无尘室认证与测试规范

無塵室認證這篇無塵室認證，是許博士在新加坡所使用教材，因此是英文版。中文版尚陸續翻譯中，將逐步貼上分享各位。無塵室性能測試Cleanroom Performance Testing和無塵室認證Cleanroom Certification有何分別？基本上無塵室認證就是做無塵室的性能測試，但是認證者對所測試的結果要負完全責任，要保証測試儀器、測試程序都滿足NEBB規定。這話說來簡單，做起來可不容易，因為空調系統與無塵室的設計變化很多，有些時候業主的要求也不盡相同。在不同的設計理念與不同的業主要求之下，測試的執行就有些差異。因此做無塵室認證，首要之務是熟悉空調系統與無塵室設計。NEBB對無塵室認證人員稱為Cleanroom Performance Testing Supervisor的基本要求有四，一是對空調系統和無塵室的了解，二是對相關規範的了解，三是對測試儀器與測試程序的了解，四是本身的經驗與口碑。這些是入門的要求，通過檢定成為Supervisor之後，須受NEBB管轄，並且要時時溫習法規規範與關注新科技發展，每年向NEBB報到至少一次，兩年複檢一次資格，要求很多。因此無塵室性能測試誰都可以做，只要會操作儀器就可以；但是要得到嚴謹可信賴的測試數據，就必須依靠資格符合的專業人士。以下資料是塵室的各項性能測試說明，首先是測試簡介，說明一些基本概念，之後是測試程序及注意事項。至於測試的底線，就是數據不可更改也不可拋棄，這是不變的鐵律。測試簡介在測試無塵室之前，若是能對測試規範、無塵室基本概念、無塵室的術語等有些了解，對測試當有幫助。這裡是一些背景資料，提供給讀者參考。一、無塵室測試規範有關無塵室定義、建造、控制、管理等等的國際標準，在網路上用contamination control搜尋，可以找到很多相關資料。無塵室的定義，最早是在美國聯邦標準209上出現，之後日漸普及並廣為半導體業與製藥業接受。在歐洲與日本，隨著工業的日益發展，各國的版本也逐漸出現。到了90年代後期，產業界體認到若是無共同標準，就不能實現經濟的全球化，於是有ISO-14644的產生。以下說明無塵室的各種標準與規範。1. Federal Standard 209E (Fed-Std-209E) ：美國聯邦標準209E，209的出版發行，是在1960年代，之後不斷改版以因應科技進步與工業發展，版本從原始的209、209A，一直到1992年的最後一版209E。在2001年11月29日，美國正式宣佈廢止209E，改用ISO-14644，於是209E在書面上走入歷史。但是在產業界，除了部份的歐洲公司之外，美國、日本、台灣、與中國大陸，都還沿用209E。微粒計數器的製造商，雖然都推出滿足公制計數法的新機型，但是要等舊機器完全淘汰，恐怕還要很長時間，因此新規範ISO-14644還沒能取代209E。2. ISO-14644系列；美國政府為了推動經濟全球化，就很大方的放棄了自己的209E，改而推行全部使用公制的國際標準ISO-14644。14644系列有8個子題Part，稱為14644-1，14644-2，一直到14644-8。整個系列涵蓋了等級定義、測試與監視的規範、測試的程序方法、設計與建造、操作、以及其他的有關設備等，範圍很廣。有些主題已經定案，如Part 1和Part 2，有些只有初稿Draft，有些連初稿都還沒有，讀者可以到ISO或IEST的網站上訂購。3. JIS B9920 (1989)：日本的潔淨標準，規定無塵室中浮游粒子的濃度測定方式，及潔淨度的等級定義。4. VDI 2083 (1993)：德國的潔淨標準，規定潔淨度等級的定義方式，以及潔淨度的量測技術。5. Gost-R 50766 (1995)：俄國的潔淨標準，定義無塵室的分類與一般需求。 以上是無塵室等級規定，與潔淨度量測的相關標準。另外有關無塵室污染控制也就是潔淨度控制，和環境控制如溫溼度、震動噪音等，也有一些重要的測試規範，因為這些環境影響因素，都包含在無塵室性能測試的範圍之內。1. IEST-RP-CC-006.2：這本有名的測試規範，目的就是為了補209的不足。209只有微粒量測，006 包括了風速風量、濾網洩漏、潔淨度、溫溼度、平行度、恢復率、粒子沉降測試、照度等。006 的第一版稱為006-84-T，006.2是第二版。現在由於 NEBB 的興起，0062已經功成身退，逐漸消失了。2. NEBB 無塵室測試規範第二版：這是目前最廣為流行的測試規範，提到無塵室認證，就非 NEBB 莫屬。NEBB 無塵室測試規範，可說是IEST-0062的改良版，其測試涵蓋範圍差不多，但是測試程序更為清楚嚴謹，儀器使用也有詳細規定。