潔凈室分類及工作原理-

1、潔凈室分類及工作原理一、潔凈室原理(一 潔凈室的定義潔凈室是指空氣潔凈度達到規(guī)定級別的可供人活動的空間。其功能是控制微粒(塵埃粒子的污染。來達到滿足精密產(chǎn)品的生產(chǎn)與科學(xué)實驗活動。潔凈室絕不是僅限于"潔凈",不同的行業(yè)與部門對溫度、溫度、照明、噪聲、靜電、微振都有相當(dāng)要求的多功能的綜合整體,是集建筑裝飾(與大氣相對隔斷的密閉裝修、凈化空調(diào)、純水、純氣、動力電、照明電、工藝管道等多種專業(yè)技術(shù)于一體的產(chǎn)物,潔凈室(或潔凈廠房(二 潔凈室的分類實現(xiàn)層流的最低風(fēng)速值2.1按用途分類(可分為兩大類工業(yè)潔凈室-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,內(nèi)部一般保持正

2、壓狀態(tài)。它適用于精密機械工業(yè)、電子工業(yè)(半導(dǎo)體、集成電路等宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)(光盤、膠片、磁帶生產(chǎn)LCD(液晶玻璃、電腦硬盤、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。生物潔凈室:以控制有生命微粒(細菌與無生命微粒(塵埃對工作對象的污染。又可分為:A.一般生物潔凈室,主要控制微生物(細菌對象的污染。同時其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕,內(nèi)部一般保持正壓。實質(zhì)上其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。B.生物學(xué)安全潔凈室:主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。2.2按氣流分類(按氣流可分為四類.單向流潔凈室(層流、活塞流.亂流凈室.輻射流(斜流潔凈

3、室.混合流潔凈室(亂流、層流同在(三 單向流(層流潔凈室(又稱垂直流,平行流(1 既氣流以均勻的截面速度,沿著平行流線以單一方向在整個室天花截面下通過的潔凈室。單向流潔凈室靠送風(fēng)氣流“活塞”般的擠壓作用。迅速把室內(nèi)污染排回風(fēng)道。(2 要想實現(xiàn)"活塞流"的作用,最重要的是高效過濾器必須滿布。但是由于高效過濾器有邊框,放置高鏟過濾器也要有支架,不可能百分之百的滿布。所以我國潔凈廠房設(shè)計規(guī)范規(guī)定,垂直流潔凈室滿布比不應(yīng)小于60%,水平單向流潔凈室不應(yīng)小于40%,否則就是局部單向流了。(四 亂流潔凈室的原理和特性1、定義:亂流潔凈室的定義是氣流以不均勻的速度是不平行流動,伴有回流或

4、渦流的潔凈室。2、原理:亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣,把室內(nèi)污染逐漸排出,來實殃潔凈的(亂流潔凈室一般設(shè)計在千級以上至30萬級凈化級別。3、特性:亂流潔凈室是靠多次換氣來實現(xiàn)潔凈級別。換氣次數(shù)決定定義無反顧的凈化級別(換氣次數(shù)越多,凈化級別越高(五潔凈室的新風(fēng)要求按潔凈廠房設(shè)計規(guī)范規(guī)定,亂流潔凈室新風(fēng)量應(yīng)不小于總風(fēng)量的10%-30%;單向流潔凈室,新風(fēng)量應(yīng)不小于總風(fēng)量的2%-4%,當(dāng)然也可以根據(jù)潔凈室的具體功能而定潔凈室潔凈室一、潔凈室之定義潔凈室(Clean Room,亦稱為無塵室或清凈室。它是污染控制的基礎(chǔ)。沒有潔凈室,污染敏感零件不可能批量生產(chǎn)。在FED-STD-2里面,潔凈室被

5、定義為具備空氣過濾、分配、優(yōu)化、構(gòu)造材料和裝置的房間,其中特定的規(guī)則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度,從而達到適當(dāng)?shù)奈⒘崈舳燃墑e。潔凈室是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除,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)計之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化,其室內(nèi)均能俱有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能之特性。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)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造,此空間我們稱之為潔凈室。按照國際慣例,無塵凈化級別主要是

