洁净室教程

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第一章：无尘室的基础知识

第一节：无尘室的由来

空气洁净技术的发展和它的重要性 1、产生时间

空气洁净技术最早发展产生在第二次世界大战期间的美国，当时主要是应用于军事领域，为了适应战争的需要（1939年发现了轴核的裂变，1945年投向日本广岛）；空气净化的核心——高效过滤器在当时研制成功。

我国在60年代初期对高效过滤器(HEPA)及层流洁净室研制成功，在1975年以后得到迅猛的发展，产品生产厂家及品种、数量逐步系列配套，一般洁净室所用的材料、配件、设备均实

现国产化。

2、应用领域

军事：飞机、军舰、导弹、核武器

工业部门：光学、机械、化工、宇航、半导体、电子 其他：医疗、制药、生物工程、动物饲养

总之随着经济与科学技术的发展，空气洁净技术在各行各业的应用在加大，占据重要的地位。空气洁净技术的水平与应用已成为衡量一个国家和一个地区现代化经济和科技的重要标志。

第二节：洁净无尘室之定义

(一)、洁净室的定义

洁净室(Clean Room)，亦称为无尘室或清净室。

「洁净室Clean Room」是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染

物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计之房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。洁净室绝不是仅限于“洁净”，不同的行业与部门对温度、湿度、噪声、静电、微振都有相当要求的多功能综合整体，是集建筑装饰（与大气相对隔断的密闭装修）、净化空调、纯水、纯气、动力电、照明电、工艺管道多种专业与一体的产物，叫洁净室（或洁净厂房）。

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洁净室最主要之作用在于控制产品(如硅芯片等)所接触之大气的洁净度日及温湿度，使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造，此空间我们称之为「洁净室」。 （二）、洁净室的构成

洁净室的构成是由下列各项系统所组成(在所组成的系统分子中是缺一不可的)，否则将无法构成一完整且品质良好的洁净室：

(1)天花板系统：包括吊杆(Ceiling rod)、纲梁(I-Beam 或U-Beam)、天花板格子梁(Ceiling grid 或Ceilingframe)。

(2)空调系统：包括空气处理设备Air Handing Unit、空气输送设备、空气分配设备、冷热控制源、自动调节控制装置等。

(3)隔墙板(Partitional wall)：包括窗户Windows、门Door。 (4)地板：包括高架地板Raise Floor 或防静电舒美地板。 (5)照明器具：包括日光灯、黄色灯管等。

洁净室之建筑主体构造，一般是用钢筋或骨水泥，但无论是何种构造，必须满足如下之条

件：

A.不会因温度变化与振动而发生裂痕；

B.不易产生微尘粒子，且很难附着粒子；

C.吸湿性小；

D.为了维持室内之湿度条件，热绝缘性要高；

（三）、洁净室的特点

(四)、洁净室的等级

世界各国均有自定规格，但普遍还是用美国联邦标准209为多，以下仅就209D 及209E 和世界上其它各国制定标准作介绍与相互比较。

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209E 与209D 等最大之不同在于209E 表示单位增加了公制单位，洁净室等级以‵M′字头表示，如M1、M1.5、M2.5、M3…..依此行推，配合国际公制单位之标准化，M 字母后之阿拉伯数目字是以每立方公尺中>=0.5(m 之微尘粒子数目字以10的幂次方表示，取指数为之，若微尘粒子数介于前后二者完全幂次方之间，则以1.5、2.5、3.5….表示。

美国联邦标准FS 209D 都以英制每立方英呎为单位，日本则是采用公制，即以每立方公尺为单位，以0.1(m 微粒子为计数标准。日本标准之表示法以Class 1，Class 2，Class 3……Class8表示，最好的等级为Class 1，最差则为Class 8，以每立方公尺中微尘粒子总数中化为10的幂次方，取其指数而得。

ISO-14644的等级划分，首先定义了微粒的粒径是从 0.1mm 到 5mm ，在此范围之外就不列入等級表，但是另定义有超微粒子与超大粒子针对范围外粒子。ISO 等级本身归类为 ISO Class 1 到 ISO Class 9，其允許上限的定义是大于等于该粒径的微粒数，数目字如下表，单位是每立方公尺的微粒数。

(五)、洁净室的分类

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乱流式(Turbulent Flow)：乱流洁净室的定义是气流以不均匀速度、不平行流动、伴有回流或涡流的洁净室。空气由空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器(HEPA)进入洁净室，并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。 乱流洁净室洁净原理是靠送风气流不断稀释室内空气，将污染空气逐渐稀释，来实现洁净的（乱流洁净室一般设计在千级以上至30万级净化级别）。乱流洁净室的特性是靠多次换气来实现洁净与洁净级别。换气次数决定定义中的净化级别（换气次数越多，净化级别越高）。（1）、自净时间：是指洁净室按设计换气次数开始送风到洁净室，室内含尘浓度达到所设计的净化级别的时间。 1,000级希望不超过20min(分钟) (可取15min 计算) 10,000级希望不超过30min(分钟) (可取25min 计算) 100,000级希望不超过40min(分钟) (可取30min 计算)

（2）、换气次数（按上述自净时间要求设计）1,000级 43.5—55.3次/小时 (规范:50次/小时) 10,000级 23.8—28.6次/小时 (规范:25次/小时) 100,000级 14.4—19.2次/小时 (规范:15次/小时)

优点：构造简单、系统建造成本，洁净室之扩充比较容易，在某些特殊用途场所，可并用无尘工作台，提高洁净室等级。缺点：乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出，易污染制程产品。另外若系统停止运转再激活，欲达需求之洁净度，往往须耗时相当长一段时间。

层流式(Laminar)：即气流以均匀的截面速度，沿着平等流线以单一方向在整个室内天花截面下通过洁净室，并由高架地板或两侧隔墙板回风。单向流洁净室靠风气流“活塞”般的挤压作用。利用速度把室内污染排回风道。

要想实现“活塞流”的作用，最重要的是高效过滤器必须满布。但是由于高效过滤器有边框，放置高效过滤器也要有支架，不可能百分之百的满布。所以我国《洁净厂房设计规范》规定，垂直流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。（见附图）此型式适用于洁净室等级需定较高之环境使用，一般其洁净室等级为Class 1~100。其型式可分为如下二种：

(1) 水平层流式：水平式空气自过滤器单方向吹出，由对边墙壁之回风系统回风，尘埃随风向排出室外，一般在下流侧污染较严重。