無塵室性能測試〈Cleanroom Performance Testing〉和無塵室認證

無塵室認證

這篇無塵室認證，是許博士在新加坡所使用教材，因此是英文版。中文版尚陸續翻譯中，將逐步貼上分享各位。

無塵室性能測試〈Cleanroom Performance Testing〉和無塵室認證〈Cleanroom Certification〉有何分別？基本上無塵室認證就是做無塵室的性能測試，但是認證者對所測試的結果要負完全責任，要保証測試儀器、測試程序都滿足NEBB規定。這話說來簡單，做起來可不容易，因為空調系統與無塵室的設計變化很多，有些時候業主的要求也不盡相同。在不同的設計理念與不同的業主要求之下，測試的執行就有些差異。因此做無塵室認證，首要之務是熟悉空調系統與無塵室設計。

NEBB對無塵室認證人員〈稱為Cleanroom Performance Testing Supervisor〉的基本要求有四，一是對空調系統和無塵室的了解，二是對相關規範的了解，三是對測試儀器與測試程序的了解，四是本身的經驗與口碑。這些是入門的要求，通過檢定成為Supervisor之後，須受NEBB管轄，並且要時時溫習法規規範與關注新科技發展，每年向NEBB報到至少一次，兩年複檢一次資格，要求很多。

因此無塵室性能測試誰都可以做，只要會操作儀器就可以；但是要得到嚴謹可信賴的測試數據，就必須依靠資格符合的專業人士。以下資料是塵室的各項性能測試說明，首先是測試簡介，說明一些基本概念，之後是測試程序及注意事項。至於測試的底線，就是數據不可更改也不可拋棄，這是不變的鐵律。

測試簡介

在測試無塵室之前，若是能對測試規範、無塵室基本概念、無塵室的術語等有些了解，對測試當有幫助。這裡是一些背景資料，提供給讀者參考。

一、無塵室測試規範

有關無塵室定義、建造、控制、管理等等的國際標準，在網路上用〝contamination control〞搜尋，可以找到很多相關資料。無塵室的定義，最早是在美國聯邦標準209上出現，之後日漸普及並廣為半導體業與製藥業接受。在歐洲與日本，隨著工業的日益發展，各國的版本也逐漸出現。到了90年代後期，產業界體認到若是無共同標準，就不能實現經濟的全球化，於是有ISO-14644的產生。以下說明無塵室的各種標準與規範。

1.     Federal Standard 209E (Fed-Std-209E) ：美國聯邦標準209E，209的出版發行，是在1960年代，之後不斷改版以因應科技進步與工業發展，版本從原始的209、209A，一直到1992年的最後一版209E。在2001年11月29日，美國正式宣佈廢止209E，改用ISO-14644，於是209E在書面上走入歷史。但是在產業界，除了部份的歐洲公司之外，美國、日本、台灣、與中國大陸，都還沿用209E。微粒計數器的製造商，雖然都推出滿足公制計數法的新機型，但是要等舊機器完全淘汰，恐怕還要很長時間，因此新規範ISO-14644還沒能取代209E。

2.     ISO-14644系列；美國政府為了推動經濟全球化，就很大方的放棄了自己的209E，改而推行全部使用公制的國際標準ISO-14644。14644系列有8個子題〈Part〉，稱為14644-1，14644-2，一直到14644-8。整個系列涵蓋了等級定義、測試與監視的規範、測試的程序方法、設計與建造、操作、以及其他的有關設備等，範圍很廣。有些主題已經定案，如Part 1和Part 2，有些只有初稿〈Draft〉，有些連初稿都還沒有，讀者可以到ISO或IEST的網站上訂購。

3.     JIS B9920 (1989)：日本的潔淨標準，規定無塵室中浮游粒子的濃度測定方式，及潔淨度的等級定義。

4.     VDI 2083 (1993)：德國的潔淨標準，規定潔淨度等級的定義方式，以及潔淨度的量測技術。

5.     Gost-R 50766 (1995)：俄國的潔淨標準，定義無塵室的分類與一般需求。

以上是無塵室等級規定，與潔淨度量測的相關標準。另外有關無塵室污染控制〈也就是潔淨度控制〉，和環境控制〈如溫溼度、震動噪音等〉，也有一些重要的測試規範，因為這些環境影響因素，都包含在無塵室性能測試的範圍之內。

1.     IEST-RP-CC-006.2：這本有名的測試規範，目的就是為了補209的不足。209只有微粒量測，006 包括了風速風量、濾網洩漏、潔淨度、溫溼度、平行度、恢復率、粒子沉降測試、照度等。006 的第一版稱為006-84-T，006.2是第二版。現在由於 NEBB 的興起，0062已經功成身退，逐漸消失了。

2.     NEBB 無塵室測試規範第二版：這是目前最廣為流行的測試規範，提到無塵室認證，就非 NEBB 莫屬。NEBB 無塵室測試規範，可說是IEST-0062的改良版，其測試涵蓋範圍差不多，但是測試程序更為清楚嚴謹，儀器使用也有詳細規定。因此 NEBB 無塵室測試規範的出現，解決了不少測試的爭議，也因此 NEBB 無塵室測試規範成功的成為產業標準。有關 NEBB，請參照本站 。

3.     ISO-14698 系列：14698 有 Part 1、Part 2、Part 3 三個子題，是有關無塵室裡面生物污染的控制，目前都只有初稿。

每一種行業，甚至每一家公司或工廠，對無塵室的要求可能都不一樣。以上所列無塵室定義與無塵室測試規範，雖然以可滿足大部份廠商的需求，但是嚴格來講，這些規範也只是一個參考。各公司在訂定測試規格時，應依照自己的製程需求，在上述規範裡取出自己適用的部份，並要求供應商與測試單位照辦，必要時可以酌情修改測試標準，才能真正滿足自己的需求。

二、無塵室常用名詞

1.     無塵室定義：無塵室是一個為了對空間內空氣中的微粒做控制，所建造的特殊封閉性建築。一般而言，無塵室也會對溫溼度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因素做控制。