6、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)量來規(guī)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(dāng)然這個標(biāo)準(zhǔn)中符合灰塵標(biāo)準(zhǔn)的顆粒相對于我們常見的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微,但是對于光學(xué)構(gòu)造而言,哪怕是一點點的灰塵都會產(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,無塵是必然的要求。如表所示,每立方米將小于0.5微米粒徑的微塵數(shù)量控制在3500個以下,就達到了國際無塵標(biāo)準(zhǔn)的A級。目前應(yīng)用在芯片級生產(chǎn)加工的無塵標(biāo)準(zhǔn)對于灰塵的要求高于A級,這樣的高標(biāo)主要被應(yīng)用在一些等級較高芯片生產(chǎn)上。微塵數(shù)量被嚴(yán)格控制在每立方米1000個以內(nèi),這也就是業(yè)內(nèi)俗稱的1K級別。二、潔凈室控

7、管之項目1. 能除去空氣中飄游之微塵粒子。2. 能防止微塵粒子之產(chǎn)生。3. 溫度和濕度之控制。4. 壓力之調(diào)節(jié)。5. 有害氣體之排除。6. 結(jié)構(gòu)物與隔間之氣密性。7. 靜電之防制。8. 電磁干擾預(yù)防。9. 安全因素之考慮。10. 節(jié)能之考量。三、潔凈室之分類1.亂流式(Turbulent Flow:空氣由空調(diào)箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內(nèi)之空氣過濾器(HEPA進入潔凈室,并由潔凈室兩側(cè)隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線型運動而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用于潔凈室等級1,000-100,000級。優(yōu)點:構(gòu)造簡單、系統(tǒng)建造成本,潔凈室之?dāng)U充比較容易,在某些特殊用途場所,可并用無塵工作臺,提高潔凈室等級

8、。缺點:亂流造成的微塵粒子于室內(nèi)空間飄浮不易排出,易污染制程產(chǎn)品。另外若系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)再激活,欲達需求之潔凈度,往往須耗時相當(dāng)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(nèi),并由高架地板或兩側(cè)隔墻板回風(fēng),此型式適用于潔凈室等級需定較高之環(huán)境使用,一般其潔凈室等級為Class 1100。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,由對邊墻壁之回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng),塵埃隨風(fēng)向排出室外,一般在下流側(cè)污染較嚴(yán)重。優(yōu)點:構(gòu)造簡單,運轉(zhuǎn)后短時間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。缺點:建造費用比亂流式高,室內(nèi)空間不易擴充。(2垂直層流式:房間天花板完

9、全以ULPA過濾器覆蓋,空氣由上往下吹,可得較高之潔凈度,在制程中或工作人員所產(chǎn)生的塵?？煽焖倥懦鍪彝舛粫绊懫渌ぷ鲄^(qū)域。優(yōu)點:管理容易,運轉(zhuǎn)開始短時間內(nèi)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(gòu)造費用較高,彈性運用空間困難,天花板之吊架相當(dāng)占空間,維修更換過濾器較麻煩。3.復(fù)合式(Mixed Type:復(fù)合式為將亂流式及層流式予以復(fù)合或并用,可提供局部超潔凈之空氣。(1潔凈隧道(Clean Tunnel:以HEPA或ULPA過濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崈舳鹊燃壧岣咧?0級以上,可節(jié)省安裝運轉(zhuǎn)費用。此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機器維修予以隔離,以避免機器維

