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无尘室运转与维护管理
作者: 发布于:2015-12-10 15:19:49 点击量:
无尘室洁净度之维持和控制,除了硬设备之配合投资外,也需要良好的软件——管理制度来搭配,方能维持良好的洁净度;无尘室运转管理,可依作业人员、原物料、设备及无尘室内所用东西等加以探讨;无尘室内系统除了通称的空调系统之外,制程设备也包括在内,本节将对该二系统之运转维护及保养做一概略说明。
一、污染源控制
  无尘室洁净度之维持和控制,除了硬设备之配合投资外,也需要良好的软件——管理制度来搭配,方能维持良好的洁净度。无尘室内之微污染来源,经测试分析结果,作业人员占约80%。
      无尘室的污染源可分为外污染及内污染源。外污染源主要包括空调送风、间隙渗入、建筑物、工作服、风管材料以及一般性气体如N2、O2、Air、给水、溶剂等;而内污染源则包括制程设备、工作人员、工具、加工制程、隔间材料、工作桌、包装材料等。
      对硅芯片而言,微尘粒子之附着将造成集成电路线路的变形或短路,使芯片失去运作功能,因此微污染源的控制已成为无尘室管理的重要环节。表一为自然环境所测得的尘埃浓度,可为设计参考,而在微污染控制,其基本原则有四:
  1.外部尘埃侵入之防止:
  无尘室适当之正压保持(>0.5mmAq),做好施工工程之不漏气,人员设备、原材料搬入无尘室前先做好清洁擦拭等防尘动作,空气过滤器适当的管理和设置。
  2.室内发尘之防止:
  隔间板、地板等无尘室材料的适当选用、制程设备的发尘抑制、生产自动化及人员不聚集、动作放松、洁净衣的管理、使用无尘室专用器等。
  3.室内发尘之不积留:
  墙壁体应光滑无死角、无尘室需定期保养和清扫、制程设备四周应留有空间。
  4.发生尘埃之排除:
  换气次数应足够,适当的空间布置以及污染源接排气和空调的气流速度须适当。
  人、物入室的管理问题、实际的作业条件和工程管理关联之问题、室内之空调及清扫关系之问题,这些问题将于下节祥述。
表1 自然界微尘粒子数
测量地点
微尘粒子数(个/ft3)≥0.5μm
大气层圈
≦100
田园地区(微风状态)
100,000~300,000
住宅地区
100,000~200,000
办公室(工作中)
200,000~400,000
工业区
400,000~1,000,000
正在吸烟的会议室
600,000~1,000,000

二、无尘室运转管理
  无尘室运转管理,可依作业人员、原物料、设备及无尘室内所用东西等加以探讨,并依计划(planning)、实施(Doing)、追踪(Checking)、动作(Action)之PDCA循环步骤执行。

1.作业人员之管理
  前以提及在无尘室内污染来源80%来自作业人员,因此若能使作业人员依无尘室管理,而所有人员也均能配合实施,则污染源的产生可说已减大半。现就进入无尘室的作业人员之管理和注意事项说明如下:
 (1)进入无尘室之人员,必须要具备有达成高洁净度标准,并要维持最好状态之观念。
 (2)作业人员进入无尘室数目以维持最小限度原则(愈少愈好),并须依无尘室进出标准流程进出无尘室,如图3所示。出则相反方向进行,唯不须经空气洗尘室之脱尘处理。
 (3)对作业人员必须经常讲解无尘室管理之数据,并加以教育与训练,内容如无尘室管理之一般常识、无尘室之构造与功能、维护和清洁、安全对策、搬运器材之洁净管理与检查、洁净衣之穿脱、无尘室内之步行方式等,并经考试合格者方能进入无尘室工作。
 (4)在无尘室作业人员须经常保持自己各方面的干净与清洁。
 (5)在无尘室内之作业人员或其它人员之移动或动作均为发尘源,其直接影响制程,同时亦会影响气流之扰动,为防止与控制上述情形,基本上须注下列事项:
  a.不可在作业区域气流之上方放置物品或做其它作业。
  b.不必要之动作尽量避免以防止乱流发尘。
  c.与作业无关的私心谈话尽量避免。
  d.为控制发尘量,人员步行及作业要静静地进行。表2所示为人体在不同动作时之发尘量。
  e.作业要在洁净之工作柜或工作桌进行。
  f.工具等器具须收入有盖子之箱子或柜中,并置放一定的场所。
 (6)作业人员须经常保持干净之手,除了常洗手、剪指甲外,手并应保养,以防皮肤之剥离,男性须每天刮胡子。
 (7)洁净衣要经常保持着衣之状态。
 (8)下列所述者不能进入无尘室:
  a.非作业人员或事先未得许可者。
  b.未照规定穿着洁净衣者。
  c.刚做激烈运动流汗者。
  d.吸烟或吃东西后,尚未经过半小时以上者。吸烟者所生之微尘在初期约为非吸烟者的90倍,直至30分钟后才降至15倍,此为为何无尘室禁止吸烟人员和吸烟未满30分钟不准进入的原因所在。故针对在无尘室作业人员之招募,若能选择不吸烟者为对象,将可带来甚大利益。
 