因此 NEBB 無塵室測試規範的出現，解決了不少測試的爭議，也因此 NEBB 無塵室測試規範成功的成為產業標準。有關 NEBB，請參照本站 NEBB。3. ISO-14698 系列：14698 有 Part 1、Part 2、Part 3 三個子題，是有關無塵室裡面生物污染的控制，目前都只有初稿。 每一種行業，甚至每一家公司或工廠，對無塵室的要求可能都不一樣。以上所列無塵室定義與無塵室測試規範，雖然以可滿足大部份廠商的需求，但是嚴格來講，這些規範也只是一個參考。各公司在訂定測試規格時，應依照自己的製程需求，在上述規範裡取出自己適用的部份，並要求供應商與測試單位照辦，必要時可以酌情修改測試標準，才能真正滿足自己的需求。二、無塵室常用名詞 1. 無塵室定義：無塵室是一個為了對空間內空氣中的微粒做控制，所建造的特殊封閉性建築。一般而言，無塵室也會對溫溼度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因素做控制。2. 微粒控制：無塵室微粒控制的第一步，是把室內微粒對製程影響的程度做完整分析，然後針對分析結果，訂定恰當的微粒控制方式與無塵室管理模式，才能有效率的控制微粒污染。在做微粒影響分析時，必須特別注意數據的量化，也就是粒徑與其數量對製程的影響，才是有用的數據。3. 外來污染源：從無塵室外進入系統的污染源，外來污染源主要是由空調通風系統所導入，另外門、窗、牆壁裂縫等也是外來污染源的成因。4. 內部污染源：無塵室內部產生污染的來源，一般是製程機器與操作員工，最嚴重的內部污染源一般是操作員工。5. 隔離：隔離是污染控制的一種觀念，也就是讓污染源隔絕在無塵區域之外。這種觀念多應用在高潔淨度的無塵環境，例如 Class 100，Class 10，Class 1等高濾網覆蓋率的無塵室，或是使用迷你潔淨室將機台整個包住。6. 稀釋：稀釋是污染控制的另一種觀念，多應用在潔淨度不高的無塵室。例如在 Class 10000的無塵室，因為換氣量不大，製程與人員產生的粒子就會在室內打轉，要比較常的時間才會排出。因此新的乾淨空氣只能稀釋室內的微粒濃度，讓室內潔淨度控制在某一等級之下就可以了，部要求把人員與製程隔開。使用稀釋法作為粒控制時，要特別注意本節第二條微粒影響分析的正確性，能掌握微粒的產生速率，才能有效的稀釋微粒。7. 氣流模式：指的是流場型態，氣流分佈，氣流的流向等性質。由於微粒的移除完全掌握在氣流的模式，因此愈潔淨的無塵室或是無塵區域，對氣流模式的掌控就愈重視。基本上要先掌握氣流模式，才能掌握潔淨度。8. 單一流向型氣流：氣流以同一個方向移動，這種無塵室稱為單一流向型無塵室，以前稱為層流型無塵室，定義並無多大改變。高潔淨度無塵室需要單一流向型氣流。9. 非單一流向型氣流：氣流方向不受控制，就是所謂的亂流型無塵室，潔淨度較低的無塵室都是用非單一流向型氣流以節省成本。10. As-built cleanroom（剛完工的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已完成的潔淨室，但並沒有設備及操作設備的人員。11. At-rest cleanroom（準備中的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已動作的無塵室，設備已載入並可以操作或已在運轉，1如所指定，但沒有操作設備的人員。12. Operational cleanroom（操作中的無塵室設施）：一個已在正常運轉的無塵室，所有相關支援設施皆已動作，設備及人員皆已載入，運轉狀況可以呈現和達到其正常的功能。 三、無塵室等級定義 無塵室的等級 使用者在開無塵室的等級給供應商時，有以下幾個小技巧。首先是等級定義的模式如下： Class X (at Y m ) 其中 X 是無塵室的等級，例如 100 或 10000 等等，Y是粒徑如 0.2m , 0.5m 等，可複選。意思就是使用者規定，該無塵室微粒含量，在這些粒徑必須滿足該等級的限度。這樣可以減少紛爭，以下是幾個例子：Class1 (0.1m, 0.2m , 0.5m) Class 100(0.2m , 0.5m ) Class 100(0.1m, 0.2m , 0.5m ) 在 Classes 100 (M3.5) and Greater (Class 100，1000，10000.) ，一般看一個粒徑即可。在 Classes Less than 100 (M3.5) (Class 10，1. ) ，一般要看多幾個粒徑。 第二個技巧是規定無塵室的狀態，例如：Class X (at Y m )， At-rest 供應商就很清楚知道無塵室要在 At-rest狀態下驗收。