2.     微粒控制：無塵室微粒控制的第一步，是把室內微粒對製程影響的程度做完整分析，然後針對分析結果，訂定恰當的微粒控制方式與無塵室管理模式，才能有效率的控制微粒污染。在做微粒影響分析時，必須特別注意數據的量化，也就是粒徑與其數量對製程的影響，才是有用的數據。

3.     外來污染源：從無塵室外進入系統的污染源，外來污染源主要是由空調通風系統所導入，另外門、窗、牆壁裂縫等也是外來污染源的成因。

4.     內部污染源：無塵室內部產生污染的來源，一般是製程機器與操作員工，最嚴重的內部污染源一般是操作員工。

5.     隔離：隔離是污染控制的一種觀念，也就是讓污染源隔絕在無塵區域之外。這種觀念多應用在高潔淨度的無塵環境，例如 Class 100，Class 10，Class 1等高濾網覆蓋率的無塵室，或是使用迷你潔淨室將機台整個包住。

6.     稀釋：稀釋是污染控制的另一種觀念，多應用在潔淨度不高的無塵室。例如在 Class 10000的無塵室，因為換氣量不大，製程與人員產生的粒子就會在室內打轉，要比較常的時間才會排出。因此新的乾淨空氣只能稀釋室內的微粒濃度，讓室內潔淨度控制在某一等級之下就可以了，部要求把人員與製程隔開。使用稀釋法作為粒控制時，要特別注意本節第二條微粒影響分析的正確性，能掌握微粒的產生速率，才能有效的稀釋微粒。

7.     氣流模式：指的是流場型態，氣流分佈，氣流的流向等性質。由於微粒的移除完全掌握在氣流的模式，因此愈潔淨的無塵室或是無塵區域，對氣流模式的掌控就愈重視。基本上要先掌握氣流模式，才能掌握潔淨度。

8.     單一流向型氣流：氣流以同一個方向移動，這種無塵室稱為單一流向型無塵室，以前稱為層流型無塵室，定義並無多大改變。高潔淨度無塵室需要單一流向型氣流。

9.     非單一流向型氣流：氣流方向不受控制，就是所謂的亂流型無塵室，潔淨度較低的無塵室都是用非單一流向型氣流以節省成本。

10. As-built cleanroom（剛完工的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已完成的潔淨室，但並沒有設備及操作設備的人員。

11. At-rest cleanroom（準備中的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已動作的無塵室，設備已載入並可以操作或已在運轉，¹如所指定，但沒有操作設備的人員。

12. Operational cleanroom（操作中的無塵室設施）：一個已在正常運轉的無塵室，所有相關支援設施皆已動作，設備及人員皆已載入，運轉狀況可以呈現和達到其正常的功能。

三、無塵室等級定義

無塵室的等級

使用者在開無塵室的等級給供應商時，有以下幾個小技巧。首先是等級定義的模式如下：

Class X (at Y μm )

其中 X 是無塵室的等級，例如 100 或 10000 等等，Y是粒徑如 0.2μm , 0.5μm 等，可複選。意思就是使用者規定，該無塵室微粒含量，在這些粒徑必須滿足該等級的限度。這樣可以減少紛爭，以下是幾個例子：

Class1 (0.1μm, 0.2μm , 0.5μm)

Class 100(0.2μm , 0.5μm )

Class 100(0.1μm, 0.2μm , 0.5μm )

在 Classes 100 (M3.5) and Greater  (Class 100，1000，10000....) ，一般看一個粒徑即可。在 Classes Less than 100 (M3.5)  (Class 10，1.... ) ，一般要看多幾個粒徑。

第二個技巧是規定無塵室的狀態，例如：

Class X (at Y μm )， At-rest

供應商就很清楚知道無塵室要在 At-rest狀態下驗收。

第三個技巧是自訂微粒濃度上限，一般在 As-built 時無塵室都很乾淨，微粒控制能力測試不易，這時可以乾脆把驗收上限壓低，例如：

Class 10000 (0.3 μm <= 10000)， As-built 
Class 10000 (0.5 μm <= 1000)， As-built 

這樣做的目的是確保無塵室在 Operational 狀態時，依然有足夠的微粒控制能力。

以下兩個表是 Fed-Std-209E 的等級定義，和ISO-14644的等級定義。

Fed-Std-209E 潔淨度定義 

ISO-14644 潔淨度定義 

比較以上兩表我們可看出

1.     209E 的公制和英制兩套標準，雖然有公式做互換，但是仍究很難一眼看出其相關性。兩制放同一表，徒然造成混淆

2.     在兩表中 0.5 mm 幾乎出現在每一個等級定義中，表示粒徑 0.5 mm 的粒子非常具有代表性

3.     在潔淨度的分類上，不管是在高潔淨度，或是低潔淨度， ISO-14644 的範圍比 209E 都來的廣，因此具有未來性

四、無塵室測試範圍

凡是和無塵室環境控制有關的因素，都在無塵室認證的範圍之內。在無塵室完工之前，業主、施工單位、與測試單位‧應就以下幾個主題做詳細討論並達成協議，以利測試進行。

1.     待測無塵室涵蓋範圍、等級、面積、濾網位置、與數量

2.     測試的目的

3.     測試程序

4.     使用儀器

5.     測試報告撰寫方式與內容

6.     工期
  

在測試前，將以上項目定義清楚，可以使測試順利進行，發現問題時也可以儘快排除，對業主和施工單位都有利。

IEST-0062 有一個表說明測試項目，以及適用狀態，具有相當參考價值表列如下。

IEST-RP-CC006.2 Table 1  

測試的順序沒有硬性規定，但是仍舊存在某些比較理想的順序
        
        1: 測試適用於 As-built 狀態
        2: 測試適用於 At-rest 狀態
        3: 測試適用於 Operational 狀態  

        N/A: 代表該測試在該狀態下〝不適用〞
        OPT: 代表該測試在該狀態下為〝選擇性測試〞，可以視製程需求而定

由上表可看出，風量測試〈使用氣罩〉適用任何狀態，因為不易受干擾。風速量測，在非單一流向型〈亂流型〉無塵室就不推薦，因為容易受干擾。當然這是 IEST 的建議，我們可以自行決定。