≥0.3μm
≥0.5μm
一般工作服
无尘服
普通作业服
无尘服
白衣形
全覆形
白衣形
全覆形
站立(静姿)
543,000
151,000
13,800
339,000
113,000
5,580
坐下(静姿)
44,800
142,000
14,800
302,000
112,000
7,420
腕上下
4,450,000
463,000
49,000
2,980,000
298,000
18,600
上身前屈
3,920,000
770,000
39,200
2,240,000
538,000
24,200
腕的自由运动
3,470,000
572,000
52,100
2,240,000
298,000
20,600
头的上下运动
1,230,000
187,000
22,100
631,000
151,000
11,000
屈身
4,160,000
1,110,000
62,500
3,120,000
605,000
37,400
踏步
4,240,000
1,210,000
92,100
2,800,000
861,000
44,600
步行
5,360,000
1,290,000
157,000
2,920,000
1,010,000
56,000
单位:每分钟、每人
表2 人体不同动作之微尘产生数
 (9)有下列健康状态或体质者原则上不能进入无尘室:
  a.因日晒、湿诊而皮肤有问题者。
  b.化学纤维或有机溶剂等化学药品有过敏性体质者。
  c.容易出受汗者。
  d.比一般人皮肤表皮容易剥离、头皮或体毛容易掉落者。
  e.化妆或涂口红者。
  f.有重大精神病、神经过敏或闭琐恐惧者。
  g.因哮喘、咳嗽或喷嚏者及不能安静工作者。
  但对于有下列性格的人,则最适宜进入无尘室工作:
  a.做事细心有耐性者。
  b.勤于整理整顿,经常自己注意身边清洁的人。
  c.经常留意自己之健康者。

2.以下之物品不能带进无尘室:
   a)没有经过清洁过程之器材、零件物品、测定器等各种物品。
 b)纸箱及未经特别处理之记录或笔记用纸、影印数据等。
 c)铅笔、橡皮擦、墨水等。
 d)香烟、化妆品、卫生纸、饮食品等。
 e)作业员个人用品如打火机、宝石、装饰品、钱包、钥匙、手帕、小日记手册或其它个人物品等。
  无尘室洁净度维持之最大控制对象为作业人员,因此对于作业人员之数目、行动状态、进出规则之制定与执行,提高无尘室内作业人之洁净度意识、反复教育,均为必须。
3.原物料、设备进出管理
  除了人员进出无尘室须予于规范管理外,愿物料及设备之进出也必须经过洁净程序,方不至于影响无尘室之洁净度。其进无尘室之流程如表4所示。至于搬出则反方向而行,但不须经洁净程序。
       原物料及设备进出用无尘室为无尘室等级1000或10000级之房间,工作人员于其室内清洁设备或物料时必须穿着洁净衣服,所使用之擦拭纸为无尘纸或不会脱落织毛之无尘布,清洁剂除了使用超纯水之外,并加入3~5%浓度的IPA或丙酮化学品,以增强去污能力,由于IPA及丙酮具挥发性,故此房间之排气效果须特别考虑。搬运设备时为免破坏地板支架及地板表面,必须事先于地板上铺设已清洁过的不锈钢板,作为辅助。

