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1、二、無塵室基本概念2-1無塵室之定義(Cleanroom)無塵室無塵室(Cleanroom：將空氣微粒子(AirboneParticulate)、溫度、濕度、室壓、靜電、氣流、風速、振動、噪音、照明及微生物等控制在某一規定值內的特定房間，以往被稱CleanRoom。2-2無塵室之規範等級之起源1961年美國Sandia公司首創層流(Laminarflow)清淨室，得到前所未有之清淨環境，對當時美國之APOLO太空計劃有極大的幫肋，此後清淨室技術才逐漸被高科技工業所採用，因而發覺有制定清淨室規格與標準之必要。終於在1963年訂定美國聯邦規範#209。此規範中將清淨度等級分為100、10000及1
2、00000三級，並定清淨度之測試方法、氣流方式、室壓及溫濕度等。其後分別於1966年、1973年、1987年、1988年和1992年，陸續修訂為209A、209B、209C、209D、209E。表2-1美國FS-209D規範重點微粒子等級粒徑m0.50.50.50.50.510,00050.5100,000570065100,000數目個/ft3110100壓差InAq(mmAq)溫度F()相對濕度RH%風速FPMM/s(換氣數)層流次照度燭(Lux)1101001,000無特殊指定時0.05725即22.22.890FPM無特殊指定時20%即0.45m/s55520%LUX亂流式次/時)50
3、06001,00010,000即1.27mmAq表2-2FS209E清淨度等級(1992年)粒徑大小微粒子數SI制級英制級3509.9175.72.1430.90.8753.008.7510.00.283-0.1m0.2m0.3m0.5m個/m35m個/ft3個/m3個/ft3個/m3個個3個/m/ft3/ft3個/ft3個/m3M1.5M2M2.5M311240350035.099.1350991265757265075707.5021.410630935.310035310001.002.8310.028.3-10124003500075.0106030.0214309087.5M3.5M
4、4M4.5100-265007501060030075700214030900875-353010000353001002831000-247-7.001000-M5M5.5M6M6.510000010000-1000003530001000000283010000283006187.15247070.06180175353000010000024700700M7-10000000283000618001750表2-3FS-209D與JISB9920清淨度等級對照表A.FS209D：以0.5m粒子(個/ft3)為基準。(粒徑)內者之單位為：個m3135（1,225）7.5(263)3(105)
5、1(35)10350(12,250)75(2,630)30(1,050)10(350)1001,00010,000100,0000.10.2750(26,300)300(10,500)100(3,500)1,000(35,000)710,000100,000(350,000)(3,500,000)707000.30.55.0FS之1級=JIS之3級11012102310341051056106710781080.10.2224236236023,60010,100,0003,500,0000.31101011,01010,100101,0001,010,0000.5353503,.50035,
6、000350,0005.0292902,90029,000B.JISB9920：以0.1m粒子(個m3)為基準。表24工業清淨室(ICR)之清淨度與適用分類2-3無塵室之污染源大體上，清淨室的微粒子污染源，可分為兩部份：(1)來自外界的和(2)內部產生的。等)2-4無塵室之污染控制2-4-1維持清淨度之原則實務上要完全杜絕污染源並不切實際，因此，規劃清淨室時，是在於“如何將污染減至最低程度？”維持清淨度的四大原則：不帶入1.2.3.適當壓差不傳送良好施工不漏氣人物進入先除塵C.不積留C.不積留1.壁體2.設備四週留空間3.定期保養和清掃速排除D.D.速排除1.污染源直接排氣2.換氣次數要足夠3
7、.適當的氣流速度不發生B.B.不發生1.用人少，動作輕2.穿著良好無塵衣3.使用CR專用器具綜合上述的四大原則，基本上，需朝著下列方向進行：儘可能導入乾淨的外氣(3)採用不發塵、易保養的建材(2)嚴格管制人、物的進出(4)務實清潔保養與維修工作(5)穿著無塵衣，使用清淨室專用產品(6)密封壁板之聯接縫隙與配貫穿等孔洞污染控制方式HEPA過濾是維持清淨度的必需過程，但並非是唯一的。清淨室的污染控制主要是以下列七種方式互相配合而完成的：A.圍堵B.空壓控制F.管理C.過濾淨化D.換氣稀釋E.氣流速度圍堵A.A.圍堵圍堵是不帶入的基本策略，屬於“硬碰硬”的功夫，因此舉凡進出口、門窗、配管穿牆、管道間
