無 塵 室 之 測 試 與 監 控 (Cleanroom Testing and Monitoring)
承 交 給 業 主 時 或 是 廠 房 停 工 後 再 將 次 使 用 時, 無 塵 室 皆 需 接 受 測 試 目 的 : 1. 在 建 立 無 塵 室 能 正 確 地 運 轉, 且 使 污 染 源 控 制 能 達 到 當 時 設 計 的 標 準 規 範 ( 依 國 際 標 準 組 織 ISO 14644-1 法 規 所 訂 定 )
2. 建 構 無 塵 室 的 基 本 性 能 資 料, 當 做 一 個 基 準 點 ( 未 來 遭 遇 到 污 染 問 題 時, 藉 此 來 找 到 造 成 污 染 之 可 能 原 因 所 在 ) 3. 最 終 且 非 直 接 的 目 的 : 訓 練 即 將 監 控 及 操 作 無 塵 室 的 工 作 人 員, 讓 他 們 能 熟 悉 無 塵 室 的 測 試
設 計 階 段 : 依 國 際 標 準 組 織 ISO 14644-1 法 規 所 完 成 的 無 塵 室 等 級 持 續 監 控 : 依 國 際 標 準 組 織 ISO 14644-2 法 規 定 期 地 在 每 個 不 同 時 期 進 行 檢 測
無 塵 室 測 試 之 原 則 (Principles of Cleanroom Testing) 供 應 足 夠 的 風 量 (air quantity) 氣 流 移 動 應 從 較 清 淨 區 域 流 向 清 淨 等 級 較 差 的 區 域 供 應 空 氣 品 質 (air quality) 需 不 會 明 顯 地 增 加 無 塵 室 廠 房 內 的 污 染 氣 流 移 動 時, 應 確 定 此 區 域 內 無 高 濃 度 之 污 染 物
Cleanroom Test
供 風 量 與 排 風 量 亂 流 型 無 塵 室 系 統 應 量 測 供 風 量 與 排 風 量 層 流 型 無 塵 室 系 統 應 量 測 氣 流 速 度
在 不 同 區 域 間 氣 流 移 動 之 控 制 介 於 不 同 區 域 間 之 壓 力 差 必 須 是 正 確 的 氣 流 穿 過 走 道 及 窗 口 等 時, 它 的 流 向 應 是 由 較 清 淨 區 往 較 差 區 域 移 動
濾 網 安 裝 洩 漏 之 測 試 高 效 率 濾 網 及 其 框 架 應 加 以 檢 測 已 損 壞 之 濾 網 濾 網 與 框 架 之 間 在 濾 網 安 裝 時 任 何 其 他 的 部 分
污 染 物 洩 漏 之 測 試 此 測 試 是 為 了 不 可 因 為 無 塵 室 之 建 築 結 構 材 料 的 因 素, 而 使 污 染 物 進 入 無 塵 室 中
無 塵 室 內 之 氣 流 移 動 控 制 氣 流 移 動 控 制 的 形 式, 是 依 無 塵 室 的 通 風 換 氣 不 同 而 有 所 不 同, 可 分 為 亂 流 型 須 檢 驗 無 塵 室 之 區 間 內 是 否 有 氣 流 風 量 不 足 的 現 象 層 流 型 更 必 須 檢 測 氣 流 的 速 度 及 方 向
空 氣 微 粒 子 與 微 生 物 之 污 染 濃 度 假 如 以 上 的 測 試 均 可 滿 足, 那 麼 最 後 將 進 行 量 測 確 認 空 氣 粒 子 及 有 機 微 生 物 之 污 染 濃 度, 其 應 能 符 合 原 先 無 塵 室 設 計 時 要 求 之 標 準
其 他 之 測 試 溫 度 相 對 溼 度 系 統 之 冷 卻 能 力 或 加 熱 能 力 噪 音 照 度 振 動 ( 可 參 考 由 美 國 冷 凍 空 調 工 程 師 協 會 (ASHRAE) 所 提 供 的 法 規, 或 英 國 建 築 維 修 工 程 師 認 證 協 會 (CIBSE) 之 規 定 )
無 塵 室 型 式 與 操 作 狀 態 之 測 試 測 試 的 種 類 是 依 下 列 之 不 同 型 而 有 所 不 同 照 層 流 (unidirectional) 型 亂 流 (turbulent) 型 混 合 流 (mixed flow) 型
執 行 無 塵 室 測 試 可 分 三 個 不 同 的 階 段 完 工 時 (as-built) 停 止 作 業 (at-rest) 正 式 運 轉 (fully operational)
再 次 測 試 以 確 認 符 合 原 設 計 要 求 持 續 更 高 效 率, 須 更 頻 繁 滿 足 ISO 14644-2
無 塵 室 之 監 控 在 ISO 14644-2 法 規 中 建 議 使 用 單 位 利 用 風 險 評 估 (risk assessment) 來 決 定 監 控 測 試 應 進 行 監 測 期 限 應 間 隔 多 久 監 控 之 變 數 空 氣 壓 力 差 空 氣 微 塵 粒 子 總 數 微 生 物 落 菌 數 ( 若 需 要 時 )