4.无尘室内用品管理
  无尘室内用品除了进出无尘室用的洁净衣、鞋、头罩、帽、手套、口罩外,尚有如纸张文具、桌子、椅子、芯片盒、搬运车、笔记本、告示板及垃圾箱、吸尘器等。
  洁净衣之材料以洗后或使用其它处理后仍不会发尘者为基本条件,且其布料为不易燃烧、不起毛,其织法或布料之组织不易通过污染物和不附着污染物之材质,另外经过磨擦不产生静电或带电性非常小,洗涤再生容易、不易皱、着衣感舒适等亦为选用考虑因素。头罩材质为无尘纸或无纺布制成,帽子材质则与洁净衣相同,二者在穿戴使用时,除了只露出眼睛和脸表面部分外,其它部分均需包覆,在头部部分连接上衣处也必须全盖住,不能留有空隙,头发亦不能露出来。无尘室用鞋要合脚且穿起来舒适为基本条件,容易洗涤,底则采用塑料底,布质部分则采用与洁净服相同材质即可,鞋子穿着时洁净衣脚跟部分应完全塞入紧密包着。手套材料除为与洁净衣相同的布料外尚有薄橡胶或乙烯树脂(Viny1),在使用过程中若有不舒适感或妨碍手指触感者则停止使用,手套表面有粉质时须去除或停用,原则上不使用有粉之Viny1手套为佳。
  洁净衣鞋帽子等须由专人管理,并定期做清洗,清洗须在无尘室内进行。并以纯水配合清洁溶剂,并经约0.2μm之过滤器为之。一般洗涤周期视洁净度等级而定,在高洁净区(CLASS1)为2~3天,其它区域则为五天至一星期,洗涤完毕干燥后应立即密封。洁净衣之置放场所亦须为无尘室,备用品或新品存放柜内,正使用者则吊挂衣架上,以方便取用。
  桌椅一般以不锈钢材质,并需表面加工处理为之,若不得不使用镀锌品或木制品,其表面须施环氧树脂(Epxoy)加工以防表面发尘。工作桌最好有打洞,边缘有倒角。以利气流之运动。椅子尽量采用没有背及脚踏板者,椅脚高度以坐下来脚可以触到地板者为原则。但若一定须使用高脚椅时,则要准备脚踏环。桌及椅子之脚最好安装上塑料小轮子或套上橡胶套。
  芯片盒为放置芯片之用,材质以选取择不易摩损、不发尘易清洁之材质如铁弗(Teflon)等,至于搬运车则以构造简单为原则,并忌使用折迭式,材质仍采用不锈钢为宜,车轮为耐磨性高之橡胶轮胎,车轮轴承采用双密封式滚珠轴承。推送搬运车时不得急速运推而以缓行为适。笔记本之纸质应采用无尘纸制成者,且不得使用影印数据,若非万不得已须使用,则须将文件放在透明之塑料套内或加覆背,同时不可于室内撕破或将纸揉成一团,避免造成环境之污染。普通黑板及粉笔当然不能在高无尘室内使用,必要时可在更衣室等无尘室较低等级的区域使用白板。无尘室内不得放置清洁用具,垃圾桶宜使用塑料制品或不锈钢,且置于维修区中的固定位置,桶须覆以盖子,以利管制,并定期清理。
  真空吸尘器,其功能是在吸取无尘室内地板上、下及设备上附着之尘粒或液体以防止这些尘粒之再飞扬,以达到清洁的目的,由于真空吸尘器在作业时会有排气产生,若未经处理,将严重影响无尘室之洁净度和气流,因而真空吸尘器在排气口均装有HEPA过滤器,以除去尘埃。唯现今之高级无尘室均设有中央式吸尘系统,并于现场预留吸尘口,故一般之清洁过程均利用此中央系统,以减少使用真空吸尘器时的气流干扰,在使用中央式系统时,须注意排气旦之控制避免使无尘室内之压力降低至规定范围以下。至于真空吸尘器因属无尘室内专用,故不可移至室外使用,若不用时应置于较低等级的无尘室中,旦每次使用后应清扫吸管、收尘箱等吸气系统。

