無塵室應用

1.無塵室/無菌室定義

所謂無塵室乃是為了控制室內空氣中浮游粉塵之數量、溫濕度、振動、噪音以及室內壓力等,而設置的空間,另無塵室內照度,有害蒸氣,室內氣流的形狀與速度亦均有規定。
無菌室是上述無塵室將室內空氣中的細菌及病毒及生物粒子再加以控制的空間。

工業用無塵室(Industrial Clean Room ICR)

各型精密工業,電子業等工業用之無塵室。

無菌室(Biological Clean Room BCR)

為生化醫學,實驗室等所使用之無塵無菌室,大部份的細菌及病毒等都附著在空氣中飄浮的微粒子上面,可藉由過濾系統去除。但若欲除去更微小之細菌通常可用紫外線或氯外鋰等化學藥品來殺菌。

2.無塵室空調的特性

I.溫溼度要求比一般空調高

一般空調要求在18°C~26 °C之間,相對溼度則在40%~65%之間;無塵室空調必須控制在22°C~24 °C之間,相對溼度則在45%~55%。

II.恆溫恆溼控制

由於半導體製程對溫溼度變化的大小極為敏感,故在無塵室大部分區域必須控制在± 1°C及± 3%之內。

III.所需的外氣較多

由於半導體工廠中,製程系統需使用大量的化學品和毒氣,這些化學品和毒氣所產生的揮發氣體和廢氣必須予以全數排除,故排氣量相當大,為維持無塵室壓力比外面的大氣壓力大,此時所補充的空氣量亦隨之增加。

IV.空調系統24小時全天運轉並監控管理

半導體工廠部分製程裝置,對溫溼度變化極為敏感,如黃光區Stepper光學機台,些微的溫、溼度變化均會使裝置的準度偏差,另外晶片等產品也必須置放在定溫定溼的環境下,故空調系統必須24小時監控管理之。

V.半導體廠無塵室室內壓力大小

半導體廠無塵室室內壓力必須比室外高些許,除了為避免室外的溫、溼度、微粒影響無塵室生產區的環境條件外,並可延長無塵室ULPAfilter的壽命,但不能無條件增加,如此將使向外逸散的潔淨空氣增加而增加運轉成本。

VI.氣流分布須均勻

無塵室空調為帶走無塵室內所產生的微塵粒子以維持潔淨度故除了氣流速度須達到一定之要求標準外,氣流的流線形狀也必須依不同的無塵室等級加以適當的控制。

3.無塵室系統

無塵室系統,製造符合規格之潔淨空氣,連續且穩定供給足夠之潔淨空氣於使用端,無塵室內的製造區(FAB)。一般而言,製造潔淨空氣之氣源為外氣(OUTSIDE AIR),經過無塵室系統各種處理單元裝置之處理後進而得到符合規格之潔淨空氣。以下簡單介紹其處理流程:外氣經由外氣空調箱(Make-up Air Unit或MAU)初步過濾微塵(particle)並控制其溫溼度後,經由回風管道間(Mech. Chase),將無塵室之循環風量與外氣空調箱之補充風量混合,經由冷卻盤管(Dry Cooling Coil)將回風管道間之回風降溫至無塵室要求之規格,透過循環風扇(Fan Filter Unit或FFU)帶動無塵室的氣流循環帶走微塵及熱量,最後經過超高效能過濾網(Ultra-low penetration air或ULPA Filter)過濾後,供應至Fab區。

4.潔淨度定義

潔淨室能夠有效控制特定空間內的微粒數量的能力,為了 對各種潔淨室的性能加以定義,因此以「特定容積」內定 義「特定大小」的微粒數量作為基準,而這種分類的指標就稱為「潔淨度」(Cleanliness)。 以直徑0.5μm以上的粒子為例:

郊外 10,000,000 – 50,000,000 顆/m3
城市 100,000,000 – 500,000,000 顆/m3
室內 100,000,000 – 1,000,000,000 顆/m3
ISO Class 5 粒徑0.5μm微粒,控制在3,520顆/m3
FS 209E Class 100 粒徑0.5μm微粒,控制在3,530顆/m3

