國內外潔凈室標準發展狀況 國內外潔凈技術的發展都是隨著科學技術的發展、工業產品的日新月異,特別是軍事工業、航天、電子和生物醫藥等工業的發展而不斷發展的?,F代工業產品生產和現代化科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質量和高可靠性。微型化的產品,如電子計算機從當初的要在數間房間內配置數臺設備組合發展到現在的筆記本電腦,它所使用的電子元器件從電子管到半導體分離器件到集成電路再到超大規模集成電路,僅集成電路的線寬就已從幾微米發展到現今的10nm左右。產品的微型化生產,要求有一個“潔凈的生產環境”,潔凈技術便是隨產品生產對“潔凈生產環境”中污染物的控制要求、控制方法以及控制設施的日益嚴格而不斷發展的。潔凈生產環境-潔凈室(潔凈廠房)的稱謂、名稱或定義,先后使用過“無塵室”“無窗廠房”“密閉廠房”“空氣懸浮粒子受控的房間”等,潔凈室應定義為空氣中的微粒、有害氣體、微生物污染物濃度受控的房間,以滿足產品生產的需要或使用要求。潔凈室的設計、施工和運行應減少室內誘入、產生及滯留粒子,即應設法做到不引入或少引入粒子,不產生或少產生粒子,不滯留或少滯留粒子等,并應對潔凈室內的溫度、濕度、壓力等參數按產品生產或使用要求進行控制。根據產品生產或使用要求,還需對潔凈室內的氣流分布、氣流速度以及噪聲、振動、靜電等進行控制。
潔凈技術是一門綜合技術,潔凈室設計、施工和運行過程的關鍵專業技術是生產工藝技術、空氣凈化技術、潔凈建筑設計以及各類產品生產所需的專業技術,如微電子產品生產所需的高純物質-高純水、高純氣、高純化學品的專業技術,生物潔凈室所需的消毒、滅菌技術等。這些專業技術在潔凈室設計中都是不可缺少的,它們之間必須密切配合,圍繞著滿足產品生產或使用的需要,相互協調、統籌安排,在做好各相關專業設計的基礎上,處理好電源、冷源、熱源等動力供應,節約能源;設有各項安全設施-消防、防火、防爆、安全報警等,以確保潔凈室的安全穩定運行;安排好各類配管配線,確保各種流體介質的輸送質量,減少材料消耗,方便施工安裝和運行維護。
(1)國際潔凈室標準概況 為了統一潔凈室的空氣潔凈度等級、各類技術要求,世界各國都陸續制訂了各自的潔凈室標準。美國FS209標準便是從1963年開始制定發布實施的,到1992年已從209A不斷修改變化為209E(表1.1.8),之后許多國家相繼制訂了有關潔凈室標準。潔凈室標準源于各類產品生產工藝技術、產品性能的不斷研究開發、升級和各種使用要求,對空氣潔凈度及污染物的控制要求不斷變化、提高,尤其是半導體集成電路的高速發展是潔凈度等級版次更新和控制微粒粒徑日益嚴格的重要標志(潔凈室標準也源于潔凈技術的各專業技術研究開發和發展)。因此潔凈室標準的實施,對潔凈室的設計建造和運行具有重要性、科學性、實用性。它的統一技術要求,嚴格的技術條件規定,統一的檢測方法以及明確、嚴格的安全技術規定,都已成為建設潔凈室工程的主要依據。表1.1.9是209E標準中規定的空氣潔凈度等級懸浮粒子限值。
在209E標準中,對中間任意等級的上限度濃度都可近似地用式(1.1.1)、式(1.1.2)計算: (1.1.1) 式中,M是采取國際單位制時潔凈度等級的表示值;d是考慮的粒徑,μm; NM是大于或等于粒徑(d)的塵粒上限濃度,pc/n (1.1.2) 式中,Nc為英制單位制時潔凈度等級的表示值;d為考慮的粒徑, 為大于或等于粒徑(d)的塵粒上限濃度,pc/ft 在209E標準中可同時使用國際單位和英制單位,但優先采用國際單位。當采用國際單位時,其空氣潔凈度等級名稱為每立方米空氣中 ≥0..5μm塵粒的允許粒子數的常用對數值(以10為底,到小數點后一位);當用英制單位時,潔凈度等級名稱為每立方英尺空氣中≥0.5μm塵粒的允許粒子數。對于大于M4.5級(1000級)的各個等級,可通過測定 ≥0. 或≥5μm 范圍內 的粒子數來確定。對于大于M3.5級(100級)并小于M4.5級(1000級)的各個等級,可通過測定以下一個或幾個粒徑相應的粒子數來確定: ≥0.2μm、≥0.3μm、≥0.5μm 。對于小于M3.5級(100級)的各個等級,可通過測定定≥0.1μm、≥0.2μm、 ≥0.3μm和≥0.5μm 中的一個或幾個粒徑相應的粒子數來確定。209E在 SO 14644-1發布實施之后的21世紀初已宣布停止應用。
1999年由國際標準化組織和聯合會的 ISO/TC20 潔凈室及相關受控環境技術委員會(Technical Committee ,cleanrooms and associated controlled environments)制定發布實施的ISO 14644-1《空氣潔凈度等級劃分》,是 ISO 14644《潔凈室及相關受控環境》系列標準的部分,見表1.1.10。使用該標準時可以規定中間等級號,且允許遞增值為0.1,即可規定為ISO 1.1 8.9級;適用于該標準空氣潔凈度分級的固體或液體物質,其粒徑閾值范圍為0.1~5μm。該標準中未設立0. 5μm控制粒徑以外粒子總數的潔凈度等級,但可以用U描述符和M描述符,分別表述超微粒子 (<0.1μm))和大粒子 (>5μm) 的總數。該標準不適用于表征懸浮粒子的物理性、化學性、放射性及生命性。潔凈室(區)空氣潔凈度整數等級的表述應包括:等級級別,以“ISO NV”表示;分級時的占用狀態;控制粒徑的允許粒子濃度。例如ISO4,靜態,控制粒徑為0.22μm(2370pc/mn3) (83pc/m) 。若需檢測一個以上的控制粒徑時,相鄰兩粒徑中較大的粒徑應大于或等于所要求的較小粒徑的1.5倍。
ISO 14644-1的第二版于2015年12月發布,名稱為《潔凈室及相關受控環境 第1部分:按粒子濃度劃分的空氣潔凈度等級》,其內容與1999年版相比做了多處修改。表1.1.11是修改后的“空氣潔凈度ISO級別”的劃分。
內容出自《潔凈廠房的設計與施工》第二版