洁净技术作为一门新兴的综合性科学应用技术，伴随着科学技术和现代工业的飞速发展不断更新迭代，各种规模、不同洁净度等级的洁净室(场所)为电子信息(如半导体、大规模集成电路、芯片、计算机等)、精密机械、航天、摄影像仪器、生物、制药、医疗、食品、化妆品、精细化工、涂布印刷、新材料等行业提高产品质量、保持产品一致性以及开发高新产品等方面发挥着日益重要的作用。

什么是洁净室？

  洁净室也称无尘室或清净室，是指空气悬浮粒子浓度受控的房间，通常用作专业工业生产或科学研究的一部分。洁净室可指任何给定的容纳空间并设置环境控制参数（如温度、湿度和压力等），其建造和使用的目的是减少室内诱入、产生和滞留的粒子。确切地说，洁净室有一个受控的污染水平，该水平由在指定的颗粒尺寸下每立方米的颗粒数来规定。

洁净室的发展历程

  洁净室从广义上来说是消除对人员、工艺过程和设备污染的空间，其名词和概念源于欧洲医学。1867年，英国外科医生约瑟夫·李斯特首先认识到手术期间细菌可以经空气途径感染手术部位，开创了消毒手术室内空气的先例；1955年的西部电气公司用高效空气过滤器与正压控制建成了“无尘室”，被认为是第一间洁净室。为了统一洁净空间的名称，1961年美国空军发布了空军技术条令TO00-25-203《洁净室设计和运行的标准性能标准》。1963年，美国总务管理局颁布了美国联邦标准FED-STD-209《洁净室和工作站要求受控环境》，第一次科学地依据悬浮微粒粒径与浓度的关系在双对数坐标上的直线分部规律来划分接近度级别，这是洁净技术发展史上又一个里程碑。此后洁净技术发展很快，其应用领域不断拓宽，要求洁净技术控制更多的参数，控制对象从悬浮粒子扩展为所有对工艺过程有害的污染物。1992年，国际标准化组织（ISO）成立了ISO/TC 209技术委员会，目标是协调国际标准。1999年5月，出版了第一个洁净室国际标准ISO 16644:1999《空气接近度等级划分》。现代工艺过程，特别是大规模集成电路制造工艺不断对洁净技术提出苛刻的环境控制要求，持续推动洁净技术的发展。目前，超低浓度气态化学污染物，或被称为气态分子污染物成为芯片生产和良品率的主要影响因素。为此，ISO于2013年2月发布了ISO 14644.1:2013《按化学浓度划分的空气洁净度等级》，统一的洁净室国际标准成为推动洁净室发展的强大动力。

  早在20世纪50年代后期，我国洁净技术就应国防工业生产的需求而发展起来，借鉴过苏联技术，当时应用的领域主要在仪器仪表、精密机械和有色金属提纯等；1965年中国建筑科学研究院空气调节研究所和蚌埠绝缘材料厂等单位开发了带波纹隔板的高效空气过滤器，1966年试制成功第一台洁净工作台，标志着我国洁净技术的起步；以中国建筑科学研究院为主体、14家部委下属单位参加编写的《空气洁净技术措施》于1979年3月由国家建委科教局批准实施，这是我国正式公布的第一部集洁净室设计、施工、验收的准规范性质的文件，可以说20世纪70年代基本上完成了空气净化所需的成套设备；80年代相继开始在各类型工厂项目中建成一批较高洁净度等级的洁净室，1984年，我国发布了首部相关规范GBJ 73—84《洁净厂房设计规范》后又陆续组织编制了一系列洁净室技术的相关产品、设计、施工规范，为我国的洁净厂房设计打下了坚实基础；20世纪90年代我国加大了微电子产业的投入，初步形成了集成电路设计、芯片制造、封装测试和设备材料等各个环节的完整产业链，将我国洁净技术推向高端；进入21世纪以后，在国家政策大力支持和市场需求推动下，众多企业加快了国产化与产能释放，我国已成为全球最大的高端制造业市场，同时也带动我国洁净技术向更高水平发展。

洁净室分类

按洁净室用途分类

  ①工业洁净室
  以无生命的微粒为控制对象，主要控制空气尘埃微粒对工作对象的污染。适用于精密机械工业、电子工业(半导体、集成电路等)、宇航工业、高纯度化学工业、原子能工业、光磁产品工业(光盘、胶片、磁带产生)、LCD(液晶玻璃)、计算机硬盘、光电显示、涂布印刷等生产行业。
  ②生物洁净室
  主要控制有生命微粒(如细菌)与无生命微粒(如尘埃)对工作对象的污染。
1)一般生物洁净室
  主要控制微生物或细菌对工作对象的污染，同时其内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀。适用于制药业、医院(手术室、无菌病房)、食品、化妆品、动物实验室、理化检验室、血站等行业。
2)生物学安全洁净室
  主要控制有生命微粒对工作对象的污染，适用于细菌学、生物学、洁净实验室、生物工程(重组基因、疫苗制备)等领域。

按洁净室空气流分布分类

  ①单向流洁净室
  单向流又称层流、活塞流等。气流运动成一均匀直线，并且在断截面上风速一致，有垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。
  ②乱流洁净室
  乱流又称非单向流，气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态，不适宜用于高洁净度的洁净室中。为了避免出现“扬灰”现象，乱流的回风口均设在洁净室的下部。
  ③矢流洁净室
  气流是由扇形高效过滤器圆心沿各方向半径送出的具有相同速度的矢量流。它是靠流线（迹线）不交叉的气流斜推作用，将室内空气排出室外，以达到净化的目的。

洁净室的空气流型在实际应用时可演变出很多形式，如洁净室可以是单向流和乱流组合在一起的混合流型。

洁净室等级

  空气洁净度等级(Air cleanliness class)是指洁净空间单位体积空气中，以大于或等于被考虑粒径的粒子最大浓度限值进行划分的等级标准。在采用多种工序操作时，应根据各工序不同的要求，采用不同的空气洁净度等级。洁净度和控制污染的持续稳定性，是检验无尘车间质量的核心标准，该标准根据区域环境、洁净程度等因素，分为若干等级，一般都遵循ISO 14644.1：2017。

ISO 14644.1:2017规定的洁净度等级分级

以上微尘标准转化成易理解的尘埃区域等级示图见下图所示。

尘埃区域等级示图

把微尘标准转化成易理解的洁净等级示例，如下图所示。

洁净等级示例                                           

                                                                                                                         （图片来源：制药业）

洁净室测试方法

  空态测试

  洁净室已竣工，净化空气调节系统已处于正常运行状态，室内没有工艺设备和生产人员的情况下进行测试。

  静态测试

  洁净室净化空气调节系统已处于正常运行状态，工艺设备已安装，室内没有生产人员的情况下进行测试。

  动态测试

  洁净室在处于正常生产状态下进行测试。

实践已经证明，洁净室能否发挥预期的作用和为各类产品生产提供一个理想的生产环境，与洁净室的正确设计、精心施工、严格的维护管理均有着密切的联系。

来源：中国涂布技术研究院