1、-無塵室的定義-無塵室的規範-無塵室的種類與維修管理注意事項-無塵室的組裝架構與環境因素考量-無塵室的氣流運動-無塵室的空調設計-進入洗塵室-進入無塵室-無塵室內使用之物品-無塵室內施工-濾網洩漏測試-潔淨度測試-風速,風量測試-噪音測試-溫溼度測試-照度測試-室壓測試-EMI測試-ESD測試-氣流平行度測試-靜電測試(1)台北科大冷凍空調學分班講義(2)冷凍與空調張樂法著(3)Thermodynamic and heat powerLrving Granet(4)潔淨室設計與管理顏登通著作(5)Applied Thermodynamic is for engineering Technolo
2、gists-Eastop&Mcconkey(6)潔淨室設計與空調基本理論中技社半導體廠務人員教材.(7)空氣淨化理論-蘆竹PCB內外層C/R改善案例-稽核集團各廠C/R狀況說明F無塵室最主要的目的在於控制產品所接觸之大氣的潔淨度及溫濕度，使產品能在一個可控制而良好環境空間中生產製造，此空間稱之為無塵室F換言之，無塵室之定義可將一定空間範圍內空氣中之微塵粒子有害空氣 細菌等污染物排出，並將室內之溫濕度 潔淨度室內壓力氣流速度與氣流分佈噪音振動及照明靜電控制到在某一範圍內，而所給特別設計之房間，不論外在之空氣條件如何變化F從另一角度看，無塵室之定義，亦可以無塵室等級之不同而定義：潔淨度一級（CLA
3、SS 1）意表每立方英呎內之空氣所含有大於或等於0.5UM灰塵粒子不超過顆潔淨度十級（CLASS 10）則表示不超過顆，潔淨度一百級一千級依此類推我們可以以一簡式表示之，即CLASS1：1pcs/ft3(0.5um)CLASS10：10pcs/ft3(0.5um)F能除去空氣中飄游之微塵粒子及有害氣體F能防止微塵粒子之產生F溫度和濕度之控制F室內壓力之調節，防止室外飄游之微塵粒子進入F結構物與隔間之氣密度F靜電之防制F電磁干擾之預防F安全因素之考量F節能之考量F無塵室歷史演進EF二次大戰時美國空軍發現大部份飛機零件故障之原因乃因粉塵之污染所引起，因此開始將這些零件置於游浮灰塵較少之處加工組合，
4、而使故障率減少F1958年美國開始太空研究，開始做無塵室研究，1961年完成有關美國空軍之無塵室規格F1963年12月起由美國原子能協會太空總署及公眾衛生局等合作完成美聯邦無塵室之規格Fedesal standard NO.209F隨著科技進步，尤其半導體工業從1980年代64K DRAM-1987 1M迄今64M，256M及1G時代做不斷修正，FS209亦不斷修正內容FFS209D內容及修正變化壓力粒子大小(u m)粒子數目(Par ticles/ft2)mmAg 值域推薦值誤差值最大Max%最小min%誤差%0.515.000.5105.000.51005.010.510005.0100.
5、5100005.0650.5 1000005.0700潔淨室級數(Class)微塵粒子溫度風速與換氣率(次/h r)22.22.8(特殊需求1.4)453011010019.425美國聯邦標準209D潔淨室規格層流方式0.35m/s0.55m/s亂流方式20次小時1080162010(特殊需求5)1000100001000001.3照度(lu x)F目前世界各國雖有自訂規格，但普遍採用美國聯邦標準209為多，表中為美國FS209內容修正變化無塵室規格啟用日期 標準代號修正之內容1963.12209潔淨室運轉原則潔淨室設計和測試方法氣流方式：層流和亂流氣流速度：9 020fpm壓力溫度相對濕度4
6、 5%震動噪音空氣交換次數潔淨室等分類：0.5 u m C l ass10 0,1 0000,10 0000氣流修正為9 020%fpm相對濕度修正為4 05%1977.05209B修正增加C l s a a 1000修正潔淨室等級和測試方法增加C l s a a 1和 10C l a ss 1 00 P a r t ic le之量 測由5 u m和0.5um增加0.3um及0.2 um明確定義量測P a r t ic le位 置 樣品 數和 時間C l a ss 1 0和 1 Pa r t ic le之量 測增加0.3 u m，0.2 um 及 0.1u m1988.06209D改正在2 0