第三個技巧是自訂微粒濃度上限，一般在 As-built 時無塵室都很乾淨，微粒控制能力測試不易，這時可以乾脆把驗收上限壓低，例如：Class 10000 (0.3 m = 10000)， As-builtClass 10000 (0.5 m = 1000)， As-built這樣做的目的是確保無塵室在 Operational 狀態時，依然有足夠的微粒控制能力。以下兩個表是 Fed-Std-209E 的等級定義，和ISO-14644的等級定義。Fed-Std-209E 潔淨度定義Class NameClass Limits 0.1m 0.2m 0.3m 0.5m 5m Volume Units Volume UnitsVolume Units Volume Units Volume Units SI U.S. (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) M 1 350 9.91 75.7 2.14 30.9 0.875 10.0 0.283 - - M 1.5 1 1,240 35.0 265 7.50 106 3.00 35.3 1.00 - - M 2 3,500 99.1 757 21.4 309 8.75 100 2.83 - - M 2.5 10 12,400 350 2,650 75.0 1,060 30.0 353 10.0 - - M 3 35,000 991 7,570 214 3,090 87.5 1,000 28.3 - - M 3.5 100 - - 26,500 750 10,600 300 3,530 100 - - M 4 - - 75,700 2140 30,900 875 10,000 283 - - M 4.5 1,000 - - - - - - 35,300 1,000 247 7.00 M 5 - - - - - - 100,000 2,830 618 17.5 M 5.5 10,000 - - - - - - 353,000 10,000 2,470 70.0 M 6 - - - - - - 1,000,000 28,300 6,180 175 M 6.5 100,000 - - - - - - 3,530,000 100,000 24,700 700 M 7 - - - - - - 10,000,000 283,000 61,800 1,750 ISO-14644 潔淨度定義ISO classification number(N) Maximum concentration limits (particles/m3 of air) for particles equal to and larger than the considered sizes shown below (concentration limits are calculated in accordance with equation (1). 0.1 mm 0.2 mm 0.3 mm 0.5 mm 1 mm 5 mm ISO Class 1 10 2 ISO Class 2 100 24 10 4 ISO Class 3 1 000 237 102 35 8 ISO Class 4 10 000 2 370 1 020 352 83 ISO Class 5 100 000 23 700 10 200 3 520 832 29 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 NOTE Uncertainties related to the measurement process requires that concentration data with no more then three significant figures be used in determining the classification level.Equation (1): Cn = 10N X (0.1/D)2.08 其中Cn是微粒濃度，N 是潔淨度，D 是粒徑 比較以上兩表我們可看出1. 209E 的公制和英制兩套標準，雖然有公式做互換，但是仍究很難一眼看出其相關性。兩制放同一表，徒然造成混淆2. 在兩表中 0.5 mm 幾乎出現在每一個等級定義中，表示粒徑 0.5 mm 的粒子非常具有代表性3. 在潔淨度的分類上，不管是在高潔淨度，或是低潔淨度， ISO-14644 的範圍比 209E 都來的廣，因此具有未來性四、無塵室測試範圍 凡是和無塵室環境控制有關的因素，都在無塵室認證的範圍之內。