 454克g 1USTR美國(guó)冷噸 = 3.516 kw

1馬力HP = 0.746千瓦kw 1巴bar = 100千帕kpa

1攝氏度℃ = 5(華氏度F-32)/9 1mmH2O(毫米水柱) = 9.8067帕Pa

一、無(wú)塵潔凈室是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、細(xì)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(dòng)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(jì)建成的無(wú)塵潔凈房間。

二、無(wú)塵潔凈室的原理。潔凈室是利用HEPA、空氣凈化設(shè)備，其塵埃的收集率達(dá)99.97~99.99995%之多，因此經(jīng)過(guò)此過(guò)濾器過(guò)濾的空氣可說(shuō)十分干凈。然而潔凈室內(nèi)除了人以外，尚有機(jī)器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴(kuò)散，即無(wú)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。

三、無(wú)塵潔凈室中的三塵。無(wú)塵潔凈室有三大原則:禁塵、帶塵、產(chǎn)塵。風(fēng)淋室作為進(jìn)入潔凈室的緩沖通道之一，是控制帶塵的最好凈化設(shè)備之一，它可以最大限度地減少員工進(jìn)出無(wú)塵潔凈室所帶來(lái)的污染問(wèn)題。風(fēng)淋室的兩道門電子互鎖，可以兼起氣閘室的作用，阻止外界污染和未被凈化的空氣進(jìn)入無(wú)塵潔凈區(qū)域，達(dá)到生產(chǎn)車間所要求的生產(chǎn)潔凈環(huán)境。

四，無(wú)塵潔凈室最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(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間我們稱之為無(wú)塵潔凈室。按照國(guó)際慣例，無(wú)塵凈化級(jí)別主要是根據(jù)每立方米空氣中粒子直徑大于劃分標(biāo)準(zhǔn)的粒子數(shù)量來(lái)規(guī)定。也就是說(shuō)所謂無(wú)塵并非100%沒(méi)有一點(diǎn)灰塵，而是控制在一個(gè)非常微量的單位上。當(dāng)然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中符合灰塵標(biāo)準(zhǔn)的顆粒相對(duì)于我們常見(jiàn)的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微，但是對(duì)于光學(xué)構(gòu)造而言，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的灰塵都會(huì)產(chǎn)生非常大的負(fù)面影響，所以在光學(xué)構(gòu)造產(chǎn)品的生產(chǎn)上，無(wú)塵是必然的要求。

伍.每立方米將小于0.5微米粒徑的微塵數(shù)量控制在3500個(gè)以下，就達(dá)到了國(guó)際無(wú)塵標(biāo)準(zhǔn)的A級(jí)。目前應(yīng)用在芯片級(jí)生產(chǎn)加工的無(wú)塵標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于灰塵的要求高于A級(jí)，這樣的高標(biāo)主要被應(yīng)用在一些等級(jí)較高芯片生產(chǎn)上。微塵數(shù)量被嚴(yán)格控制在每立方米1000個(gè)以內(nèi)，這也就是業(yè)內(nèi)俗稱的1K級(jí)別。

2.1有關(guān)推薦或參考值的應(yīng)用

潔凈室內(nèi)一定潔凈度下氣流速度的確定，隨潔凈室用途等具體情況而異，它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過(guò)濾器效率還受其他因素影響，就工業(yè)潔凈室而言，影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要是:

(1)室內(nèi)污染源:建筑物組件、人員數(shù)量及操作活動(dòng)、工藝設(shè)備、工藝材料及工藝加工本身等都是塵粒釋放源，根據(jù)具體情況而異，變化很大;

(2)室內(nèi)氣流流型及分布:單向流要求均勻、平等的流線，但會(huì)受到工藝設(shè)備布置和位置變動(dòng)及人員活動(dòng)情況等的干擾形成局部渦流;而非單向流要求充混合，避免死角及溫度分層;

(3)自凈時(shí)間(恢復(fù)時(shí)間)的控制要求:潔凈室中事故釋放或帶入污染物或空氣氣流的中斷或正常操作時(shí)的間歇性對(duì)流氣流或人及設(shè)備的移動(dòng)等都會(huì)造成潔凈度的惡化，恢復(fù)到原來(lái)潔凈度的自凈時(shí)間決定于氣流速度;對(duì)自凈時(shí)間的控制要求取決于此時(shí)間框架內(nèi)(惡化的潔凈度下)，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力;