7、 9 C上 之 一 些印刷錯誤採取公制單位為明確表示公制法，於等級之前加 M 字母示之追加比C la s s 1還 高 之潔 淨度C la s s M1 及比Class1 0 00 0 0 還低 水準 之 C l ass M 7FS209內容修正變化1987.01209C1992.12209E1966.08209A1973.04209B國名美國美國日本英國德國法國澳洲韓國大國大陸規格FS 209DFS 209EJIS B 9220BS 5295VDI 2083AFN 4410AS 1386KSQJ 2214年度198819921989198919901981198919911991基準粒子(u
8、m)0.50.50.10.510.50.50.10.10.5單位pcs/ft3pcs/M3pcs/M3pcs/M3pcs/M3pcs/M3pcs/M3pcs/M3pcs/M31M10.1um-1M120M100.1um-51M1.53C10.035M1000.1um-1010M2.54D20.35M10001100M3.55EorF340003.5M100001001000M4.56GorH435M100000100010000M5.57I5400000350M100000010000100000M6.58J640000003500M10000000100000M7K 7L Class世界各國
9、潔淨度等級規格表F世界各國潔淨度等級規格表F空氣中浮游之微塵粒子有細小之纖維渣和砂粒，金屬粉及人體脫落之皮膚表層，煙霧等種類繁多，除此之外，尚有一部份微生物，細菌，濾過性病毒等，如圖中所示大氣中微塵分佈及粒子大小比較圖0.00010.0010.010.1 0.3110100100010000煤氣分子濾過性病毒香煙細菌霜霧雨酵母菌頭髮不安定空氣雜質安定空氣雜質工業灰塵花粉水蒸氣灰塵電子顯微鏡可見粒子顯微鏡可見粒子肉眼可見粒子射線紫外線可見光紅外線飛灰0.3um以上之粒子高效率過濾器有9 9.9 9%之去除效率1um=10-6m人類頭髮直徑1 0 0 u mF若以大氣中0.5um之塵埃粒子而言，大
10、約在1*1052*106個ft3左右，隨場所地點或高度不同會有差異地 點0.5 um 粒 子數(個/f t3)成層圈1 00海洋70000大陸900000非污染城市5000000污染城市10000000大氣塵埃濃度場所塵埃數0.5 u m(個/f t3)田園地帶200000店舖車站2000000百貨公司1000000學校2000000辦公室1000000住宅1000000醫院手術室10000病房150000工廠地帶5000000有吸煙會議室10000000各場所實測含塵量大 10um以上 15%炭塵45-47%砂塵40-43%其餘 纖維其他成分小 10um以下 85%空氣中塵埃大小與成分F微塵
11、粒子是構成製品發生缺陷，降低產品良率的主要原因之一，元件製程是一極複雜的高科技製造技術，利用許多精密設備，將各種物理 化學 電機 電子 機械 材料等技術融合一致的製程元件上的微粒，作用就可能像一個不透光的圖案，是否會影響元件之功能失效，可能依微塵大小 位置而定F一般而言，1/10線寬微粒子即會造成製程缺陷，此1/10線寬之粒子即是我們必需加以控制之微塵粒子造成各缺陷因素比例值分析因微塵粒子污染6 6%製程缺陷1 2%材料本身缺陷22%F一般無塵室可依其空氣流動方式，使用環境 場所或目的之不同，而作如下分類：F亂流式：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，並經由無塵室隔
12、間牆板或高架地板或回風柱回風，氣流非直線型運動，而或不規則之亂流或渦流狀態，適用於CLASS1000CLASS100000級，優點是構造簡單，系統或本低，無塵室之擴充比較容易，可以併用無塵工作台，提高無塵室等級，缺點是因亂流而造成微塵粒子於室內空間飄浮不易排出，易污染製程上之產品，同時系統停止後再運轉，需耗時相當常時間才能達到需求潔淨度初級(F)中級(F)最終(F)外氣供風回風亂流式無塵室F複合式：複合式為將層流式及亂流式予以複合或合併使用，可以提供局部超潔淨度之區域，較常見為潔淨隧道式與併裝局部式初級(F)中級(F)最終(F)OASARA全面層流無塵室初級(F)中級(F)最終(F)OASAR
13、AF層流式：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，並由高架地板或隔牆板回風牆回風，適用於CLASS1100等級，一般有水平層流或及垂直層流二種，缺點是造價高室內空間不易擴充，優點是可得較高潔淨度製程中微塵粒子可以快速排出，運轉穩定度高，但天花板上之吊架佔相當大空間，且為負壓區，維修時需將無塵室停止運轉，清潔後，恢復運轉至需求等級較快項目亂流方式水平層流方式 垂直層流方式 潔淨隧道方式 潔淨管道方式 局部潔淨方式潔淨度100010000010100011001100110010100換 氣次 數(次/小時)156010030030050030050010040
