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无尘车间性能测试和无尘车间认证有何分别?

发布:2024-07-10    浏览:35

  基本上无尘车间认证就是做无尘车间的性能测试,但是认证者对所测试的结果要负完全责任,要保赞测试仪器、测试程序都满足NEBB规定。这话说来简单,做起来可不容易,因为空调系统与无尘车间的设计变化很多,有些时候业主的要求也不尽相同。在不同的设计理念与不同的业主要求之下,测试的执行就有些差异。因此做无尘车间认证,首要之务是熟悉空调系统与无尘车间设计。

  NEBB对无尘车间认证人员〈称为CLEANROOMPERFORMANCETESTING

  SUPERVISOR〉的基本要求有四,一是对空调系统和无尘车间的了解,二是对相关规范的了解,三是对测试仪器与测试程序的了解,四是本身的经验与口碑。这些是入门的要求,通过检定成为SUPERVISOR之后,须受NEBB管辖,并且要时时温习法规规范与关注新科技发展,每年向NEBB报到至少一次,两年复检一次资格,要求很多。

  因此无尘车间性能测试谁都可以做,只要会操作仪器就可以;但是要得到严谨可信赖的测试数据,就必须依靠资格符合的人士。以下资料是尘室的各项性能测试说明,首先是测试简介,说明一些基本概念,之后是测试程序及注意事项。至于测试的底线,就是数据不可更改也不可抛弃,这是不变的铁律。HTTP://WWW.IWUCHEN.COM/

  无尘车间测试简介

  在测试无尘车间之前,若是能对测试规范、无尘车间基本概念、无尘车间的术语等有些了解,对测试当有帮助。这里是一些背景资料,提供给读者参考。

  一、无尘车间测试规范

  有关无尘车间定义、建造、控制、管理等等的国际标准,在网路上用?CONTAMINATION

  CONTROL?搜寻,可以找到很多相关资料。无尘车间的定义,是在美国联邦标准209上出现,之后日渐普及并广为半导体业与制药业接受。在欧洲与日本,随着工业的日益发展,各国的版本也逐渐出现。到了90年代后期,产业界体认到若是无共同标准,就不能实现经济的全球化,于是有ISO-14644的产生。以下说明无尘车间的各种标准与规范。

  1.FEDERALSTANDARD209E(FED-STD-209E)

  :美国联邦标准209E,209的出版发行,是在1960年代,之后不断改版以因应科技进步与工业发展,版本从原始的209、209A,一直到1992年的一版209E。在2001年11月29日,美国正式宣布废止209E,改用ISO-14644,于是209E在书面上走入历史。但是在产业界,除了部份的欧洲公司之外,美国、日本、台湾、与中国大陆,都还沿用209E。微粒计数器的制造商,虽然都推出满足公制计数法的新机型,但是要等旧机器完全淘汰,恐怕还要很长时间,因此新规范ISO-14644还没能取代209E。

  2.

  ISO-14644系列;美国政府为了推动经济全球化,就很大方的放弃了自己的209E,改而推行全部使用公制的国际标准ISO-14644。14644系列有8个子题〈PART〉,称为14644-1,14644-2,一直到14644-8。整个系列涵盖了等级定义、测试与监视的规范、测试的程序方法、设计与建造、操作、以及其他的有关设备等,范围很广。有些主题已经定案,如PART

  1和PART2,有些只有初稿〈DRAFT〉,有些连初稿都还没有,读者可以到ISO或IEST的网站上订购。

  3.JISB9920(1989):日本的洁净标准,规定无尘车间中浮游粒子的浓度测定方式,及洁净度的等级定义。

  4.VDI2083(1993):德国的洁净标准,规定洁净度等级的定义方式,以及洁净度的量测技术。

  5.GOST-R50766(1995):俄国的洁净标准,定义无尘车间的分类与一般需求。

  以上是无尘车间等级规定,与洁净度量测的相关标准。另外有关无尘车间污染控制〈也就是洁净度控制〉,和环境控制〈如温?度、震动噪音等〉,也有一些重要的测试规范,因为这些环境影响因素,都包含在无尘车间性能测试的范围之内。