8、等與清淨室直不可能完全密封，故有賴於室壓控制。室壓控制B.B.室壓控制對一密閉型房間而言，當進氣量大於排氣量即可維持正壓，進氣量愈多，正壓值愈大。由於氣流是由高壓區流向低壓區，因此，室與室間的任何門縫、間隙，即有氣流流動，為防止污染，則利用室壓差(表2-5)，來控制氣流的流向，亦即愈乾淨的清淨室，室壓愈高，如此，較差清淨室的微粒子，則不會向較佳清淨室滲透擴散。表2-5不同等級清淨室之室壓差要求過濾C.C.過濾利用初、中、高級濾網，淨化經由風管進入清淨室內的空氣，此方式是清淨室污染控制的重點，故HEPA(或ULPA)是清淨室的必需品，HEPA上游裝設初級和中級濾網可延長價昂的HEPA之使用年數(
9、表2-6)。初級濾網宜採用AFI效率70%者，而中級濾網宜採用NBS效率85%者。若以節省運轉成本的觀點來看，對相同效率的濾網而言，壓損愈小愈佳。表2-6HEPA使用方式與壽命關係HEPA使用方式額定風量單獨使用前設70%AFI之初級濾網前設85%NBS之中級濾網75%額定風量單獨使用50%額定風量單獨使用50%額定風量壽命壽命比備註4000小時(167天)6000小時(250天)18400小時(767天)6400小時(267天)12000小時(500天)8000小時(334天)1初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq風速1.31.4m/s1.5倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50
10、mmAq4.6倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq1.6倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速1m/s初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速0.7m/s初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速0.4m/s3.0倍2.0倍註：進氣之濃度：0.16mgm3，約一百萬級。換氣（稀釋）除了過濾外，換氣次數亦是重要因素，換氣次數少，則稀釋效果差，到達要求清淨度的時間長，甚至無法達到要求，亦即，若只有過濾過程，但換氣次數不足，則亦無法滿足高級清淨室的要求。隨著HEPA的改良與節約能源的要求，換氣次數的實用數據如表2-7所示。表2-7換氣次數(次時)與清
11、淨等級的關係HEPA(ULPA)效率等級0.1m，99.9997%DOP單向流，350900單向流，250600單向流，2005004060304015200.3m，99.97%DOP不不適適用用0.5m，95%DOP不不不不適用適用適用適用40502030110100100010000100000單向流，200600507035452025氣流速度E.E.氣流速度非單向流清淨室，乾淨氣流由出風口，以13ms之速度吹出，以誘引室內的髒空氣，作全體的稀釋換氣，使室內之微粒子濃度降低，同時要儘量避免使室內產生的微粒子再度飛揚擴散。因此，需有適當的吹出氣流速度；氣流速度過高會增加室內滯留微粒子的擴散
12、程度，反之，速度太低，則誘引力過小，亦無法達到除塵淨化的效果。管理F.F.管理將管理視為污染控制方式的一種，似乎有點“小題大做”，然而對有驗收合格，但使用後清淨度愈來愈差經驗的業主而言，就會有切身之體驗了。清淨室一旦有人和材料的進出，污染則無法避免，因此但求將污染降至最小程度，此則有賴於嚴格的管理，包括穿著、動作、進出管制、操作方式、清潔維護、設備保養等。(詳見第3單元)2-5無塵室之環境要求2-5-1靜電問題與對策清淨室中，因產品與加工過程的不同，各有不同的溫濕度要求，若依FS209B之標準，清淨室之相對濕度宜為55%5%RH，則靜電問題將是清淨定的一大困擾。通常相對濕度45%RH時，則不能
13、不正視靜電問題了。(1)靜電產生的原因：一般物體本身若持等量的正、負電荷，則屬中性電氣。當兩個物體在接觸，其接觸面即產生了電荷的移動，在分離時，正、負等量的過剩電荷，即成為所謂的靜電。通常絕緣或非導電體(導電率極低)所帶的電，稱之為靜電。(2)防止靜電之對策為避免靜電災害，基本上是要防止物體帶電。因此，在生產、動作上宜依下列四原則：(1)摩擦面宜小(2)摩擦次數宜少(3)摩擦速度宜慢和(4)採用防靜電材料以滅少靜電的產生。但在實務上，無法完全避免靜電的積存，故有賴有下列方法來改善：接地設施：A.A.接地設施：接地：將物體所產生的靜電迅速傳給大地。是防止靜電的最根本策略。電阻抗106以下，且人地
14、與接地極間之接地阻抗需1K。同時靜電之接地設施不宜和其他系統之接地設施合併，以避免發生誘導電的現象。導電塗裝：B.B.導電塗裝：基本上是藉由表面塗布、吹拂、浸清或內部滲透、擴散等方式，提高絕緣體的表面吸濕性、降低表面抵抗率及增加導電率等。通常表面抵抗率宜10而體積抵抗率宜108m。加濕：C.C.加濕：12。通常要滅少物體帶電，周圍相對濕度宜65%RH，但對某些場合可能會有結露、鏽蝕的困擾。一般而言，相對濕度愈低，靜電問題愈嚴重，因此，除非必要，相對濕度不宜45%。D.中和：D.中和：利用靜電消除器產生不同極性的電離子，來中和帶電絕緣體之帶電電荷。靜電消除器的種類很多，可依需要選用。或在HEPA正下方裝設靜電清除棒之情形，利用出風將靜電消除棒產生的離子，吹到工作面，以中和靜電。唯一要注意的是當相對濕度偏低時，靜電中和的效果亦會降低。E.防止人體帶電之對策：人體會因(1)活動(2)與衣物摩擦(3)與帶電體接觸(4)空氣中的帶電離子等因素所成為帶靜電體，為防止人體帶電，需將人體的電阻抗降至108。常用的方式為：(1)穿著