14、0100300送 風速 度(m/s)0.10.30.250.50.250.540.30.50.350.50.250.45差 壓值(m m H2O)0.51.01.02.01.02.51.02.51.02.50.51.5建造成本小大最大大中最小維護費用小大最大大小最小彈性能力難容易難容易難稍難維修難易中中容易容易難中噪音度小大最大大中中項目全面垂直層流方式潔淨隧道式方式潔淨度1.非作業期間，可達Class110(0.5um)2.作業期間視設備及作業員多寡而定，如果太過擁擠，很易造成污染問題1.隧道下方可達良好之潔淨度約在Class1-10(0.5um)適變性1.裝置的替換配置變更配管或風管裝接都
15、容易，地板下若有充分空間可做為製程用管之預先配管2.小規範之變更可不必停止作業即可進行1.設備之汰舊換新或搬動時需受尺寸大小之限制2.隧道之結構有時需配合設備重新裝修，配管時亦同初期設置成本1.潔淨室面積較大，故造價較高1.高潔淨區僅限於隧道底下部份面積較小，造價較低作業及維修1.空間不分隔，可自由作業及移動2.有較大之空間，心理下不會有壓迫感3.自由通道足夠高度，容易維修4.適用裝置自動傳送系統1.有良好之人物動線規劃，作業無問題2.支援區域有充份之空間，足夠維修3.適用自動傳送系統之裝置運轉成本1.全面垂直層流，為維持潔淨度須不斷送風，故消耗能源較大，運轉成本較高1.每一隧道之風車可任意起
16、動調整或停止，可節省能力之消耗橫向污染1.因於同一潔淨室內無隔牆板分隔，故於進行製程時，容易受化學品之氣味及腐蝕性污染1.每一隧道均各自獨立，部份隧道甚至可保持負壓，以避免化學品氣味及腐蝕性氣體外洩振動及耐荷重1.挑高地板須做牢固，否則振動及耐荷重均會成問題1.一般基座為鋼筋混凝土構造，振動及耐荷重均無問題F無塵室設計時，有三要素須考慮，第一點是房間的結構材質和空氣過濾系統（包含空間系統），第二點是選擇潔淨室的附屬設備，如空氣洗滌室傳遞箱等，第三則是使用者的教育管理及保養問題F無塵室的主體結構，無論是何種構造，必須滿足如下條件：一不會因溫度變化與振動而發生裂痕二不易產生微塵粒子，且很難附著粒子
17、三吸濕值小四為了維持室內之溫濕度條件，熱絕緣性要高F如下表為無塵室內裝材料所應俱備的必要條件，在目前能完全滿足此必要條件之材料，尚未能找到，只得選擇較有利之材料項目條件說明1氣密性必需構造為不使空氣漏洩產生之必要性2不帶電性有帶電性容易增大塵埃附著量，因此須具可防止電性產生之材料才行3防黴性內裝表面有黴菌附著而會繁殖之材質也會對潔淨室造成不良效果，因此應具有防黴特性之材質較佳4無發塵性一般建材對於磨耗之衝擊振動能引起較多發塵者，應避免採用5耐藥品性在潔淨室裡常會使用強酸性或鹼性之藥水，內裝材受污染就會產生針孔或裂縫等不良之情況，因此應選用耐藥品性之材質6難燃性在建築法就強調應具備難燃性材質，此
18、為最普通之常識7耐濕性對於微生物而，言水份為其生存之最低條件，因此耐濕性為基本條件，並且洗淨之場合應避免水份潑濺噴著於內裝材上8耐磨損性特別是地板，磨擦之機會較多，會發塵之材料應避免9易清掃性要有不容易積塵埃，容易清掃之構造與材質為佳，其表面應為平滑，不會有凹凸不平者，且彎角之處為圓曲狀非銳角狀10吸音性噪音越小越佳，故應選擇吸音性良好者為佳11耐荷重性機器設備及材料之搬入搬出使用台車運載是必須之條件，因此須要耐荷重性越強越佳12耐震性要有避震特性13熱傳導性斷熱性越大，效率越佳，因此應用熱傳導阻抗之大材質14易作業性在作業上使用感不良之材料，非但作業不佳，且不易達到所需求之目標15耐久性使用
19、之材料必須要有相當之使用壽命才行，否則將使維護費大增16經濟性要選擇適當價格之內裝材料潔淨室內裝材料必要條件F空氣過濾器：大氣中含有固體液體氣體之各種污染物質，故必需除去這些污染物質方能獲得欲利用之乾淨空氣，而欲得此乾淨空氣則須藉助空氣過濾器方能達成，濾網的型式及功能依使用場所及置放地點不同，可分為：一初級過濾網二中級過濾網三準高性能過濾網四高性能過濾網五極高性能過濾網類別適用灰塵直徑(um)適用灰塵濃度(mg/H2)壓力損失(mmAg)遏阻效果(%)過濾網材質用途初級過濾網50.173207085(重量法)合成纖維玻璃纖維外氣處理，空調箱前端處理中級過濾網100.10.68256095(比色
