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无尘车间培训教材摘要一、洁净室基础知识1.洁净室定义2.相关术语3.洁净等级标准4.感性认知三、洁净室管控手段1.监测采样2.制定监测表二、洁净室设计简介1、洁净室分类（形式）2、洁净室设计基础气流组织型式及换气次数滤网过滤流程送风量及FFU数量计算滤网寿命温湿度控制正压四、洁净室人员管理1、洁净室最主要的污染源发尘源及量人的污染--发菌量2、洁净室人员管理规定3洁净室之定义洁净室(CleanRoom),也称为无尘室。洁净室是指能将一定空间范围内之空气中的悬浮微粒、细菌等污染物排除，并将室内之温湿度、洁净度、压力、气流速度及静电等影响生产之环境因素控制在某一设计需求范围内，而给予特别设计的房间。亦即不论外面空气条件如何变化，其室内均能具有维持所设定的洁净度、温湿度及压力等生产所需环境因素性能的特性。因此，洁净室是保证诸如医药、半导体、太阳能电池板等对环境要求较高之行业进行批量生产所必备之条件要求。4相关术语悬浮微粒：一般指悬浮于空气中的固态和液态微粒，其粒径尺寸范围约在0.1～5μm之间。洁净度：用以表征单位体积空间内空气中所含微粒大小及数量的多少，是区分空间洁净程度的标准。气闸室：设置在洁净室出入口，阻隔室外或邻室污染气流和压差控制而设置的缓冲间。风淋室：气闸室的一种，通过安装风机、过滤网及控制系统等对入室人员进行周身吹扫通道，它是减少外来污染的有效途径之一。洁净工作服：为把工作人员产生的粒子限制在最小程度所使用的发尘量少的洁净服装。高效空气过滤器HEPA：在额定风量下，对粒径大于等于0.3μm粒子的捕集效率在99.9%以上及气流阻力在250Pa以下的空气过滤器。超高效空气过滤器：在额定风量下，对粒径0.1～0.2μm粒子的捕集效率在99.999%以上及气流阻力在280Pa以下的空气过滤器。5洁净度等级标准国家标准GB50073-2001式中：Cn—大于或等于要求粒径的粒子最大允许浓度(pc/m3)。Cn是以四舍五入至相近的整数，有效位数不超过三位数。N—洁净度等级，数字不超出9，洁净度等级整数之间的中间数可以按0.1为最小允许递增量。D—要求的粒径(μm)。0.1—常数，其量纲为μm。6美国联邦标准（USAFederalStandard）209E（1992年）1m3=35.3ft3。对照我国标准及美国标准可以看出，我国的3级标准与美国的1级标准相当。从而可以看出随着半导体行业从um量级向nm量级发展的过程中，洁净室等级要求也越来越高。但目前半导体行业中普遍采用的均为千级（6级）或万级（7级），只有局部区域的高自动化作业才要求百级（5级）甚至更高。7一般微粒粒径对比0.3μm微尘粒径人类头发(15μm)肉眼可视(5μm)感性认知81,00010,000外大气层大气层田园地带街市区10,000,0001,000,000100,000工业地带一般自然界气体等级感性认知91.乱流式非单方向流方式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。此型式适用于洁净室等级1,000-100,000级。优点：构造简单、系统建造成本低，洁净室扩充比较容易缺点：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，欲需达到设定要求之洁净度，往往须耗时相当长一段时间。洁净室之分类(按形式）10乱流式典型结构形式适用洁净等级1,000-100,000级112.层流式层流式空气气流运动成一均匀直线形，空气过滤器进入室内，并由高架地板或两侧隔墙板回风，此型式适用于洁净室等级需求较高之环境使用，一般其洁净室等级为Class1~100。其型式可分为二种：(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。优点：构造简单，运转后短时间内即可达到要求，稳定运转。缺点：建造费用比乱流式高，室内空间不易扩充。(2)垂直层流式：空气由上往下吹，可得较高之洁净度，在制程中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其它工作区域。