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クリーンルームってどんなもの?

クリーンルームとは

クリーンルームは、空気中のゴミやホコリ、浮遊微生物などの混入(コンタミネーション)を防ぐために一定の清浄度レベルになるように管理された気密を保った部屋です。
必要に応じて、温度、湿度、圧力、微量ガス成分、静電気、微振動、電磁波などの環境条件も管理されます。

クリーンルームの構造

高性能エアフィルタ(HEPAフィルタ、ULPAフィルタなど)とファンが一体化したFFU(ファンフィルターユニット)を天井部分に取り付け、気密をとった室内に清浄化された空気を給気することで、コンタミナントの侵入を防ぎます。また、室内の圧力管理のために、床面あるいは床面近くの壁面にダクトなどによる排気経路が設けられ、空気を建屋外に排気したり建屋内で循環させたりする構造をとります。
給排気システムの違いから一方向式クリーンルームと非一方向式クリーンルームがあります。

一方向流方式クリーンルーム

一方向流式のクリーンルームは、天井全体、壁一面に高性能フィルタ(HEPAフィルタ、ULPAフィルタなど)を配置することで、気流が部屋全体で一定の方向に流れます。コンタミナントは、気流に沿って押し出されるように室外に排出されるので、コンタミナントが室内に滞留・蓄積しにくい構造です。
換気回数は200回~300回以上/hを要しますがISOクラス5以上の高い清浄度が形成できます。しかし、イニシャルコスト・ランニングコストともに高くなるほか、クリーンゾーンの拡張や移動は困難なことに留意する必要があります。

非一方向流方式クリーンルーム

非一方向クリーンルームは、室内の天井や壁面の一部に高性能フィルタ(HEPAフィルタ、ULPAフィルタなど)を設置し、別の一部にダクトなどの排気口を設けます。清浄空気を室内に供給し、室内で発生したコンタミナントを希釈して排出する構造です。一方向式クリーンルームのように、押し出して排出することが困難なので清浄度はクラス6~8と低くなりますが、一方向式クリーンルームと比較してイニシャルコストとランニングストを抑えることが可能です。ただし、清浄空気の吹き出す部分と吹き出さない部分が混在するため、ところどころ気流が滞留し、気流の渦が発生してしまいます。製品が汚染されるリスクが高くなるので留意が必要です。

クリーンルームの種類

JIS Z8122の中で、クリーンルームは「インダストリアルクリーンルーム(ICR)」と「バイオロジカルクリーンルーム(BCR)」の2種類に大別されています。大きくは工業用とバイオ用に分かれ、それぞれの制御対象がゴミやホコリなのか微生物であるのかが異なります。JISでの定義は次のようになります。

インダストリアルクリーンルーム(ICR)
工業品の製造工程で用いるクリーンルームであって、
主に空気中における浮遊微小粒子が管理された空間

【主な使用分野】

シリコンウェーハ、フォトマスク、半導体(基板工程・組立工程)、液晶、ハードディスク、プリント基板、精密機械など

バイオロジカルクリーンルーム(BCR)
主としてバイオテクノロジーの分野で用いられるクリーンルームであって、
主に空気中における浮遊微生物が管理された空間

【主な使用分野】

医薬品製造、病院、食品、飲料、化粧品、宇宙産業、バイオテクノロジー、遺伝子研究など

クリーンルームの特徴

クリーンルームは気密を保った室内に清浄空気を送り込むことで、室内の清浄度レベルを維持しています。そうすることでクリーンルーム外部の空気が流入してくることを防ぎますが、一方で気密をとる構造上、一度持ち込んでしまったコンタミナントや室内で発生してしまったコンタミナントが外に出て行きにくいという特徴があります。 そのため、クリーンルームを運用するときは、クリーンスーツの着用やエアシャワーの使用により室内にコンタミナントを持ち込まないこと、また作業レイアウトを工夫して室内で発生させないことが重要です。 同時に、発生したコンタミナントを素早く排出できるクリーンルームを選択することが望ましいとされています。