  1.IEST-RP-CC-006.2:这本有名的测试规范,目的就是为了补209的不足。209只有微粒量测,006

  包括了风速风量、滤网泄漏、洁净度、温?度、平行度、恢复率、粒子沉降测试、照度等。006的称为006-84-T,006.2是第二版。现在由于NEBB

  的兴起,0062已经功成身退,逐渐消失了。

  2.NEBB无尘车间测试规范第二版:这是目前广为流行的测试规范,提到无尘车间认证,就非NEBB莫属。NEBB

  无尘车间测试规范,可说是IEST-0062的改良版,其测试涵盖范围差不多,但是测试程序更为清楚严谨,仪器使用也有详细规定。因此NEBB

  无尘车间测试规范的出现,解决了不少测试的争议,也因此NEBB无尘车间测试规范成功的成为产业标准。有关NEBB,请参照本站NEBB。

  3.ISO-14698系列:14698有PART1、PART2、PART3三个子题,是有关无尘车间里面生物污染的控制,目前都只有初稿。

  每一种行业,甚至每一家公司或工厂,对无尘车间的要求可能都不一样。以上所列无尘车间定义与无尘车间测试规范,虽然以可满足大部份厂商的需求,但是严格来讲,这些规范也只是一个参考。各公司在订定测试规格时,应依照自己的制程需求,在上述规范里取出自己适用的部份,并要求供应商与测试单位照办,必要时可以酌情修改测试标准,才能真正满足自己的需求。

  二、无尘车间常用名词

  1.

  无尘车间定义:无尘车间是一个为了对空间内空气中的微粒做控制,所建造的特殊封闭性建筑。一般而言,无尘车间也会对温?度、气流运动模式、与震动噪音等环境因素做控制。

  2.

  微粒控制:无尘车间微粒控制的第一步,是把室内微粒对制程影响的程度做完整分析,然后针对分析结果,订定恰当的微粒控制方式与无尘车间管理模式,才能有效率的控制微粒污染。在做微粒影响分析时,必须特别注意数据的量化,也就是粒径与其数量对制程的影响,才是有用的数据。

  3.外来污染源:从无尘车间外进入系统的污染源,外来污染源主要是由空调通风系统所导入,另外门、窗、墙壁裂缝等也是外来污染源的成因。

  4.内部污染源:无尘车间内部产生污染的来源,一般是制程机器与操作员工,严重的内部污染源一般是操作员工。

  5.隔离:隔离是污染控制的一种观念,也就是让污染源隔绝在无尘区域之外。这种观念多应用在高洁净度的无尘环境,例如CLASS100,CLASS

  10,CLASS1等高滤网覆盖率的无尘车间,或是使用迷你洁净室将机台整个包住。

  6.稀释:稀释是污染控制的另一种观念,多应用在洁净度不高的无尘车间。例如在CLASS

  10000的无尘车间,因为换气量不大,制程与人员产生的粒子就会在室内打转,要比较常的时间才会排出。因此新的干净空气只能稀释室内的微粒浓度,让室内洁净度控制在某一等级之下就可以了,部要求把人员与制程隔开。使用稀释法作为粒控制时,要特别注意本节第二条微粒影响分析的正确性,能掌握微粒的产生速率,才能有效的稀释微粒。

  7.

  气流模式:指的是流场型态,气流分布,气流的流向等性质。由于微粒的移除完全掌握在气流的模式,因此愈洁净的无尘车间或是无尘区域,对气流模式的掌控就愈重视。基本上要先掌握气流模式,才能掌握洁净度。

  8.单一流向型气流:气流以同一个方向移动,这种无尘车间称为单一流向型无尘车间,以前称为层流型无尘车间,定义并无多大改变。高洁净度无尘车间需要单一流向型气流。

  9.非单一流向型气流:气流方向不受控制,就是所谓的乱流型无尘车间,洁净度较低的无尘车间都是用非单一流向型气流以节省成本。

  10.AS-BUILTCLEANROOM(刚完工的无尘车间):已经完成且可以操作,所有相关支援设施皆已完成的洁净室,但并没有设备及操作设备的人员。

  11.AT-REST

  CLEANROOM(准备中的无尘车间):已经完成且可以操作,所有相关支援设施皆已动作的无尘车间,设备已载入并可以操作或已在运转,1如所指定,但没有操作设备的人员。

  12.OPERATIONAL

  CLEANROOM(操作中的无尘车间设施):一个已在正常运转的无尘车间,所有相关支援设施皆已动作,设备及人员皆已载入,运转状况可以呈现和达到其正常的功能。

  三、无尘车间等级定义

  无尘车间的等级

  使用者在开无尘车间的等级给供应商时,有以下几个小技巧。首先是等级定义的模式如下:

  CLASSX(ATYΜM)

  其中X是无尘车间的等级,例如100或10000等等,Y是粒径如0.2ΜM,0.5ΜM

  等,可复选。意思就是使用者规定,该无尘车间微粒含量,在这些粒径必须满足该等级的限度。这样可以减少纷争,以下是几个例子:

  CLASS1(0.1ΜM,0.2ΜM,0.5ΜM)

  CLASS100(0.2ΜM,0.5ΜM)

  CLASS100(0.1ΜM,0.2ΜM,0.5ΜM)

  在CLASSES100(M3.5)ANDGREATER(CLASS100,1000,10000....),一般看一个粒径即可。在

  CLASSESLESSTHAN100(M3.5)(CLASS10,1....),一般要看多几个粒径。

  第二个技巧是规定无尘车间的状态,例如:

  CLASSX(ATYΜM),AT-REST

  供应商就很清楚知道无尘车间要在AT-REST状态下验收。

  第三个技巧是自订微粒浓度上限,一般在AS-BUILT时无尘车间都很干净,微粒控制能力测试不易,这时可以干脆把验收上限压低,例如:

  CLASS10000(0.3ΜM<=10000),AS-BUILT

  CLASS10000(0.5ΜM<=1000),AS-BUILT

  这样做的目的是确保无尘车间在OPERATIONAL状态时,依然有足够的微粒控制能力。

  以下两个表是FED-STD-209E的等级定义,和ISO-14644的等级定义。

  FED-STD-209E洁净度定义

  CLASSNAMECLASSLIMITS

  0.1ΜM0.2ΜM0.3ΜM0.5ΜM5ΜM

  VOLUMEUNITSVOLUMEUNITSVOLUMEUNITSVOLUMEUNITSVOLUMEUNITS

  SIU.S.(M3)(FT3)(M3)(FT3)(M3)(FT3)(M3)(FT3)(M3)(FT3)

  M13509.9175.72.1430.90.87510.00.283--

  M1.511,24035.02657.501063.0035.31.00--

  M23,50099.175721.43098.751002.83--

  M2.51012,4003502,65075.01,06030.035310.0--

  M335,0009917,5702143,09087.51,00028.3--

  M3.5100--26,50075010,6003003,530100--

  M4--75,700214030,90087510,000283--

  M4.51,000------35,3001,0002477.00

  M5------100,0002,83061817.5

  M5.510,000------353,00010,0002,47070.0

  M6------1,000,00028,3006,180175

  M6.5100,000------3,530,000100,00024,700700

  M7------10,000,000283,00061,8001,750

  ISO-14644洁净度定义

  ISOCLASSIFICATIONNUMBER(N)MAXIMUMCONCENTRATIONLIMITS(PARTICLES/M3OF

  AIR)FORPARTICLESEQUALTOANDLARGERTHANTHECONSIDEREDSIZESSHOWN

  BELOW(CONCENTRATIONLIMITSARECALCULATEDINACCORDANCEWITHEQUATION

  (1).

  0.1MM0.2MM0.3MM0.5MM1MM5MM

  ISOCLASS1102

  ISOCLASS210024104

  ISOCLASS31000237102358

  ISOCLASS4100002370102035283

  ISOCLASS51000002370010200352083229

  ISOCLASS61000000237000102000352008320293

  ISOCLASS7352000832002930

  ISOCLASS8352000083200029300

  ISOCLASS9352000008320000293000

  NOTEUNCERTAINTIESRELATEDTOTHEMEASUREMENTPROCESSREQUIRESTHAT

  CONCENTRATIONDATAWITHNOMORETHENTHREESIGNIFICANTFIGURESBEUSEDIN

  DETERMININGTHECLASSIFICATIONLEVEL.

  EQUATION(1):CN=10NX(0.1/D)2.08其中CN是微粒浓度,N是洁净度,D是粒径

  比较以上两表我们可看出

  1.209E的公制和英制两套标准,虽然有公式做互换,但是仍究很难一眼看出其相关性。两制放同一表,徒然造成混淆

  2.在两表中0.5MM几乎出现在每一个等级定义中,表示粒径0.5MM的粒子非常具有代表性

  3.在洁净度的分类上,不管是在高洁净度,或是低洁净度,ISO-14644的范围比209E都来的广,因此具有未来性

  四、无尘车间测试范围

  凡是和无尘车间环境控制有关的因素,都在无尘车间认证的范围之内。在无尘车间完工之前,业主、施工单位、与测试单位‧应就以下几个主题做详细讨论并达成协议,以利测试进行。