(4)末級(jí)過(guò)濾器的效率:在一定的室內(nèi)發(fā)塵量下，可采用較高效率的過(guò)濾器以降低氣流速度;為節(jié)能應(yīng)考慮采用較高效率的過(guò)濾器，并降低氣流速度，或采用較低效率的過(guò)濾器并采用較高的氣流速度，以求流量與阻力的乘積最小;

(5)經(jīng)濟(jì)性考慮:過(guò)大的氣流速度造成投資及運(yùn)行費(fèi)用的增加，合適的氣流速度為以上諸因素合理的綜合，過(guò)大往往不必要，亦不一定有效果;

(6)對(duì)潔凈度要求低的潔凈室，有時(shí)換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的要求。

以上因素，皆很難量化，只能分析對(duì)比并估計(jì)。因此在工程應(yīng)用中，對(duì)潔凈室的氣流速度往往參照有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的推薦或參考值，再按具體情況估計(jì)以上各影響因素進(jìn)行綜合考慮后確定。

氣流速度用于單向流潔凈室;非單向流潔凈室宜用換氣次數(shù)，因?yàn)槠錃饬魉俣入y于測(cè)準(zhǔn);亦有用末級(jí)過(guò)濾滿布率來(lái)反映的，可用于各種氣流流型的潔凈室，一般滿布率100%相對(duì)于流速0.5m/s(100fpm)，25%相對(duì)于0.125m/s(25fpm)。當(dāng)前有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的推薦或參考值見(jiàn)表1。

注:1、ISO14644-4對(duì)于氣流速度/換氣次數(shù)是明確作為參考資料的，表中所列僅適用于微電子及IC工廠;對(duì)制藥廠只列ISO5級(jí)氣流速度>0.2m/s，對(duì)ISO6~8級(jí)皆未列出參考值。

2、(M)指混合流，N指非單向流;*指對(duì)污染源已采取有效的隔離措施的潔凈區(qū)。

表1中有關(guān)氣流速度和換氣次數(shù)的推薦或參考值，應(yīng)該說(shuō)是經(jīng)驗(yàn)的反映。如ISO/DIS14664-4提出的數(shù)值皆明確適用于那類潔凈室的;IEST的推薦值亦是被一些權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)為僅適用于半導(dǎo)體工廠。由于具體情況變化較大，有的經(jīng)驗(yàn)值可能已不適合當(dāng)前的室內(nèi)塵源控制措施及過(guò)濾器效率提高的情況。

2.2對(duì)有關(guān)推薦或參考值的討論

近年來(lái)不少人通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為這些推薦或參考值過(guò)于保守，其論點(diǎn)可歸納為:

(1)潔凈室內(nèi)氣流的橫向擴(kuò)散只在甚低的流速下才有可能，單向流在合理的氣流組織下，流速0.05~0.1m/s就足夠帶走污染物，在此流速下亞微米粒子的擴(kuò)散性能遠(yuǎn)低于對(duì)流性能;而大于0.36m/s的氣流速度反而易千百萬(wàn)渦流，引起污染物的再卷入。因此，潔凈室的理想自凈時(shí)間Tr=體積/流率，到一定值后由于污染物的再卷入，再增大氣流速度，實(shí)際的Tr并不再有明顯的減少。

(2)末級(jí)過(guò)濾器的效率對(duì)潔凈度的影響是值得起注意的。有的氣流速度/換氣次數(shù)推薦或參考值對(duì)末級(jí)過(guò)濾器效率提高的因素往往沒(méi)作考慮。當(dāng)前HEPA/ULPA的效率從99.67%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8個(gè)9以上都可選擇。其效率對(duì)氣流速度的影響除以上已提及外，以下方面亦值得引起注意，在非單向流情況下，按衡釋原理的潔凈室內(nèi)含塵濃度穩(wěn)定公式可以得出:

(a)室內(nèi)發(fā)塵量較高時(shí)，末級(jí)過(guò)濾器效率的變化對(duì)潔凈度影響甚微，因此在這種情況下，過(guò)高的過(guò)濾效率是無(wú)必要的。

