洁净室基础知识

1、简介

洁净室的发展与现代工业、尖端技术密切联系在一起。由于精密机械工业（如陀螺仪、微型轴承等加工）、半导体工业（如大规模集成电路生产）等对环境的要求，促进了洁净室技术的发展。国内曾统计过，在无洁净级别的要求的环境下生产MOS电路管芯的合格率仅10%~15%，64位储存器仅2%。目前在精密机械、半导体、宇航、原子能等工业中应用洁净室已相当普遍。 [1] 

2、分类

2.1按气流的流动状态分

根据气流的流动状态分，主要有以下三种气流分布的洁净室 [1]  ：

（1） 非单向流洁净室：以前常称为乱流型洁净室，室内的气流并不都按单一方向流动。非单向流洁净室有几个共同的特点：终端过滤器（高效或亚高效）尽量接近洁净室，它可以就是送风口或直接连送风口，也可以接到房间的送风静压箱上；回风口均设在洁净室的下部，目的是避免出现“扬灰”现象。非单向流洁净室中都有涡流存在，不适宜用于高洁净度的洁净室中，宜用于6~9级的洁净室中。

（2） 单向流洁净室：单向流洁净室气流的特征是流线平行，以单一方向流动，并且在断截面上风速一致，有垂直单向洁净室，准垂直单向流，水平单向流洁净室等。

（3） 矢量洁净室：在房间的侧上角送风，采用扇形高效过滤器，也可以用普通高效过滤器配扇形送风口，在另一侧的下部设回风口，房间的高长比一般在0.5~1之间为宜。这种洁净室也可以达到5级（100级）洁净度。

洁净室的流型基本上是上述三种类型，但是实际应用时可演变出很多形式。洁净室可以是单向流和非单向流组合在一起的混合流型，以在局部区域（单向流部分）实现高级别的洁净室。例如，在洁净室中设水平单向流的“隧道”（一侧敞开），洁净室的其余部分是涡流的单向流流型，从而实现“隧道”部分达到5级以上洁净度，工作台就设在“隧道内”。

2.2按受控粒子的性质划分

（1）工业洁净室：受控粒子为尘埃等非生物粒子的洁净室。

（2）生物洁净室：受控粒子为生物粒子的洁净室。

3、实现洁净度要求的通风措施

洁净室要达到洁净等级，必须有综合措施，其中包括工艺布置、建筑平面、建筑构造、建筑装修、人员和物料净化、空气洁净措施、维护管理等。其中空气洁净措施是实现洁净等级的根本保证。就空气洁净而言，主要有以下几项具体措施 [1]  ：

（1） 对洁净室的送风必须是有很高洁净度的空气。因此，必须选用高效或亚高效过滤器（洁净级别低时）作为终端过滤器，对进入洁净室的空气，进行最后一级过滤。为保护终端过滤器和延长其寿命，必须使空气先经中效过滤器进行过滤。

（2） 根据洁净室的等级，合理选择洁净室的气流分布流型，在工作区应避免涡流区；尽量使送入房间的洁净度高的空气直接到达工作区；气流的流动有利于洁净室内的微粒从回风口排走。

（3） 有足够的风量，既为了稀释空气的含尘浓度，又保证有稳定的气流流型。

（4）不同等级的洁净室、洁净室与非洁净室或洁净室与室外之间均应保持一定的正压值。

4、洁净室气流组织考虑原则

（1） 当产品要求洁净度为100级时，选用层流流型；当产品要求洁净度为1000~100000级时，选用乱流流型。

（2） 减少涡流，避免把工作区以外的污染物带入工作区。

（3） 为了防止灰尘的二次飞扬，气流速度不能过大。乱流洁净室的回风口不应设在工作区的上部。宜在地板上或侧墙下部均匀布置回风口。

（4） 工作区的气流应均匀，流速必须满足工艺和卫生的要求；洁净气流应尽可能把工作部位围罩起来，使污染物在扩散之前便流向回风口。

（5） 工作设备布置时要留有一定的间隔，为送、回风口的布置和气流的通畅创造条件：气流组织设计时要考虑高大设备对气流组织的影响。

（6） 洁净工作台不宜布置在层流洁净室内。当布置在乱流洁净室时，宜将其置于工作区气流的上风侧，以提高室内的空气洁净度。

（7） 洁净室内有通风柜时，宜置于工作区气流的下风侧，以减少对室内的污染。 [2] 

5、洁净室的负荷特点和节能

一般情况下，净化空调系统的能耗比一般空调系统的能耗大的多。其原因是两者之间的负荷特点不同。就洁净室，尤其是半导体工业洁净室而言，其负荷特点是：由于排风量大造成新风量大，故新风处理所需冷量消耗大；送风量大，输送动力消耗大，风机管道温升高；生产设备的发热量大，消耗冷量大。这三项负荷之和一般占总负荷的70%~95%。因此，净化空调系统节能措施应从减少新风量（减少排风量）；控制送风量（合理确定换气次数）；充分利用回风量；选择低阻力高效率的空调和净化设备和可变风量的风机等入手。 [3] 

6、洁净室设计对生产工艺的要求

（1） 洁净环境是为生产工艺服务的，洁净室设计必须满足生产工艺的环境要求，这是理所当然的。因此，在洁净室设计时生产工艺对环境参数的要求应该实事求是，其面积、层高，温度、湿度，洁净度等应该该高则高，该低则低，并非越高越好。在不影响生产工艺正常运行的前提下尽可能地降低参数要求，控制净化面积，缩小高净化级别洁净区的范围，严格控制100级和更高级别单向流洁净区的面积。 [3] 

（2）在生产工艺平面区划时尽可能把相同级别的洁净房间布置在一起，把洁净度要求高的工序设置在上风侧，把产生粉灰、有毒、有害、易燃、易爆废气的工艺设备、容器尽可能放在洁净区外，若必须放在洁净区内时应尽量采取密闭措施以减少粉尘和废气的排放量。