無塵室定義
無塵室(Cleanroom)是指將空間內之污染物排除,包括灰塵,微生物,懸浮顆粒和化學揮發性氣體等,並控制溫度、濕度、潔淨度、氣流速度、室內壓力、噪音、振動與照明…等變數,進而得到一個潔淨的作業環境,若將無塵室中的細菌及病毒及生物粒子加以控制,則稱之為無菌室(germ-free room)。
無塵室之功用,在於不論外在空氣條件如何變化,室內空間均能維持原先設定要求之潔淨度、溫溼度及室內壓力。經過多年發展,業界對於其工程規劃建置、設備潔淨能力、耗材質量控管各面向之規格要求均已標準化且技術成熟。一個效率良好的無塵室,硬體和軟體架構必須並重,除了在無塵室工程設計建置上能作完整詳盡的規劃及有效率且確實的施工管理外,還需配合建置完成後完整的教育訓練,促使室內人員維持良好的作業紀律,同時落實使用操作規範及設備維護保養,才能將無塵室應有之功能最大化。
無塵室主要功能
無塵室須具備能夠有效控制特定空間內微粒汙染數量之能力,其主要構成條件如下:
能除去空氣中微塵粒子
能防止微塵粒子之產生
溫度和溼度之控制
室內壓力之調節
有害氣體之排除
結構物與隔間之氣密性
靜電之防制
電磁干擾之預防
安全因素之考量
節能之考量
- 能除去空氣中微塵粒子。
- 能防止微塵粒子之產生。
- 溫度和溼度之控制。
- 室內壓力之調節。
- 有害氣體之排除。
- 結構物與隔間之氣密性。
- 靜電之防制。
- 電磁干擾之預防。
- 安全因素之考量。
- 節能之考量。
無塵室如何控制污染?空氣過濾、氣流與壓差缺一不可
無塵室不是完全沒有灰塵,而是透過設備與管理制度,將空氣中懸浮微粒及其他污染物控制在規定範圍內。外部空氣進入無塵室前,通常先經空調系統調整溫度與溼度,再通過空氣過濾網去除微粒;室內循環空氣則持續經過 FFU 或送風系統過濾,將人員、設備及製程產生的污染帶離作業區。
除了過濾效率,氣流方向、送回風配置及室間壓差也會影響潔淨度。若主要目的為避免外部污染進入,通常會讓高潔淨區相對維持正壓;若需防止有害物質、感染源或化學污染向外擴散,則可能採用負壓。實際設計應依保護對象、相鄰區域及製程風險決定。
無塵室常見的三種氣流型式
亂流式(非單向流)
潔淨空氣由天花板或上方送入,再由牆面或低處回風。配置彈性較高,常用於潔淨度需求相對一般的製程;設計時需注意室內設備、人員及熱源造成的氣流擾動。
垂直層流式(垂直單向流)
潔淨空氣由上往下流經作業區,再由高架地板或低處回風,可較直接地將微粒帶離關鍵製程,常見於高潔淨度及對粒子敏感的應用。
水平層流式(水平單向流)
空氣由一側經高效率濾網水平吹向另一側回風口。設計時要避免上游人員或設備產生的污染影響下游產品,並確認機台不會阻斷主要氣流。
選擇重點:氣流型式不能只依潔淨等級決定,還需考量產品暴露位置、機台排列、熱負載、製程發塵量、人員動作及未來擴充。
何謂潔淨度
為了對各種無塵室的性能加以定義,因此以「特定容積」內定義「特定大小」的微粒數量作為基準,這個指標就稱為「潔淨度」(Cleanliness)。茲以直徑0.5μm(微米)以上的粒子為例:
| 微粒分佈狀況 | 空間/無塵室規格 |
| 10,000,000 – 50,000,000顆/m3 | 郊外 |
| 100,000,000 – 500,000,000顆/m3 | 城市 |
| 100,000,000 – 1,000,000,000顆/m3 | 室內 |
| 粒徑0.5μm微粒,控制在3,520顆/m3以內 | 無塵室-ISO Class 5 |
| 粒徑0.5μm微粒,控制在3,530顆/m3以內 | 無塵室-FS 209E Class 100 |
無塵室產業區分
無塵室之應用主要分為ICR工業用無塵室(Industrial Clean Room)和BCR生化及醫學用無塵室(Biological Clean Room)兩大類,依不同依產業類別,對於潔淨度也有不同要求。
ICR工業用無塵室等級
