【潔淨室全攻略】從原理、等級、種類到庫板隔間設計一次看懂!
在高精密製造與生技醫療產業中,「潔淨室」是確保產品品質與安全不可或缺的核心環節。從半導體晶片、光電製程到藥品生產,任何微小的粉塵或污染物都可能造成巨大損失。為了維持穩定的無塵環境,潔淨室必須依照嚴格的等級與標準設計。本文將帶你深入了解潔淨室的定義、原理、等級分類與設計重點,並解析庫板隔間在其中扮演的重要角色。
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什麼是「潔淨室」? 潔淨室原理是什麼?
「潔淨室」(Clean Room)是一種對空氣中微粒、污染物、溫度、濕度與氣流方向等環境條件進行嚴格控制的特殊空間。其設計原理是透過高效濾網(HEPA/ULPA)過濾空氣,並以穩定氣流持續帶走懸浮微粒,同時維持室內正壓,防止外部污染進入。潔淨室內部的建材、隔間與設備皆須具備防塵、抗靜電與易清潔的特性。這樣的高控制環境,廣泛應用於半導體、生技醫療、光電、食品加工與精密製造等產業,確保產品品質與製程穩定。
潔淨室 vs. 無塵室,有什麼不同?
「潔淨室」與「無塵室」常被視為同義詞,但兩者在概念上略有不同。潔淨室(Clean Room)強調空氣中微粒與污染物的控制,並依國際標準(如ISO 14644)劃分等級,用於半導體、生技醫療、精密光學等高端產業;而無塵室則是較通俗的稱法,多指以防塵、防污染為主的生產或檢測空間。簡而言之,所有的潔淨室都是無塵室,但並非所有無塵室都達到潔淨室的等級。兩者的共同目標,都是為了防止污染、確保產品製程或實驗環境的穩定性與可靠性。
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潔淨室的核心功能、特性大解析!
潔淨室的核心功能在於嚴格控制空氣品質與微粒濃度,藉由高效濾網(HEPA/ULPA)與定向氣流系統,有效排除塵埃、細菌、氣膠及化學污染物,確保生產或實驗環境維持穩定純淨。其內部結構採用氣密性高的庫板隔間設計,可降低外部污染滲入,同時便於清潔與維護。潔淨室也會透過溫度、濕度、壓差與靜電的精密控制,維持最佳製程條件。正因具備如此高標準的環境管理,潔淨室已成為半導體晶圓、生技製藥、醫療器材、光電面板等產業中不可或缺的關鍵基礎設施。
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潔淨室的種類有哪些?從用途到設計一次了解
潔淨室可依據用途、氣流模式、產業性質或結構設計等方式分類。常見類型包含亂流式、單向流式(水平與垂直)及混合流式潔淨室。不同設計影響空氣流動效率與潔淨度穩定性,適用於不同製程環境。例如電子零件製造偏好單向流系統,而醫療、食品或光學產業則多採混合流或亂流式設計,以兼顧效率與經濟性。
潔淨室區分方式一:氣流模式
潔淨室種類1:亂流式潔淨室
亂流式潔淨室(Turbulent Flow Clean Room)以多方向的空氣流動為特徵,利用HEPA濾網讓空氣在室內循環與稀釋污染物。此類型建造成本較低、節能性佳,適合一般製造、包裝、生技實驗室或電子組裝產線。雖然潔淨度不如單向流設計穩定,但維護彈性高、空間利用率佳,因此在中低等級潔淨室應用廣泛。
潔淨室種類2:水平單向流式潔淨室
水平單向流式潔淨室(Horizontal Laminar Flow Clean Room)透過氣流由一側送入、另一側排出,形成穩定的層流環境,有效帶走懸浮微粒。此設計特別適合半導體封裝、光電製程、精密裝配等需要高潔淨度的環境。其優點是氣流穩定、污染控制精準,但空間規劃需完整考量人員動線與風速均勻度,以維持最佳作業效率。
潔淨室種類3:垂直單向流式潔淨室
垂直單向流式潔淨室(Vertical Laminar Flow Clean Room)採由上而下的垂直氣流設計,乾淨氣體經由天花板HEPA濾網向下流動,污染空氣再由地面排出。此系統能迅速清除微粒與氣膠,廣泛應用於晶圓廠、生技製藥、醫療器材組裝區等高階環境。其優勢在於氣流覆蓋均勻、潔淨度高,但建造成本與能耗較高,適合對環境穩定性要求極高的產線。
潔淨室種類4:混合流式潔淨室
混合流式潔淨室(Mixed Flow Clean Room)結合單向流與亂流設計,透過局部層流控制關鍵區域、其他區域採亂流循環,兼顧效率與成本。此類型常見於光電、醫療實驗、精密機械與化妝品產業。其最大優點是能依製程需求彈性規劃氣流,維持主要作業區的高潔淨度,同時降低整體能耗,是目前許多廠房與實驗室採用的主流設計之一。
潔淨室氣流模式差異比較表
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潔淨室分類 |
亂流式潔淨室 |
水平單向流式潔淨室 |
