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(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間我們稱(chēng)之為潔凈室。按照國際慣例，無(wú)塵凈化級別主要是根據每立方米空氣中粒子直徑大于劃分標準的粒子數量來(lái)規定。也就是說(shuō)所謂無(wú)塵并非100%沒(méi)有一點(diǎn)灰塵，而是控制在一個(gè)非常微量的單位上。當然這個(gè)標準中符合灰塵標準的顆粒相對于我們常見(jiàn)的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微，但是對于光學(xué)構造而言，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的灰塵都會(huì )產(chǎn)生非常大的負面影響，所以在光學(xué)構造產(chǎn)品的生產(chǎn)上，無(wú)塵是必然的要求。

每立方米將小于0.3微米粒徑的微塵數量控制在3500個(gè)以下，就達到了國際無(wú)塵標準的A級。目前應用在芯片級生產(chǎn)加工的無(wú)塵標準對于灰塵的要求高于A(yíng)級，這樣的高標主要被應用在一些等級較高芯片生產(chǎn)上。微塵數量被嚴格控制在每立方米1000個(gè)以?xún)?，這也就是業(yè)內俗稱(chēng)的1K級別。

潔凈室用途主要有以下三個(gè)：

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

靜態(tài)潔凈室：各種功能完備、設定安裝妥當，可以按照設定使用或正在使用的潔凈室（設施），但是設施內沒(méi)有操作人員。

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

二、控管項目

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、壓力之調節。

5、 有害氣體之排除。

6、結構物與隔間之氣密性。

7、靜電之防制。

8、電磁干擾預防。

9、安全因素之考慮。

10、節能之考量。

三、分類(lèi)

亂流式(Turbulent Flow)

空氣由空調箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內之空氣過(guò)濾器(HEPA)進(jìn)入潔凈室，并由潔凈室兩側隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線(xiàn)型運動(dòng)而呈不規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(dòng)、伴有回流或渦流的潔凈室。

原理：亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內空氣，將污染空氣逐漸稀釋?zhuān)瑏?lái)實(shí)現潔凈的（亂流潔凈室一般設計在千級以上至30萬(wàn)級凈化級別）。

特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來(lái)實(shí)現潔凈與潔凈級別。換氣次數決定定義中的凈化級別（換氣次數越多，凈化級別越高）

（1）自?xún)魰r(shí)間：是指潔凈室按設計換氣次數開(kāi)始送風(fēng)到潔凈室，室內含塵濃度達到所設計的凈化級別的時(shí)間。 1,000級希望不超過(guò)20min(分鐘) (可取15min計算) 10,000級希望不超過(guò)30min(分鐘) (可取25min計算) 100,000級希望不超過(guò)40min(分鐘) (可取30min計算)

（2）換氣次數（按上述自?xún)魰r(shí)間要求設計）1,000級 43.5—55.3次/小時(shí) (規范:50次/小時(shí)) 10,000級23.8—28.6次/小時(shí) (規范:25次/小時(shí)) 100,000級 14.4—19.2次/小時(shí) (規范:15次/小時(shí))

優(yōu)點(diǎn)：構造簡(jiǎn)單、系統建造成本，潔凈室之擴充比較容易，在某些特殊用途場(chǎng)所，可并用無(wú)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空間飄浮不易排出，易污染制程產(chǎn)品。另外若系統停止運轉再激活，欲達需求之潔凈度，往往須耗時(shí)相當長(cháng)一段時(shí)間。

層流式(Laminar)

層流式空氣氣流運動(dòng)成一均勻之直線(xiàn)形，空氣由覆蓋率100%之過(guò)濾器進(jìn)入室內，并由高架地板或兩側隔墻板回風(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(guò)濾器單方向吹出，由對邊墻壁之回風(fēng)系統回風(fēng)，塵埃隨風(fēng)向排出室外，一般在下流側污染較嚴重。

優(yōu)點(diǎn)：構造簡(jiǎn)單，運轉后短時(shí)間內即可變成穩定。

缺點(diǎn)：建造費用比亂流式高，室內空間不易擴充。

(2)垂直層流式：房間天花板完全以ULPA過(guò)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?huì )影響其它工作區域。

