NEBB无尘室测试与认证文档格式.docx
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NEBB无尘室测试与认证文档格式.docx
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日本的洁净标准,规定无尘室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,以及洁净度的测量技术。
5.Gost-R50766(1995):
俄国的洁净标准,定义无尘室的分类与一般需求。
以上是无尘室等级规定,与洁净度测量的相关标准。
另外有关无尘室污染控制〈也就是洁净度控制〉,和环境控制〈如温湿度、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,都包含在无尘室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只有微粒测量,006包括了风速风量、滤网泄漏、洁净度、温湿度、平行度、恢复率、粒子沉降测试、照度等。
006的第一版称为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无尘室测试规范第二版:
这是目前最广为流行的测试规范,提到无尘室认证,就非NEBB莫属。
NEBB无尘室测试规范,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无尘室测试规范的出现,解决了不少测试的争议,也因此NEBB无尘室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,是有关无尘室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,对无尘室的要求可能都不一样。
以上所列无尘室定义与无尘室测试规范,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,并要求供货商与测试单位照办,必要时可以酌情修改测试标准,才能真正满足自己的需求。
1.无尘室定义:
无尘室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,无尘室也会对温湿度、气流运动模式、与震动噪音等环境因素做控制。
2.微粒控制:
无尘室微粒控制的第一步,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室管理模式,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:
从无尘室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:
无尘室内部产生污染的来源,一般是制程机器与操作员工,最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,Class10,Class1等高滤网覆盖率的无尘室,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室。
例如在Class10000的无尘室,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,因此愈洁净的无尘室或是无尘区域,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,这种无尘室称为单一流向型无尘室,以前称为层流型无尘室,定义并无多大改变。
高洁净度无尘室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室,洁净度较低的无尘室都是用非单一流向型气流以节省成本。
10.As-builtcleanroom(刚完工的无尘室):
已经完成且可以操作,所有相关支持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-restcleanroom(准备中的无尘室):
已经完成且可以操作,所有相关支持设施皆已动作的无尘室,设备已加载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.Operationalcleanroom(操作中的无尘室设施):
一个已在正常运转的无尘室,所有相关支持设施皆已动作,设备及人员皆已加载,运转状况可以呈现和达到其正常的功能。
使用者在开无尘室的等级给供货商时,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是无尘室的等级,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,该无尘室微粒含量,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室的状态,例如:
ClassX(atYμm),At-rest
供货商就很清楚知道无尘室要在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时无尘室都很干净,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室在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。
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、无尘室测试范围
凡是和无尘室环境控制有关的因素,都在无尘室认证的范围之内。
在无尘室完工之前,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.待测无尘室涵盖范围、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。
由上表可看出,风测量试〈使用气罩〉适用任何状态,因为不易受干扰。
风速测量,在非单一流向型〈乱流型〉无尘室就不推荐,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,每个无尘室都应至少应做的测试。
第一级测试项目包括:
A.风速测量
B.风量测量
C.前两项的均匀度分析
D.滤网泄漏测试
E.洁净度测试
F.压力测量
第二级〈Level
II〉:
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.气流平行度测量〈只适用层流型无尘室〉
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室〉
D.粒子沉降测试〈近年来已经很少做〉
第三级〈Level
III〉:
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.温湿度测试
这里说明NEBB所要求无尘室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唯一的要求是,若是修改后的程序比较宽松,就不能说是符合NEBB标准。
2.1气流测量
无尘室内的气流控制,是维持洁净度的关键,因此高效过滤网〈HEPAFilter〉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,因此无尘室的气流测量,是无尘室认证的第一步。
经由数据分析,可察觉问题所在,再对无尘室做细微的调整,使性能达到要求。
本章说明无尘室气流测量的步骤,分为速度与均匀度测量,风量与均匀度测量,平行度测量等三部份。
测量程序与数据分析,都是依照NEBB的标准。
一、滤网速度与均匀度测量
1‧测试目的
气流是控制洁净度与温湿度的最主要因素,它对噪音也有一些影响。
因此风速测量,都是放在无尘室测试的第一步。
风速测量的目的,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限制,室内换气量还必须用风速乘以出口面积来换算。