垂直單向流式潔淨室 |
混合流式潔淨室 |
|---|---|---|---|---|
|
適用等級 |
ISO 7~8 級 |
ISO 5~6 級 |
ISO 4~5 級 |
ISO 6~7 級 |
|
特性 |
以多方向亂流稀釋污染物,氣流循環範圍大、建置簡易。 |
氣流水平單向流動,潔淨氣流自一側送入、另一側排出,污染控制精準。 |
氣流由上而下垂直流動,潔淨覆蓋均勻,有效移除懸浮微粒。 |
局部單向流與亂流並用,針對關鍵製程區強化潔淨度控制。 |
|
適用產業 |
電子組裝、生技實驗室、食品與包裝產業。 |
半導體封裝、光電元件、精密裝配業。 |
晶圓製造、生技製藥、醫療器材組裝。 |
光電製造、醫療實驗、化妝品與精密加工業。 |
|
優點 |
造價低、節能、省維護、空間利用率高。 |
氣流穩定、潔淨區範圍明確、污染控制能力強。 |
潔淨度最高、氣流覆蓋全面、適合嚴格製程。 |
兼顧成本與效率、可依製程需求靈活規劃氣流設計。 |
|
缺點 |
潔淨度較不穩定,難以維持高規格製程需求。 |
風速需均衡設計,空間規劃受限,人員動線不易調整。 |
建造成本高、能耗大、維護複雜。 |
氣流分布較複雜,需專業設計與監控。 |
潔淨室區分方式二:產業差別
潔淨室種類1:半導體/光電潔淨室
半導體與光電產業的潔淨室主要用於晶圓製造、IC封裝、光學元件與面板製程,其特點是對微塵、靜電與溫濕度極度敏感。此類潔淨室須達到ISO 4~5級的高潔淨度,並搭配垂直單向流氣流、恆溫恆濕與靜電防護系統,確保微粒不影響電路或光學表面。為維持穩定製程環境,通常採模組化庫板隔間設計,以便快速維修與擴建,是高科技製造產線中最關鍵的環境控制設施。
潔淨室種類2:製藥/生技潔淨室
製藥與生技產業潔淨室著重防止微生物與氣膠污染,確保藥品、細胞與檢測樣本的無菌性。此類潔淨室需符合GMP與ISO 14644標準,具備HEPA過濾、高壓差氣流控制與消毒系統。為維持穩定的無菌環境,設計上重視氣密性、耐化學性與易清潔性。常見應用於疫苗製程、細胞培養、藥品充填與檢驗實驗室,是確保生產品質與醫療安全的關鍵設施。
潔淨室種類3:食品加工/醫療設備潔淨室
食品與醫療設備潔淨室主要目的在防止外部塵埃與微生物污染,以維持產品衛生與安全。此類空間通常符合ISO 7~8級或HACCP規範,配置高效率空氣過濾與正壓控制系統,並採用抗菌、防潮、防鏽的庫板材料。適用於食品包裝、無菌飲料充填、醫療耗材與手術器械製造等領域,能有效降低交叉污染風險,保障最終產品的衛生品質與合規性。
潔淨室產業差別比較表
|
潔淨室分類 |
半導體/光電潔淨室 |
製藥/生技潔淨室 |
食品加工/醫療設備潔淨室 |
|---|---|---|---|
|
適用等級 |
ISO 4~5 級 |
ISO 5~7 級(符合 GMP 規範) |
ISO 7~8 級(符合 HACCP/GMP) |
|
特性 |
對微塵、靜電、溫濕度極度敏感,強調恆溫恆濕與氣流穩定性。 |
以無菌、防氣膠污染為核心,注重氣密性與清潔消毒流程。 |
重視防塵、防菌與防潮,強調衛生安全與環境潔淨維護。 |
|
具備性能 |
垂直單向流氣流、高效 HEPA/ULPA 濾網、靜電防護、低震動結構。 |
HEPA 過濾系統、壓差控制、自動消毒系統、耐化學材質牆面。 |
正壓控制、防霉抗菌庫板、易清潔地坪、防鏽設備結構。 |
|
優點 |
潔淨度高、製程穩定性佳。 |
能確保無菌製程,符合醫藥法規。 |
成本相對低、維護簡易、符合食品衛生要求。 |
|
缺點 |
建造與維護成本高、能耗大。 |
設計複雜、清潔與驗證程序嚴格。 |
潔淨等級較低,不適合高精密製程。 |
潔淨室等級如何分? ISO 14644-1標準一次看懂
潔淨室的等級劃分主要依據空氣中懸浮微粒的數量與大小,最常採用的國際標準為 ISO 14644-1。該標準將潔淨室分為 ISO 1 至 ISO 9 共九個等級,數字越小代表潔淨度越高。換言之,ISO 1 級的空氣幾乎不含微粒,而 ISO 9 級則接近一般辦公室環境。各等級適用於不同產業,從半導體製造、生技醫療到食品包裝,都有明確的環境要求。
-
潔淨室等級ISO 1級:每立方公尺僅允許10個0.1μm微粒,極高潔淨度,應用於奈米製程與高精密光學。
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潔淨室等級ISO 2級:微粒數更低於每立方公尺100個,常見於晶圓曝光、次微米級研究實驗室。
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潔淨室等級ISO 3級:適用於超高精度晶片製造、航太與量測設備組裝。
-
潔淨室等級ISO 4級:常見於半導體前段製程、微機電(MEMS)產線。
