PM2.5是什麼?簡介無塵室(cleanroom)設置需求與微塵來源管控注意事項

微塵粒子對產品的影響

你知道什麼是PM2.5?這裡說的【PM】可不是我們一般熟悉的「下午」意思喔!PM2.5的PM其實是英文「Particulate Matter」,中文為「懸浮微粒」,是空氣污染的指標之一。

原來一根頭髮的直徑居然比細菌大了100倍,你知道我們生活的大氣環境當中有多少細菌與頭髮直徑大小的灰塵(1~100µm(微米))之類的微塵粒子存在嗎?你知道為什麼很多的半導體工業及生技產業都需要用到無塵室(clean room)嗎?

無塵室(Cleanroom)環境在現代工業中早已被廣泛應用於半導體生產、液晶螢幕生產、生化技術、生物技術、精密器械、製藥、醫院等行業之中,尤其以半導體晶圓製程對無塵等級的要求最高,因為現今的晶圓已經都發展到奈米級的水準,如上圖所示隨便一粒灰塵掉落在晶圓上都可能造成整個晶圓線路的毀損,甚至導致這片晶圓必須報廢。所以這些需要嚴格管控灰塵大小及數量的環境就通通被稱為「無塵室」或「潔淨室」。

1微米(µm,10-6米) = 1,000奈米(nm,10-9米) =0.001公釐(mm,10-3米)

那無塵室應具備哪些要素?

基本上「無塵室」應該要具備以下的功能:

PM2.5是什麼?大氣中有哪些微塵?微塵分布與粒子大小比較

其實在我們平常生活的大氣環境當中就已經有相當多的微塵粒子,一般的灰塵大小大約在1~100µm(微米),而香煙的煙塵因為含有焦油其顆粒大小約落在0.01~0.1µm左右,人類頭髮直徑大約在30~110µm,而細菌大小約在0.01~1µm。

那究竟這些懸浮微粒或微塵粒子的大小對我們有何什麼影響?

最近很夯的PM2.5指的是直徑小於2.5µm(微米)的細懸浮粒子。因為較大的懸浮粒子一般很容易就可以被人體的纖毛和黏液給過濾掉,無法直接通過鼻孔和嘴巴咽喉進入人體。

然而,小於10µm(PM10)的懸浮微粒就有機會可以被人體吸入,也就是說可以穿透人體的屏障到達我們的支氣管和肺泡。而2.5µm(PM2.5)因為顆粒更小,所以具有更強的穿透力,可能抵達細支氣管壁,並干擾人體肺部內的氣體交換。更小的微粒(比如說直徑小於等於100奈米=0.1微米,香煙的微塵與濾過性病毒)還會通過肺部傳遞影響其他器官,所以越小的壞微塵粒子對人體的影響遠大於大顆的微塵粒子

大氣中微塵分布及粒子大小比較圖

無塵室的等級介紹(ISO-14644)

早期無塵室等級使用Class(美國聯邦標準209D規格),現在則改用ISO-14644規範,不過只要講Class等級,大家也都可以會意過來,所以下表列出ISO與Class的香對應等級,更詳細的資料請參考【無塵室(Clean Room)的微塵等級標準:ISO-14664、FS-209E】一文。

無塵室的等級

半導體業使用無塵室各區之要求規格

這份資料已經是很多年前的資料了,現在不敢保證完全正確,但應該還具參考價值。

半導體使用無塵室各區要求之規格無塵室的使用範圍

無塵室設計規劃的重點

無塵室的設計必須秉持下列幾項原則進行,方能建造出高品質的無塵室:

無塵室設計時,應對無塵室的用途,何種工廠要使用,亦即對生產產品的種類作一企劃調查及分析。針對調查及分析之數據來作為基本設計。包括了解無塵室內設備佈置的規劃、生產何種產品、製品之流程、各無塵室的潔淨度之設定、人員、物料、成品之動線及空調系統規劃、環境問題、建築內裝材料之選用…等作探討。

無塵室內之可能污染源控制

無塵室的維護管理

下列人員不適合進入無塵室

吸煙者及非吸煙者微塵粒子產生之比較

 

人體不同動作產生之微塵數

人類身體的活動本身就會揚起灰塵,尤其以「步行」時的揚塵量最多,下表統計人體不同動作所產生的微塵數,也比較穿著一般工作服與無塵服的落塵數差異,可以發現無塵服可以有效降低灰塵。

人體不同動作產生之微塵數


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