至於測試的項目選擇，NEBB 建議：依重要性分成三級，說明如下。

第一級〈Level I〉: 第一級測試是所謂的主要測試，與潔淨度直接有關的測試都屬第一級，每個無塵室都應至少應做的測試。第一級測試項目包括：

A. 風速量測
B. 風量量測
C. 前兩項的均勻度分析
D. 濾網洩漏測試
E. 潔淨度測試
F. 壓力量測

第二級〈Level   II〉: 第二級測試，雖然也是與潔淨度與氣流有關，但是只有在特殊情況下才需要進行。

A. 氣流平行度量測〈只適用層流型無塵室〉
B. 空間洩漏測試〈幾乎已被壓差測試取代〉
C. 恢復率測試〈依建議只適用亂流型無塵室〉
D. 粒子沉降測試〈近年來已經很少做〉

第三級〈Level   III〉: 第三級測試就與氣流無關，都是屬於環境因素。

A. 照度與其均勻度
B. 噪音測試
C. 振動測試
D. 溫溼度測試

這裡說明 NEBB 所要求無塵室性能測試的各項測試程序，當然這些程序是 NEBB 所認定的基本要求，業主可視狀況自行修改。NEBB 唯一的要求是，若是修改後的程序比較寬鬆，就不能說是符合 NEBB 標準。

2.1 氣流量測

無塵室內的氣流控制，是維持潔淨度的關鍵，因此高效濾網〈HEPA Filter〉的出口速度控制，是非常重要的課題。由於濾網速度關係著空氣流場型態、微粒控制能力、換氣量與平行度等，因此無塵室的氣流量測，是無塵室認證的第一步。經由數據分析，可察覺問題所在，再對無塵室做細微的調整，使性能達到要求。

本章說明無塵室氣流量測的步驟，分為速度與均勻度量測，風量與均勻度量測，平行度量測等三部份。量測程序與數據分析，都是依照 NEBB 的標準。

一、濾網速度與均勻度量測

1‧測試目的

氣流是控制潔淨度與溫溼度的最主要因素，它對噪音也有一些影響。因此風速量測，都是放在無塵室測試的第一步。風速量測的目的，是確認濾網送出的氣流滿足設計規範，其次是確認氣流的均勻度。在某些場合可能因現場的限制，室內換氣量還必須用風速乘以出口面積來換算。

單一流向型無塵室，很多都是設計成垂直層流，因此風速均勻度非常重要，只有均勻的垂直層流，才能有效排除微粒污染。非單一流向型無塵室，由於微粒控制的觀念是稀釋，不是立即排除，一般而言其換氣量遠比風速重要，因此多只需要量測風量。

在單一流向型無塵室，風速量測的位置可由業主指定，一般是在濾網表面或是工作高度。但是需註明是濾網風速量測（濾網表面）或是無塵室室內風速量測（工作高度）。

2‧使用儀器

無塵室裡面使用的 HEPA/ULPA 濾網，其送出氣流的速度多半都控制在 0.5m/s 以內，因此所使用的風速計必須屬於低速型。濾網風速量測可使用單點式風速計如電子式壓力計配合皮氏管、熱線式風速計。也可以使用多點式風速計如 Shortridge Velgrid 16 點風速計。輪葉式風速計因使用範圍不同，通常不在無塵室內使用。熱線式風速計（Hot Wire）雖然高頻響應良好，但是低速時〈0.5m/s 以下〉準確性很低，因此不很適用，一般熱反應風速計常用的是 Thermeister 式風速計。轉輪式風速計由於本身重量問題，也不適用低速。NEBB 的要求是在 50fpm 到 120fpm 之間〈0.25 m/s 到 0.6 m/s〉，要有〝 ±5 percent of the reading 〞的精確度。

檢驗儀器須經校正合格，且仍在有效期限內。於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格的校正文件。


3‧測試步驟

(1)    在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。

(2)    取樣點位於濾網下方75-150mm處。

(3)    每一個濾網下，若是使用單點式風速計，則每1平方英尺取一點；若是使用多點式風速計，則每4平方英尺取一點。以600㎜×1200㎜濾網為例，單點式風速計要量8點；多點式風速計要量2點。

(4)    每量測點必須取5秒的平均。

(5)    依驗收標準分析所有風速，計算平均值、標準差、相對標準差，並標明不合格測試點。

(6)    記錄所有原始數值，以及分析後的數值。

風速量測的測試步驟，在單一流向型或非單一流向型無塵室都相同。重要的是在非單一流向型無塵室測試時，特別注意取樣時風速計不可受到干擾，以免影響準確度。

4‧數據分析

風速量測很簡單，但是均勻度必須由數據分析來判定。均勻度是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。

1.    平均值：將所有風速量測值取算數平均  

             V_AM = (V₁+V₂+…+V_N)/N

2.    標準差：計算所有風速量測值的標準差  

3.    相對標準差：相對標準差是一個百分比，將標準差除以平均值，再乘以100得到百分比  

               RSD= SD_V/V_AM ×100

風速量測很簡單，但是均勻度必須由數據分析來判定。均勻度是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。 由以上說明可看出，相對標準差其實只是把標準差去單位化，其物理意義與標準差一樣，都是數據偏離平均值的程度。因此，相對標準差愈高，代表這一群數據愈不均勻，在垂直層流場合，當然希望相對標準差愈低愈好。