優(yōu)點(diǎn)：管理容易，運轉開(kāi)始短時(shí)間內即可達穩定狀態(tài)，不易為作業(yè)狀態(tài)或作業(yè)人員所影響。

缺點(diǎn)：構造費用較高，彈性運用空間困難，天花板之吊架相當占空間，維修更換過(guò)濾器較麻煩。

復合式(Mixed Type)

復合式為將亂流式及層流式予以復合或并用，可提供局部超潔凈之空氣。

(1)潔凈隧道(Clean Tunnel)：以HEPA或ULPA過(guò)濾器將制程區域或工作區域100%覆蓋使潔凈度等級提高至10級以上，可節省安裝運轉費用。

此型式需將作業(yè)人員之工作區與產(chǎn)品和機器維修予以隔離，以避免機器維修時(shí)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(diǎn)：A.彈性擴充容易； B.維修設備時(shí)可在維修區輕易執行。

(2)潔凈管道(Clean Tube)：將產(chǎn)品流程經(jīng)過(guò)的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)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，可節省能源，不需人工的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)為最適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導體業(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之亂流潔凈室內之產(chǎn)品制程區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(lèi)。

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及空調送風(fēng)機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(dòng)輪，可為彈性運用。

四、氣流的流動(dòng)

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、機器隔間、建筑結構等所產(chǎn)生的塵埃之移動(dòng)、擴散受到氣流的支配。

潔凈室系利用HEPA、ULPA過(guò)濾空氣，其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多，因此經(jīng)過(guò)此過(guò)濾器過(guò)濾的空氣可說(shuō)十分干凈。然而潔凈室內除了人以外，尚有機器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴散，即無(wú)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0.25~0.5m/s之間，此氣流速度屬微風(fēng)區域，易受人、機器等的動(dòng)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，將影響運轉成本的增加，所以應在滿(mǎn)足要求的潔凈度水準之時(shí)，能以最適當的風(fēng)速供應，以達到適當的風(fēng)速供應以達到經(jīng)濟性效果。

另一方面欲達到潔凈室潔凈度之穩定效果，均一氣流之保持亦為一重要因素，均一氣流若無(wú)法保持，表示風(fēng)速有異，特別是在壁面，氣流會(huì )延著(zhù)壁面發(fā)生渦流作用，此時(shí)要實(shí)現高潔凈度事實(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(guò)低或過(guò)高(0.2m/s，0.7m/s)均有渦流之現象發(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0.25~0.5m/s之間。

影響因素

影響潔凈室的氣流因素很多，如制程設備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等，同時(shí)對于生產(chǎn)設備上方氣流的分流點(diǎn)，亦應列入考慮因素。

一般操作臺或生產(chǎn)設備等表面的氣流分流點(diǎn)，應設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(shí)，氣流可從制程區內部流向作業(yè)區，而將微塵帶走；若分流點(diǎn)配置在制程區前方，將成為不當的氣流分流，此時(shí)大部份的氣流將流至制程區之后，作業(yè)員操作所引起的塵埃將被帶到設備后面，工作臺因而將受到污染，良率也勢必降低。

潔凈室內的工作桌等障礙物，在相接處均會(huì )有渦流現象發(fā)生，相對地在其附近之潔凈度將會(huì )較差，在工作桌面鉆上回風(fēng)孔，將使渦流現象減少最低；組裝材料之選擇是否恰當、設備布局是否完善，亦為氣流是否成為渦流現象之重要因素。

五、潔凈室之構成

潔凈室的構成是由下列各項系統所組成(在所組成的系統分子中是缺一不可的)，否則將無(wú)法構成一完整且品質(zhì)良好的潔凈室：

(1)天花板系統：包括吊桿(Ceiling rod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceiling grid或Ceilingframe)。

(2)空調系統：包括空氣艙、過(guò)濾器系統、風(fēng)車(chē)等。

(3)隔墻板(Partitional wall)：包括窗戶(hù)、門(mén)。

(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造，一般是用鋼筋或骨水泥，但無(wú)論是何種構造，必須滿(mǎn)足如下之條件：