10、修時影響了工作及品質(zhì),ULSI制程大都采用此種型式。潔凈隧道另有二項優(yōu)點:A.彈性擴充容易; B.維修設(shè)備時可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。(2潔凈管道(Clean Tube:將產(chǎn)品流程經(jīng)過的自動生產(chǎn)線包圍并凈化處理,將潔凈度等級提至100級以上。因產(chǎn)品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離,少量之送風(fēng)即可得到良好之潔凈度,可節(jié)省能源,不需人工的自動化生產(chǎn)線為最適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導(dǎo)體業(yè)界均適用。(3并裝局部潔凈室(Clean Spot:將潔凈室等級10,000100,000之亂流潔凈室內(nèi)之產(chǎn)品制程區(qū)的潔凈度等級提高為101000級以上,以為生產(chǎn)之用;潔凈工作臺、潔凈工作棚、潔凈風(fēng)柜即屬此類。潔凈工作臺:等級

11、Class 1100級。潔凈工作棚:為在亂流式之潔凈室空間內(nèi)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(diào)送風(fēng)機組而成為一較高級之潔凈空間,其等級為101000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。四、潔凈室氣流之流動潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響,換言之,即人、機器隔間、建筑結(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。潔凈室系利用HEPA、ULPA過濾空氣,其塵埃的收集率達99.9799.99995%之多,因此經(jīng)過此過濾器過濾的空氣可說十分干凈。然而潔凈室內(nèi)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

12、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。潔凈室內(nèi)的氣流是左右潔凈室性能的重要因素,一般潔凈室的氣流速度是選0.250.5m/s之間,此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域,易受人、機器等的動作而干擾趨于混亂、雖提高風(fēng)速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風(fēng)速的提高,將影響運轉(zhuǎn)成本的增加,所以應(yīng)在滿足要求的潔凈度水準(zhǔn)之時,能以最適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng),以達到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達到經(jīng)濟性效果。另一方面欲達到潔凈室潔凈度之穩(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(fēng)速有異,特別是在壁面,氣流會延著壁面發(fā)生渦流作用,此時要實現(xiàn)高潔凈度事實上很困難。垂直層流式方向要保持均一氣流必須:(a吹出面

13、的風(fēng)速不可有速度上的差異;(b地板回風(fēng)板吸入面之風(fēng)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,目前一般潔凈室,其風(fēng)速均取在0.250.5m/s之間。影響潔凈室的氣流因素很多,如制程設(shè)備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等,同時對于生產(chǎn)設(shè)備上方氣流的分流點,亦應(yīng)列入考慮因素。一般操作臺或生產(chǎn)設(shè)備等表面的氣流分流點,應(yīng)設(shè)于潔凈室空間與隔墻板間距2/3之處,如此可使作業(yè)人員工作時,氣流可從制程區(qū)內(nèi)部流向作業(yè)區(qū),而將微塵帶走;若分流點配置在制程區(qū)前方,將成為不當(dāng)?shù)臍饬鞣至?此時大部份的氣流將流至制程區(qū)之后,作業(yè)員操作所引起的塵埃將

14、被帶到設(shè)備后面,工作臺因而將受到污染,良率也勢必降低。潔凈室內(nèi)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凈度將會較差,在工作桌面鉆上回風(fēng)孔,將使渦流現(xiàn)象減少最低;組裝材料之選擇是否恰當(dāng)、設(shè)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、潔凈室之構(gòu)成潔凈室的構(gòu)成是由下列各項系統(tǒng)所組成(在所組成的系統(tǒng)分子中是缺一不可的,否則將無法構(gòu)成一完整且品質(zhì)良好的潔凈室:(1天花板系統(tǒng):包括吊桿(Ceiling rod、綱梁(I-Beam或U-Beam、天花板格子梁(Ceiling grid或Ceilingframe。(2空調(diào)系統(tǒng):包括空氣艙、過濾器系統(tǒng)、風(fēng)車等。(3隔墻板(Pa

15、rtitional 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。潔凈室之建筑主體構(gòu)造,一般是用鋼筋或骨水泥,但無論是何種構(gòu)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(chǎn)生微塵粒子,且很難附著粒子;C.吸濕性小;D.為了維持室內(nèi)之濕度條件,熱絕緣性要高;六、潔凈室按用途分類(可分為兩大類(1、工業(yè)潔凈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,內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。它適用于精密機械工業(yè)、電子工業(yè)(半導(dǎo)體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)（光盤、 膠片、磁帶生產(chǎn)）L