5‧驗收標準


驗收基準必須是由業主訂定，設計團隊依照業主要求設計空調系統，測試單位則依規範測試，提供給業主作為允收依據。一般而言，允收條件有以下三種。

1.     相鄰兩點之風速值，差距不可大於20﹪

2.    量測之平均風速，應在設計規格之 ±5﹪以內

3.    相對標準差應在 ±15%以內

關於第一鞗的規定，差距大於20﹪表示這一區已經有足夠條件產生區域亂流，必須加以調整。關於第二條，無塵室裡面，單一的濾網平均風速，通常會定在設計規格 ±10﹪以內，總量才是±5﹪以內。一般空調則是個別出風口 ±20﹪以內，總量 ±10﹪以內。

二、濾網風量與均勻度量測

1‧說明

風量量測的目的通常是用來計算換氣量，一般是在非單一流向型無塵室，或是量測空調系統中各式各樣的出風口、回風口、排氣口等的風量時使用。只有在無法使用氣罩的場合（氣罩體積較大，有時會受限制），才能使用風速乘以面積等於風量的方式，用風速來換算風量。使用風速換算風量時，須注意出風口之有效面積以及修正係數的取得。在回風口和排氣口，使用換算法的準確度非常差，應儘量避免。

同樣氣罩通常可以量測送風與回風，正值代表送風，負值代表回風或排氣。須注意的是反向量測時，其量測範圍通常會降低。

2‧測試儀器：

風量量測應當使用氣罩（Flow Measuring Hood），氣罩的量測範圍是 15~2500 cfm，精確度要求為讀數的±3%。

由於氣罩本身會產生壓損，因此其形狀很重要，應盡量使用原廠氣罩。若有必要自行製造罩子，應注意氣流順暢並且做詳細比對。氣罩的校正非常重要，必須主機連同罩子一起校正，才能得到準確校正值。檢驗時必須使用校正合格且仍在有效期限的儀器，於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格之校正文件。

3‧測試步驟：

(1) 在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。

(2) 使用恰當尺寸氣罩將出風口完全罩住，然後量測與計錄。

(3)    依驗收標準分析所有風量，計算平均值、標準差、相對標準差，並標明不合格測試點。

(4) 記錄所有原始數值，以及分析後的數值。

4‧數據分析：

風量均勻度的計算與風速向同，都是由相對標準差來代表，其計算步驟如下。

1.    平均值：將所有風量量測值取算數平均

            Q_AM = (Q₁+Q₂+…+Q_N)/N

2.    標準差：計算所有風量量測值的標準差

3.    相對標準差：相對標準差是一個百分比，將標準差除以平均值，再乘以100得到百分比

                   RSD= SD_Q/Q_AM ×100

如前述在垂直層流場合，當然希望相對標準差愈低愈好。但是氣罩一般適用在非單一流向型無塵室，其濾網覆蓋率並非100﹪，因此計算相對標準差就沒意義。在一般空調更是不需計算相對標準差。

5‧驗收標準：

驗收基準必須是由業主訂定，一般可接受範圍與風速相同，條列如下。

1.     相鄰兩點之風量值，差距不可大於20﹪

2.    量測之平均風量，應在設計規格之 ±5﹪以內

3.    相對標準差應在 ±15%以內

三、氣流平行度量測

1‧測試目的

平行度量測的目的，是觀察在工作區域裡面氣流的運動模式，同時也可以觀察儀器設備對氣流的影響。平行度量測應該在氣流的風速與均勻度都測試完畢且通過之後進行，過早進行可能得不到正確的數據，結果是重測。

2‧測試方法

一般而言平行度的量測，是由肉眼觀察所決定。使用的工具包括煙霧、水霧、PFA、和輕質棉線。在無塵室裡面一般不使用煙霧，因為煙霧所含微粒太多，恐怕會造成污染。乾冰加熱水可以製造水霧，水霧對半導體是無污染，但是在製藥廠或生化無塵室，又怕細菌會粘著，因此也有缺點。PFA是polyfunctional alcohol（多功能酒精？），是一種水性溶液，基本上是水加染料，然後用超音波打成水霧，釋放出之後就形成可見霧氣。

煙霧或水霧的共同優點是只要粒子夠小，煙霧可隨風飄揚，可正確的反映氣流運動模式。但是其共同問題是滯空性不足，觀測時間太短。量測平行度需要花一些時間，因此需要大量煙霧或水霧，對無塵室可能造成污染。

另一種方式是使用輕質細線，讓細線隨風飄舞，然後測量氣流平行度。在早期由於棉線比較重，因此只有在風速很強的地方才能使用。無塵室的風速較低，恐怕吹不動棉線，平行度根本無法量測。在無塵室內普遍使用新的高分子材料 Flo-Viz，是用尼龍抽成單絲所製成，由於質量很輕因此適合作無塵室平行度量測。

測量平行度的方法是立一根鉛垂線，然後在濾網下方施放煙霧或是安放細線，之後觀察所施放煙霧與鉛垂線的夾角，或是量測細線與鉛垂線的夾角，就可決定氣流的平行度。

3‧測試儀器

    1.     支架

2.      鉛垂線

3.      Flo-Viz 細線

4‧測試步驟

    1.        用支架設立垂線作為基準線。

2.        將細線在室內懸吊，使其自然下垂，細線會隨空氣流向飄移。

3.        在離地2135mm處將鉛垂線與懸吊相交作為量測起點。

4.        在離地915mm處量測懸吊線偏移鉛垂線的量(mm)。

5.        偏移角=tan^-1(懸吊線徧移量/1220)。

6.        每3m×3m區域量1點。  

                                         偏移角θ=   

若是使用煙霧，其方式很類似，就是在濾網下施放煙霧，然後將鉛垂線的上端點移動到與煙霧相接觸，之後如上圖所示，將紅線當成煙霧，再計算夾角就可以了。

5‧使用三維超音波風速計

三維超音波風速計是實驗適用的精密量測儀器，拿進半導體廠內量測氣流平行度的機會不多，當然由於其客觀性十足，準確度自然較高。如果非用不可，其測試方式是把風速計架好，校準水平與方位，將探頭高度調整到1525mm，然後測量三維風速。三維風速的合量與垂直線的夾角，就是氣流的平行度。