  1.待测无尘车间涵盖范围、等级、面积、滤网位置、与数量

  2.测试的目的

  3.测试程序

  4.使用仪器

  5.测试报告撰写方式与内容

  6.工期

  在测试前,将以上项目定义清楚,可以使测试顺利进行,发现问题时也可以尽快排除,对业主和施工单位都有利。

  IEST-0062有一个表说明测试项目,以及适用状态,具有相当参考价值表列如下。

  IEST-RP-CC006.2TABLE1

  章节测试项目单一流向型非单一流向型混合型

  6.1风量与均匀度

  风速与均匀度1,2,3

  1,2,31,2,3

  OPT1,2,3

  OPT

  6.2滤网泄漏1,21,21,2

  6.3洁净度1,2,31,2,31,2,3

  6.4压力1,21,2,31,2,3

  6.5平行度1,2N/AOPT(1,2ONLY)

  6.6空间泄漏1,21,21,2

  6.7恢复率N/A1,21,2

  6.8粒子沉降测试1,2,31,2,31,2,3

  6.9照度1,OPT(2,3)1,OPT(2,3)1,OPT(2,3)

  6.10噪音1,2,31,2,31,2,3

  6.11-6.13温?度1,2,2

  OPT1,2,3

  OPT1,2,3

  OPT

  6.14振动OPTOPTOPT

  测试的顺序没有硬性规定,但是仍旧存在某些比较理想的顺序

  1:测试适用于AS-BUILT状态

  2:测试适用于AT-REST状态

  3:测试适用于OPERATIONAL状态

  N/A:代表该测试在该状态下?不适用?

  OPT:代表该测试在该状态下为?选择性测试?,可以视制程需求而定

  由上表可看出,风量测试〈使用气罩〉适用任何状态,因为不易受干扰。风速量测,在非单一流向型〈乱流型〉无尘车间就不推荐,因为容易受干扰。当然这是IEST

  的建议,我们可以自行决定。

  至于测试的项目选择,NEBB建议:依重要性分成三级,说明如下。

  第一级〈LEVELI〉:第一级测试是所谓的主要测试,与洁净度直接有关的测试都属第一级,每个无尘车间都应至少应做的测试。第一级测试项目包括:

  A.风速量测

  B.风量量测

  C.前两项的均匀度分析

  D.滤网泄漏测试

  E.洁净度测试

  F.压力量测

  第二级〈LEVELII〉:第二级测试,虽然也是与洁净度与气流有关,但是只有在特殊情况下才需要进行。

  A.气流平行度量测〈只适用层流型无尘车间〉

  B.空间泄漏测试〈几乎已被压差测试取代〉

  C.恢复率测试〈依建议只适用乱流型无尘车间〉

  D.粒子沉降测试〈近年来已经很少做〉

  第三级〈LEVELIII〉:第三级测试就与气流无关,都是属于环境因素。

  A.照度与其均匀度

  B.噪音测试

  C.振动测试

  D.温?度测试

  这里说明NEBB所要求无尘车间性能测试的各项测试程序,当然这些程序是NEBB所认定的基本要求,业主可视状况自行修改。NEBB

  要求是,若是修改后的程序比较宽松,就不能说是符合NEBB标准。

  2.1气流量测

  无尘车间内的气流控制,是维持洁净度的关键,因此滤网〈HEPA

  FILTER〉的出口速度控制,是非常重要的课题。由于滤网速度关系着空气流场型态、微粒控制能力、换气量与平行度等,因此无尘车间的气流量测,是无尘车间认证的第一步。经由数据分析,可察觉问题所在,再对无尘车间做细微的调整,使性能达到要求。

  本章说明无尘车间气流量测的步骤,分为速度与均匀度量测,风量与均匀度量测,平行度量测等三部份。量测程序与数据分析,都是依照NEBB的标准。

  一、滤网速度与均匀度量测

  1‧测试目的

  气流是控制洁净度与温度的主要因素,它对噪音也有一些影响。因此风速量测,都是放在无尘车间测试的第一步。风速量测的目的,是确认滤网送出的气流满足设计规范,其次是确认气流的均匀度。在某些场合可能因现场的制约,室内换气量还必须用风速乘以出口面积来换算。

  单一流向型无尘车间,很多都是设计成垂直层流,因此风速均匀度非常重要,只有均匀的垂直层流,才能有效排除微粒污染。非单一流向型无尘车间,由于微粒控制的观念是稀释,不是立即排除,一般而言其换气量远比风速重要,因此多只需要量测风量。

