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無塵室的使用維護管理

日期:2021-10-14 09:25
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無塵室的使用維護管理


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摘要:無塵室潔凈度之維持和控制,除了硬設備之配合投資外,也需要良好的軟件——管理制度來搭配,方能維持良好的潔凈度;無塵室運轉管理,可依作業人員、原物料、設備及無塵室內所用東西等加以探討;無塵室內系統除了通稱的空調系統之外,制程設備也包括在內,本節將對該二系統之運轉維護及保養做一概略說明。

關鍵詞:無塵室 污染源 運轉管理 維護保養

一、污染源控制

  無塵室潔凈度之維持和控制,除了硬設備之配合投資外,也需要良好的軟件——管理制度來搭配,方能維持良好的潔凈度。無塵室內之微污染來源,經測試分析結果,作業人員占約80%,如圖1所示。實驗數據顯示,作業人員進出無塵室時塵埃有顯著增加,有人動作時,潔凈度馬上劣化,可見潔凈度劣化之原因人是主要因素。
                            

       無塵室的污染源可分為外污染及內污染源。外污染源主要包括空調送風、間隙滲入、建筑物、工作服、風管材料以及一般性氣體如N2O2Air、給水、溶劑等;而內污染源則包括制程設備、工作人員、工具、加工制程、隔間材料、工作桌、包裝材料等,

2為微塵粒子的傳送路徑。

                             

  對硅芯片而言,微塵粒子之附著將造成集成電路線路的變形或短路,使芯片失去運作功能,因此微污染源的控制已成為無塵室管理的重要環節。表一為自然環境所測得的塵埃濃度,可為設計參考,而在微污染控制,其基本原則有四:

  1.外部塵埃侵入之防止:

  無塵室適當之正壓保持(>0.5mmAq),做好施工工程之不漏氣,人員設備、原材料搬入無塵室前先做好清潔擦拭等防塵動作,空氣過濾器適當的管理和設置。

  2.室內發塵之防止:

  隔間板、地板等無塵室材料的適當選用、制程設備的發塵抑制、生產自動化及人員不聚集、動作放松、潔凈衣的管理、使用無塵室專用器等。

  3.室內發塵之不積留:

  墻壁體應光滑無死角、無塵室需定期保養和清掃、制程設備四周應留有空間。

  4.發生塵埃之排除:

  換氣次數應足夠,適當的空間布置以及污染源接排氣和空調的氣流速度須適當。

  人、物入室的管理問題、實際的作業條件和工程管理關聯之問題、室內之空調及清掃關系之問題,這些問題將于下節祥述。

1 自然界微塵粒子數

測量地點

微塵粒子數(個/ft³≥0.5µm

大氣層圈

100

田園地區(微風狀態)

100000~300000

住宅地區

100000~200000

辦公室(工作中)

200000~400000

工業區

400000~1000000

正在吸煙的會議室

600000~1000000

二、無塵室運轉管理

  無塵室運轉管理,可依作業人員、原物料、設備及無塵室內所用東西等加以探討,并依計劃(planning)、實施(Doing)、追蹤(Checking)、動作(Action)PDCA循環步驟執行。

1.作業人員之管理

  前以提及在無塵室內污染來源80%來自作業人員,因此若能使作業人員依無塵室管理,而所有人員也均能配合實施,則污染源的產生可說已減大半。現就進入無塵室的作業人員之管理和注意事項說明如下:

  (1)進入無塵室之人員,必須要具備有達成高潔凈度標準,并要維持*好狀態之觀念。

  (2)作業人員進入無塵室數目以維持*小限度原則(愈少愈好),并須依無塵室進出標準流程進出無塵室,如圖3所示。出則相反方向進行,唯不須經空氣洗塵室之脫塵處理。

  (3)對作業人員必須經常講解無塵室管理之數據,并加以教育與訓練,內容如無塵室管理之一般常識、無塵室之構造與功能、維護和清潔、安全對策、搬運器材之潔凈管理與檢查、潔凈衣之穿脫、無塵室內之步行方式等,并經考試合格者方能進入無塵室工作。