6‧驗收標準

驗收標準當然由設計規範決定，一般都是14度。


7‧測試報告

測試報告需包括：

1.     所有的量測位置

2.     垂直水平方向位移量或風速

3.     偏移角

4.     與允收基準的比較

濾網面速量測實例

Airflow velocity and airflow volume readings

濾網面速之數據分析

平均值  V_AM

V_AM = (V₁+V₂+…+V_N)/N   

V_AM = 95.92 fpm

標準差  SDv

SD_V = 2.43

相對標準差  RSD

RSD = SD_V /V_AM = 2.43/95.92 = 2.53%

濾網流量之數據分析

平均值 Q_AM

Q_AM = (Q₁+Q₂+…+Q_N)/N   

Q_AM = 719.38 cfm  

標準差 SDq

SD_Q = 17.71  

相對標準差  RSD

RSD = SD_Q /Q_AM = 17.71/719.38 = 2.46%

2.2 壓力量測

一、說明

壓力量測的目的是確認無塵室空調系統的壓力設定。無塵室內維持相當的正壓以維持潔淨度，這已經是個 common sense，在209的舊版本中，正壓有建議值，但是後來就取消了。目前常見的正壓值約是10到25 Pascal之間。

壓力量測的時機，應該是在風速、風量、平行度等與氣流直接相關的測試結束之後立即量測，尤其不可在潔淨度量測完畢之後才量測壓力。因為如果壓力不對，要立刻調整以免影響潔淨度。量測時，所有門窗都必須關上，所有的風扇也必須維持正常運轉。

二、測試儀器：

壓力量測可使用傾斜管壓力計，指針式壓力計，或是電子式壓力計，總之只要量測範圍與精確度滿足要求即可。壓力計之精確度要求為讀數的 ±5%，量測範圍式壓力設計值而定，一般0~5mm Aq （0–50 Pascal）即可涵蓋室內外壓力差之量測。儀器需經校正合格且仍在有效期限內之才可以使用，檢測前及交附報告時均須檢附合格之校正文件。

三、測試步驟：

1.          必須在風速、風量、氣流等測試完成後，才能測試壓力，並且排氣與MAU要完全正常運轉。

2.          全部門與開口都要關閉。室外大氣壓力假設為 0.0mmAq 錶壓力。

3.          測定潔淨區域與相鄰較次級潔淨區域之壓差，再量測房間與Gowning room之間壓差，最後量測Gowning room與外部之壓差。

4.          建議壓差值為5~12Pa，並無強制規定。

5.          記錄所有數值。  

四、驗收標準：

無塵室室內外壓差之驗收標準是由業主所指定。

五、使用發煙管：

壓力量測的目的是確認氣流可以依照設計的方向移動。若是沒有規定壓力值，只需確認流向正確，或是在不方便量測的區域，可考慮使用發煙管檢視空氣流向，但是需要業主同意。發煙管在空調系統測試調整時，是非常方便可靠的工具之一。，雖然不提供數值，但是可以確認氣流流向、，也可檢視洩漏，並且隨著煙霧的移動，可確認洩漏位置或縮小檢查範圍。

無塵室完整性測試

另一個與壓力有關的測試是空間的完整性測試，完整性測試的英文原文是Integrity Test， Integrity 有完好無缺的意思，像濾網的洩漏測試，有些人就稱之為 Filter's Integrity Test。

完整性測試的做法是在無塵室外〈如走廊、或是隔壁等級較差之處〉施放微粒，然後在室內牆版接縫處用微粒計數器掃描，檢查有無洩漏。但是隨著無塵室研究數據日益充實，專家發現只要維持適當正壓，污染微粒經由已經打上矽膠的牆縫侵入的機率微乎其微，因此現在都不做完整性測試。微粒雖然比較不會由牆縫入侵，但是會從配線的開口滲入，這點必須注意。

完整性測試已瀕臨淘汰，在此不多敘述，需要這項服務者請個別聯絡。

2.3 濾網洩漏測試

  

濾網的洩漏測試應當是無塵室測試中，最複雜、最耗時間的量測項目。洩漏測試的目的，是要確認：1.濾網的材料無破損，2.安裝恰當。濾網出廠前當然要經過洩漏測試，但是在搬運與安裝過程難保完全無損，而且濾網的重要性又大於一切，因此安裝完畢都要做一次掃描，以確認濾材無任何洩漏。另外，若是安裝不恰當，微粒會從邊框漏進無塵室風口。就算是FFU系統，天花板上是負壓，若是邊框機有微粒日後仍舊會產生問題。因此，邊框掃描一樣重要。  

    濾網洩漏測試基本上是把挑戰微粒施放在濾網上游，然後在濾網表面與邊框用微粒探測儀器搜尋有無洩漏。洩漏測試有幾種不同的方式，適用在不同的場合。測試方式有：1.氣膠光度計測試法，2. 微粒計數器測試法，3.全效率測試法，4.外氣測試法，說明如下。

一、氣膠光度計測試法

1. 說明

氣膠光度計測試法是最早期的測試方式，但是因為效果非常好，到今天仍舊沿用。氣膠光度計（Aerosol Photometer）是微粒計數器的一種，也是使用雷射科技，但是它在掃描空氣樣本的微粒之後，所給的是微粒的總體強度，不是微粒數目。DOP是一種油性化學物質，加壓或加熱霧化之後，可以產生次微米等級的微粒，可用來模擬無塵室的微粒，因此被當成驗證微粒。

洩漏的定義是洩漏出上游濃度萬分之一，由於氣膠光度計可以直接顯示上下游微粒濃度的比值，因此掃描濾網非常方便。也正因其準確、可靠，美國食品與藥品管制局（FDA）規定，在其管轄範圍內（食品加工場所與醫療製藥場所），所有的濾網洩漏測試必須使用DOP與氣膠光度計。近年來由於人們懷疑DOP會導致癌症，因此多改用PAO。PAO和DOP的特性類似，使用上無多大差異。