在無塵室完工之前，業主、施工單位、與測試單位應就以下幾個主題做詳細討論並達成協議，以利測試進行。1. 待測無塵室涵蓋範圍、等級、面積、濾網位置、與數量 2. 測試的目的 3. 測試程序 4. 使用儀器 5. 測試報告撰寫方式與內容 6. 工期 在測試前，將以上項目定義清楚，可以使測試順利進行，發現問題時也可以儘快排除，對業主和施工單位都有利。IEST-0062 有一個表說明測試項目，以及適用狀態，具有相當參考價值表列如下。IEST-RP-CC006.2 Table 1章節測試項目單一流向型 非單一流向型 混合型 6.1 風量與均勻度風速與均勻度 1,2,3 1,2,3 1,2,3 OPT 1,2,3 OPT 6.2 濾網洩漏 1,2 1,2 1,2 6.3 潔淨度 1,2,3 1,2,3 1,2,3 6.4 壓力 1,2 1,2,3 1,2,3 6.5 平行度 1,2 N/A OPT (1,2 only) 6.6 空間洩漏 1,2 1,2 1,2 6.7 恢復率 N/A 1,2 1,2 6.8 粒子沉降測試 1,2,3 1,2,3 1,2,3 6.9 照度 1,OPT(2,3) 1,OPT(2,3) 1,OPT (2,3) 6.10 噪音 1,2,3 1,2,3 1,2,3 6.11-6.13 溫溼度 1,2,2 OPT 1,2,3 OPT 1,2,3 OPT 6.14 振動 OPT OPT OPT 測試的順序沒有硬性規定，但是仍舊存在某些比較理想的順序 1: 測試適用於 As-built 狀態 2: 測試適用於 At-rest 狀態 3: 測試適用於 Operational 狀態 N/A: 代表該測試在該狀態下不適用 OPT: 代表該測試在該狀態下為選擇性測試，可以視製程需求而定 由上表可看出，風量測試使用氣罩適用任何狀態，因為不易受干擾。風速量測，在非單一流向型亂流型無塵室就不推薦，因為容易受干擾。當然這是 IEST 的建議，我們可以自行決定。至於測試的項目選擇，NEBB 建議：依重要性分成三級，說明如下。第一級Level I: 第一級測試是所謂的主要測試，與潔淨度直接有關的測試都屬第一級，每個無塵室都應至少應做的測試。第一級測試項目包括：A. 風速量測B. 風量量測C. 前兩項的均勻度分析D. 濾網洩漏測試E. 潔淨度測試F. 壓力量測第二級Level II: 第二級測試，雖然也是與潔淨度與氣流有關，但是只有在特殊情況下才需要進行。A. 氣流平行度量測只適用層流型無塵室B. 空間洩漏測試幾乎已被壓差測試取代C. 恢復率測試依建議只適用亂流型無塵室D. 粒子沉降測試近年來已經很少做第三級Level III: 第三級測試就與氣流無關，都是屬於環境因素。A. 照度與其均勻度B. 噪音測試C. 振動測試D. 溫溼度測試這裡說明 NEBB 所要求無塵室性能測試的各項測試程序，當然這些程序是 NEBB 所認定的基本要求，業主可視狀況自行修改。NEBB 唯一的要求是，若是修改後的程序比較寬鬆，就不能說是符合 NEBB 標準。2.1 氣流量測無塵室內的氣流控制，是維持潔淨度的關鍵，因此高效濾網HEPA Filter的出口速度控制，是非常重要的課題。由於濾網速度關係著空氣流場型態、微粒控制能力、換氣量與平行度等，因此無塵室的氣流量測，是無塵室認證的第一步。經由數據分析，可察覺問題所在，再對無塵室做細微的調整，使性能達到要求。本章說明無塵室氣流量測的步驟，分為速度與均勻度量測，風量與均勻度量測，平行度量測等三部份。量測程序與數據分析，都是依照 NEBB 的標準。一、濾網速度與均勻度量測1測試目的 氣流是控制潔淨度與溫溼度的最主要因素，它對噪音也有一些影響。因此風速量測，都是放在無塵室測試的第一步。風速量測的目的，是確認濾網送出的氣流滿足設計規範，其次是確認氣流的均勻度。在某些場合可能因現場的限制，室內換氣量還必須用風速乘以出口面積來換算。單一流向型無塵室，很多都是設計成垂直層流，因此風速均勻度非常重要，只有均勻的垂直層流，才能有效排除微粒污染。非單一流向型無塵室，由於微粒控制的觀念是稀釋，不是立即排除，一般而言其換氣量遠比風速重要，因此多只需要量測風量。 在單一流向型無塵室，風速量測的位置可由業主指定，一般是在濾網表面或是工作高度。但是需註明是濾網風速量測（濾網表面）或是無塵室室內風速量測（工作高度）。2使用儀器 無塵室裡面使用的 HEPA/ULPA 濾網，其送出氣流的速度多半都控制在 0.5m/s 以內，因此所使用的風速計必須屬於低速型。濾網風速量測可使用單點式風速計如電子式壓力計配合皮氏管、熱線式風速計。也可以使用多點式風速計如 Shortridge Velgrid 16 點風速計。