  (4)在無塵室作業人員須經常保持自己各方面的干凈與清潔。

  (5)在無塵室內之作業人員或其它人員之移動或動作均為發塵源,其直接影響制程,同時亦會影響氣流之擾動,為防止與控制上述情形,基本上須注下列事項:

  a.不可在作業區域氣流之上方放置物品或做其它作業。

  b.不必要之動作盡量避免以防止亂流發塵。

  c.與作業無關的私心談話盡量避免。

  d.為控制發塵量,人員步行及作業要靜靜地進行。表2所示為人體在不同動作時之發塵量。

  e.作業要在潔凈之工作柜或工作桌進行。

  f.工具等器具須收入有蓋子之箱子或柜中,并置放一定的場所。

  (6)作業人員須經常保持干凈之手,除了常洗手、剪指甲外,手并應保養,以防皮膚之剝離,男性須每天刮胡子。

  (7)潔凈衣要經常保持著衣之狀態。

  (8)下列所述者不能進入無塵室:

  a.非作業人員或事先未得許可者。

  b.未照規定穿著潔凈衣者。

  c.剛做激烈運動流汗者。

d.吸煙或吃東西后,尚未經過半小時以上者。圖4為吸煙和未吸煙者微塵產生量與時間之比較圖,由圖上很明顯可看出吸煙者所生之微塵在初期約為非吸煙者的90倍,直至30分鐘后才降至15倍,此為為何無塵室禁止吸煙人員和吸煙未滿30分鐘不準進入的原因所在。故針對在無塵室作業人員之招募,若能選擇不吸煙者為對象,將可帶來甚大利益。

 

                               
 

 

≥0.3µm

≥0.5µm

一般工作服

無塵服

普通作業服

無塵服

白衣形

全覆形

白衣形

全覆形

站立(靜姿)

543000

151000

13800

339000

113000

5580

坐下(靜姿)

44800

142000

14800

302000

112000

7420

腕上下

4450000

463000

49000

2980000

298000

18600

上身前屈

3920000

770000

39200

2240000

538000

24200

腕的自由運動

3470000

572000

52100

2240000

298000

20600

頭的上下運動

1230000

187000

22100

631000

151000

11000

屈身

4160000

1110000

62500

3120000

605000

37400

踏步

4240000

1210000

92100

2800000

861000

44600

步行

5360000

1290000

157000

2920000

1010000

56000

 

單位:每分鐘、每人

2 人體不同動作之微塵產生數

  (9)有下列健康狀態或體質者原則上不能進入無塵室:

  a.因日曬、濕診而皮膚有問題者。

  b.化學纖維或有機溶劑等化學藥品有過敏性體質者。

  c.容易出受汗者。

  d.比一般人皮膚表皮容易剝離、頭皮或體毛容易掉落者。

  e.化妝或涂口紅者。

  f.有重大精神病、神經過敏或閉瑣恐懼者。

  g.因**、咳嗽或噴嚏者及不能安靜工作者。

  但對于有下列性格的人,則*適宜進入無塵室工作:

  a.做事細心有耐性者。

  b.勤于整理整頓,經常自己注意身邊清潔的人。

c.經常留意自己之健康者。

 
 

  10.以下之物品不能帶進無塵室:

  a)沒有經過清潔過程之器材、零件物品、測定器等各種物品。

  b)紙箱及未經特別處理之記錄或筆記用紙、影印數據等。

  c)鉛筆、橡皮擦、墨水等。

  d)香煙、化妝品、衛生紙、飲食品等。

  e)作業員個人用品如打火機、寶石、裝飾品、錢包、鑰匙、手帕、小日記手冊或其它個人物品等。

無塵室潔凈度維持之*大控制對象為作業人員,因此對于作業人員之數目、行動狀態、進出規則之制定與執行,提高無塵室內作業人之潔凈度意識、反復教育,均為必須,表3所示為因作業人員之動作而產生污染的增加倍率。

2.原物料、設備進出管理

除了人員進出無塵室須予于規范管理外,愿物料及設備之進出也必須經過潔凈程序,方不至于影響無塵室之潔凈度。其進無塵室之流程如表4所示。至于搬出則反方向而行,但不須經潔凈程序。
                                       

原物料及設備進出用無塵室為無塵室等級100010000級之房間,工作人員于其室內清潔設備或物料時必須穿著潔凈衣服,所使用之擦拭紙為無塵紙或不會脫落織毛之無塵布,清潔劑除了使用超純水之外,并加入3~5%濃度的IPA或丙酮化學品,以增強去污能力,由于IPA及丙酮具揮發性,故此房間之排氣效果須特別考慮。搬運設備時為免破壞地板支架及地板表面,必須事先于地板上鋪設已清潔過的不銹鋼板,作為輔助。