20、法)合成纖維玻璃纖維高性能過濾網之前端用或循環空氣前端用準HEPA0.30.3153580(0.3umDOP)玻璃紙Class10010000潔淨室最終過濾網HEPA0.30.3255099.97(0.3umDOP)玻璃紙Class10010000潔淨室最終過濾網ULPA0.10.30.1255099.995(0.1umDOP)特殊玻璃紙潔淨度1100級用超ULPA0.10.050.1255099.99995(0.05umDOP)特殊玻璃紙潔淨度級用各型空氣濾網之分類F地板及高架地板：在無塵室中，地板因人員步行和搬運遷移機器，容易磨耗或帶靜電，受機器重力壓力容易產生及屯積塵埃，尤其荷重若不足時
21、於搬遷設備易造成危險，故對地板性質的要求，如下之分析：發塵性耐磨耗性步行和機器移動時的磨耗和衝擊，地板本身不發生塵埃耐污性不容易附著污穢，且清掃容易把污穢除去耐水性防水性材料本身不因水而變質或變形，對輕微的洗滌有防水機能耐藥品性不因使用消毒孳或瓦斯滅菌的藥品類而變質變形等破壞等耐熱性不因高溫熱水而變或變形等氣密性不因裂縫等，依上 下 層 的 氣 密差而空氣透過等防震性有足夠剛性，依防震處理可以控制設備機器等震動源發生的動對精密機器影響耐分布壓性耐局壓性可以適應生產機器和布置的變更帶電防止性 不積聚靜電，有電導性防滑性不容易滑倒底層迫蹤性 追蹤底層的裂縫地板所要求之性能F隔間牆：隔間牆是構成無塵
22、室的重要材料，隔間牆所俱備條件與地板類似，需有1.無發塵性2.氣密性3.高支撐力4.耐震性5.防滑性6.斷(隔)熱性7.耐熱(火)性8.耐污性9.不易產生靜電10.耐藥品性；目前較常使用隔間牆，一般為鋼板或鋁板表面塗EPOXY漆，內層充填石膏PU發泡樹脂泡棉（保麗龍）岩棉蜂巢式紙板或鋁板等F屋頂：無塵室的屋頂為屬建築結構的一部份，其一般要求較隔間牆寬鬆，斷熱與防水性和足夠強度為最重要之考量，但若屬於屋頂部份則需要更加考量上述有關斷熱與防水要求，以免影響溫濕度控制，底發塵性亦為重點之一，尤其做為負壓區使用時，故一般均會塗佈EPOXY材料F照明燈具：室內之必要照度與燈光類別依作業內容而異，使用之燈
23、具以不易積塵之構造為佳，一般有1.吸頂型燈具2.嵌入型燈具3.尖端型燈具，如下圖所示：F建築配件：無塵室建築配件係指門窗之類而言，其結構和材質之優良與否亦會影響無塵室之潔淨度和室內壓力，窗戶及出入之數量應儘量減少，最好是1.無窗或封死之窗2.窗之面積儘可能減少，且需有氣密性3.不易貯積塵埃，且容易清潔；至於出入無塵室之門須注意1.人與物品出入口要分開2.不要設在外部不潔空氣能直接吹到之處3.地板上不要有柵欄之溝槽以防止外氣滲入4.儘可能用氣密門5.原則上門要向室壓高之處開啟，但安全門除外F人員進出需依潔淨紀律執行管理F承攬商進出無塵室紀律管理F不得在無塵室內裁切管路動火作業，僅能 緩衝區預制所
24、需任何材料，並確實做好安全保護F無塵室運轉中，施做二次安裝時，機台工作範圍有適當隔離保護，以免影響正常生產作業F無塵室運轉中，嚴禁天花板上方有人員進出施工，以免因震動造成粉屑掉落，倘若有特殊狀況時，應遵守如下規定：(A)需維修之區域需隔離，該區之HEPA風管關關(B)若空調為FFU系統，則需全線之FFU停止運轉，但持持外氣供應，保持無塵室正壓.F氣流速度分析：潔淨室的各項規範中，最重要者無疑是潔淨度，但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移動擴散受到氣流的支配下表所示乃單位密度粒子的重力與布朗(Brown)運動所引起的移動量由表中可知粒徑0.1um以下，布朗運動引
25、起的移動比重力引起的沉降遠大，反之則相反粒徑(um)相當於秒鐘的布朗運動引起的移動量Xnrn(cm)相當於秒鐘的重力沉降距離Xprn(cm)Xn rn Xprn0.00030.62.410-12.510-60.012.610-16.610-239000.13.010-28.610-33515.910-33.510-40.17101.710-40.35.710-2粒子運動之比較潔淨室係利用HEAPULPA過濾空氣，其塵埃的收集率達99.97-99999%之多，因此經過此過濾器過濾的空氣可說十分乾淨然而潔淨室內除了人以外，尚有機器等發塵源，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