优点：管理容易，运转开始短时间内即可达稳定状态，不易为作业状态或作业人员所影响。缺点：构造费用较高，弹性运用空间困难，天花板之吊架相当占空间，维修更换过滤器较麻烦。垂直单方向流方式FFU12层流式典型结构形式适用洁净等级1-100级133.复合式混流方式复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用，可提供局部超洁净之空气。(1)洁净隧道(CleanTunnel)：以HEPA或ULPA过滤器将制程区域或工作区域100%覆盖使洁净度等级提高至10级以上，可节省安装运转费用。此型式需将作业人员之工作区与产品和机器维修予以隔离，以避免机器维修时影响了工作及品质。洁净隧道另有二项优点：A.弹性扩充容易；B.维修设备时可在维修区轻易执行。(2)洁净管道(CleanTube)：将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理，将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离，少量之送风即可得到良好之洁净度，可节省能源，不需人工的自动化生产线为最适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。(3)并装局部洁净室(CleanSpot)：将洁净室等级10,000~100,000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10~1000级以上。14复合式典型结构形式适用洁净等级10-100000级并装15空气洁净度100级10000级100000级大于100000级气流流型垂直单向流水平单向流非单向流非单向流非单向流气流组织型式主要送风方式1.顶送(高效过滤器占顶棚面积≥60%)2.侧布高效过滤器顶棚设阻尼层送风1.侧送(送风墙满布高效过滤器)2.侧送(高效空气过滤器占送风墙面积≥40%)1.顶送2.上侧墙送风1.顶送2.上侧墙送风1.顶送2.上侧墙送风主要回风方式1.相对两侧墙下部均布回风口2.格棚地面回风1.回风墙满布回风口2.回风墙局部布置回风口1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)3.顶部布置回风口(有粉尘和有害物质的洁净室除外)1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)3.顶部布置回风口(室内粉尘量大和有害物质的洁净室除外)送风量气流流经室内断面风速(m/s)不小于0.25不小于0.5换气次数(次/h)不小于25不小于15不小于12气流组织型式及换气次数洁净室设计基础16气流流型及换气次数—摘自GB50073-200117洁净室设计基础比色法效率测试:比色法效率也称ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师协会标准）效率，试验尘源为高浓度标准人工尘，测量尘源为大气尘。“量“为测量阶段采样滤纸的通光量。每经过一段发尘试验，测量不发尘时过滤器前后采样滤纸通光量的差别，用特定计算方法得出所谓”过滤效率“。比色法效率是试验全过程各测量阶段效率依发尘阶段发尘量的加权平均值。99.99%@0.3umPre-filterHEPAfilterBag-filter95%@1~5um90~95%99.99%@0.3umHEPAfilterFANFilterHEPA/ULPACR99.999%@0.1~0.3um0.3μm0.5μm1μm0.1μm肉眼可见5μm工作区域头发断面15μm过滤网设计18送风量及FFU数量计算1.洁净室的新鲜送风量应取以下两项中的最大值:a.补偿室内排风量和保证室内正压值所需空气量之和Q1;b.