三、无尘室各系统维护保养管理
  无尘室内系统除了通称的空调系统之外,制程设备也包括在内,本节将对该二系统之运转维护及保养做一概略说明。
  
无尘室内之生产制造设备注意之重点有三:
1、生产设备之选择、布置与保养:
  a.要选用发尘性较少的生产设备及相关设备,尤其须注意活动部分之发尘。
  b.应选择尘埃之影响较小的生产设备或接口设备。
  c.生产用之水、气体、药品等往往是造成污染的原因,故应配备过滤装置。
  d.规划各设备之配置空间时,事先宜考虑不易积累微尘之结构,规划各并以容易清洁为原则。
  e.真空泵等容易产生污染物的这类设备,应设置在无尘室外面或回风区,并加装排气管线排气。
  f.设置给水管线、气体管线和电气系统时,其构造须考虑到容易清洁,不易积累污染物。
  g.生产及相关设备应定期清扫,以避免微尘之堆积。
  h.应加强注意室内的温湿度控制,避免因湿度之不当造成结露生锈。
  i.当设备维修时易产生微尘粒子,故维修时尽量于清洁室外进行,并加隔离栅隔离。
  j.对于施工或维修之厂商,应告知进出无尘室之各项规定,且负责工程师应随侍在侧监工。
  k.应有无尘室专用工具组,但不得带出无尘室外使用。
  l.规划空间时若能临近无尘室设立一间维修和设备保养手册置放室,将是一理想之规划。
2、生产设备之防尘措施:
  a.磨损、切削均为发生微尘之原因,故需将发尘部分掩盖之。
  b.易产生尘埃之设备,若能的话应布置于风尾地点。
  c.在操作时,尽量减少接触零件或产品。
  d.不得有太大或不必要的操作动作,以免卷起附近之灰尘。
  e.各项厂务设施之供应如水、气体和化学品于进入生产设备前应有过滤设备。
  f.为不使气体或液体滞留,造成微污染,故管路配置应有旁路阀之设置。
3、自动化与无尘化:
  a.设立自动化传送系统,可减少人员方面所带来的污染,唯费用相当昂贵,须详加评估。
  b.建立管制项目如进入无尘室人员的资格限定,无尘室作业人员作业规则,无尘室管理规则等,这些规则已在前面章节叙述,此处不再说明。
  
在无尘室之维护管理方面,可分三部分加以说明:
1、建筑物之维护管理:
  a.建筑物内定期检查清洁。
  b.地板之清扫管理及损坏更新。
  c.隔间墙及天花板检查清洁和封补。
  d.窗户及门之保养等。
2、环境测定与管理:
  无尘室内之运转环境状况如温、湿度及微尘粒子数应每日定期量测,以确实掌握质量,若有数据异常,可立即做紧急处理。
3、防尘空调设备之维护管理:
  a.温、湿度及尘埃浓度管理,在前面以述及,唯其量测仪器应做定期校正检验,若有设备移动或施工时须做局部测量。
  b.过滤网之管理:定期检查及更换,表3为各种过滤网之检查及更换周期。
  c.空气调节器管理:定期检查隔板接缝及内部污染状况,冷热盘管是否有腐蚀现象。
  d.送风机之管理:定期检查送风机运转状况。如表4所示为送风机之各项检查内容及周期。
  e.风管及出风口之管理:检查风管是否有腐蚀、污染、尘埃堆积或保温脱落等。
  f.测试及量测仪器管理:定期校正及保养。
  g.室内压力管理:连续监视室内压力记录,以维持正压为基准。
  h.冷冻主机、泵浦、锅炉及冷却水塔之管理:定期检查保养及记录运转状况及水质变化分析,以调整加药量等。
  i.无尘室停止运转再开机要点管理:启动后立即进行微尘粒子之测试,须无尘室恢复稳定正常时再开始作业。表5为空调设备应检查之项目。
表3 各种过滤网更换周期
 
种类
效率
最后压降
压差测试频率
出风口尘埃测试
过滤网更换
周期
初效过滤网
AFI25%
10mmAq
在线随时测试
--
2次/年
中效过滤网
NBS65~95%
25mmAq
在线随时测试
--
2次/年
高性能
过滤网
D.O.P.99.97%
0.3mμ
50mmAq
在线随时测试
1次/月
1年/次
超高性能
过滤网
D.O.P.99.99995%
0.1mμ
50mmAq
在线随时测试
1次/月
5~10年
                               备注:出风口尘埃测试系在送风管或出风口附近进行。
表4 送风机之各项检查及周期
检查项目
周期
检查要点或标准
运转状况
1次/日以上
是否有不正常震动或其它异常现象及异音等
皮带之松紧度
1次/日以上
有无松弛或滑动声音
轴承之润滑油
1次/半年以上
补充润滑油以旧油脂排出为止
基础固定螺丝
1次/半年以上
检查固定螺丝有无松动
马达之绝缘测试
1次/半年以上
电压值3000V时---3MΩ
电压值200V时---0.2MΩ
 
                                 表5 表示微粒(μm)以上之粒径之每单位立方尺之粒子数上限值
                                    
CLASS
测试微粒(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
1,000
NA
NA
NA
1,000
7
10,000
NA
NA
NA
10,000
70
100,000
NA
NA
NA
100,000
700



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