了解無塵室ISO等級：無塵室原理與無塵室耗材挑選重點

在食品科技、生物醫療，以至半導體等精密電子與高科技製造行業中，無塵室都是控制產品品質的關鍵設備。創建科技為各行業介紹無塵室原理及 ISO 等級標準，並說明無塵室耗材的重要性，讓您的企業及早了解與部署無塵環境。

什麼是無塵室？

無塵室（Cleanroom）是一種高度控制污染水平的環境，確保空間內的灰塵微粒有效控制在特定標準範圍內，專門設計予需要無污染環境的行業（例如半導體製造）。在排除各種污染源，無塵室亦需要精確控制溫度、濕度、氣流速度、室內壓力、噪音、振動與照明等多項環境參數。

無塵室等級怎麼區分？詳解國際標準 ISO 14644-1

無塵室等級是根據國際標準 ISO 14644-1 所定義，用來衡量無塵室內空氣潔淨度的標準。這個等級是依據每立方米（1m³）空氣中，大於或等於某特定粒徑的懸浮微粒（Airborne Particles）的最大允許數量來分類。簡單來說，無塵室 ISO 等級的數字越小，允許的微粒數量越少，代表無塵室越潔淨。

無塵室 ISO 等級分類表

無塵室 ISO 等級分為 ISO 1 到 ISO 9，共 9 個等級，以 ISO 9 最低，ISO 1 為最高。從下表可見，無塵室 ISO 每提升一個等級，對微粒數量的控制嚴格約 10 倍。ISO 的數字越小，代表對潔淨度的要求越高，允許的微粒數量越少。不同產業會根據產品需求，選擇適合的無塵室等級。例如，半導體製造普遍用 ISO 3 至 5 等級無塵室，食品、藥品等則多採用 ISO 7 至 8 級作標準。

ISO 分級	每1立方米單位（1m³）空氣量的微塵例子數上限濃度
粒徑	≥0.1μm	≥0.2μm	≥0.3μm	≥0.5μm	≥1μm	≥5.0μm
ISO 1	10	2	-	-	-	-
ISO 2	100	24	10	4	-	-
ISO 3	1,000	237	102	35	8	-
ISO 4	10,000	2,370	1,020	352	83	-
ISO 5	100,000	23,700	10,200	3,520	832	29
ISO 6	1,000,000	237,000	102,000	35,200	8,320	293
ISO 7	-	-	-	352,000	832,000	29,300
ISO 8	-	-	-	35,200,000	8,320,000	293,000

不同產業對應的無塵室 ISO 等級參考

產業應用	對應 ISO 等級	應用實例
極端奈米級製造	ISO 2	高階 EUV 光刻機、量子計算元件製造
次奈米級精密製造	ISO 3	極紫外光光學鏡片製造、原子層沉積(ALD)
先進半導體製程	ISO 4	邏輯製程 FinFET、DRAM/3D NAND 製程前段
半導體晶圓廠	ISO 5-6	晶圓曝光、蝕刻製程
半導體封裝	ISO 6-7	測試代工、封裝組裝
光電面板	ISO 6-7	OLED/LCD 封裝生產線
生物醫療	ISO 7-8	醫療器械組裝、藥品生產
食品生物科技	ISO 7-8	無菌食品生產線

無塵室 ISO 與其他地區標準的對照

除了國際通用的無塵室 ISO 14644-1 外，部分產業可能使用其他標準：

FED-STD-209E（美國標準）：美國聯邦政府於 1992 年發布的空氣微粒潔淨度標準，已於 2001 年被 ISO 標準正式取代，但在某些美國公司仍會使用，特別是半導體產業，仍會使用 Class 1、Class 10、Class 100 等。
JIS B9920（日本標準）：日本基於 ISO 14644 標準制定的日本國家標準，內容與 ISO 標準完全一致，但在應用的細節上較符合日本工業的慣例。
VDI 2083（德國標準）：歐洲製造業常見的無塵室技術標準，由德國工程師協會（Verein Deutscher Ingenieure）制定，在空氣潔淨度分級外，亦涵蓋無塵室的整體設計和運作管理。

四種無塵室等級標準可以互相對照，以下為等級對照表：

ISO 14644-1 等級	FED-STD-209E 等級 (Class)	JIS B9920 等級 (Class)	VDI 2083 等級 (Class)
ISO 1	-	1	1
ISO 2	-	2	2
ISO 3	1	3	3
ISO 4	10	4	4
ISO 5	100	5	5
ISO 6	1000	6	6
ISO 7	10000	7	7
ISO 8	100000	8	8
ISO 9	-	9	9