26、流將發生的塵埃迅速排出室外潔淨室內的氣流數左右潔淨室性能的重要因素，一般潔淨室氣流速度是選在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干擾趨於混亂，雖提高風速可抑制此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，能以最適當的風速供應，以達到經濟性效果另一方面欲達到潔淨室潔淨度之穩定效果，均一氣流之保持亦為重要因素，均一氣流若無法保持，即表示風速有異，特別是在壁面，氣流會沿著壁面發生渦流作用，此時若要實現高潔淨度事實上很因難在垂直層流式力面要保持均一氣流必須(a)吹出面之風速不可有速度上之差異，(b)地板回風板吸入面之
27、風速不可有速度上差異如下圖2-1(a)(b)(c)引三圖所示為二秘不同風速時之氣流分佈，由此圖可知速度過低或過高(0.2m/5,0.7m/s)均有渦流之現象發生，而0.5m/s之速度，氣流則較均一，故目前一般潔淨室，其風速均取在0.25-0.5m/s之間兩地板吸入之風速，亦是最重要因素，如圖2-2所示，在高架地板下之空間，靠近風口管連接部份之風速Ve比盡可能要降低，一般直在5m/s以下，其控制改善方式足將d，e處之開孔部份用盲板予以封閉，使通過風速變快增加阻抗或加裝過濾風最調節器予以改善F風速運動模擬實驗：調查氣流形狀的方法計有(1)氣流的可視化(2)直接測定(3)電腦數值模擬法三種可視化易於
28、理解流動場所個狀況，但必須投入極大的心血，才能取得定量的資料直接測定雖然定量性優良，但要掌握整個情況，卻要堅強的毅力才行，而迎用電腦的數他模擬法，對其計算使與實際狀態的搭配才是最重要的關鍵因此充份地考慮這些方法的優缺，經由適當的組合，將可獲得有效的資料1.氣流的可視化：氣流的可視化可採用許多的方法，但潔淨室氣流研究最常使用的方法，也是最簡便的方法即是取適當長度的線置於潔淨室過濾器下方，觀察其線的擺動方向，此乃不會污染潔淨室的可視法之一2.直接測定法：使用風速計實測氣流流動場所，並以電腦處理其資料，定量地表現其氣流使用之風速計須連方向亦可測定音，如串聯型熱線風速計電熱高節器型風速計與煙測試器組合
29、，超音波風速計等圖2-3乃是利用三次元超音波風速計及電腦處理風速計測得之資料圖箭頭表示風速向量，圓圈大小表示亂流之強度由圖上可知製程設備前之亂流較大，在製程區及緩衝區間過濾器下方之接觸面亂流較小，此結果顯示了潔淨室內氣流之定量特性3.電腦數值模擬法：氣流的量測表示，除示上所談的方法外，另外尚有以電腦做數值模擬(Simulation)之方法，是利用粒子的質量運動量熱量等等之法則及狀態方程式如連續方程式Navier-Stokes運動方程式及溫度擴散式等偏微分方程式，利用電腦軟體而做氣流分佈之分析如圖2-4即利用電腦數值模擬法所測之潔淨室照燈具裝置支架對氣流的影響，亦即形成亂流的形情圖中照明燈具二側
30、，其風速不同，造成氣流的互相干擾(a)表示氣流中分佈(b)係在照明燈具右側部份發生微塵粒子，利用微塵的濃度分佈表示其入侵擴散於左側部份的狀態圖形中圓圈的大小表示微塵粒子的濃度圖2-5則為IC生產線自動行走的運送機器人(Robot)運動時所引起的氣流亂流和渦流模擬化圖片圖中所示為機器人A向圖左方向行走時，後方出面的渦流形狀，利用此一結果，更可以將溫度分佈情況，底座(地面)揚起的微塵分佈模擬型化由此圖中亦可證明出任何運動均會造成氣流分佈的變化，也影響了微塵之排出率和潔淨度，因而生產線上的所有作業人員於走動時不得不慎F障礙物對氣流的影響與解決：影響潔淨室的氣流因素相當多，諸如製程設備人員潔淨室組裝材
31、料照明器具等，同時對於生產設備上方氣流的分流點，亦應列考慮因素一般操作台或生產設備等表面的氣流分流點，應設於潔淨室空間與隔牆板間距之2/3處，如圖2-6左所示，如此可使作業人員工作時氣流可從製程區前方，如圖2-6左所示，將成為不當的氣流分流此時大部份氣流將流至製程區之後，作業員操作所引起之塵埃將被帶到設備後面，工作台因而將會受污染，良率也勢必降低圖2-7為過濾器之間距和過濾器與牆板間對氣流的影響由圖上可知HEPA過濾器之間隔不要太大，而過濾器與牆板之間的距離也不太遠，避免為了節省少裝幾個過濾器，反而造成了嚴重的污染圖2-8為製程設備或工作點對氣流的影響，一般而言，潔淨室內設備之形狀若有直角，將