2. 測試儀器

本測試法使用儀器為氣膠光度計（Aerosol Photometer）與微粒產生器（Aerosol Generator）。氣膠光度計的顯示版有類比與數位兩種，每年必須校正一次。微粒產生器有兩種，一種是普通的微粒產生器，只要求高壓空氣，另一種是加熱型微粒產生器，要高壓空氣和電源，微粒產生器不需要校正。  


特別注意：

使用 DOP 或是 PAO 當成挑戰微粒時，千萬不可以使用微粒計數器掃描。因為微粒計數器若是沾到 DOP 或是 PAO 等油性粒子，恐怕很快就要進廠保養，清洗雷射頭了。

3. 測試方式

濾網洩漏測試的步驟，大致上是施放微粒並檢查濃度、濾網與邊框掃描以發現洩漏、更換或修補、重測，其步驟說明如下。

1.    在圖面上記錄濾網數量並編號。

2.    確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢。

3.    使用氣膠產生器在上游施放挑戰微粒，將PAO打入濾網上游，微粒濃度是大約每公升空氣含有10到20微克的PAO。微粒愈多愈容易找出洩漏，但是超過50微克以後差別不大，少於10則很難使用。微粒濃度可用風量粗略計算，再用氣膠光度計確認。

4.    上游微粒濃度確認後，就可以在濾網表面掃描，尋找洩漏，必要時濾網四周可用塑膠簾覆蓋以確保測試之準確。

5.    在濾網表面掃描，掃描之路徑可由外而內或沿長/短邊迂迴檢測，其方式如下：

a.    每一濾網和其邊框均需測試。

b.    濾網之表面時，將探漏器擺設如圖(b)，用短邊方向前進，覆蓋全濾網

c.    掃描濾網邊框時，尤其濾網與Ceiling Grid之間，探漏器擺設可以如上圖（a）或（b），涵蓋全部接縫。

d.    利用微粒計數器之方錐形(10mm*60mm)採樣器置於濾網下25mm左右，以50mm/sec速度儀動。

e.    氣膠光度計上的讀數是上下游百分比值，因此若是數值大於0.01，即可懷疑為洩漏，可退回約100mm反覆再測，如果沒有持續高讀數，則可繼續測試，反之即為有洩漏，需作記錄且日後修補或更換。

6.    濾網若有破損則應修補或更新，然後重新再測。

7.    邊框若有洩漏，應重新安裝、調整，直到無洩漏為止。

8.    記錄時必須登記掃描結果，洩漏狀況與處理方式。

4. 驗收基準

1.    凡是連續性讀值超過0.01﹪視為洩漏，每一片濾網測試及修換後均不得有洩漏，邊框也不得有洩漏。

2.    每一片濾網的修補面積不得大於濾網面積的3。

3.    任何修補長度不得大於38㎜（1.5英吋）。

二、微粒計數器測試法

1. 說明

半導體業方面，早期也是使用DOP/PAO與氣膠光度計，但是隨著製造精密度增加，油性挑戰微粒逐漸不容許在無塵室使用，因此出現使用乾式灰塵當成挑戰微粒，在上游施放，然後用微粒計數器在下游掃描，尋找洩漏，基本概念完全相同。經過科學家一步步研究結果，發現PSL因為微粒的粒徑與濃度可以控制，因此是目前最廣為使用的標準微粒。使用時只要把PSL溶液霧化，導入濾網上游即可。

2. 測試儀器

微粒計數器測試法使用儀器是微粒計數器、微粒稀釋器與微粒產生器，微粒計數器每一年要校正一次，微粒稀釋器與微粒產生器不用校正，但是微粒稀釋器要定期保養以免阻塞。

3. 測試方式

測試步驟與氣膠法相同，大致上是施放微粒並檢查濃度、濾網與邊框掃描以發現洩漏、更換或修補、重測，其步驟說明如下。

1.    在圖面上記錄濾網數量並編號。

2.    確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢。

3.    使用微粒產生器在上游施放挑戰微粒，將霧化的 PSL 打入濾網上游，同時使用微粒計數器監視上游的微粒濃度，使微粒濃度達到每立方英尺至少有80萬顆微粒，並且維持該濃度直到掃描完畢為止。為保護微粒計數器，一般會在微粒計數器空氣吸入口加裝固定倍率的微粒稀釋器。

4.    上游微粒濃度確認後，就可以在濾網表面掃描，尋找洩漏，必要時濾網四周可用塑膠簾覆蓋以確保測試之準確。掃描時探漏器離濾網的距離是25㎜。

5.    微粒計數器測試法的掃描速度，是一個上游濃度的函數，不是一個定值，其計算公式如下：

S_R：掃描速率

C_C：上游濃度

L_S：洩漏定義，如0.01﹪

F_S：流量，一般是 1 cfm

D_P：探漏器尺寸，沿移動方向

N_P：代表洩漏顆粒數

6.    由上式可看出，上游濃度愈高，掃描可以愈快。掃描的方式與氣膠法相同，路徑可由外而內或沿長/短邊迂迴檢測。

7.    濾網若有破損則應修補或更新，然後重新再測。

8.    邊框若有洩漏，應重新安裝、調整，直到無洩漏為止。

9.    記錄時必須登記掃描結果，洩漏狀況與處理方式。

4. 驗收基準

1.    凡是連續性讀值超過0.01﹪視為洩漏，每一片濾網測試及修換後均不得有洩漏，邊框也不得有洩漏。

2.    每一片濾網的修補面積不得大於濾網面積的3﹪。

3.    任何修補長度不得大於38㎜（1.5英吋）。

三、全效率測試法

1. 說明

在某些場所如袋進袋出濾網系統（Bag-in-Bag-out Filtration System），或是濾網位於風管中段（醫院空調常用，）上游可施放微粒但下游無法掃描，就必須使用全效率測試法。全效率測試法是因為在下游無法掃描，僅能抽取一些空氣樣本做分析比較，若是下游微粒含量超過某定值則判定為洩漏，整片濾網要更換。這種測試方法的準確度並不高，因此洩漏的定義值一般要取低一些以增加準度，例如認定上游的0.005﹪或0.001﹪為洩漏。儘管如此，其準確度經常受到質疑，因此應儘量避免。以袋進袋出濾網系統而言，濾網安裝後根本不能掃描，最好的方式是安裝前先全面積掃描，確認無破損，安裝時小心安裝，安裝後再做全效率測試，就可減少爭議，至少可以釐清製造商的責任。

