潔凈實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（潔凈實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最新）

　　一、定義

　　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(diǎn)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(diǎn)點(diǎn)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。

　　每立方米將小于0.3微米粒徑的微塵數(shù)量控制在3500個以下，就達(dá)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。

　　潔凈室用途主要有以下三個：

　　空氣潔凈室：已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室（設(shè)施）。它具備所有有關(guān)的服務(wù)和功能。但是，在設(shè)施內(nèi)沒有操作人員操作的設(shè)備。

　　靜態(tài)潔凈室：各種功能完備、設(shè)定安裝妥當(dāng)，可以按照設(shè)定使用或正在使用的潔凈室（設(shè)施），但是設(shè)施內(nèi)沒有操作人員。

　　動態(tài)潔凈室：處于正常使用的潔凈室，服務(wù)功能完善，有設(shè)備和人員；如果需要，可從事正常的工作。

　　二、控管項(xiàng)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、分類

　　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(jìn)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(yùn)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。

　　定義：氣流以不均勻速度不平行流動、伴有回流或渦流的潔凈室。

　　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(shí)現(xiàn)潔凈的（亂流潔凈室一般設(shè)計(jì)在千級以上至30萬級凈化級別）。

　　特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來實(shí)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(jì)換氣次數(shù)開始送風(fēng)到潔凈室，室內(nèi)含塵濃度達(dá)到所設(shè)計(jì)的凈化級別的時間。1,000級希望不超過20min(分鐘)(可取15min計(jì)算)10,000級希望不超過30min(分鐘)(可取25min計(jì)算)100,000級希望不超過40min(分鐘)(可取30min計(jì)算)

　　（2）換氣次數(shù)（按上述自凈時間要求設(shè)計(jì)）1,000級43.5—55.3次小時(規(guī)范:50次小時)10,000級23.8—28.6次小時(規(guī)范:25次小時)100,000級14.4—19.2次小時(規(guī)范:15次小時)

　　優(yōu)點(diǎn)：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。

　　缺點(diǎn)：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(yùn)轉(zhuǎn)再激活，欲達(dá)需求之潔凈度，往往須耗時相當(dāng)長一段時間。

　　層流式(Laminar)

　　層流式空氣氣流運(yùn)動成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率100%之過濾器進(jìn)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 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(diǎn)：構(gòu)造簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)后短時間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。

　　缺點(diǎn)：建造費(fèi)用比亂流式高，室內(nèi)空間不易擴(kuò)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，可得較高之潔凈度，在制程中或工作人員所產(chǎn)生的塵埃可快速排出室外而不會影響其它工作區(qū)域。

　　優(yōu)點(diǎn)：管理容易，運(yùn)轉(zhuǎn)開始短時間內(nèi)即可達(dá)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(diǎn)：構(gòu)造費(fèi)用較高，彈性運(yùn)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。

　　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(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

　　此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機(jī)器維修予以隔離，以避免機(jī)器維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(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：A.彈性擴(kuò)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10,000~100,000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10~1000級以上，以為生產(chǎn)之用；潔凈工作臺、潔凈棚、裝配式潔凈室、潔凈衣柜即屬此類。

　　潔凈工作臺：等級Class 1~100級。

　　潔凈棚：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(dú)立之HEPA或ULPA及空調(diào)送風(fēng)機(jī)組而成為一較高級之潔凈空間，其等級為10~1000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(yùn)用。

　　四、氣流的流動

　　氣流的重要性

　　潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響，換言之，即人、機(jī)器隔間、建筑結(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴(kuò)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(dá)99.97~99.99995%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(jī)器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴(kuò)散，即無法保持潔凈空間，因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。

　　風(fēng)速的控制

　　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0.25~0.5ms之間，此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域，易受人、機(jī)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(yùn)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(dá)到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性效果。

　　另一方面欲達(dá)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(shí)現(xiàn)高潔凈度事實(shí)上很困難。

　　垂直層流式方向要保持均一氣流必須：(a)吹出面的風(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(0.2ms，0.7ms)均有渦流之現(xiàn)象發(fā)生，而0.5ms之速度，氣流則較均一，目前一般潔凈室，其風(fēng)速均取在0.25~0.5ms之間。

　　影響因素

　　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(diǎn)，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(diǎn)，應(yīng)設(shè)于潔凈室空間與隔墻板間距23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(diǎn)配置在制程區(qū)前方，將成為不當(dāng)?shù)臍饬鞣至鳎藭r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(xiàng)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(Partitional 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）

　　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(jī)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

　　主要控制有生命微粒（細(xì)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(xì)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(shí)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(shí)驗(yàn)室、理化檢驗(yàn)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(xì)菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實(shí)驗(yàn)室、物物工程（重組基因、疫苗制備）

　　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(yùn)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，占90%左右。在人的發(fā)塵量上，由于服裝材料和樣式的改進(jìn)，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(dá)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(hù)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）頭發(fā)：人類的頭發(fā)（直徑約為50~100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(xì)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0.9ms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(yàn)資料可以認(rèn)為：

　　（１）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

　　（２）咳嗽一次一般為70~700個min.人

　　噴嚏一次一般為4000~62000個min.人

　　（３）穿平常衣服時發(fā)菌量3300~62000個min.人

　　（４）無口罩發(fā)菌量:有口罩發(fā)菌量1:7~1:14

　　（５）發(fā)菌量：發(fā)塵量1:500~1:1000據(jù)國內(nèi)事例：

　　（６）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(jì)算依據(jù)是可行的。