A.不會(huì )因溫度變化與振動(dòng)而發(fā)生裂痕；

B.不易產(chǎn)生微塵粒子，且很難附著(zhù)粒子；

C.吸濕性??；

D.為了維持室內之濕度條件，熱絕緣性要高；

六、潔凈室按用途分類(lèi)（可分為兩大類(lèi)）

工業(yè)潔凈室

以無(wú)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(pán)、膠片、磁帶生產(chǎn)）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤(pán)、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（細菌）與無(wú)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(shí)其內部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內部一般保證正壓。實(shí)質(zhì)上其內部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例：制藥工業(yè)、醫院（手術(shù)室、無(wú)菌病房）食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動(dòng)物實(shí)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。內部要保持與大氣的負壓。例：細菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實(shí)驗室、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

潔凈室內的發(fā)塵量，來(lái)自設備的可考慮通過(guò)局部排風(fēng)排除，不流入室內；產(chǎn)品，材料等在運送過(guò)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）的應用來(lái)自建筑表面的發(fā)塵也很少，一般占10%以下，發(fā)塵主要來(lái)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(dòng)：動(dòng)作時(shí)的發(fā)塵量一般達到靜止時(shí)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。

室內維護結構表面發(fā)塵量，以地面為準，大約相應8平方米地面時(shí)的表面發(fā)塵量與一個(gè)靜止的人的發(fā)塵量相當。

2、發(fā)菌量

工作人員產(chǎn)生的污染：

1）皮膚：人類(lèi)通常每四天完成一次皮膚的完全脫換，人類(lèi)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(lèi)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)品和細菌。

5）人類(lèi)靜止和坐立每分鐘將產(chǎn)生10000個(gè)大于0.3微米的微粒。

6）人類(lèi)在頭部和軀干做動(dòng)作時(shí)每分鐘將產(chǎn)生1000000個(gè)大于0.3微米的微粒。

7）人類(lèi)以0.9m/s的速度行走時(shí)每分鐘將產(chǎn)生5000000個(gè)大于0.3微米的微粒。

分析國外試驗資料可以認為：

（１） 潔凈室內當工作人員穿無(wú)菌服時(shí)：

靜止時(shí)的發(fā)菌量一般為10-300個(gè)/min.人

軀體一般活動(dòng)時(shí)的發(fā)菌量為 150-1000個(gè)/min.人

快步行走時(shí)的發(fā)菌量為 900-2500個(gè)/min.人

（２） 咳嗽一次一般為 70~700個(gè)/ min.人

噴嚏一次一般為 4000~62000個(gè)/ min.人

（３） 穿平常衣服時(shí)發(fā)菌量 3300~62000個(gè)/ min.人

（４） 無(wú)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 據國內事例：

（６） 手術(shù)中人員發(fā)菌量 878個(gè)/ min.人

所以，可知潔凈室內無(wú)菌衣人員的靜態(tài)發(fā)菌量一般不超過(guò)300個(gè)/ min.人，動(dòng)態(tài)發(fā)菌量一般不超過(guò)1000個(gè)/ min/人，以此作為計算依據是可行的。

八、潔凈室標準規范

國內標準規范

（1）.潔凈廠(chǎng)房設計規范 GB50073-2001

（2）.醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范GB50333-2002

（3）.醫藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范GB 50457-2008

（4）.傳染病醫院建筑設計規范

（5）.醫藥工業(yè)潔凈室（區）懸浮粒子的測試方法GB/T16292-1996

（6）.QS認證質(zhì)量手冊

（7）.GMP 藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范

國際標準規范　ISO系列

（1）ISO14644-1 空氣潔凈度等級劃分

（2）ISO14644-2 為認證ISO14644-1的 連續的相符性的測試和監測技術(shù)要求

（3）ISO14644-3 測試方法

（4）ISO14644-4 設計建造啟動(dòng)

（5）ISO14644-5 運行(Operations)

（6）ISO14644-6 術(shù)語(yǔ)和定義

（7）ISO14644-7 分離裝置(潔凈空氣罩、手套箱、分離器和微循環(huán)設備

（8）ISO14644-8 分子污染

（9）ISO14644-9 潔凈化學(xué)品（液體）

IEST系列

潔凈空氣：

RP-CC001高效與超高效過(guò)濾器

RP-CC002單向流裝置

RP-CC006潔凈室測試RP-CC007超高效過(guò)濾器測試

RP-CC008氣體吸收裝置

RP-CC016潔凈室非揮發(fā)性殘留物質(zhì)的沉積率

RP-CC021高效與超高效過(guò)濾器過(guò)濾器介質(zhì)測試

RP-CC034高效與超高效過(guò)濾器過(guò)濾器檢漏

潔凈室與潔凈環(huán)境：

RP-CC006潔凈室測試

RP-CC012潔凈室設計要點(diǎn)