主要使用於半導體、電子業及各型精密工業,國際間對於ICR工業用無塵室之潔淨度要求,主要參考美國聯邦標準FS-209E及日本標準 JIS B 9920,茲以美國FS-209E為標準,對各產業其規格要求如下:
| 產業類別 | 潔淨度 | ||||||||
| ISO 2 | ISO 3 | ISO 4 | ISO 5 | ISO 6 | ISO 7 | ISO 8 | |||
| – | 209E Class 1 |
209E Class 10 |
209E Class 100 |
209E Class 1,000 |
209E Class 10,000 |
209E Class 100,000 |
|||
| ICR | 晶片製造商 | ||||||||
| 半導體 元件製造商 |
前段工程 | ||||||||
| 後段工程 | |||||||||
| 液晶製造商 | |||||||||
| 硬碟製造商 | |||||||||
| 精密機械製造商 | |||||||||
| 光罩製造商 | |||||||||
| 印刷電路板製造商 | |||||||||
BCR生物用無塵無菌室規範
主要使用於生技、生化、醫學等產業及學術研究單位的無塵室/無菌室,除了要求去除空氣中飄浮的微粒子,還必須去除附著於塵埃上的細菌與病毒,因此除了空氣過濾系統,通常還必須搭配紫外線等化學滅菌。茲以美國FS-209E為標準,對各產業其規格要求如下:
| 產業類別 | 潔淨度 | ||||||||
| ISO 2 | ISO 3 | ISO 4 | ISO 5 | ISO 6 | ISO 7 | ISO 8 | |||
| – | 209E Class 1 |
209E Class 10 |
209E Class 100 |
209E Class 1,000 |
209E Class 10,000 |
209E Class 100,000 |
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| BCR | 藥品製造商 | 注射液充填區域 | |||||||
| 藥劑包裝區域 | |||||||||
| 醫院 | 無菌治療室 | ||||||||
| 無菌手術室 | |||||||||
| 食品加工製造商 | 長期保鮮牛乳 | ||||||||
| 新鮮蔬果菜、便當、麵包 | |||||||||
| 動物實驗室 | 無菌動物治療室 | ||||||||
| SPF動物 | |||||||||
無塵室設備有哪些?依人員、物料與空氣三條污染路徑選擇
不同產業需要的無塵室設備並不相同。選型前應先確認污染從哪裡產生、要保護產品還是人員、物料如何進出,以及目標潔淨度、溫溼度與壓差,才能配置適合的設備。
FFU 風扇過濾機組
FFU(Fan Filter Unit)整合風機與高效率濾網,將過濾後的潔淨空氣送入作業區,是維持空氣循環與微粒控制的重要設備。
選型重點:風量、風速均勻度、濾網效率、外部靜壓、噪音、能耗、控制方式、尺寸及維修空間。
空氣浴塵室 Air Shower
人員或物品進入潔淨區前,以高速潔淨氣流吹除表面附著微粒,並利用雙門互鎖形成不同潔淨區之間的緩衝。
選型重點:使用人數、吹淋時間、噴嘴配置、風速、門禁互鎖、設備尺寸及清潔便利性。
傳遞箱 Passing Box
用於不同潔淨區之間的物料傳送,可減少人員開門進出及交叉污染。依需求可選擇靜態式,或具循環過濾功能的動態式設計。
選型重點:物料尺寸、兩側潔淨等級、互鎖方式、內部材質、氣密性及所需處理功能。
無塵工作站與潔淨工作亭
在既有空間中建立局部潔淨區,適用於特定組裝、檢測或製程站點。若只有局部製程需要較高潔淨度,可降低整室升級的初期投資與運轉負載。
選型重點:工作範圍、開口形式、氣流方向、機台熱源、照明、防靜電及操作動線。
HEPA 與 ULPA 空氣過濾網怎麼選?
