室內(nèi)空氣凈化技術(shù)

一）潔凈室之定義
潔凈室（Clean Room），亦稱為無塵室或清凈室。
「潔凈室」是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除，并將室內(nèi)之溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)，而所給予特別設(shè)計之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化，其室內(nèi)均能俱有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能之特性。
潔凈室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」。
（二）潔凈室之等級
世界各國均有自定規(guī)格，但普遍還是用美國聯(lián)邦標準209為多，以下僅就209D及209E和世界上其它各國制定標準作介紹與相互比較。
209E與209D等大之不同在于209E表示單位增加了公制單位，潔凈室等級以‵M′字頭表示，如M1、M1.5、M2.5、M3…..依此類推，配合公制單位之標準化，M字母后之阿拉伯數(shù)目字是以每立方公尺中>=0.5μm之微塵粒子數(shù)目字以10的冪次方表示，取指數(shù)為之，若微塵粒子數(shù)介于前后二者冪次方之間，則以1.5、2.5、3.5….表示。
美國聯(lián)邦標準FS209D都以英制每立方英呎為單位，日本則是采用公制，即以每立方公尺為單位，以0.1μm微粒子為計數(shù)標準。日本標準之表示法以Class1，Class 2，Class 3……Class8表示，好的等級為Class 1，差則為Class8，以每立方公尺中微塵粒子總數(shù)中化為10的冪次方，取其指數(shù)而得。
（三）潔凈室控管之項目
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(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。
四）潔凈室之分類
1.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。
優(yōu)點：構(gòu)造簡單、系統(tǒng)建造成本，潔凈室之擴充比較容易，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：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)停止運轉(zhuǎn)再激活，欲達需求之潔凈度，往往須耗時相當長一段時間。
2.層流式（Laminar）：
層流式空氣氣流運動成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率之過濾器進入室內(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Class1~100。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)污染較嚴重。
優(yōu)點：構(gòu)造簡單，運轉(zhuǎn)后短時間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。
缺點：建造費用比亂流式高，室內(nèi)空間不易擴充。
（2）垂直層流式：房間天花板以PA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?？煽焖倥懦鍪彝舛粫绊懫渌ぷ鲄^(qū)域。
優(yōu)點：管理容易，運轉(zhuǎn)開始短時間內(nèi)即可達穩(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：構(gòu)造費用較高，彈性運用空間困難，天花板之吊架相當占空間，維修更換過濾器較麻煩。
3.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，可局部潔凈之空氣。
（1）潔凈隧道（CleanTunnel）：以HEPA或PA過濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域覆蓋使?jié)崈舳鹊燃壧岣咧?0級以上，可節(jié)省安裝運轉(zhuǎn)費用。此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機器維修予以隔離，以避免機器維修時影響了工作及品質(zhì)，SI制程大都采用此種型式。
潔凈隧道另有二項優(yōu)點：A.彈性擴充容易； B.維修設(shè)備時可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。
（2）潔凈管道（CleanTube）：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（CleanSpot）：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、潔凈工作棚、潔凈風(fēng)柜即屬此類。
潔凈工作臺：等級Class 1~100級。
潔凈工作棚：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，采用獨立之HEPA或PA及空調(diào)送風(fēng)機組而成為一較之潔凈空間，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，可為彈性運用。
（五）潔凈室氣流之流動
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(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。
潔凈室系利用HEPA、PA過濾空氣，其塵埃的收集率達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，尚有機器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴散，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。
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在0.25~0.5m/s
之間，此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域，易受人、機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，將影響運轉(zhuǎn)成本的增加，所以應(yīng)在滿足要求的潔凈度水準之時，能以適當?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)，以達到適當?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達到經(jīng)濟性效果。
另一方面欲達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，此時要實現(xiàn)高潔凈度事實上很困難。
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（0.2m/s，0.7m/s）均有渦流之現(xiàn)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，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，應(yīng)設(shè)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，氣流可從制程區(qū)內(nèi)部流向作業(yè)區(qū)，而將微塵帶走；若分流點配置在制程區(qū)前方，將成為不當?shù)臍饬鞣至?，此時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)象減少低；組裝材料之選擇是否恰當、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。
（六）潔凈室之構(gòu)成
潔凈室的構(gòu)成是由下列各項系統(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（Ceilinggrid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??；
D.為了維持室內(nèi)之濕度條件，熱絕緣性要高