RP-CC016潔凈室非揮發(fā)性殘留物質(zhì)的沉積率

RP-CC018潔凈室管理運行與檢測程序

RP-CC022潔凈室與受控環(huán)境中的靜電

RP-CC023潔凈室中的微生物

RP-CC024微電子設備震動(dòng)測量與說(shuō)明

RP-CC026潔凈室運行

RP-CC027潔凈室與受控環(huán)境中人員與行為

RP-CC034高效與超高效過(guò)濾器過(guò)濾器檢漏

特殊應用：

RP-CC029使用噴漆器要考慮的污染控制因素

運行保障：

RP-CC003凈室與受控環(huán)境的服裝系統要點(diǎn)

RP-CC004凈室與受控環(huán)境用抹布材料評估

RP-CC005凈室與受控環(huán)境用手套和指套

RP-CC020潔凈室文件材料與格式

設備：

RP-CC002單向流裝置

RP-CC013設備校準與檢驗程序

RP-CC015潔凈室生產(chǎn)設備與輔助設備

RP-CC034高效與超高效過(guò)濾器過(guò)濾器檢漏

術(shù)語(yǔ)：

RP-CC011污染控制領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)和定義

文獻：

RP-CC009污染控制領(lǐng)域的標準、準則、方法與相關(guān)文件概覽

九、行業(yè)應用

潔凈工程是一個(gè)應用行業(yè)非常廣泛的基礎性配套產(chǎn)業(yè)，目前在電子信息、半導體、光電子、精密制造、醫藥衛生、生物工程、航天航空、汽車(chē)噴涂等眾多行業(yè)均有應用，并根據行業(yè)的精密與無(wú)塵要求，等級差別也較大。

目前級別最高的當屬航天航空的航空倉，基本是屬于1級，屬于特殊領(lǐng)域，面積相對較小。

另外對級別要求較高的是生化實(shí)驗室和高精納米材料生產(chǎn)車(chē)間，物聯(lián)網(wǎng)芯片的發(fā)展將是未來(lái)需求的一大方向。

十、詳細參數

潔凈標準與潔凈等級 (ISO 國際標準）各粒徑檔最大容許粒子濃度 (顆/m3)

經(jīng)濟和科技發(fā)達的國家和地區都有自己的空氣潔凈標準和規范標準，都規定了有關(guān)的潔凈度等級，例如美國、日本、西歐、北歐、俄羅斯等。我國于1984年頒布《潔凈廠(chǎng)房設計規范》（GBJ73-84），1996年該規范進(jìn)行了較大的修改，1990年頒布《潔凈室施工及驗收規范》（JGJ71-90）以指導施工和驗收的重要文件。目前，該規范在重新修訂中。

GBJ73-84規定的潔凈度等級

等級每立方米（升）空氣中》0.5μm塵粒數 每立方米（升）空氣中》5μm塵粒數

附：

根據潔凈室國際標準ISO14644： 百級潔凈室就是5級。

對于百級潔凈室，其室內氣流流型為垂直單向流或水平單向流，氣流流速為：0.2~0.5m/s，百級潔凈室0.5μm的塵埃粒子數為：3520PCS/m3。正常情況下其滿(mǎn)布比達到80%，垂直單向流滿(mǎn)布比不應小于60%，水平單向流滿(mǎn)布比不應小于40%，否則就是局部單向流了。

單向流潔凈室下限風(fēng)速建議值：

為了保證潔凈室能控制以下四種污染的最小風(fēng)速：

a. 當污染氣流多方位散布時(shí)，送風(fēng)氣流要能有效控制污染的范圍；

b. 當污染氣流與送風(fēng)氣流同向時(shí)，送風(fēng)氣流要能有效控制污染氣流到達下游的擴散范圍；

c. 當污染氣流與送風(fēng)氣流逆向時(shí)，送風(fēng)氣流能把污染氣流抑制在必要的距離之內；

d. 在全室被污染的情況下，足以在合適的時(shí)間迅速使室內空氣自?xún)?/p>