保证洁净室工作人员所需足够的新鲜空气量Q2(依据洁净厂房设计规范每人每小时新风量不小于40m3);Q=Max(Q1&Q2)或Q=Max(Q1&Q2)+Q泄漏量Q泄漏量=µA(ΔP)0.5µ-泄漏系数,A-泄漏面积,ΔP-压差;2.FFU数量=QS/QFFU额定风量,QS=V*ACH(V-房间体积;ACH-换气次数.)19滤网的使用寿命当过滤网达到额定容尘量的时候即需要更换.T=P/N1*10-3QtηT-过滤器使用寿命；（d）P-过滤器容尘量;(g)N1-过滤器前空气含尘浓度;(mg/m3)Q-过滤器的风量;(m3/h)t-过滤器一天的工作时间;(h)η-计算过滤器的计重效率.此外、在下列任何一种情况下，应更换高效空气过滤器:1气流速度降到最低限度。即使更换初效、中效空气过滤器后，气流速度仍不能增大。2高效空气过滤器的阻力达到初阻力的1.5～2倍。3高效空气过滤器出现无法修补的渗漏。20无尘室初级滤网預冷盘管預热盘管加湿器截水器冷却盘管加热盘管初级滤网送风机组中级滤网ＨＥＰＡ逆止风门外气空调箱温湿度控制21通常无尘室均需維持正压以防止外部污染流入,并有利于内部微尘的排出。正压值一般遵循以下两条设计：1、不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa；2、洁净厂房室内与室外的压差应不小于10Pa，一般为10~20Pa。(1Pa=1N/m2)正压Class1KP1+10PaClass10KP1+5Pa+++P1=P+10~20PaPCR外界22洁净室管控手段制定监测表231、方法计数浓度法2、仪器光散射粒子计数器3、采样点布置a）采样点一般在离地面0.8m高度的水平面上均匀布置。b）采样点多于点时，可以在离地面0.8m～1.5m高度的区域内分层布置4、最小采样量测试采样面积m2洁净度级别100010000100000〈102～322≥10～〈20422≥20～〈40822≥40～〈1001642≥100～〈20040103≥200～〈40080206≥400～〈10001604013≥1000～〈200040010032200080020063241、产品及设施无尘室内的发尘量，来自设备的可考虑通过局部排风排除，不流入室内；产品，材料等在运送过程中的发尘与人体发尘量相比，一般极小，可忽略；由于金属墙壁（彩钢夹心板）的应用来自建筑表面的发尘也很少，一般占10%以下。2、人发尘主要来自人，占90%左右。在人的发尘量上，由于服装材料和样式的改进，发尘绝对量也在不断减少。A、材质：棉质发尘量最大，以下依次为的确良、去静电纯涤纶、尼龙；B、样式：大挂式发尘量最大，上下分装型次之，全罩型最少；C、活动：动作时的发尘量一般达到静止时间3-7倍；D、清洗：用溶剂洗涤的发尘量降至用一般水清洗的五分之一。发尘源及量：洁净人员管理251、人员产生的污染：（1）皮肤：人类通常每四天完成一次皮肤的完全脱换，人类每分钟脱落约1000片皮肤（平均大小为30*60*3微米）（2）头发：人类的头发（直径约为50~100微米）一直在脱落。（3）口水：包括钠、酶、盐、钾、氯化物及食品微粒。（4）日常衣物：微粒、纤维、硅土、纤维素、各种化学品和细菌。（5）人类静止和坐立每分钟将产生10000个大于0.3微米的微粒。（6）人类在头部和躯干做动作时每分钟将产生1000000个大于0.3微米的微粒。（7）人类以0.9m/s的速度行走时每分钟将产生5000000个大于0.3微米的微粒。2、分析国外试验资料显示：（1）无尘室内当工作人员穿无菌服时：静止时的发菌量一般为10~300个/min.人躯体一般活动时的发菌量为150~1000个/min.人快步行走时的发菌量为900~2500个/min.人（2）咳嗽一次一般为70~700个/min.人（3）喷嚏一次一般为4000~62000个/min.人（4）穿平常衣服时发菌量3300~62000个/min.人（5）无口罩发菌量:有口罩发菌量1:7~1:14所以，洁净间的管理，关键是人员的管理，只有每位员工严格遵守洁净间管理规定，才能真正发挥洁净间的作用，从而有效保证产线的正常运行，减少产品的人为不良率，降低成本，提高企业产品的竞争能力。人的污染—发菌量：具有下列状况之人员不准进入洁净室：(1)皮肤有晒焦、脱皮剥落、搔痒症者；(2)患有严重型伤风、感冒，打嚏、咳嗽多者；(3)不注重个人卫