-
潔淨室等級ISO 5級:對應過去的Class 100等級,用於生技無菌操作區與IC封裝製程。
-
潔淨室等級ISO 6級:應用於光電面板、精密電子組裝與醫療器材製造。
-
潔淨室等級ISO 7級:常見於藥品分裝、食品與醫療耗材生產區。
-
潔淨室等級ISO 8級:適合一般電子組裝與包裝空間。
-
潔淨室等級ISO 9級:相當於普通空調室內空氣品質,用於非關鍵作業或人員緩衝區。
潔淨室ISO等級標準表
|
ISO等級 |
≥0.1µm |
≥0.2µm |
≥0.3µm |
≥0.5µm |
≥1µm |
≥5.0µm |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
潔淨室等級ISO 1級 |
10 |
2 |
- |
- |
- |
- |
|
潔淨室等級ISO2級 |
100 |
24 |
10 |
4 |
- |
- |
|
潔淨室等級ISO 3級 |
1,000 |
237 |
102 |
35 |
8 |
- |
|
潔淨室等級ISO 4級 |
10,000 |
2,370 |
1,020 |
352 |
83 |
- |
|
潔淨室等級ISO 5級 |
100,000 |
23,700 |
10,200 |
3,520 |
832 |
29 |
|
潔淨室等級ISO 6級 |
1,000,000 |
237,000 |
102,000 |
35,200 |
8,320 |
293 |
|
潔淨室等級ISO 7級 |
- |
- |
1,020,000 |
352,000 |
83,200 |
2,930 |
|
潔淨室等級ISO 8級 |
- |
- |
10,200,000 |
3,520,000 |
832,000 |
29,300 |
|
潔淨室等級ISO 9級 |
- |
- |
102,000,000 |
35,200,000 |
8,320,000 |
293,000 |
為什麼潔淨室隔間設計這麼重要?
在潔淨室環境中,隔間設計是維持潔淨度與穩定運作的關鍵。牆體、天花板與地板必須具備防塵、防微粒聚積、易清潔、不產生靜電等特性,並確保氣流能順暢循環,避免死角造成污染堆積。良好的隔間規劃能有效區分作業區、緩衝區與設備區,防止交叉污染,同時提高能效與維護便利性,確保潔淨室長期穩定運作。
庫板隔間是什麼?打造潔淨室的最佳選擇!
庫板隔間是由金屬面板與夾層芯材組成的模組化牆體系統,具備氣密性高、耐化學腐蝕、防潮防霉、易清潔等優點,特別適合用於潔淨室環境。相較於傳統磚牆或輕隔間,庫板隔間施工快速、可重複拆裝,便於日後維修或空間調整。其平整無縫的表面能有效防止微粒堆積,維持穩定氣流與潔淨度,是打造符合ISO與GMP標準潔淨室的理想選擇。
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潔淨室專用庫板隔間怎麼挑?功能與材質一次看
潔淨室的隔間材料是維護其環境潔淨度的關鍵。挑選潔淨室庫板,必須著重以下核心特性與指標:表面須極度光滑、無縫、易於清洗,以杜絕塵粒累積(如達到微塵零殘留標準)。此外,材料必須具備極佳的氣密性(施工後須與高效氣流系統完美兼容)、低揮發性有機物(VOCs)釋出,對於電子產業潔淨室,則需具備抗靜電能力。常見的潔淨室庫板芯材有:岩棉、PU 發泡和紙蜂巢,它們各有優勢,適用於不同等級和需求的潔淨室環境。
岩棉材質庫板
岩棉庫板因其卓越的防火性(多為A1級不燃材料),是高規格或有消防要求的潔淨室首選。它具有良好的隔音和保溫性能。優點是防火等級高、結構穩定;缺點是本身重量較重,且因密度高,價格相對較高。適用於對防火標準要求極高的生物、醫藥或化學潔淨室。
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PU發泡材質庫板
PU(聚氨酯)發泡庫板具有極佳的隔熱保溫效果,且重量輕、安裝方便,能有效降低潔淨室空調的能耗。優點是隔熱性優異、材質輕巧、價格具競爭力;缺點是防火等級不如岩棉。常應用於食品加工、低溫倉儲型潔淨室,或對保溫要求嚴格的一般工業潔淨室。
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紙蜂巢材質庫板
紙蜂巢庫板以其輕量化和高平整度著稱,是許多對載重和表面平整度有極高要求的潔淨室的經濟型選擇。優點是重量最輕、平整度極佳、經濟實惠;缺點是防潮和防火等級較低,不適用於潮濕或高防火標準的潔淨室。廣泛應用於對防塵和表面平整度要求較高的一般電子組裝潔淨室。
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