如表所示,每立方米将大于0.5微米粒径的微尘数量控制在3500个以下,就达到了国际无尘标准的A级。应用在芯片级生产加工的无尘标准对于灰尘的要求高于A级,这样的高标主要被应用在一些等级较高芯片生产上。微尘数量被严格控制在每立方米1000个以内,这也就是业内俗称的1K级别。
⑴自净时间:是指无尘室按设计换气次数开始送风到无尘室,室内含尘浓度达到所设计的净化级别的时间。1,000级希望不超过20min(分钟,可取15min计算)10,000级希望不超过30min(分钟,可取25min计算)100,000级希望不超过40min(分钟,可取30min计算)
⑵换气次数(按上述自净时间要求设计)1,000级 43.5-55.3次/小时(规范:50次/小时)10,000级 23.8-28.6次/小时(规范:25次/小时)100,000级 14.4-19.2次/小时(规范:15次/小时)
无尘室的洁净度往往受到气流的影响,换言之,即人、机器隔间、建筑结构等所产生的尘埃之移动、扩散受到气流的支配。
无尘室系利用HEPA、ULPA过滤空气,其尘埃的收集率达99.97~99.99995%之多,因此经过此过滤器过滤的空气可说十分干净。然而无尘室内除了人以外,尚有机器等之发尘源,这些发生的尘埃一旦扩散,即无法保持洁净空间,因此必须利用气流将发生的尘埃迅速排出室外。
无尘室内的气流是左右无尘室性能的重要因素,一般无尘室的气流速度是选0.25~0.5m/s之间,此气流速度属微风区域,易受人、机器等的动作而干扰趋于混乱、虽提高风速可抑制此一扰乱之影响而保持洁净度、但因风速的提高,将影响运转成本的增加,所以应在满足要求的洁净度水准之时,能以最适当的风速供应,以达到适当的风速供应以达到经济性效果。
另一方面欲达到无尘室洁净度之稳定效果,均一气流之保持亦为一重要因素,均一气流若无法保持,表示风速有异,特别是在壁面,气流会延着壁面发生涡流作用,此时要实现高洁净度事实上很困难。
垂直层流式方向要保持均一气流必须:(a)吹出面的风速不可有速度上的差异;(b)地板回风板吸入面之风速不可有速度上的差异。速度过低或过高(0.2m/s,0.7m/s)均有涡流之现象发生,而0.5m/s之速度,气流则较均一,(21世纪80、90年代)一般无尘室,其风速均取在0.25~0.5m/s之间。
影响无尘室的气流因素很多,如制程设备、人员、无尘室组装材、照明器具等,同时对于生产设备上方气流的分流点,亦应列入考虑因素。
一般操作台或生产设备等表面的气流分流点,应设于无尘室空间与隔墙板间距2/3之处,如此可使作业人员工作时,气流可从制程区内部流向作业区,而将微尘带走;若分流点配置在制程区前方,将成为不当的气流分流,此时大部分的气流将流至制程区之后,作业员操作所引起的尘埃将被带到设备后面,工作台因而将受到污染,良率也势必降低。
无尘室内的工作桌等障碍物,在相接处均会有涡流现象发生,相对地在其附近之洁净度将会较差,在工作桌面钻上回风孔,将使涡流现象减少最低;组装材料之选择是否恰当、设备布局是否完善,亦为气流是否成为涡流现象之重要因素。
无菌环境和无菌材料后,我们还要保持无菌状态,才能对某种特定的已知进行研究或利用它们的功能,否则外界的各种微生物很容易混入。外界不相干的微生物混入的现象,在微生物学中我们叫做污染杂菌。防止污染是微生物学工作中十分关键的技术。一方面是彻底灭菌,另一方面防止污染,是无菌技术的两个方面。另外,我们还要防止所研究的微生物,特别是致病微生物或经过基因工程改造了的本来自然界不存在的微生物从我们的实验容器中逃逸到外界环境中去。为了这些目的,在微生物学中,有许多措施。
无菌室内的地面必须平整,不易藏污纳垢,便于清洗。工作台的台面应该处于状态。无菌室和缓冲间都装有紫外线灯,无菌室的紫外线灯距离工作台面 1 米。工作人员进入无菌室应穿灭过菌的服装,戴帽子。
当前无菌室多存在于微生物工厂,一般实验室则使用超净台。超净台其主要功能是利用空气层流装置排除工作台面上部包括微生物在内的各种微小尘埃。通过电动装置使空气通过高效过滤器具后进入工作台面,使台面始终保持在流动无菌空气控制之下。而且在接近外部的一方有一道高速流动的气帘防止外部带菌空气进入。
在条件较困难的地方,也可以用木制无菌箱代替超净台。无菌箱结构简单,便于移动,箱正面开有两个洞,不操作时用推拉式小门挡住,操作时可以将双臂伸进去。正面上部装有玻璃,便于在内部操作,箱内部装有紫外线灯,从侧面小门可以放进去器具和菌种等。