輪葉式風速計因使用範圍不同，通常不在無塵室內使用。熱線式風速計（Hot Wire）雖然高頻響應良好，但是低速時0.5m/s 以下準確性很低，因此不很適用，一般熱反應風速計常用的是 Thermeister 式風速計。轉輪式風速計由於本身重量問題，也不適用低速。NEBB 的要求是在 50fpm 到 120fpm 之間0.25 m/s 到 0.6 m/s，要有 5 percent of the reading 的精確度。檢驗儀器須經校正合格，且仍在有效期限內。於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格的校正文件。3測試步驟(1) 在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。(2) 取樣點位於濾網下方75-150mm處。 (3) 每一個濾網下，若是使用單點式風速計，則每1平方英尺取一點；若是使用多點式風速計，則每4平方英尺取一點。以6001200濾網為例，單點式風速計要量8點；多點式風速計要量2點。 (4) 每量測點必須取5秒的平均。 (5) 依驗收標準分析所有風速，計算平均值、標準差、相對標準差，並標明不合格測試點。 (6) 記錄所有原始數值，以及分析後的數值。 風速量測的測試步驟，在單一流向型或非單一流向型無塵室都相同。重要的是在非單一流向型無塵室測試時，特別注意取樣時風速計不可受到干擾，以免影響準確度。4數據分析風速量測很簡單，但是均勻度必須由數據分析來判定。均勻度是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。 1. 平均值：將所有風速量測值取算數平均 VAM = (V1+V2+VN)/N 2. 標準差：計算所有風速量測值的標準差 3. 相對標準差：相對標準差是一個百分比，將標準差除以平均值，再乘以100得到百分比 RSD= SDV/VAM 100風速量測很簡單，但是均勻度必須由數據分析來判定。均勻度是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。 由以上說明可看出，相對標準差其實只是把標準差去單位化，其物理意義與標準差一樣，都是數據偏離平均值的程度。因此，相對標準差愈高，代表這一群數據愈不均勻，在垂直層流場合，當然希望相對標準差愈低愈好。5驗收標準驗收基準必須是由業主訂定，設計團隊依照業主要求設計空調系統，測試單位則依規範測試，提供給業主作為允收依據。一般而言，允收條件有以下三種。 1. 相鄰兩點之風速值，差距不可大於20 2. 量測之平均風速，應在設計規格之 5以內 3. 相對標準差應在 15%以內 關於第一鞗的規定，差距大於20表示這一區已經有足夠條件產生區域亂流，必須加以調整。關於第二條，無塵室裡面，單一的濾網平均風速，通常會定在設計規格 10以內，總量才是5以內。一般空調則是個別出風口 20以內，總量 10以內。二、濾網風量與均勻度量測1說明 風量量測的目的通常是用來計算換氣量，一般是在非單一流向型無塵室，或是量測空調系統中各式各樣的出風口、回風口、排氣口等的風量時使用。只有在無法使用氣罩的場合（氣罩體積較大，有時會受限制），才能使用風速乘以面積等於風量的方式，用風速來換算風量。使用風速換算風量時，須注意出風口之有效面積以及修正係數的取得。在回風口和排氣口，使用換算法的準確度非常差，應儘量避免。 同樣氣罩通常可以量測送風與回風，正值代表送風，負值代表回風或排氣。須注意的是反向量測時，其量測範圍通常會降低。 2測試儀器： 風量量測應當使用氣罩（Flow Measuring Hood），氣罩的量測範圍是 152500 cfm，精確度要求為讀數的3%。 由於氣罩本身會產生壓損，因此其形狀很重要，應盡量使用原廠氣罩。若有必要自行製造罩子，應注意氣流順暢並且做詳細比對。氣罩的校正非常重要，必須主機連同罩子一起校正，才能得到準確校正值。檢驗時必須使用校正合格且仍在有效期限的儀器，於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格之校正文件。 3測試步驟： (1) 在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。 (2) 使用恰當尺寸氣罩將出風口完全罩住，然後量測與計錄。 (3) 依驗收標準分析所有風量，計算平均值、標準差、相對標準差，並標明不合格測試點。 (4) 記錄所有原始數值，以及分析後的數值。 4數據分析： 風量均勻度的計算與風速向同，都是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。 