  在单一流向型无尘车间,风速量测的位置可由业主指定,一般是在滤网表面或是工作高度。但是需注明是滤网风速量测(滤网表面)或是无尘车间室内风速量测(工作高度)。

  2‧使用仪器

  无尘车间里面使用的HEPA/ULPA滤网,其送出气流的速度多半都控制在0.5M/S

  以内,因此所使用的风速计必须属于低速型。滤网风速量测可使用单点式风速计如电子式压力计配合皮氏管、热线式风速计。也可以使用多点式风速计如SHORTRIDGE

  VELGRID16点风速计。轮叶式风速计因使用范围不同,通常不在无尘车间内使用。热线式风速计(HOTWIRE)虽然高频响应良好,但是低速时〈0.5M/S

  以下〉准确性很低,因此不很适用,一般热反应风速计常用的是THERMEISTER式风速计。转轮式风速计由于本身重量问题,也不适用低速。NEBB的要求是在

  50FPM到120FPM之间〈0.25M/S到0.6M/S〉,要有?±5PERCENTOFTHEREADING?的精确度。

  检验仪器须经校正合格,且仍在有效期限内。于正式检测前及缴交报告时均须检附合格的校正文件。

  3‧测试步骤

  (1)在图面上记录滤网尺寸、数量并编号。

  (2)取样点位于滤网下方75-150MM处。

  (3)

  每一个滤网下,若是使用单点式风速计,则每1平方英尺取一点;若是使用多点式风速计,则每4平方英尺取一点。以600┨×1200┨滤网为例,单点式风速计要量8点;多点式风速计要量2点。

  (4)每量测点必须取5秒的平均。

  (5)依验收标准分析所有风速,计算平均值、标准差、相对标准差,并标明不合格测试点。

  (6)记录所有原始数值,以及分析后的数值。

  风速量测的测试步骤,在单一流向型或非单一流向型无尘车间都相同。重要的是在非单一流向型无尘车间测试时,特别注意取样时风速计不可受到干扰,以免影响准确度。

  4‧数据分析

  风速量测很简单,但是均匀度必须由数据分析来判定。均匀度是由相对标准差来代表,其计算步骤如下。

  1.平均值:将所有风速量测值取算数平均

  VAM=(V1+V2+…+VN)/N

  2.标准差:计算所有风速量测值的标准差

  3.相对标准差:相对标准差是一个百分比,将标准差除以平均值,再乘以100得到百分比

  RSD=SDV/VAM×100

  风速量测很简单,但是均匀度必须由数据分析来判定。均匀度是由相对标准差来代表,其计算步骤如下。

  由以上说明可看出,相对标准差其实只是把标准差去单位化,其物理意义与标准差一样,都是数据偏离平均值的程度。因此,相对标准差愈高,代表这一群数据愈不均匀,在垂直层流场合,当然希望相对标准差愈低愈好。

  5‧验收标准

  验收基准必须是由业主订定,设计团队依照业主要求设计空调系统,测试单位则依规范测试,提供给业主作为允收依据。一般而言,允收条件有以下三种。

  1.相邻两点之风速值,差距不可大于20?

  2.量测之平均风速,应在设计规格之±5?以内

  3.相对标准差应在±15%以内

  差距大于20?表示这一区已经有足够条件产生区域乱流,必须加以调整。关于第二条,无尘车间里面,单一的滤网平均风速,通常会定在设计规格

  ±10?以内,总量才是±5?以内。一般空调则是个别出风口±20?以内,总量±10?以内。

  二、滤网风量与均匀度量测

  1‧说明

  风量量测的目的通常是用来计算换气量,一般是在非单一流向型无尘车间,或是量测空调系统中各式各样的出风口、回风口、排气口等的风量时使用。只有在无法使用气罩的场合(气罩体积较大,有时会受限),才能使用风速乘以面积等于风量的方式,用风速来换算风量。使用风速换算风量时,须注意出风口之有效面积以及修正系数的取得。在回风口和排气口,使用换算法的准确度非常差,应尽量避免。

  同样气罩通常可以量测送风与回风,正值代表送风,负值代表回风或排气。须注意的是反向量测时,其量测范围通常会降低。

  2‧测试仪器:

  风量量测应当使用气罩(FLOWMEASURINGHOOD),气罩的量测范围是15~2500CFM,精确度要求为读数的±3%。

  由于气罩本身会产生压损,因此其形状很重要,应尽量使用原厂气罩。若有必要自行制造罩子,应注意气流顺畅并且做详细比对。气罩的校正非常重要,必须主机连同罩子一起校正,才能得到准确校正值。检验时必须使用校正合格且仍在有效期限的仪器,于正式检测前及缴交报告时均须检附合格之校正文件。