32、造成渦流現象和氣流的死角，解決的方法為將直角修改為三角平面之導角二不同潔淨度之潔淨區，若低潔淨區之氣壓大於高潔淨區時，且當隔牆板裝置時若其氣密性不良(如安裝傳遞箱時)，將造成微塵進入高潔淨區組裝時氣密為解決之道，如圖2-9所示在隧逆型潔淨室中，不同潔淨度等級的區域，由於各自風速之不同，將會互相干擾，造成接觸區氣流有渦流現象，其只要在二接觸區域加塑膠空氣布簾(Vinyl Curtain)約60cm-65cm長度即可避免，如圖2-10所示另外，若潔淨室中製程設備有高熱源存在，如熱板(Hot Plate)烤爐(Oven)，或其他加熱器，由於會使鄰近之空氣受熱上升造成逆流，而與向下之冷氣氣流混合，破壞
33、了全室氣流的均一性，因此避免高熱源設備置放製程區為須遵守之原則，如圖2-11所示潔淨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(Cleanliness)將會較差，如圖2-11所示但若在工作桌面鑽上回風孔，則使渦流現象減至最低組裝材料之選擇是否恰當，設備使局(Layout)之是否完善，亦為氣流是否造成渦流現象之重要因素，圖2-13及圖2-14分別為照明燈具設備及工作人員所引起之渦流現象一般而言，照明燈具所引起之渦流區域長度約為3-4倍燈具之寬度(在風速0.45m/s時)另外，回風系統的設計不同形式，也會造成氣流的變化，如圖2-15(a),(b),(c)圖所示，由圖上
34、型知選擇地板及牆板同時回風系統，對氣流之衝擊最小F潔淨室空調特性：潔淨室的空調除了必須滿足產品需求的溫濕度條件外，對工作者的舒適度和空氣潔淨度等度均必須顧慮到，其他如能源消耗、防震及噪音控制也是考慮因素。潔淨室的潔淨度的能否維持在要求之規範內，空調系統扮演了主要的角色，因而潔淨室的空調系統有著與一般空調系統的不同特徵，分述如下：1.溫濕度要求比一般空調低：一般空調系統溫度要求在25 27間，相對濕度則在 5577%；而潔淨室空調分別為2223及4045%，5060%。2.對空氣品質要求較嚴格：一般空調除了溫濕度要求是比潔淨室空調較彈性外，在微 塵粒子之過濾和Na離子之處理，潔淨室空調均必須加以
35、考慮要求。3.恆溫恆濕控制：由於製程產品製程對溫，濕度變化的大小極為敏感，故在潔淨室空 調中部份區域須控制在0.1和12%RH的範圍內。4.全外氣量與換氣次數大：在半導體工廠中，製程系統須使用大量的化學品和毒氣，而這些化學品與氣體所產生的些揮發氣和廢氣必須予全數排除，故其排氣量相當大 ，尤其是在化學工作站更甚，加上為維持空氣之品質和安全，故半導體潔淨室空調 系統一般均不回風，而全以外界新鮮空氣補R入系統中，故換氣次數相對增加，方能 符合溫，濕度及潔淨度等級的需求。5.空調系統24小時全天候運轉：半導體工廠，部份製程設備其對溫，濕度的要求相當 敏感如步進曝光機等光學儀器，些微的溫，濕度變化均會造
36、成設備的精準度偏差，另外晶片等產品也必須置放在定溫定濕的環境下，加上工廠均是24小時輪班作業，故空調系統也必須24小時甚至可說是全年無休(除了電力工司停電外)運轉，而一般 空調則可視工作人員的上班狀況機動調整，因此半導體空調負荷為一般空調的45倍 。F潔淨室空調特性：6.氣流分怖需均勻：潔淨室空調為帶走潔淨室內所產生的微塵粒子，以維持潔淨度，故除了氣流速度須達一定之要求標準外，氣流的形狀也必須依不同的潔淨室等級而 加以適當的控制。7.運轉成本相當高：由於潔淨室熱負荷相當大，又是全外氣供氣，循環風量亦甚可觀 ，故總加成之後的空調運轉費用也水漲船高。不只是初期設備的投資成本高，日後 的運轉及維護費
37、用也相當高，依據資料顯示，半導體廠，單位面積的耗電量為6”晶 圓廠：約1.35 Kw/m2，而8”廠則高達約1.9 Kw/m2。除了以上的特性外，潔淨室的空 調須與鄰室維持適當的壓差：送風溫度與室內溫度差距小等亦均為其特性。8.外氣需要量計算：潔淨室空調前已提及是以全外氣供應，而外氣需要量的多寡將受 如下的因素所影響：(1)製程排氣量；(2)間隙外洩量；(3)開門外洩量；(4)健康要 求量。即外氣需要量(Q1)製程設備排氣量(q1)+間隙外洩量(q2)+開門外洩量(q3)外氣需要量=排氣量+10%排氣量(洩漏量)+0.5%循環空氣量810%循環空氣量9.空調箱(Air Handling Uni