单一流向型无尘室,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。
非单一流向型无尘室,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,因此多只需要测量风量。
在单一流向型无尘室,风速测量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测量(滤网表面)或是无尘室室内风速测量(工作高度)。
2‧使用仪器
无尘室里面使用的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。
滤网风速测量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ShortridgeVelgrid16点风速计。
轮叶式风速计因使用范围不同,通常不在无尘室内使用。
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)每测量点必须取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。
风速测量的测试步骤,在单一流向型或非单一流向型无尘室都相同。
重要的是在非单一流向型无尘室测试时,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
风速测量很简单,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:
将所有风速测量值取算数平均
VAM=(V1+V2+…+VN)/N
2.标准差:
计算所有风速测量值的标准差
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
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.测量之平均风速,应在设计规格之±
5﹪以内
3.相对标准差应在±
15%以内
关于第一条的规定,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,无尘室里面,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、滤网风量与均匀度测量
1‧说明
风测量量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室,或是测量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,有时会受限制),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。
同样气罩通常可以测量送风与回风,正值代表送风,负值代表回风或排气。
须注意的是反向测量时,其测量范围通常会降低。
2‧测试仪器:
风测量量应当使用气罩(FlowMeasuringHood),气罩的测量范围是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。
3‧测试步骤:
(1)在图面上记录滤网尺寸、数量并编号。
(2)使用恰当尺寸气罩将出风口完全罩住,然后测量与计录。
(3)依验收标准分析所有风量,计算平均值、标准差、相对标准差,并标明不合格测试点。
(4)记录所有原始数值,以及分析后的数值。
4‧数据分析:
风量均匀度的计算与风速向同,都是由相对标准差来代表,其计算步骤如下。
将所有风测量量值取算数平均
QAM=(Q1+Q2+…+QN)/N
计算所有风测量量值的标准差
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=SDQ/QAM×
如前述在垂直层流场合,当然希望相对标准差愈低愈好。
但是气罩一般适用在非单一流向型无尘室,其滤网覆盖率并非100﹪,因此计算相对标准差就没意义。
在一般空调更是不需计算相对标准差。
5‧验收标准:
验收基准必须是由业主订定,一般可接受范围与风速相同,条列如下。
1.相邻两点之风量值,差距不可大于20﹪
2.测量之平均风量,应在设计规格之±
15%以内[NextPage]
三、
平行度测量的目的,是观察在工作区域里面气流的运动模式,同时也可以观察仪器设备对气流的影响。
平行度测量应该在气流的风速与均匀度都测试完毕且通过之后进行,过早进行可能得不到正确的数据,结果是重测。
2‧测试方法
一般而言平行度的测量,是由肉眼观察所决定。
使用的工具包括烟雾、水雾、PFA、和轻质棉线。
在无尘室里面一般不使用烟雾,因为烟雾所含微粒太多,恐怕会造成污染。
干冰加热水可以制造水雾,水雾对半导体是无污染,但是在制药厂或生化无尘室,又怕细菌会粘着,因此也有缺点。
PFA是polyfunctionalalcohol(多功能酒精?
),是一种水性溶液,基本上是水加染料,然后用超音波打成水雾,释放出之后就形成可见雾气。
烟雾或水雾的共同优点是只要粒子够小,烟雾可随风飘扬,可正确的反映气流运动模式。
但是其共同问题是滞空性不足,观测时间太短。
测量平行度需要花一些时间,因此需要大量烟雾或水雾,对无尘室可能造成污染。
另一种方式是使用轻质细线,让细线随风飘舞,然后测量气流平行度。
在早期由于棉线比较重,因此只有在风速很强的地方才能使用。
无尘室的风速较低,恐怕吹不动棉线,平行度根本无法测量。
在无尘室内普遍使用新的高分子材料Flo-Viz,是用尼龙抽成单丝所制成,由于质量很轻因此适合作无尘室平行度测量。
测量平行度的方法是立一根铅垂线,然后在滤网下方施放烟雾或是安放细线,之后观察所施放烟雾与铅垂线的夹角,或是测量细线与铅垂线的夹角,就可决定气流的平行度。
3‧测试仪器
1.支架
2.铅垂线
3.Flo-Viz细线
4‧测试步骤
1.用支架设立垂线作为基准线。
2.将细线在室内悬吊,使其自然下垂,细线会随空气流向飘移。
3.在离地2135mm处将铅垂线与悬吊相交作为测量起点。
4.在离地915mm处测量悬吊线偏移铅垂线的量(mm)。
5.偏移角=tan-1(悬吊线徧移量/1220)。
6.每3m×
3m区域量1点。
偏移角θ=
若是使用烟雾,其方式很类似,就是在滤网下施放烟雾,然后将铅垂线的上端点移动到与烟雾相接触,之后如上图所示,将红线当成烟雾,再计算夹角就可以了。
5‧使用三维超音波风速计
三维超音波风速计是实验适用的精密测量仪器,拿进半导体厂内测量气流平行度的机会不多,当然由于其客观性十足,准确度自然较高。
如果非用不可,其测试方式是把风速计架好,校准水平与方位,将探头高度调整到1525mm,然后测量三维风速。
三维风速的合量与垂直线的夹角,就是气流的平行度。
6‧验收标准
验收标准当然由设计规范决定,一般都是14度。
7‧测试报告
测试报告需包括:
1.所有的测量位置
2.垂直水平方向位移量或风速
3.偏移角
4.与允收基准的比较
滤网流量之数据分析
平均值QAM
QAM=(Q1+Q2+…+QN)/N
QAM=719.38cfm
标准差SDqSDQ=17.71
相对标准差
RSDRSD=SDQ/QAM=17.71/719.38=2.46%
2.2压力测量
一、说明
压力测量的目的是确认无尘室空调系统的压力设定。
无尘室内维持相当的正压以维持洁净度,这已经是个commonsense,在209的旧版本中,正压有建议值,但是后来就取消了。
目前常见的正压值约是10到25Pascal之间。
压力测量的时机,应该是在风速、风量、平行度等与气流直接相关的测试结束之后立即测量,尤其不可在洁净度测量完毕之后才测量压力。
因为如果压力不对,要立刻调整以免影响洁净度。
测量时,所有门窗都必须关上,所有的风扇也必须维持正常运转。
二、测试仪器:
压力测量可使用倾斜管压力计,指针式压力计,或是电子式压力计,总之只要测量范围与精确度满足要求即可。
压力计之精确度要求为读数的±
5%,测量范围式压力设计值而定,一般0~5mmAq
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