無 塵 室 風 量 與 壓 力 差 之 量 測 (Measurement of Air Quantities and Pressure Difference)
為 了 確 保 空 氣 在 無 塵 室 中 的 流 動 總 是 由 清 淨 區 域 往 較 差 區 域 移 動, 在 此 個 兩 區 域 間 建 立 正 壓 力 差 (positive pressure difference) 此 壓 差 一 般 在 決 定 正 確 的 送 風 量 與 排 風 量 後 就 已 經 建 立 了, 也 就 是 空 調 系 統 已 達 到 平 衡
風 量 風 罩 式 (hood) 風 量 計 用 來 量 測 送 風 量 風 速 計 (anemometer) 用 來 量 測 氣 流 速 度 皮 托 靜 壓 管 (Pitot-static tube) 用 來 進 行 量 測 工 作 ( 送 風 量 與 排 風 量 )
風 罩 式 風 量 計
風 速 計 濾 網 到 量 測 之 位 置 距 離 約 為 30 公 分 ( 較 均 勻 ) 依 工 作 原 理 可 分 : 葉 片 式 風 速 計 (vane anemometer ) 熱 線 式 風 速 計 (Thermal anemometers)
葉 片 式 風 速 計 (vane anemometer ) 缺 點 : 所 量 測 之 風 速 小 於 0.2m/s(40ft/min) 時, 可 能 因 機 械 摩 擦 而 影 響 葉 片 的 轉 動 與 精 確 性
熱 線 式 風 速 計 (Thermal anemometers) 利 用 空 氣 通 過 儀 器 感 測 頭 之 冷 卻 效 應 (cooling effect) 來 決 定 氣 流 速 度
壓 力 差 記 錄 壓 力 差 之 量 測 單 位 為 巴 斯 卡 (Pascals), 某 些 應 制 單 位 如 英 吋 水 柱 (inch water gauge) 有 時 也 被 採 用 (12 Pa = 0.05 inch water gauge) 一 般 介 於 無 塵 室 與 未 知 等 級 之 區 域 間 須 保 持 15 Pa 之 壓 力 差, 而 在 兩 個 無 塵 室 區 域 間 則 須 保 持 10 Pa 之 壓 差
量 測 壓 力 差 之 儀 器 壓 力 計 (manometer) 壓 力 差 讀 值 範 圍 可 在 0-60 Pa 之 間 (0-0.25 inch water) 壓 力 計 之 種 類 可 分 為 斜 管 式 壓 力 計 (inclined manometer) 磁 針 式 壓 力 錶 (magnehelic gauge) 電 子 式 壓 力 計 (electronic manometer)
斜 管 式 壓 力 計 工 作 原 理 是 利 用 壓 力 以 推 動 斜 管 內 之 液 體, 此 型 式 之 壓 力 錶 也 可 應 用 在 量 測 過 濾 網 兩 端 的 壓 力 降, 因 其 壓 力 差 可 能 已 高 達 100 至 500Pa 範 圍 間
磁 針 式 壓 力 錶 其 工 作 原 理 是 壓 力 作 用 在 隔 膜 裝 置 上, 因 而 使 得 錶 上 的 指 針 移 動, 而 且 此 移 動 乃 是 經 由 電 磁 連 動 裝 置 所 產 生 之 動 作
壓 力 差 之 檢 驗 測 方 法 檢 測 時 所 有 空 調 設 備 之 送 風 量 與 排 風 量 皆 必 須 是 正 確 的, 而 且 無 塵 室 內 所 有 門 都 必 須 適 時 地 關 上 須 經 由 調 整 排 氣 量 才 可 達 成 時, 則 應 先 將 室 內 之 排 氣 量 關 小 而 使 壓 力 上 升, 隨 後 再 經 由 開 大 排 氣 量 而 降 低 壓 力
無 塵 室 內 及 各 區 域 間 之 氣 流 移 動 (Air Movement Control Between and Within Cleanrooms)
無 塵 室 污 染 物 之 洩 漏 測 試 為 了 證 明 無 塵 室 能 正 確 地 運 作, 必 須 證 實 沒 有 任 何 污 染 物 由 鄰 接 之 較 髒 區 域 滲 透 到 無 塵 室 內 空 氣 污 染 物 之 來 源 可 能 是 由 無 塵 室 鄰 近 區 域 的 門 窗 戶 牆 壁 的 間 隙 裂 縫 天 花 板 空 氣 艙 (air plenums) 維 修 風 管 或 其 它 無 塵 室 結 構 處 等 傳 遞 進 入