38、t)之選擇：設計及選擇適當的空調箱及組合，將可收系統 運轉的良好效果。圖為超潔淨用空調箱系統圖。圖4-3圖4-3圖4-4為二種潔淨室新鮮空氣空調箱與循環風扇的組合方式；圖4-3表潔淨室等級10000的空調風管分佈，圖4-4-1與4-4-2為送風機結構圖圖4-4-1圖4-4-210.潔淨度的計算：在設潔淨室空調系統之前，應事先計算出室內空氣污染物質的濃度，亦即室內的含塵量，因其濃度受空氣污染物質發生量，取入之外氣量、排氣量以及人員數目之多寡和空氣潔淨裝置之淨化效率所影響。若將這些影響視為定常狀態，以考慮空氣污染物質之收支平衡，由此就可求出室內污染物質濃度，而選擇適當的空氣潔淨裝置，提高效率，降低
39、成本。11.冷凍主機分離設備：冷凍主機於空調設計時除了考慮備用機台外，對於一般空調和潔淨室空調應考慮給于分離設置，以利系統的控制運轉，並符合控制空調箱所需求的冰水溫度標準。12.VWV(Variable Water Volume)泵浦採用：空調熱負荷並非永遠固定不變其是隨著氣候及季節和現場製程運作生產之狀況而隨時在變化，因此設計採用可調變量的VWV泵浦是可以之道及原則。潔淨室的空調設計重點除了系統運轉穩定、能源因素、安全和滿足生產線上的需求外，對於相關工程之配合，如消防、水電、建築、照明和噪音震動等均是在設計時必須納入的考慮因素。前面各節，已大略提到潔淨室的空調特性，尤其是全外氣供應，耗能相當
40、大，依數據之統計，潔淨室的空調系統電力消費者佔全廠的一半左右，如下圖。在能源短缺的台灣以及對生產成本的控制而言，省能設計是空調系統上相重要的一環。空調系統於設計之初，就應考慮日後的運轉成本，採用省能源的關念設計，方不致於造成成本的增加，同時也浪費了能源。潔淨室的省能重點如下：1.降低潔淨室排氣量。2.降低壓損，減少漏氣。3.降低熱負荷。4.減少加濕成本。5.減少潔淨室之總面積。6.將低風車馬力。7.考慮在冬季時利用外氣。8.酸洗滌塔及一般排氣的熱能回收。9.高效率冰水主機的選用。10.風管及空調箱、管路之絕熱與保溫。11.利用變頻器控制取代早期的風門控制調整。12.改善生產效率。半導體工廠用電
41、量比例純水及氣體15%冰水主機2 0%空調系統設備30%製程設備2 5%其他1 0%潔淨室空調若於初期設計時，未有週詳的考慮，將會造成甚大的一些缺失，如建物壁絕熱效果差，系統主機何風車容量過大，溫濕度等控制系統不當，或未採廢熱等能源回收。為使空調系統在潔淨室中能發揮最大績效，滿足規範需求，同時亦能獲得最佳的能源效率運轉，故在某些缺失和系統材料之選用上可做如下之改善：1.電氣系統：採用高效率之馬達和照明燈具。2.潔淨室空間之縮小：在不影響製程需求的情況下，若能縮小潔淨室的空間，將可節省相 當大的熱負荷何空調負載容量。3.潔淨室空調濾網材料之選擇：低壓降的過濾網使用可減少能源的浪費，定期且適時更換
42、 過濾網亦為所必需。4.適宜的溫、濕度規範：依不同區域和不同潔室等級規範適當的溫、濕度，免於過度或不 足的設計。5.局部排熱設計，針對部份特殊機台，尤其是具高散熱能者，採取排熱的設計如擴散爐管 ，以節省空調容量及避免干擾室內之溫、濕度。6.空調主機或泵浦等宜有備用台：部份設計公司常為節省初期的購置成本，而採取單一或 滿載之機台設計，此當運轉機台出狀況時，將影響整個系統之運作，故宜採用100%2台 或50%3台之設計方式，使其中一台做為備用台。7.冬季時期利用外氣低溫的特性：冬天時一般外氣均低於室內空氣，此時可考慮利用此特 性，以降低主機之負載。8.檢討與設計潔淨使排氣系統之利用：潔淨室所排之廢
43、氣溫度均相當低，一般約在 2224之間，故利用熱交換器將排氣與外氣進氣進行熱交換，降低進氣溫度，以節省冰 水管排的負載。唯因所排廢氣大部是屬於偏酸性或俱毒性，因此在熱交換器材質之選用 和安全方面，必須特別注意。9.潔淨室內顯熱的利用：利用製程設備所生熱量，而降低空調送風溫度以節省熱水鍋爐負 載，為另一改善重點，此改善重點，此改善若控制良好，將可以獲得相當大的省能利益 。至於儲冰式空調，基本上在潔淨室的空調系統上目前尚派不上用場，原因在於其日、夜的負載差異有限，加上其是24小時運轉供應，已利用離峰電力之優惠價格，而可變風 量(Variable Air Volume，VAV)系統，利用差壓控制或變
44、頻器控制亦是考慮採用的改良 方式。潔淨室空調系統之設計原則，除了一般空調系統設計時所須注意的原則事項外，對於建廠地區的空氣品質如空氣中含Na量、No量、SOX量和單位體積微塵粒子數目等資料的奮分析取得；當地五年或十年期間氣候的變化資料，包含年最高，最低溫；相對濕度最高與最低值，這些資料均可做為空調設計時外氣資料的計算參考。設計之前除了前所提及的空氣品質和外氣氣候條件外，對相關資料之收集如業主意見與需求，投資預算值、生產流程、設備使用率和製程設備相關廠務需求資料，潔淨室規模、電力供應狀態、潔淨室等級和溫濕度要求等均須納入考慮條件。另一方面潔淨室周圍環境、排氣量、外氣量需要量和內部空氣循環量，空調