5.不同產業其無塵室等級要求

產業別潔淨度
ISO 2ISO 3ISO 4ISO 5ISO 6ISO 7ISO 8
- 209E Class
1
209E Class
10
209E Class
100
209E Class
1,000
209E Class
10,000
209E Class
100,000
ICR晶片製造商      
半導體元件製造商 前端工程    
後端工程          
液晶製造商        
硬碟製造商        
精密機械製造商      
光罩製造商        
印刷電路板製造商      
BCR藥品製造商 注射液充填區域          
藥劑包裝區域        
醫院 無菌治療室        
無菌手術室          
食品加工製造商 長期保鮮牛乳          
新鮮蔬果菜、便當、麵包          
動物實驗室 無菌動物治療室          
SPF 動物        

各產業解決方案

1.電子/半導體

隨著品質與安全標準日益嚴格,無塵室技術的市場需求持續攀升。根據市場調查報告《無塵室技術:市場佔有率分析、產業趨勢與成長預測》,全球無塵室技術市場規模預估將從 2024 年的 93.7 億美元成長至 2029 年的 132.1 億美元,展現出強勁的發展勢頭。

根據《無塵室節約能源技術手冊》的數據顯示,半導體無塵室在全國無塵室使用樓板面積中佔比高達 61%,足見其在潔淨技術應用中的重要地位。無塵室環境對於半導體製造至關重要,這一產業極度依賴無塵室技術來生產精密微電子產品。半導體晶片廣泛應用於各種電子設備,包括行動電話、家用電器、汽車、國防技術乃至航太科技等領域。此外,隨著 5G 網路的快速擴展、物聯網 (IoT) 設備激增,以及人工智慧 (AI) 和機器學習 (ML) 應用的蓬勃發展,半導體需求持續增加,促使製造商紛紛擴大產能以應對市場需求。

富泰專注於提供高效能、穩定可靠的無塵室技術解決方案,協助半導體產業提高生產效率並滿足嚴苛的品質要求。我們致力於與客戶攜手,共同推動高品質晶片的生產,滿足各行各業的應用需求,助力科技產業的持續進步。

  • 風扇過濾組(FFU):通常安裝於潔淨室的天花板上,空氣藉由此裝置淨化後,能有效維持室內環境的潔淨度。
  • 恆溫恆濕裝置(TCC):半導體工廠部分製程裝置,對溫溼度變化極為敏感,許多產品也必須置放在定溫定濕的環境下,故恆溫恆濕的裝置是很重要的。
  • 洩壓風門(APD):為防止無塵室受到外部汙染空氣的侵入,室內須使用洩壓風門(又稱:壓力平衡器)控制並保持室內的微正壓。

2.診所

醫療產業中診療間內的設備需潔淨環境,避免病菌影響患者與醫護人員的健康,從一開始的人員進出就可以設置簡易型浴塵室,在公共區域內也可擺放大風量空氣濾淨機設備,這些設備皆能快速改善空氣品質並降低懸浮粒子濃度。

在診間中,可擺放能除塵淨化清淨機,保護醫護人員並淨化室內被污染的空氣,我們的設備皆採用大面積HEPA濾網,濾淨0.3μm效果達99.99%以上,能有效去除空氣中的細菌、病原體防止病毒擴散,預防診間內的交叉感染,營造安全就診環境,讓患者更安心。

  • 大風量空氣濾淨機(PAU):有著超大風口設計,快速提升空間的潔淨度,可適用於辦公室、商店、診所、校園和其他商業場所等大坪數空間。
  • 簡易型浴塵室(AAS):SS型浴塵室,是我們最具效率的產品,模組化且高度可調性,設備的長、寬皆能以適合您的空間做調整,非常適合快速部署和安裝。
  • 除塵淨化清淨機(ACP):薄型且易於擺放的多功能除塵淨化清淨機,保護醫護人員並淨化室內被污染的空氣,有效去除空氣中的細菌、病原體防止病毒擴散,預防交叉感染。