2. 測試儀器

全效率測試法可應用在不同場所，只要和FDA有關，就必須使用氣膠光度計，和半導體有關，就必須使用微粒計數氣。前述袋進袋出濾網系統因為都是用在醫院與生化實驗室，因此都是用氣膠光度計。

3. 測試方式

全校律法的測試步驟基本上也是上游施放挑戰粒子，下游抽氣檢驗，以決定其總體性能表現。其測試步驟如下。

1.    在圖面上記錄濾網數量並編號。

2.    確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢，並且經業主認定為合格。

3.    使用氣膠產生器或微粒產生器在上游施放挑戰微粒，使微粒濃度達到與維持在規定值。施放時須注意挑戰微粒的均勻度。

4.    上游微粒濃度確認後，就可以在濾網下游抽氣，檢查濃度。抽氣位置要盡量向後延伸，讓洩漏出的微粒與乾淨空氣完全混合。

5.    若是下游濃度超過設定值則判定為洩漏，需要更換濾網。

4. 驗收基準

由於全效率測試法並非全面積掃描，也沒有邊框的問題，因此只能規定有洩漏就得換新。

四、外氣測試法

1. 說明

外氣測試法基本上是測試空調相裡面的高效濾網時使用，因為該濾網直接吸入外氣，若是上游再施放粒子就有點浪費，因此就利用外氣當成挑戰微粒，在濾網表面直接搜尋洩漏。由於外氣粒子含量不穩定，因此這種測試法較不可靠。

2. 測試儀器

外氣測試法大部份用在空調箱，使用儀器取決於主系統，只要和FDA有關，就必須使用氣膠光度計，和半導體有關，就必須使用微粒計數氣。

3. 測試方式

外氣測試法的測試步驟如下。

1.    在圖面上記錄濾網數量並編號。

2.    確定空調系統正常運轉並可供測試，風速與風量必需調整平衡完畢。

3.    使用氣膠光度計或微粒計數器測試上游微粒濃度。

4.    上游微粒濃度確認後，就可以在濾網表面掃描，檢查洩漏。掃描方式依不同儀器而異，請參考第一、二節。

5.    發現洩漏，則要需要修補或更換濾網。

6.    邊框部份也要掃描。

4. 驗收基準

1.    凡是連續性讀值超過0.01﹪視為洩漏，每一片濾網測試及修換後均不得有洩漏，邊框也不得有洩漏。

2.    每一片濾網的修補面積不得大於濾網面積的3﹪。

3.    任何修補長度不得大於38㎜（1.5英吋）。

2.4 潔淨度量測

一、說明

     潔淨度測試是無塵室性能測試的核心，氣流測試、壓力測試，與洩漏測試，都只在確認無塵室的潔淨度不受外來影響，因此潔淨度測試都放在前述幾項測試都通過之後。潔淨度測試完畢，與落塵有關的性能因素就都測試完畢，其他測試對潔淨度影響不大，或是屬於其他環境測試。

二、測試儀器

          潔淨度測試使用微粒計數器，儀器須經校正合格且仍在有效期限內，於檢測前及交附報告時均須檢附合格之校正文件。

  微粒計數器有不同規格，最常見的是流量1cfm，最小粒徑可測到0.3mm或是0.1mm，單位多是立方英呎。至於應使用何種機台，要依業主的規範而定。一般在產業界，多依以下方式選擇微粒計數器。

                  Class 1000或更高： 0.5μm

           Class 100： 0.2μm

           Class 1 到 Class 10： 0.1μm

      若是業主要求的立境範圍超過單一微粒計數器的範圍，則應該使用兩部微粒計數器。

           目前市面上少見立方公尺的微粒計數器，因此若是無塵室的潔淨度是以ISO為基準，則要把結果作換算。單位換算，不影響新賴度上限的計算程序。  

三、測試步驟：  

(1)確定空調系統之測試調整與平衡已完成，濾網之風速及洩漏測試均已完成，並已修換破損部分。

(2)確認測試位置與測試點數：

(2.1) 測試高度：約1.00m處，或由業主指定。

(2.2) 測試點數：

  單一流向型無塵室，取樣點數計算公式如下。

  公制：

        （a）   或（b）  

  其中 N 代表公制的無塵室等級，area是面積，單位是平方公尺，但是小數點要無條件進位。在上兩式中取較小的值，  就是無塵室潔淨度測試的最小測量點數。

                      英制：

        （a）        或（b）  

  其中N代表公制的無塵室等級，area是面積，單位是平方英呎，但是小數點要無條件進位。在上兩式中取較小的值，就是無塵室潔淨度測試的最小測量點數。

          非單一流向型無塵室，取樣點數計算公式為

  公制：

  其中N代表公制的無塵室等級，area是面積，單位是平方公尺。，小數點要無條件進位。這個值，就是無塵室潔淨度測試的最小測量點數。

  英制：

  其中N代表英制的無塵室等級，area是面積，單位是平方英呎，小數點要無條件進位。這個值，就是無塵室潔淨度測試的最小測量點數。

注意：每個無塵室或無塵獨立隔間的最少量測點數是 2 點，最少的樣本總數是 5 個樣本。

(3) 取樣時間：每點的取樣時間依照等級與粒徑不同而異，可參考NEBB規範TABLE 7-2之規定。若取樣時間小於一分鐘，則以一分鐘為準。  

(4) 測試位置應均勻分佈在無塵室內，避免在會產生大量粒子之附近，且將檢測儀器以適當之架台支撐，不可以手持支撐。另外，測試位置需在業主指定(及/)或標定位置之9m²內。代表該點的最後數據，這個最後數據需小於業主規定值。