1. 平均值：將所有風量量測值取算數平均 QAM = (Q1+Q2+QN)/N 2. 標準差：計算所有風量量測值的標準差 3. 相對標準差：相對標準差是一個百分比，將標準差除以平均值，再乘以100得到百分比 RSD= SDQ/QAM 100 如前述在垂直層流場合，當然希望相對標準差愈低愈好。但是氣罩一般適用在非單一流向型無塵室，其濾網覆蓋率並非100，因此計算相對標準差就沒意義。在一般空調更是不需計算相對標準差。5驗收標準： 驗收基準必須是由業主訂定，一般可接受範圍與風速相同，條列如下。 1. 相鄰兩點之風量值，差距不可大於20 2. 量測之平均風量，應在設計規格之 5以內 3. 相對標準差應在 15%以內 三、氣流平行度量測1測試目的 平行度量測的目的，是觀察在工作區域裡面氣流的運動模式，同時也可以觀察儀器設備對氣流的影響。平行度量測應該在氣流的風速與均勻度都測試完畢且通過之後進行，過早進行可能得不到正確的數據，結果是重測。2測試方法 一般而言平行度的量測，是由肉眼觀察所決定。使用的工具包括煙霧、水霧、PFA、和輕質棉線。在無塵室裡面一般不使用煙霧，因為煙霧所含微粒太多，恐怕會造成污染。乾冰加熱水可以製造水霧，水霧對半導體是無污染，但是在製藥廠或生化無塵室，又怕細菌會粘著，因此也有缺點。PFA是polyfunctional alcohol（多功能酒精？），是一種水性溶液，基本上是水加染料，然後用超音波打成水霧，釋放出之後就形成可見霧氣。 煙霧或水霧的共同優點是只要粒子夠小，煙霧可隨風飄揚，可正確的反映氣流運動模式。但是其共同問題是滯空性不足，觀測時間太短。量測平行度需要花一些時間，因此需要大量煙霧或水霧，對無塵室可能造成污染。 另一種方式是使用輕質細線，讓細線隨風飄舞，然後測量氣流平行度。在早期由於棉線比較重，因此只有在風速很強的地方才能使用。無塵室的風速較低，恐怕吹不動棉線，平行度根本無法量測。在無塵室內普遍使用新的高分子材料 Flo-Viz，是用尼龍抽成單絲所製成，由於質量很輕因此適合作無塵室平行度量測。測量平行度的方法是立一根鉛垂線，然後在濾網下方施放煙霧或是安放細線，之後觀察所施放煙霧與鉛垂線的夾角，或是量測細線與鉛垂線的夾角，就可決定氣流的平行度。3測試儀器 1.支架2. 鉛垂線3. Flo-Viz 細線 4測試步驟 1. 用支架設立垂線作為基準線。 2. 將細線在室內懸吊，使其自然下垂，細線會隨空氣流向飄移。 3. 在離地2135mm處將鉛垂線與懸吊相交作為量測起點。 4. 在離地915mm處量測懸吊線偏移鉛垂線的量(mm)。 5. 偏移角=tan-1(懸吊線徧移量/1220)。 6. 每3m3m區域量1點。 偏移角= 若是使用煙霧，其方式很類似，就是在濾網下施放煙霧，然後將鉛垂線的上端點移動到與煙霧相接觸，之後如上圖所示，將紅線當成煙霧，再計算夾角就可以了。 5使用三維超音波風速計 三維超音波風速計是實驗適用的精密量測儀器，拿進半導體廠內量測氣流平行度的機會不多，當然由於其客觀性十足，準確度自然較高。如果非用不可，其測試方式是把風速計架好，校準水平與方位，將探頭高度調整到1525mm，然後測量三維風速。三維風速的合量與垂直線的夾角，就是氣流的平行度。6驗收標準 驗收標準當然由設計規範決定，一般都是14度。7測試報告 測試報告需包括：1. 所有的量測位置 2. 垂直水平方向位移量或風速 3. 偏移角 4. 與允收基準的比較 濾網面速量測實例Airflow velocity and airflow volume readings Row 1 2 3 4 A 720 96 725 97 730 97 740 99 B 700 93 720 96 720 96 725 97 C 670 89 715 95 725 97 730 97 D 690 92 710 95 720 96 760 101 E 710 95 720 96 720 96 740 99 F 700 93 720 96 725 97 730 97 濾網面速之數據分析 平均值 VAM VAM = (V1+V2+VN)/N VAM = 95.92 fpm 標準差 SDv SDV = 2.43 相對標準差 RSDRSD = SDV /VAM = 2.43/95.92 = 2.53% 濾網流量之數據分析平均值 QAM QAM = (Q1+Q2+QN)/N QAM = 719.38 cfm 標準差 SDq SDQ = 17.71 相對標準差 RSD RSD = SDQ /QAM = 17.71/719.38 = 2.46%2.2 壓力量測一、說明 壓力量測的目的是確認無塵室空調系統的壓力設定。