3.無塵室內用品管理

  無塵室內用品除了進出無塵室用的潔凈衣、鞋、頭罩、帽、手套、口罩外,尚有如紙張文具、桌子、椅子、芯片盒、搬運車、筆記本、告示板及垃圾箱、吸塵器等。

  潔凈衣之材料以洗后或使用其它處理后仍不會發塵者為基本條件,且其布料為不易燃燒、不起毛,其織法或布料之組織不易通過污染物和不附著污染物之材質,另外經過磨擦不產生靜電或帶電性非常小,洗滌再生容易、不易皺、著衣感舒適等亦為選用考慮因素。頭罩材質為無塵紙或無紡布制成,帽子材質則與潔凈衣相同,二者在穿戴使用時,除了只露出眼睛和臉表面部分外,其它部分均需包覆,在頭部部分連接上衣處也必須全蓋住,不能留有空隙,頭發亦不能露出來。無塵室用鞋要合腳且穿起來舒適為基本條件,容易洗滌,底則采用塑料底,布質部分則采用與潔凈服相同材質即可,鞋子穿著時潔凈衣腳跟部分應完全塞入緊密包著。手套材料除為與潔凈衣相同的布料外尚有薄橡膠或乙烯樹脂(Viny1),在使用過程中若有不舒適感或妨礙手指觸感者則停止使用,手套表面有粉質時須去除或停用,原則上不使用有粉之Viny1手套為佳。

  潔凈衣鞋帽子等須由專人管理,并定期做清洗,清洗須在無塵室內進行。并以純水配合清潔溶劑,并經約0.2μm之過濾器為之。一般洗滌周期視潔凈度等級而定,在高潔凈區(CLASS1)為2~3天,其它區域則為五天至一星期,洗滌完畢干燥后應立即密封。潔凈衣之置放場所亦須為無塵室,備用品或新品存放柜內,正使用者則吊掛衣架上,以方便取用。

  桌椅一般以不銹鋼材質,并需表面加工處理為之,若不得不使用鍍鋅品或木制品,其表面須施環氧樹脂(Epxoy)加工以防表面發塵。工作桌*好有打洞,邊緣有倒角。以利氣流之運動。椅子盡量采用沒有背及腳踏板者,椅腳高度以坐下來腳可以觸到地板者為原則。但若一定須使用高腳椅時,則要準備腳踏環。桌及椅子之腳*好安裝上塑料小輪子或套上橡膠套。

  芯片盒為放置芯片之用,材質以選取擇不易摩損、不發塵易清潔之材質如鐵弗(Teflon)等,至于搬運車則以構造簡單為原則,并忌使用折迭式,材質仍采用不銹鋼為宜,車輪為耐磨性高之橡膠輪胎,車輪軸承采用雙密封式滾珠軸承。推送搬運車時不得急速運推而以緩行為適。筆記本之紙質應采用無塵紙制成者,且不得使用影印數據,若非萬不得已須使用,則須將文件放在透明之塑料套內或加覆背,同時不可于室內撕破或將紙揉成一團,避免造成環境之污染。如表5所示為不同紙張材質發塵量之比較。普通黑板及粉筆當然不能在高無塵室內使用,必要時可在更衣室等無塵室較低等級的區域使用白板。無塵室內不得放置清潔用具,垃圾桶宜使用塑料制品或不銹鋼,且置于維修區中的固定位置,桶須覆以蓋子,以利管制,并定期清理。

5 不同紙張發塵量比較(略)(實驗方法:將兩者紙張相迭,而相互磨擦時所產生之紙塵量小于0.5μM以上)

  真空吸塵器,其功能是在吸取無塵室內地板上、下及設備上附著之塵粒或液體以防止這些塵粒之再飛揚,以達到清潔的目的,由于真空吸塵器在作業時會有排氣產生,若未經處理,將嚴重影響無塵室之潔凈度和氣流,因而真空吸塵器在排氣口均裝有HEPA過濾器,以除去塵埃。唯現今之上等無塵室均設有中央式吸塵系統,并于現場預留吸塵口,故一般之清潔過程均利用此中央系統,以減少使用真空吸塵器時的氣流干擾,在使用中央式系統時,須注意排氣旦之控制避免使無塵室內之壓力降低至規定范圍以下。至于真空吸塵器因屬無塵室內專用,故不可移至室外使用,若不用時應置于較低等級的無塵室中,旦每次使用后應清掃吸管、收塵箱等吸氣系統。

三、無塵室各系統維護保養管理

  無塵室內系統除了通稱的空調系統之外,制程設備也包括在內,本節將對該二系統之運轉維護及保養做一概略說明。

  無塵室內之生產制造設備注意之重點有三:

  1.生產設備之選擇、布置與保養:

  a.要選用發塵性較少的生產設備及相關設備,尤其須注意活動部分之發塵。

  b.應選擇塵埃之影響較小的生產設備或接口設備。

  c.生產用之水、氣體、藥品等往往是造成污染的原因,故應配備過濾裝置。

  d.規劃各設備之配置空間時,事先宜考慮不易積累微塵之結構,規劃各并以容易清潔為原則。

  e.真空泵等容易產生污染物的這類設備,應設置在無塵室外面或回風區,并加裝排氣管線排氣。

  f.設置給水管線、氣體管線和電氣系統時,其構造須考慮到容易清潔,不易積累污染物。

  g.生產及相關設備應定期清掃,以避免微塵之堆積。

  h.應加強注意室內的溫濕度控制,避免因濕度之不當造成結露生銹。

  i.當設備維修時易產生微塵粒子,故維修時盡量于清潔室外進行,并加隔離柵隔離。

  j.對于施工或維修之廠商,應告知進出無塵室之各項規定,且負責工程師應隨侍在側監工。

  k.應有無塵室專用工具組,但不得帶出無塵室外使用。

  l.規劃空間時若能臨近無塵室設立一間維修和設備保養手冊置放室,將是一理想之規劃。

  2.生產設備之防塵措施:

  a.磨損、切削均為發生微塵之原因,故需將發塵部分掩蓋之。

  b.易產生塵埃之設備,若能的話應布置于風尾地點。

  c.在操作時,盡量減少接觸零件或產品。

  d.不得有太大或不必要的操作動作,以免卷起附近之灰塵。

  e.各項廠務設施之供應如水、氣體和化學品于進入生產設備前應有過濾設備。

  f.為不使氣體或液體滯留,造成微污染,故管路配置應有旁路閥之設置。

  3.自動化與無塵化:

  a.設立自動化傳送系統,可減少人員方面所帶來的污染,唯費用相當昂貴,須詳加評估。

  b.建立管制項目如進入無塵室人員的資格限定,無塵室作業人員作業規則,無塵室管理規則等,這些規則已在前面章節敘述,此處不再說明。

  在無塵室之維護管理方面,可分三部分加以說明:

  1.建筑物之維護管理:

  a.建筑物內定期檢查清潔。

  b.地板之清掃管理及損壞更新。

  c.隔間墻及天花板檢查清潔和封補。

  d.窗戶及門之保養等。

  2.環境測定與管理:

  無塵室內之運轉環境狀況如溫、濕度及微塵粒子數應每日定期量測,以確實掌握質量,若有數據異常,可立即做緊急處理。

  3.防塵空調設備之維護管理:

  a.溫、濕度及塵埃濃度管理,在前面以述及,唯其量測儀器應做定期校正檢驗,若有設備移動或施工時須做局部測量。

  b.過濾網之管理:定期檢查及更換,表6為各種過濾網之檢查及更換周期。

  c.空氣調節器管理:定期檢查隔板接縫及內部污染狀況,冷熱盤管是否有腐蝕現象。

  d.送風機之管理:定期檢查送風機運轉狀況。如表7所示為送風機之各項檢查內容及周期。

  e.風管及出風口之管理:檢查風管是否有腐蝕、污染、塵埃堆積或保溫脫落等。

  f.測試及量測儀器管理:定期校正及保養。

  g.室內壓力管理:連續監視室內壓力記錄,以維持正壓為基準。

  h.冷凍主機、泵浦、鍋爐及冷卻水塔之管理:定期檢查保養及記錄運轉狀況及水質變化分析,以調整加藥量等。

i.                    無塵室停止運轉再開機要點管理:啟動后立即進行微塵粒子之測試,須無塵室恢復穩定正常時再開始作業。表8為空調設備應檢查之項目。

6 各種過濾網更換周期

種類

效率

*后壓降

壓差測試頻率

出風口塵埃測試

過濾網更換

周期

初效過濾網

AFI25%

10mmAq

在線隨時測試

--

2/

中效過濾網

NBS65~95%

25mmAq

在線隨時測試

--

2/

高性能

過濾網

D.O.P.99.97%

0.3mμ

50mmAq

在線隨時測試

1/

1/

超高性能

過濾網

D.O.P.99.99995%

0.1mμ

50mmAq

在線隨時測試

1/

5~10

  備注:出風口塵埃測試系在送風管或出風口附近進行。

 

7 送風機之各項檢查及周期

檢查項目

周期

檢查要點或標準

運轉狀況

1/日以上

是否有不正常震動或其它異常現象及異音等

皮帶之松緊度

1/日以上

有無松弛或滑動聲音

軸承之潤滑油

1/半年以上

補充潤滑油以舊油脂排出為止

基礎固定螺絲

1/半年以上

檢查固定螺絲有無松動

馬達之絕緣測試

1/半年以上

電壓值3000V---3MΩ

電壓值200V---0.2MΩ

 

 

8 表示微粒(µm)以上之粒徑之每單位立方尺之粒子數上限值

CLASS

測試微粒(µm

0.1

0.2

0.3

0.5

5.0

1

35

7.5

3

1

NA

10

350

75

30

10

NA

100

NA

750

300

100

NA

1000

NA

NA

NA

1000

7

10000

NA

NA

NA

10000

70

100000

NA

NA

NA

100000

700


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