3.食品工業

食品加工涉及多重環節,從原料處理到包裝出貨,每一步都需符合嚴格的衛生與潔淨標準。

無論是製作糕點、乳製品或包裝飲料,我們的解決方案都能提升產品的衛生安全性,並幫助企業符合HACCP與ISO 22000等國際規範,為消費者帶來更高品質的食品體驗。

根據不同的食品工業所需的衛生環境和用途,我們有專門設計於冷藏庫的空氣幕,以防止冷空氣溢出存儲區域。也有多種驅蟲設備,防蟲空氣幕、袋式捕蚊機、防蟲盾可在蚊蟲來源區解決昆蟲所造成的異物混入發生,從源頭減少污染源。

  • 防蟲空氣幕(AAC):空氣幕藉由吹出擾流系統 (turbulent flow)的氣流,形成高速的空氣屏障,可以有效的打亂昆蟲以防止其通過,同時也能夠減少其他小型異物與污染物。
  • 袋式捕蚊機(ABK):在蚊蟲來源區解決昆蟲所造成的異物混入狀況,利用誘蟲燈吸引昆蟲靠近,再利用吸入式風扇捕集入侵昆蟲。※本公司產品皆使用物理誘捕技術。

4.藥廠/化妝品

藥品與化妝品生產需遵循GMP規範,從生產到儲存環節,無一不要求高度潔淨。而在協助控制微粒與微生物污染上,我們提供全面的解決設備:生物安全櫃、新世代細胞培養平台、潔淨無塵棚、潔淨操作台、傳遞箱等等。

特別是在無菌灌裝與細胞培養過程中,我們的設備能確保每個生產階段均符合法規要求,實現高穩定性與低污染風險,為您生產更高品質、更安全的產品。

  • 生物安全櫃(Class ⅡB2)生物安全櫃(Class ⅡA2):用於生物危害物質操作的設備,提供負壓空氣過濾化系統,可確保生物危害物質無洩漏。
  • 新世代細胞培養平台:此設備是日本 AIRTECH、和研薬株式会社、TOMY 精工三家公司以各專長領域投入不同思維,所誕生的產品。
  • 垂直層流操作台(VS):潔淨操作台是一種提供局部無塵、無菌工作環境的空氣潔淨設備,並能將工作區已被污染的空氣通過專門的過濾通道人為地控制排放,避免對人和環境造成危害,是一種安全的微生物專用工作桌。

5.醫院

醫院的手術室、檢驗室與隔離病房需保持高度潔淨,避免交叉感染與病菌傳播。我們提供專業醫療潔淨設備,如傳遞箱、負壓簡易採樣棚、正壓式檢疫亭、過氧化氫薰蒸滅菌機與成套式排氣單元,助力打造安全可靠的醫療環境。

從樣本傳遞到空氣殺菌,我們的整合方案可應對各種醫療需求,確保病患安全,提升醫護人員的工作效率,打造符合國際醫療標準的無塵作業環境。

  • 負壓隔離安全膠囊(BS-Cap-Ⅲ):膠囊內部保持在負壓,讓患者咳嗽的病毒、病菌被隔絕,有效遏止交叉感染,將受污染的空氣通過高效能HEPA過濾網過濾病毒並作潔淨空氣釋放。
  • 成套式排氣單元(PEU):用於傳染病的預防,能控制傳染病蔓延並確保醫護人員與患者之安危,將受汙染的空氣通過高效HEPA濾網過濾病毒後將潔淨的空氣排出室外,可用於避免阻隔區與其他區域(例如:辦公區、休息區)的交互汙染,並保持室內的負壓狀態。