無塵室內維持相當的正壓以維持潔淨度，這已經是個 common sense，在209的舊版本中，正壓有建議值，但是後來就取消了。目前常見的正壓值約是10到25 Pascal之間。 壓力量測的時機，應該是在風速、風量、平行度等與氣流直接相關的測試結束之後立即量測，尤其不可在潔淨度量測完畢之後才量測壓力。因為如果壓力不對，要立刻調整以免影響潔淨度。量測時，所有門窗都必須關上，所有的風扇也必須維持正常運轉。 二、測試儀器： 壓力量測可使用傾斜管壓力計，指針式壓力計，或是電子式壓力計，總之只要量測範圍與精確度滿足要求即可。壓力計之精確度要求為讀數的 5%，量測範圍式壓力設計值而定，一般05mm Aq （050 Pascal）即可涵蓋室內外壓力差之量測。儀器需經校正合格且仍在有效期限內之才可以使用，檢測前及交附報告時均須檢附合格之校正文件。 三、測試步驟： 1. 必須在風速、風量、氣流等測試完成後，才能測試壓力，並且排氣與MAU要完全正常運轉。 2. 全部門與開口都要關閉。室外大氣壓力假設為 0.0mmAq 錶壓力。 3. 測定潔淨區域與相鄰較次級潔淨區域之壓差，再量測房間與Gowning room之間壓差，最後量測Gowning room與外部之壓差。 4. 建議壓差值為512Pa，並無強制規定。 5. 記錄所有數值。 四、驗收標準： 無塵室室內外壓差之驗收標準是由業主所指定。 五、使用發煙管：壓力量測的目的是確認氣流可以依照設計的方向移動。若是沒有規定壓力值，只需確認流向正確，或是在不方便量測的區域，可考慮使用發煙管檢視空氣流向，但是需要業主同意。發煙管在空調系統測試調整時，是非常方便可靠的工具之一。，雖然不提供數值，但是可以確認氣流流向、，也可檢視洩漏，並且隨著煙霧的移動，可確認洩漏位置或縮小檢查範圍。無塵室完整性測試 另一個與壓力有關的測試是空間的完整性測試，完整性測試的英文原文是Integrity Test， Integrity 有完好無缺的意思，像濾網的洩漏測試，有些人就稱之為 Filters Integrity Test。完整性測試的做法是在無塵室外如走廊、或是隔壁等級較差之處施放微粒，然後在室內牆版接縫處用微粒計數器掃描，檢查有無洩漏。但是隨著無塵室研究數據日益充實，專家發現只要維持適當正壓，污染微粒經由已經打上矽膠的牆縫侵入的機率微乎其微，因此現在都不做完整性測試。微粒雖然比較不會由牆縫入侵，但是會從配線的開口滲入，這點必須注意。 完整性測試已瀕臨淘汰，在此不多敘述，需要這項服務者請個別聯絡。2.3 濾網洩漏測試 濾網的洩漏測試應當是無塵室測試中，最複雜、最耗時間的量測項目。洩漏測試的目的，是要確認：1.濾網的材料無破損，2.安裝恰當。濾網出廠前當然要經過洩漏測試，但是在搬運與安裝過程難保完全無損，而且濾網的重要性又大於一切，因此安裝完畢都要做一次掃描，以確認濾材無任何洩漏。另外，若是安裝不恰當，微粒會從邊框漏進無塵室風口。就算是FFU系統，天花板上是負壓，若是邊框機有微粒日後仍舊會產生問題。因此，邊框掃描一樣重要。 濾網洩漏測試基本上是把挑戰微粒施放在濾網上游，然後在濾網表面與邊框用微粒探測儀器搜尋有無洩漏。洩漏測試有幾種不同的方式，適用在不同的場合。測試方式有：1.氣膠光度計測試法，2. 微粒計數器測試法，3.全效率測試法，4.外氣測試法，說明如下。 一、氣膠光度計測試法 1. 說明 氣膠光度計測試法是最早期的測試方式，但是因為效果非常好，到今天仍舊沿用。氣膠光度計（Aerosol Photometer）是微粒計數器的一種，也是使用雷射科技，但是它在掃描空氣樣本的微粒之後，所給的是微粒的總體強度，不是微粒數目。DOP是一種油性化學物質，加壓或加熱霧化之後，可以產生次微米等級的微粒，可用來模擬無塵室的微粒，因此被當成驗證微粒。 洩漏的定義是洩漏出上游濃度萬分之一，由於氣膠光度計可以直接顯示上下游微粒濃度的比值，因此掃描濾網非常方便。也正因其準確、可靠，美國食品與藥品管制局（FDA）規定，在其管轄範圍內（食品加工場所與醫療製藥場所），所有的濾網洩漏測試必須使用DOP與氣膠光度計。近年來由於人們懷疑DOP會導致癌症，因此多改用PAO。PAO和DOP的特性類似，使用上無多大差異。 2. 測試儀器 本測試法使用儀器為氣膠光度計（Aerosol Photometer）與微粒產生器（Aerosol Generator）。氣膠光度計的顯示版有類比與數位兩種，每年必須校正一次。微粒產生器有兩種，一種是普通的微粒產生器，只要求高壓空氣，另一種是加熱型微粒產生器，要高壓空氣和電源，微粒產生器不需要校正。 特別注意：使用 DOP 或是 PAO 當成挑戰微粒時，千萬不可以使用微粒計數器掃描。