空氣過濾網的選擇不能只比較過濾效率。初效及中效濾網主要負責攔截較大粒子並降低末端濾網負荷;HEPA 與 ULPA 則用於控制更細微的粒子。實際選擇應依目標潔淨度、關注粒徑、額定風量、壓損、設備能力、安裝密封、環境條件及更換成本綜合評估。ULPA 效率較高,但不代表每一種製程都必須使用。
無塵室該用正壓還是負壓?
多數以保護產品為目的的電子、半導體、食品及一般製造空間,會讓高潔淨區相對於鄰近區域維持正壓,降低外部污染進入的機會;涉及感染源、有害氣體、粉塵或其他需防止外洩的製程,則可能採用負壓。壓差方向、梯度與警報值應依實際風險及適用規範設計。
無塵室污染源
為有效維持無塵室之潔淨度,除了硬體設備的規劃與設置,更需要搭配良好的管理制度,其中又以管理汙染源最為重要,汙染源分為「外界汙染、內部污染」兩大類,對象可依作業人員、原物料、設備及無塵室內所有物件加以探討,實驗數據顯示,「人」是無塵室最大的汙染源(約佔80%),當作業人員進出無塵室,塵埃即顯著增加,若作業人員有動作,潔淨度馬上劣化,故作業員必須配戴無塵衣帽、口罩、手套等以避免感染,無塵室之主要汙染源如下:
無塵室設備與建置費用受哪些因素影響?
無塵室價格無法只用坪數或單一設備數量估算。潔淨等級越高、空間越大、製程熱負載越高,通常需要更多送風、回風、過濾及控制設備;特殊材質、客製尺寸、自動門、門禁互鎖、環境監測及既有機台銜接,也會影響工程與設備成本。
- 目標條件:潔淨等級、溫度、溼度、壓差、氣流及恢復能力。
- 現場條件:面積、樓高、隔間、電力、空調、排氣、機台熱源與施工限制。
- 設備配置:FFU 數量、濾網效率、空氣浴塵室、傳遞箱、監測與控制功能。
- 客製需求:特殊尺寸、不鏽鋼製品、動線、門禁及自動化整合。
- 長期成本:耗電、清潔、濾網更換、檢測、校正、維修及停機時間。
無塵室建置後需要哪些測試與維護?
設備安裝完成後,應以實際測試確認空間是否達到設計條件,而不能只依設備銘牌判斷。常見測試項目包括懸浮微粒濃度、風速或風量、換氣次數、室間壓差、溫溼度、氣流流向、濾網洩漏及恢復能力。
潔淨度分類可參考 ISO 14644-1;測試方法可依專案參考 ISO 14644-3。製藥、生技或其他受管制產業,還需確認 PIC/S GMP、微生物控制或主管機關要求。適用標準版本、測試狀態、方法與允收條件,應在規劃階段事先確認。
日常維護宜記錄壓差、溫溼度及微粒趨勢,並定期檢查門禁互鎖、風機、濾網阻力、密封、警報及清潔狀況。濾網是否更換不宜只看固定日期,應綜合壓差、風量、監測結果、運轉負載及設備廠商建議判斷。
無塵室設備常見問題
無塵室真的完全沒有灰塵嗎?
不是。無塵室是將特定粒徑的懸浮微粒數量控制在規定範圍內,而不是讓空間完全不存在灰塵。潔淨度需要靠過濾、氣流、壓差、人員管理、清潔及定期監測共同維持。
FFU 數量越多,無塵室就一定越乾淨嗎?
不一定。FFU 數量還需配合風量、濾網效率、天花覆蓋率、回風路徑、機台熱源、製程發塵量及人員動線計算。配置不均或回風不良,即使增加 FFU,也可能形成渦流或潔淨死角。
如何降低無塵室建置與運轉成本?
先釐清真正需要高潔淨度的製程範圍,避免整體空間過度設計。若只有局部站點需要較高潔淨度,可評估無塵工作站或潔淨工作亭;同時應比較設備能耗、濾網壓損、更換方式及維修便利性,而不只比較初期報價。
無塵室設備多久需要保養或更換濾網?
沒有適用所有場域的固定週期。應依壓差趨勢、風量、微粒監測、運轉時數、環境負載及設備廠商建議判斷,並建立巡檢、保養及異常處置紀錄。