各國規範

潔淨度

無塵室依等級的不同,對一定空間內的微塵粒子最大容許量亦有一定規範,在國際標準中最常用的規範有美國標準Fed-Std-209E及國際標準ISO-14644。

ISO 14644

每立方公尺等於或大於下述粒徑之微粒的最大容許量
等級0.1μm0.2μm0.3μm0.5μm1.0μm5.0μm
ISO Class 1 10 - - - - -
ISO Class 2 100 24 10 - - -
ISO Class 3 1,000 237 102 35 - -
ISO Class 4 10,000 2,370 1,020 352 83 -
ISO Class 5 100,000 23,700 10,200 3,520 832 -
ISO Class 6 1,000,000 237,000 102,000 35,200 8,320 293
ISO Class 7 - - - 352,000 83,200 2,930
ISO Class 8 - - - 3,520,000 832,000 29,300
ISO Class 9 - - - 35,200,000 8,320,000 293,000

美國聯邦標準Fed-Std-209E

工業用潔淨室潔淨度微塵粒子粒徑
0.1μm0.2μm0.3μm0.5μm0.5μm
累積粒子數累積粒子數累積粒子數累積粒子數累積粒子數
SIClass (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3)
M1  350 9.91 75.7 2.14 30.9 0.875 10.0 0.283 - -
M1.51 1240 35.0 265 7.50 106 3.00 35.3 1.00 - -
M2  3,500 99.1 757 21.4 309 8.75 100 2.83 - -
M2.510 12,400 350 2,650 75.0 1,060 30.0 353 10.0 - -
M3  35,000 991 7,570 214 3,090 87.5 1,000 28.3 - -
M3.5100 - - 26,500 750 10.600 300 3,530 100 - -
M4  - - 75,700 2,140 30,900 875 10,000 283 - -
M4.51000 - - - - - - 35,300 1,000 247 7.00
M5  - - - - - - 100,000 2,830 618 17.5
M5.510,000 - - - - - - 353,000 10,000 2,470 70.0
M6  - - - - - - 1,000,000 28,300 6,180 175
M6.5100,000 - - - - - - 3,530,000 100,00 24,700 700
M7  - - - - - - 10,000,000 283,000 61,800 1,750

JIS B 9920

等級每立方公尺等於或大於下數粒徑之微粒的最大容許量
0.1μm0.2μm0.3μm0.5μm1μm05μm
Class1 10 2 - - - -
Class2 100 24 10 4 - -
Class3 100 237 102 35 8 -
Class4 10,000 2,370 1,020 352 83 -
Class5 100,000 23,700 10,200 3,520 832 29
Class6 - 237,000 102,000 35,200 8,320 293
Class7 - - - 352,000 83,200 2,930
Class8 - - - 3,520,000 832,000 29,300
Class9 - - - 35,200,000 8,320,000 293,000

英國標準BS 5295

等級每立方公尺等於或大於下數粒徑之微粒的最大容許量
0.5μm1.0μm5.0μm10μm25μm
Class 1 3,000 - 0 0 0
Class 2 300,000 - 2,000 30 -
Class 3 - 1,000,000 20,000 4,000 300
Class 4 - - 200,000 40,000 4,000

國際標準對照表

國際標準無塵等級
ISO 14644-1ISO 3ISO 4ISO 5ISO 6ISO 7ISO 8
FS 209E Class 1 Class 10 Class 100 Class 1000 Class 10000 Class 100000
FS 209E(SI) M1.5 M2.5 M3.5 M4.5 M5.5 M6.5
JIS B 9920 Class 3 Class 4 Class 5 Class 6 Class 7 Class 8
Britain BS 5295 C D E/F G/H J K
Germany VD I.2083 1C 2 3 4 5 6
Australia AS 1386 0.035 0.35 3.5 35 350 3500
France AFNOR X44101 - - 4,000 - 4,000 4,000,000
Grade - A/B - C

PIC/S GMP 規範

無菌藥品的製造

無菌產品之製造,其潔淨區是依要求的環境特徵分級。為使處理中之產品或原物料的微粒或微生物污染之風險降到最低,每一製造作業在操作狀態中,均須有適當的環境潔淨度等級。 對於每間潔淨室或每套潔淨室,皆應界定其「動態」及「靜態」的狀態。無菌藥品的製造區分成四個等級:

級區說明
A級 高風險作業的局部區域 高風險作業的局部區域,例如,充填區、橡皮塞貯盆、開口安瓿及小瓶、執行無菌連接。 通常,此種條件由層流工作站/檯提供。在使用開放潔淨室(open clean room application)的工作位置,層流空氣流動系統應提供每秒0.36至0.54公尺(指引值)的均勻空氣流速。 層流性(laminarity)的維持應予證明(uni-directional air flow)及較低速率得使用在密閉的隔離裝置及手套箱(glove boxes)。
B級 對於無菌製備及充填,是A級區域的背景環境。
C級與D級 在無菌產品的製造中,執行較非關鍵性階段的潔淨區。

潔淨室和潔淨空氣設備應根據 EN ISO 14644-1 進行分類。分類應與操作過程環境監測明確區分。下表給出了每個等級的最大允許空氣懸浮粒子濃度:

最大允許顆粒數/m3等於或大於表中尺寸
 靜態動態
等級0.5μm5μm0.5μm5μm
A 3,500 0 3,500 0
B 3,500 0 3,500 2,000
C 350,000 2,000 350,000 20,000
D 3,500,000 20,000 not defined not defined
  • 針對A級區分級之驗證,每一個取樣位置應採取最少樣品容量1m3。
  • A級之浮游微粒分級為ISO 4.8,依≥ 5.0 μm微粒限量決定。
  • B級(靜態)之浮游微粒分級為ISO 5,係考慮兩種微粒大小。
  • 對於C級(靜態及動態),浮游微粒分級分別為ISO 7及ISO 8。
  • 對於D級(靜態),浮游微粒分級為ISO 8。
  • 針對分級,EN/ISO 14644-1界定最低取樣點數及樣品量,考量最大的微粒大小及所收集的數據之估算方式,作為各分級限量之基礎。

下表顯示不同等級要進行的操作實例:

等級最終滅菌產品
A 當產品的充填處於異常風險時。
B 當溶液的調製處於異常風險時、產品充填。
D 供後續充填溶液的製備及組件之準備。
等級無菌製劑作業
A 無菌製備與充填。
B 要過濾之溶液的調製。
D 洗滌後之組件的處理。

濾網支援

EN 1822:2009

等級總值局部值
捕集效率(%) 滲透率(%) 捕集效率(%) 滲透率(%)
E10 ≧85 ≦15 - -
E11 ≧95 ≦5 - -
E12 ≧99.5 ≦0.5 - -
H13 ≧99.95 ≦0.05 ≧99.75 ≦0.25
H14 ≧99.995 ≦0.005 ≧99.975 ≦0.025
U15 ≧99.9995 ≦0.0005 ≧99.9975 ≦0.0025
U16 ≧99.99995 ≦0.00005 ≧99.99975 ≦0.00025
U17 ≧99.999995 ≦0.000005 ≧99.9999 ≦0.001
  • EPA 10 - EPA 12: 亞高效過濾網
  • HEPA 13 - HEPA 14: 高效過濾網
  • ULPA 15 - ULPA 17: 超高效過濾網

DIN EN 779:2012

規格等級終端壓損
(Pa)
平均計重效率
(%)
平均效率
(%)
最低效率
@0.4µm (%)
粗效G1 250 50 ≤Am< 65 - -
G2 250 65 ≤ Am< 80 - -
G3 250 80 ≤ Am< 90 - -
G4 250 90 ≤ Am - -
中效M5 450 - 40 ≤ Em< 60 -
M6 450 - 60 ≤ Em< 80 -
中高效F7 450 - 80 ≤ Em< 90 35
F8 450 - 90 ≤ Em< 95 55
F9 450 - 95 ≤ Em 70