A. 天 花 板 與 牆 壁 之 接 面 B. 濾 網 與 照 明 之 框 架 與 天 花 板 之 接 面 C. 天 花 板 與 樑 柱 之 接 面 D. 天 花 板 支 架 之 外 覆 層
檢 測 洩 漏 之 方 法 一 般 會 在 重 疊 邊 緣 連 接 頭 交 接 處 或 任 何 在 無 塵 室 之 結 構 被 貫 穿 處 ( 例 如 : 供 應 風 管 或 水 管 ) 皆 應 進 行 檢 測 可 藉 由 測 試 風 管 或 煙 霧 引 入 污 染 產 生 區, 並 利 用 粒 子 計 數 器 來 掃 描 可 能 洩 漏 之 區 域 國 際 標 準 組 織 ISO 14644-2 無 塵 室 法 規 中 明 訂 污 染 洩 漏 測 試 為 選 擇 性 (optional) 測 試, 並 且 建 議 每 兩 年 測 試 一 次
無 塵 室 內 之 氣 流 移 動 控 制 氣 流 影 響 因 素 : 機 械 產 生 熱 而 干 擾 氣 流 障 礙 物 阻 礙 了 供 風 至 關 鍵 區 域 障 礙 物 或 機 械 的 形 狀 將 層 流 型 之 氣 流 變 成 亂 流 型 之 氣 流 污 染 物 被 引 帶 進 入 清 淨 空 氣 中 氣 流 可 視 化 (visualizing) 將 可 證 實 上 述 這 些 問 題 是 否 存 在, 以 及 其 是 否 將 導 致 污 染 物 的 增 加
氣 流 移 動 之 可 視 化 流 線 (streamer) 煙 霧 或 粒 子 氣 流 (smoke or particle streames) 流 速 及 方 向 量 測 (air velocity and direction measurement)
流 線 在 說 明 氣 流 的 方 向 上 相 當 有 用, 但 是 卻 無 法 給 於 正 確 的 呈 現, 此 乃 由 於 流 線 重 量 所 導 致 的 問 題 風 速 約 0.5 m/s (100 ft/min) 時, 流 線 吹 至 與 垂 直 方 向 呈 45 夾 角, 速 度 約 1 m/s(200 ft/min) 流 線 水 平 的 方 向
煙 霧 或 粒 子 氣 流 水 蒸 氣 是 較 不 會 產 生 污 染 可 能 的 另 一 種 選 擇, 其 可 由 不 同 之 技 術 加 以 產 生, 例 如 用 固 態 CO 2 ( 乾 冰 ) 或 使 水 噴 成 霧 狀 等
噴 煙 器 及 煙 管 (puffer and smoke tube) 此 煙 管 徑 由 直 徑 約 為 2 cm 和 長 度 約 10 cm 之 玻 璃 管 所 製 成, 在 管 內 裝 具 有 四 氯 化 鈦 (TiCl 4 ) 之 浮 石 (pumice-stone)
在 亂 流 式 無 塵 室 中, 測 試 氣 流 將 快 速 地 在 無 塵 室 內 分 散 開 來, 假 如 是 如 此 可 證 實 無 塵 室 之 運 作 正 常 而 假 如 在 某 些 區 域 內 之 煙 霧 無 法 快 速 散 開 時, 意 謂 此 處 較 可 能 產 生 污 染, 而 此 現 象 不 可 發 生 在 產 品 直 接 暴 露 於 有 污 染 的 無 塵 室 中 假 如 需 要 時, 氣 流 的 移 動 可 藉 由 調 整 擴 散 型 出 風 口 之 葉 片 移 動 障 礙 物 搬 移 機 械 或 類 式 的 方 法 來 加 以 改 善 解 決
氣 流 速 度 與 方 向 此 氣 流 之 方 向 及 速 度 為 一 來 自 濾 網 送 風 口 至 層 流 型 工 作 檯 之 排 氣 口
回 覆 測 試 之 方 法 (Recovery Test Method) 將 測 試 粒 子 引 入 一 觀 察 區 域 內, 氣 流 移 動 狀 態 會 依 氣 流 移 除 微 塵 粒 子 的 有 效 度 而 有 所 不 同 ; 當 氣 流 移 動 愈 佳 時, 則 空 氣 進 入 此 觀 察 測 試 區 域 的 就 愈 多, 亦 即 為 粒 子 數 也 將 快 速 地 減 少 所 有 的 測 試 粒 子 皆 應 引 入 區 域 內 以 便 測 試, 而 在 微 粒 子 與 環 境 混 合 後, 空 氣 之 微 粒 子 數 即 可 在 每 隔 一 段 時 間 定 期 地 加 以 量 測
此 外, 另 一 有 用 的 指 標 值 為 當 濃 度 達 到 起 初 濃 度 的 百 分 之 一 時, 其 所 耗 費 的 時 間 可 作 為 評 估 效 率 的 指 標 然 而, 此 方 法 必 須 在 無 微 塵 粒 子 在 室 內 產 生 時, 或 沒 有 任 何 污 染 引 入 測 試 區 域 時 才 可 使 用, 因 此 這 必 須 在 開 始 測 試 之 前 就 應 先 加 以 確 定