45、箱方式、改建的彈性度以及氣流方式，熱源分析計算和運轉成本高低等均應納入設計的考量原則內。1.潔淨室周圍環境：送氣空調位置是東照或西曬，迎風面或背風面和隔鄰地是否有大量飛 沙或附近有否排放廢氣、煙霧等工廠。2.生產製程佈置：製程區設備的佈置方式和潔淨度等級之需求水準先行確定，再依各負荷 量設計空調系統，亦即在空調設計之前，各設備的負荷量資料應先行收集統計，而且愈 詳細愈好，否則閉門造車，將會造成甚大的誤差。3.氣流方式：適當的氣流，不只可滿足潔淨室內潔淨度的需求，也可節省不必要的空調浪 費。4.排氣量之控制：半導體廠之潔淨室送氣一般均為全外氣，亦即百分之百的新鮮空氣供應 ，故在能源轉負荷上相當大
46、，然而若能在製程上稍為改善，或是對排氣系統的設計稍為 計算調整及控制，將可降低不少之負荷。5.低露點空氣需求量削減：在能達到潔淨室需求的溫濕度條件下，考慮露點的選擇是空調 設計之要因。6.室內製程設備發熱體掌握計算：針對室內發熱體的運轉狀態確實掌握，方能設計足夠的 空調風量滿足需求。計算步驟為：(1)詳列相關數據；(2)計算外氣需求量；(3)計算室內 空氣循環量；(4)驗算潔淨室；(5)負荷計算；(6)決定空調箱之風量；(7)空氣線圖之分 析。7.空氣循環的計算：潔淨室溫、濕溫及微塵粒子的控制，完全掌握在空氣循環，因此其循 環之計算成為重點之一，至於空氣循環量的計算原則有三：(1)空氣換氣次數
47、；(2)氣流 速度；(3)過濾器之面積。進入2人份AIR SHOWER以2人為上限,不得超過吹淨時,雙手叉腰並擺動身體,吹淨時間15秒吹淨停止後需停留5秒,才可開門進入無塵室AIR SHOWER之吹氣口不得任意調整更衣室及AIR SHOWER於每班交接時,需使用潔淨室專用吸塵器清掃每班需更換黏塵踏墊(先將舊黏塵踏墊撕掉,再以吸塵器清掃,最後再將新的黏塵踏墊換上)在無塵室內走動時,動作宜輕緩,不可奔跑,以免影響層流及產生大量微塵(Particle)緊急逃生門,非緊急需要,嚴禁開啟出入物品人員操作時,不能對產品方向談話或打噴嚏不得在靠近產品方向翻閱文件.手冊或紙張除維修施工外,不得跪或坐在地上翻閱
48、資料或操作產品不得用手套當作書寫或紀錄資料用無塵室內不要的紙張.FILM等,不可撕裂或揉捏成團,應將其帶離無塵室丟棄,或暫存於無塵室內時,需使用不銹鋼有蓋子垃圾桶存放不得重力放置產品或器具,引起大震動來賓及廠商欲進入無塵室時,相關人員需講解潔淨室管制作業後,由本公司相關人員陪同,方可進入潔淨室員工需經過潔淨紀律訓練,並經測驗合格後,始得進入,未經訓練合格者,如因工作需要需進入者,應由合格者陪同進入廠商及代理商除維修有關設備外,不得在該設備以外之區域停留或參觀,潔淨室內本公司同仁發現時,應立即加以糾正或驅離進入潔淨室之同仁.來賓及廠商均不得使用化妝品嚴禁攜帶食物.飲料及開水等進入潔淨室抽完煙者,
49、需在潔淨室外停留10分鐘以上,方可進入潔淨室除特別核准外,嚴禁於潔淨室內拍照攝影 紙張.文具:除無塵室專用紙外,其餘紙類不得攜入使用(包含標籤紙)規範.手冊等文件若以非無塵紙影印,需加塑膠套封裝,擦拭乾淨後,再送入無塵室 無塵室內僅能使用原子筆或油性簽字筆(投影筆)書寫,白板筆.橡皮擦.修正液及訂書機等文具,嚴禁攜入使用 操作手冊等文件若非無塵室專用紙,每頁需加塑膠套封裝成冊,置放及翻閱處應遠離機台及產品,同時不得攜出無塵室 凡欲攜入無塵室之零配件.工具.儀器等,均需以IPA及無塵拭紙擦拭乾淨 無塵室內使用之工具器材,如桌椅.推車.吸塵器,均需合乎無塵室規範 清潔人員收取垃圾時,需先將塑膠袋口
50、封緊,再取出塑膠袋,言進用傾倒方式,以避免產生Particle 潔淨室回風區,不可放置任何材料.工具.等任何物品,並保持相當潔淨,且每週需對回風區牆面及地板清潔一次 進入無塵室之工作人員需穿著合適之無塵衣.鞋,不可穿著過寬或過緊之無塵衣.鞋穿著無塵衣.鞋,需依下列順序進行:w紮好頭髮w戴上髮罩(頭髮不可露出)w戴上口罩w穿著無塵衣(拉上拉鍊後,扣好頸部頭罩扣)w穿上無塵鞋w戴上手套(衣袖口需包住手套口)w著裝完成,照鏡檢查服裝儀容著裝要求:遮口遮鼻,頭髮不得外漏,衣袖口需包住手套口1.施工人員應穿著施工用無塵衣，避免弄髒污染生產人員無塵衣。並遵守本公司潔淨 室管理規範。(進入施工人員需經潔淨室