ISO 29463:2011

等級總值局部值
捕集效率(%) 滲透率(%) 捕集效率(%) 滲透率(%)
ISO 15 E ≧95 ≦5 - --
ISO 20 E ≧99 ≦1 - --
ISO 25 E ≧99.5 ≦0.5 - --
ISO 30 E ≧99.90 ≦0.1 - --
ISO 35 H ≧99.95 ≦0.05 ≧99.75 ≦0.25
ISO 40 Hd ≧99.99 ≦0.01 ≧99.95 ≦0.05
ISO 45 Hd ≧99.995 ≦0.005 ≧99.975 ≦0.025
ISO 50 U ≧99.999 ≦0.001 ≧99.995 ≦0.005
ISO 55 U ≧99.999 5 ≦0.000 5 ≧99.997 5 ≦0.002 5
ISO 60 U ≧99.999 9 ≦0.000 1 ≧99.999 5 ≦0.000 5
ISO 65 U ≧99.999 95 ≦0.000 05 ≧99.999 75 ≦0.000 25
ISO 70 U ≧99.999 99 ≦0.000 01 ≧99.999 9 ≦0.000 1
ISO 75 U ≧99.999 995 ≦0.000 005 ≧99.999 9 ≦0.000 1

備註: 這些圖表僅提供有關各種過濾器的近似數據,僅供參考。必須以預期應用的具體數據為主。

過濾效率測試

PAO法

(用來測試高效率網HEPA) 主要是在HEPA上游施放PAO礦物油,利用光度計偵測濃度後,在HEPA下游使用粒子計數器來量測通過HEPA的PAO濃度而在下游則是將測試儀器放置於HEPA吹出面約25mm的地方,以50mm/sec的掃描速度量測,量測範圍包括HEPA的濾材、濾材與外框接合處、HEPA與室內的接合處等地方,而量測的方法並沒有相關規定,僅需將整各HEPA的範圍量測即可,其中若有超出0.03的粒子被偵測時,需將測試儀器停放於該處10sec在退回100mm反覆連續偵測,若其結果數值未被偵測出高於0.03,則可繼續執行偵測。

back and forth at the range of 100mm. Once the particles are less than 0.03, proceed the test.

PAO效率(%) = ( 1-HEPA下游之粒子濃度 / HEPA上游之粒子濃度 ) × 100%

比色法

(此法用於表示中級濾網與袋式濾網過濾效率) 用以測試以過濾≧1μm粒子為主的中級濾網之效率的方法,在濾網上、下游均各設有一相同的過濾試紙, 在取樣測試後,以其透明度之變化來計算濾網的效率。常用NBS法及ASHRAE法( 52.1 —92標準 )。 1968年,經過修正整合後,一般稱之為ASHRAE Efficiency 或 NBS ,兩者均代表比色法。

Q1:通過上游試紙的取樣風量
Q2:通過下游試紙的取樣風量
O1:附著了粉塵的上游試紙之不透明度
O2:附著了粉塵的下游試紙之不透明度
比色法效率(%)=( 1- Q1/Q2×Q2/Q1)×100%

重量法

(用來測試初級濾網之效率) 用以測試以過濾≧5μm粗粉塵為主的初級濾網之效率的方法,常用AFI法 (1960年)及ASHRAE法(52.1—92標準 )。 一般稱之為ASHRAE Arrestance 或 AFI。兩者均代表重量法。

Wf:濾網上游之粉塵供給量(g)
Wp:被附著在濾網上的粉塵重量(g)
重量補集法效率(%)=( 1- Wp/Wf)×100%

洩漏測試時機
  • 更換高效率網
  • 移機
  • 定期測試(每年至少一次)

售後服務

專業技術 AIRTECH 客戶服務工程師均由 AIRTECH Japan 授權。
我們遵守國際檢驗程序,以確保我們提供最好的技術和支持。
嚴格控管   所有測試設備都定期維護和校準,以確保我們的質量符合國際標準。
Main Products
  • Air shower
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  • Cleanliness Check
  • Vibration Check
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  • Noise Check
  • Airflow Check
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  • Mal-usage or re-assembly by personnel.
  • Re-installation or damage due to falling or crashing
  • Natural calamities, damage caused by mal-usage on power/voltage
  • Consumables (e.g. Filters) replacement, etc.

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