(5) 量測點數依前述NEBB規範之公式計算（與209E相同）。任一區域內至少要有二點以上之測試點且須平均分佈(除非有設備影響)，並且取樣數需大於或等於5次。任一區域之測試總點數若少於10點，需作信賴度上限分析(計算Upper Confidential Limit)。  

(6) 需紀錄所有數值，包括統計分析數據。

四、驗收標準：

潔淨度的驗收基準有二，首先是每點的微粒量測平均值必須低於規定值。也就是如果某一點取樣三次，這三個數據的平均值代表該點的最後數據，這個最後數據需小於業主規定值。

任何量測點數少於10點的無塵室（可能是無塵室內的某一隔間），該隔間必須做信賴度上限分析。潔淨度的第二個驗收基準就是，任一隔間若需使用信賴度上限分析，則該分析值也必須小於業主規定值。  

    一般而言，業主規定值都會比潔靜度等級定義少一些。在As-built測試時，規定值常常定為等級定義的10﹪，At-rest測試時，規定值常常定為等級定義的15﹪。這樣做的目的是確保在Operating 狀態，潔靜度可以為持在等級定義以下。





五、信賴度上限分析：

      任一無塵室或是獨立的隔間，若是取樣點數小於10（2到9），就必須做信賴度上限分析，分析結果需小於。信賴度上限分析有五個步驟，說明如下。

(1)    計算將該房間內，每一取樣點的平均值，也就是每個取樣點的所有樣本的平均值，代表該點的微粒量測值。公式如下                 其中 Ai 代表取樣點的平均值，C_N 是微粒量測值，N是每點的樣本總數。

(2)    計算在該房間內，所有取樣點數據的平均值（Mean），公式如下：

其中 A_L 代表取樣點的平均值，M是房間內微粒總平均值，L是房間內總的取樣點數。

(3)    計算標準差（Standard Deviation），公式如下：

其中SD代表標準差， A_L是取樣點的平均值，M是房間內微粒總平均值，L是房間內總的取樣點數。

(4)    計算標準誤（Standard Error），公式如下：

其中SE代表標準誤，SD是標準差，L是房間內總的取樣點數。

(5)    計算信賴度上限（Upper Confidential Limit），公式如下：

        UCL = M + (UCL factor x SE)

其中UCL代表信賴度上限，M是房間內微粒總平均值，SE是標準誤，UCL factor 要查表，表列如下。

    依照以上步驟所計算出的UCL，就是該房間的信賴度上限值。

2.5 溫溼度量測

一、說明：

溫濕度量測的目的是確認室內之溫溼度控制在範圍之內，溫濕度對微粒控制沒有甚麼影響，因此溫濕度測試屬於第三級測試（Level 3）。但是因無塵室多半同時也是環控室，所以溫濕度常常就一併量測了。

     溫濕度量測又分為一般量測和進階量測（General Tests and Comprehensive Tests），一般量測只是量測溫溼度在量測點的即時數據（單一量測數據），適用在對溫溼度要求不高的場所。進階量測就要紀錄在量測點一段長時間的溫濕度，目的是要觀察溫溼度隨時間的變化情形，以確認溫溼度在控制之下。進階量測適用在對溫溼度要求比較高的場所。

二、測試儀器：

常見的溫溼度儀器是電子式溫度計與鏡面冷凝光學式濕度計，一般量測和進階量測使用儀器的精度相同，溫度量測範圍是0-100℃，精確度是±0.2℃。溼度量測範圍是10﹪到95﹪，精確度是±2﹪。

一般量測要求溫度之顯示值可顯示0.1℃的變化，溼度的顯示值可顯示1﹪的變化。進階量測則要求溫度之顯示值可顯示0.05℃的變化，溼度的顯示值可顯示0.1﹪的變化。

檢測儀器需校正合格且仍在有效期限內者，於測試前或交附報告時均須檢附合格之校正文件。

三、測試程序：

一般量測的程序如下

1.    確認空調系統已經安裝完成，並已完成測試、調整、平衡。空調系統測試、調整、平衡可以平衡風量和水量，使其達到設計要求，為溫溼度控制提供正確的運轉環境，因此系統要先平衡才能測試。

2.    依據平面圖，列出各種溫濕度要求區域，並使系統達到正常運轉狀況，系統應在溫濕度自動控制之下，至少運轉24小時以上。

3.    測試點數為每個房間至少量一點，並且每個溫溼度控制區至少量一點，例如每個Dry Coil的控制範圍要量一點，量測高度為(高架)地板上1.00m。

4.    將溫濕度感測器放置同一位置，待穩定後開始記錄。

一般量測的報告應包括以下項目

1.    量測位置圖

2.    所量測的溫溼度數值與取樣時間

3.    簡單數據分析

a.    取樣點總數

b.    最小值

c.    平均值

d.    最大值

e.    平均值減最小值與最大值減平均值

進階量測的程序如下

1.    確認空調系統已經安裝完成，並已完成測試、調整、平衡。

2.    依據平面圖，列出各種溫濕度要求區域，並使系統達到正常運轉狀況，系統應在溫濕度自動控制之下，至少運轉24小時以上。

3.    測試點數為每個房間至少量一點，並且每個溫溼度控制區至少量一點，例如每個Dry Coil的控制範圍要量一點，量測高度為(高架)地板上1.00m。

4.    將溫濕度感測器放置同一位置，待穩定後開始記錄。

5.    至少每6分鐘紀錄一次溫溼度值，並且持續紀錄2小時。亦即每一量測點至少有20筆數據。

進階量測的報告應包括以下項目