(b)室內(nèi)發(fā)生塵量較低的情況下，采用低的氣流速度下，末級(jí)過(guò)濾器效率的變速器變化，對(duì)潔凈度的影響增大。

以上情況可以引用的圖1a~1c看出。

作圖有關(guān)數(shù)據(jù):

新風(fēng)進(jìn)末過(guò)濾器前的含塵濃度1.75×106個(gè)/m3

室內(nèi)發(fā)生量:G1=350個(gè)/m3.min

G2=3500個(gè)/m3.min

G3=35000個(gè)/m3.min

G4=350000個(gè)/m3.min

新風(fēng)量對(duì)于全空氣量的比率0.03

當(dāng)前有的IC工廠其ISO5級(jí)(0.3μm)的潔凈室，采用FFU系統(tǒng),帶ULPA(99.9995%,0.12μm)，出口風(fēng)速為0.38m/s，其滿布率為25%，這樣室內(nèi)平均氣流速度為0.095m/s，在各有關(guān)推薦或參考值的下限下。此潔凈室的工藝加工在微環(huán)境內(nèi)潔凈室內(nèi)的人員亦較少，可以認(rèn)為潔凈室內(nèi)發(fā)生較低，這種情況下采用低的氣流速度可能是可取的。

據(jù)報(bào)道，目前IEST對(duì)潔凈室內(nèi)氣流速度推薦值的下限有所降低，如:

≤ISO5級(jí):氣流速度0.2~0.5m/s;

ISO6級(jí)或5級(jí)(非單向流);換氣次數(shù)>200次/h;

ISO7級(jí):換氣次數(shù)20~200次/h;

ISO8級(jí):換氣次數(shù)2~20次/h;

無(wú)塵潔凈室傳遞窗標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范(通用版)

無(wú)塵車間專用傳遞窗標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范明確了操作內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，可以讓用戶能更好地使用傳遞窗，保證潔凈室的安全不受污染。傳遞窗是潔凈室的一種輔助設(shè)備，主要用于潔凈區(qū)和潔凈區(qū)之間或潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)之間的小件物品的傳遞，以減少潔凈室的開(kāi)門次數(shù)，把對(duì)潔凈區(qū)的污染降低到最低程度。

目的：

安全有效地使用傳遞窗，保證物品的滅菌效果。

適用范圍：

本規(guī)范適用于各種傳遞窗、風(fēng)淋傳遞窗、層流傳遞窗、機(jī)械互鎖傳遞窗、電子互鎖傳遞窗、潔凈傳遞窗、傳遞柜、傳遞箱

職責(zé)

1、生產(chǎn)車間有責(zé)任遵守此程序，并負(fù)責(zé)傳遞窗系統(tǒng)的正常運(yùn)行保養(yǎng)維護(hù)工作。

2、質(zhì)檢部負(fù)責(zé)潔凈室傳遞窗質(zhì)量的測(cè)試。

3、傳遞窗發(fā)生的所有維修活動(dòng)，需填寫記錄歸檔。

操作方法：

1、每天使用前用浸有消毒液的抹布清潔一次，每次使用后用清潔的干抹布抹干。

2、帶有易爆性的物品不能放進(jìn)傳遞窗。

3、傳遞窗兩側(cè)的門不可以同時(shí)打開(kāi)。

4、物品或藥品在傳遞窗里面至少要經(jīng)過(guò)30分鐘紫外線消毒。

5、物品不能夠塞滿傳遞窗，每個(gè)物品之間要有一定的距離。

6、使用傳遞窗傳遞物品時(shí)，必須先用消毒液將待傳物品的所有外表面進(jìn)行徹底的擦拭（擦拭時(shí)抹布不可擰太干），開(kāi)傳遞窗的外側(cè)門，向傳遞窗里面噴消毒液，將物品（包括密封有大小鼠的紙箱）或藥品放進(jìn)去，關(guān)好門，打開(kāi)紫外線燈進(jìn)行消毒。消毒完畢，關(guān)好紫外線燈，由屏障環(huán)境里面的人，從另外一側(cè)打開(kāi)，拿出物品或藥品來(lái)，關(guān)好門。

7、物品從SPF區(qū)傳出，先打開(kāi)傳遞窗的內(nèi)側(cè)門，把需傳出的物品放入傳遞窗里，關(guān)好門。外面的人員打開(kāi)外側(cè)門，取出物品，然后向傳遞窗里面噴消毒液，關(guān)好門。