因為微粒計數器若是沾到 DOP 或是 PAO 等油性粒子，恐怕很快就要進廠保養，清洗雷射頭了。 3. 測試方式 濾網洩漏測試的步驟，大致上是施放微粒並檢查濃度、濾網與邊框掃描以發現洩漏、更換或修補、重測，其步驟說明如下。 1. 在圖面上記錄濾網數量並編號。 2. 確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢。 3. 使用氣膠產生器在上游施放挑戰微粒，將PAO打入濾網上游，微粒濃度是大約每公升空氣含有10到20微克的PAO。微粒愈多愈容易找出洩漏，但是超過50微克以後差別不大，少於10則很難使用。微粒濃度可用風量粗略計算，再用氣膠光度計確認。 4. 上游微粒濃度確認後，就可以在濾網表面掃描，尋找洩漏，必要時濾網四周可用塑膠簾覆蓋以確保測試之準確。 5. 在濾網表面掃描，掃描之路徑可由外而內或沿長/短邊迂迴檢測，其方式如下： a. 每一濾網和其邊框均需測試。 b. 濾網之表面時，將探漏器擺設如圖(b)，用短邊方向前進，覆蓋全濾網 c. 掃描濾網邊框時，尤其濾網與Ceiling Grid之間，探漏器擺設可以如上圖（a）或（b），涵蓋全部接縫。 d. 利用微粒計數器之方錐形(10mm*60mm)採樣器置於濾網下25mm左右，以50mm/sec速度儀動。 e. 氣膠光度計上的讀數是上下游百分比值，因此若是數值大於0.01，即可懷疑為洩漏，可退回約100mm反覆再測，如果沒有持續高讀數，則可繼續測試，反之即為有洩漏，需作記錄且日後修補或更換。 6. 濾網若有破損則應修補或更新，然後重新再測。 7. 邊框若有洩漏，應重新安裝、調整，直到無洩漏為止。 8. 記錄時必須登記掃描結果，洩漏狀況與處理方式。 4. 驗收基準 1. 凡是連續性讀值超過0.01視為洩漏，每一片濾網測試及修換後均不得有洩漏，邊框也不得有洩漏。 2. 每一片濾網的修補面積不得大於濾網面積的3。 3. 任何修補長度不得大於38（1.5英吋）。 二、微粒計數器測試法 1. 說明 半導體業方面，早期也是使用DOP/PAO與氣膠光度計，但是隨著製造精密度增加，油性挑戰微粒逐漸不容許在無塵室使用，因此出現使用乾式灰塵當成挑戰微粒，在上游施放，然後用微粒計數器在下游掃描，尋找洩漏，基本概念完全相同。經過科學家一步步研究結果，發現PSL因為微粒的粒徑與濃度可以控制，因此是目前最廣為使用的標準微粒。使用時只要把PSL溶液霧化，導入濾網上游即可。 2. 測試儀器 微粒計數器測試法使用儀器是微粒計數器、微粒稀釋器與微粒產生器，微粒計數器每一年要校正一次，微粒稀釋器與微粒產生器不用校正，但是微粒稀釋器要定期保養以免阻塞。 3. 測試方式 測試步驟與氣膠法相同，大致上是施放微粒並檢查濃度、濾網與邊框掃描以發現洩漏、更換或修補、重測，其步驟說明如下。 1. 在圖面上記錄濾網數量並編號。 2. 確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢。 3. 使用微粒產生器在上游施放挑戰微粒，將霧化的 PSL 打入濾網上游，同時使用微粒計數器監視上游的微粒濃度，使微粒濃度達到每立方英尺至少有80萬顆微粒，並且維持該濃度直到掃描完畢為止。為保護微粒計數器，一般會在微粒計數器空氣吸入口加裝固定倍率的微粒稀釋器。 4. 上游微粒濃度確認後，就可以在濾網表面掃描，尋找洩漏，必要時濾網四周可用塑膠簾覆蓋以確保測試之準確。掃描時探漏器離濾網的距離是25。 5. 微粒計數器測試法的掃描速度，是一個上游濃度的函數，不是一個定值，其計算公式如下： SR：掃描速率 CC：上游濃度 LS：洩漏定義，如0.01 FS：流量，一般是 1 cfm DP：探漏器尺寸，沿移動方向 NP：代表洩漏顆粒數 6. 由上式可看出，上游濃度愈高，掃描可以愈快。掃描的方式與氣膠法相同，路徑可由外而內或沿長/短邊迂迴檢測。 7. 濾網若有破損則應修補或更新，然後重新再測。 8. 邊框若有洩漏，應重新安裝、調整，直到無洩漏為止。 9. 記錄時必須登記掃描結果，洩漏狀況與處理方式。 4. 驗收基準 1. 凡是連續性讀值超過0.01視為洩漏，每一片濾網測試及修換後均不得有洩漏，邊框也不得有洩漏。 2. 每一片濾網的修補面積不得大於濾網面積的3。 3. 任何修補長度不得大於38（1.5英吋）。 三、全效率測試法 1. 說明 在某些場所如袋進袋出濾網系統（Bag-in-Bag-out Filtration System），或是濾網位於風管中段（醫院空調常用，）上游可施放微粒但下游無法掃描，就必須使用全效率測試法。全效率測試法是因為在下游無法掃描，僅能抽取一些空氣樣本做分析比較，若是下游微粒含量超過某定值則判定為洩漏，整片濾網要更換。這種測