無塵室原理核心：氣流與濾網控制

無塵室原理是透過控制和過濾空氣中的微粒，維持室內空氣潔淨度，避免污染物影響產品或實驗品質。

1. 空氣過濾系統

空氣過濾系統是無塵室原理中最重要的部分，系統採用多層過濾法，以攔截、慣性和擴散三種機制來捕捉不同大小的微粒：

攔截機制針對體積較大的微粒，利用濾網纖維或網格結構，直接攔截灰塵和花粉等大型顆粒。
慣性機制適用於質量較大的微粒，當這些微粒在氣流中高速移動時，會因慣性作用與濾網纖維碰撞而被捕捉。
擴散機制則專門處理極小微粒如煙霧和油煙，這些微粒會因布朗運動（微粒於流體中的不規則運動）而產生不規則的路徑，增加與濾網纖維碰撞的機會。

外部空氣首先經過初效過濾器捕捉大型顆粒，接著通過中效過濾器進一步淨化，最後由高效過濾器（HEPA 或 ULPA）去除微小顆粒、細菌和病毒，確保供應到作業區的空氣達到規定潔淨度。

2. 氣流控制與分佈系統

無塵室內的氣流控制亦是維持潔淨度的關鍵，依據不同潔淨度需求，無塵室可設計成不同原理的氣流控制模式：

層流式氣流（Unidirectional Air Flow）提供單向氣流，潔淨空氣自天花板垂直向下吹送並由地板回風，適用於高潔淨度需求的環境。
亂流式氣流（Turbulent Flow）讓空氣在室內隨機流動，適用於潔淨度要求較低的環境，成本相對較低。

氣流系統亦可分為三個類型：

加壓靜壓箱系統：將空氣泵入靜壓箱後，推送通過過濾器進入無塵室。
管道送風與管道回風系統：透過管道輸送空氣進出無塵室。
管道送風與開放回風系統：空氣通過管道輸送後，自然流入開放式回風系統，屬最高成本效益的選擇。

3. 壓力控制與密封技術

憑精確的壓力控制原理，無塵室有效防止污染物的交叉傳染，需維持適當的正壓或負壓環境。正壓無塵室持續泵入潔淨過濾空氣，當門窗開啟時空氣會向外流出，防止外部污染空氣滲入，適用於保護敏感產品如微晶片製造。負壓無塵室則用於防止內部污染物外洩，用於處理有害物質的環境。

壓力控制系統包含專用的空氣處理系統，配備 HEPA 過濾器供應過濾調節空氣，並透過控制供應與排出的空氣量來維持所需壓差。系統必須嚴格控制氣密性，包括門窗及管道的密封，並配備壓力監測系統持續監控壓差變化。

4. 環境參數監控系統

無塵室亦配備先進的即時監控系統，持續追蹤並控制多項關鍵環境參數。監控系統整合粒子計數器、感測器和軟體網路，提供連續監測、警報和回饋功能。監控的參數包括微粒數量、溫濕度、壓差、氣流速度、二氧化碳濃度、活性微粒和氧氣濃度等。系統能即時提供警報，當數據超出正常範圍時立即通知管理人員，確保無塵室環境始終維持在規定標準內。

無塵室耗材的分類及重要性

在以上各系統的硬件以外，無塵室耗材對於維持無塵室等級標準的無塵環境亦屬必要，包括：

空氣過濾系統耗材

空氣過濾系統是無塵室的核心，過濾系統風機需要配合使用空氣濾網，它是無塵室最重要的耗材，必須定期更換以確保符合無塵室 ISO 14644-1 標準的空氣潔淨度要求。

預過濾器：屬於初效過濾器，可保護更昂貴的 HEPA 過濾器免受堵塞，建議每年更換 6 次或每 2 個月更換一次。

袋式過濾器：屬中效過濾器，普遍每年更換一次。

HEPA 過濾器（高效粒子空氣過濾器）：作為高效過濾器，標準的 HEPA 過濾器必須去除 99.97% 的 0.3 μm 或更大粒子。更換頻率根據使用的環境而異，行業標準是每 3 年換一次，在預過濾器妥善保護之下，可每 4 至 6 年更換一次。經過定期完整性測試，最長使用壽命可達 8 年，但在高污染環境（例如 ISO 8 級無塵室）中，可能需要每年更換。

ULPA 過濾器（超低滲透空氣過濾器）：性能超越 HEPA，可捕獲超過 99.999% 的粒子。在免受損壞和過度使用的保護下，ULPA過濾器應每 4 至 6 年更換一次。