16、CD（液晶玻璃）、電腦硬盤、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。 （2）、生物潔凈室，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、 一般生物潔凈室，主要控制微生物（細菌）對象的 污染。同時其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內(nèi)部一般保證正壓。實質(zhì)上其內(nèi)部 材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例：制藥工業(yè)、醫(yī)院（手術(shù)室、無菌病房） 食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。 B、 生物學(xué)安全潔凈室：主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。內(nèi) 部要保持與大氣的負(fù)壓。例：細菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實驗室、物物工程（重組基因、 疫苗制備） 第 8 樓亂流潔凈室

17、的原理和特性 1、定義：亂流潔凈室的定義是氣流以不均勻速度、不平行流動、伴有回流或渦 流的潔凈室. 2、原理：亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣，將污染空氣逐漸稀釋，來 實現(xiàn)潔凈的（亂流潔凈室一般設(shè)計在千級以上至 30 萬級凈化級別）。 3、特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來實現(xiàn)潔凈與潔凈級別。換氣次數(shù)決定定義 中的凈化級別（換氣次數(shù)越多，凈化級別越高） （1）、自凈時間：是指潔凈室按設(shè)計換氣次數(shù)開始送風(fēng)到潔凈室，室內(nèi)含塵濃 度達到所設(shè)計的凈化級別的時間。 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

18、算 100,000 級希望不超過 40min(分鐘 (可取 30min 計算 （2）、換氣次數(shù)（按上述自凈時間要求設(shè)計）1,000 級 43.555.3 次/小時 (規(guī) 范:50 次/小時 10,000 級 23.828.6 次/小時 (規(guī)范:25 次/小時 100,000 級 14.419.2 次/小時 (規(guī)范:15 次/小時 七、潔凈室污染源知識 1、發(fā)塵量 潔凈室內(nèi)的發(fā)塵量，來自設(shè)備的可考慮通過局部排風(fēng)排除，不流入室內(nèi)；產(chǎn)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； 由于金屬半壁 （彩 鋼夾心板）的應(yīng)用來自建筑表面的發(fā)塵也很少，一般占 10%以下，發(fā)塵主要來自人

19、， 占 90%左右。 在人的發(fā)塵量上， 由于服裝材料和樣式的改進， 發(fā)塵絕對量也不斷減少。 A、材質(zhì)：棉質(zhì)發(fā)塵量最大，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)塵量最大，上下分裝型次之，全罩型最少； 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(nèi)維護結(jié)構(gòu)表面發(fā)塵量，以地面為準(zhǔn)，大約相應(yīng) 8 平方米地面時的表面發(fā)塵量 與一個靜止的人的發(fā)塵量相當(dāng)。 2、發(fā)菌量 工作人員產(chǎn)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

20、發(fā)：人類的頭發(fā)（直徑約為 50100 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、硅土、纖維素、各種化學(xué)品和細菌。 5）人類靜止和坐立每分鐘將產(chǎn)生 10000 個大于 0.3 微米的微粒。 6）人類在頭部和軀干做動作時每分鐘將產(chǎn)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將產(chǎn)生 5000000 個大于 0.3 微米的微粒。 分析國外試驗資料可以認(rèn)為： （） 潔凈室內(nèi)當(dāng)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 （） 咳嗽一次一般為 70700 個/ min.人 噴嚏一次一般為 400062000 個/ min.人 （） 穿平常衣服時發(fā)菌量 330062000 個/ min.人 （） 無口罩發(fā)菌量:有口罩發(fā)菌量 1:71:14 （） 發(fā)菌量：發(fā)塵量 1:5001:1000 據(jù)國內(nèi)事例： （） 手術(shù)中人員發(fā)菌量 878 個/ min.人 所以，可知潔凈室內(nèi)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