クリーンルームとは


日常生活においてクリーンルームって聞きなれない言葉です。

昨今AIや電気自動車やハイテクノロジーロボット、スマートフォンやiPad、ナノテクノロジー、テクノロジーも変革と最新鋭の発展を続けています。

私たち日常的な生活送る上で、生活用品など

商品になるまでの過程では、食品も含めてクリーンルームはなくてはならないものです。

クリーンルームがあって製造、加工、研究、治療が行われているおかげで、私たちの生活の

安全で快適な生活は維持され守られているのです。

壊れにくい強度な製品、安定した品質や、定評を得る製品を作るためには、

クリーンルームという徹底管理の下で精密に精巧に作られてこそ完成されるものなのです。

クリーンルームで作られたものの安心感、信頼性、安定感、高品質 これは様々な消費者、

エンドユーザー、クライアントへの製造過程からしっかりとした品質の向上、安定性を保てばおのずと生まれてくるものです。

 

クリーンルームのクオリティ

5ミクロンまでの塵、埃、ゴミはパーティクルカウンターで計測可能です。

計測方法にはパーティクルライトというものもあります。

これ以上小さかったり1ミクロンに満たないパーティクルは空気中を常に浮遊し、

地に落ちることなく漂い続けて人の動きなどの些細な空気の流動でもあらゆる場所へ、

浮遊粒子状物質は移動します。HEPAフィルターというものが今では多く使われています。

HEPAフィルターの優れているところは、0,3ミクロン以上のパーティクルを99パーセント除去できるところです。

HEPAフィルターの使用を含めて、クリーンルームでは気流、陽圧、

室内と室外の気圧を大きく変えることで外からの塵、埃、ゴミの室内侵入を防ぎます。

半導体


半導体工場では昔から床をグレーチング構造にして、床に塵、埃、

ゴミを溜めないで床下に落下させる構造が採用されてきました。

クリーンルームを無塵状態に保つためには、推積させない、除去する、清掃する事がとても大切です。

ミクロンサイズの塵、埃、ゴミは様々なところからやってきます。

外部からの汚れた空気の侵入、作業者からの発塵、クリーンルーム内の装置、

ツールからの発塵、原材料、包装材に付着した塵、クリーンルーム内に推積した塵の再浮遊など様々です。

菌も同様です。

クリーンルームの掃除について

これを除去するためには清掃がとても重要で、

清掃方法の道具として粘着ローラーやワイパーが使用されています。

粘着ローラーやワイパーにはそれぞれの特性と使用方法があり、

粘着ローラー使用の場合凹凸に弱く交換のタイミングがポイントになります。

ワイパーは除去には優れていますが、際の部分に塵が蓄積するのでその除去も必要となってきます。

入室の流れ

クリーンルーム入室管理も徹底されています。

クリーンルーム前室に入る前に、コートはロッカー、靴は靴入れに置き、

そしてクリーンルーム前室に入室します。

クリーンルーム前室は非常に狭いので3人ずつ入室します。

そこで着替えます。前室にはクリーンウェア、マスク、スリッパ、パスボックスがあります。

クリーンルームに持ち込み可能なものは、ボールペン、テキスト、無塵紙のみです。

最近、twitterなどでsmartphoneの持ち込みなど見受けられますが不可です。

エアブローでダスト、塵を落としてからパスボックスに入れます。

クリーンウェア着用方法は、マスクをつけ、つなぎタイプ、フード体型のクリーンウェアを着ます。

クリーンソックスを付けます。クリーンルーム用スリッパを履きます。そしてエアシャワーを浴びます。

手を洗いラテックス手袋を付けます。そしてクリーンルームに入室します。

ここでの設備と清掃備品と空間管理、良品質のディスポーザブル品がクリーンレベルの保持に重要なのです。

一つでも負の要素があればたちまちクリーンルーム環境はクリーンレベルが下がります。

クリーンルームは常に徹底した管理の下でそのプロセスの一部として高水準維持されています。

塵などの推積チェック、設備、機器等のチェック、循環風量の確保、陽圧の確保、

配線ダクトの室内露出を最小限にする。

帯電させない。除電する。清掃、消毒、殺菌を行う。

気流状態、風速、室内圧力、差圧、フィルターのリーク、

湿度管理、温度管理落下菌、浮遊菌が209E規格になるようにしなければなりません。

クリーンルームの種類

 

Industrial clean room ICR

インダストリアルクリーンルームは工業用クリーンルームです。

フィルム工場や半導体、精密機械工場はほんのわずかな浮遊微粒子で歩溜まりの低下につながります。

これをなくすためクリーン化が必要となります。

Biological clean room

バイオロジカルクリーンルームBCR

菌の繁殖を抑える無菌室を求めたものがバイオクリーンルームです。

ほぼ大部分のウィルス及びバクテリアは空中浮遊微粒子に付着しているので、

微粒子を取り除くことで菌類も同時に取り除くことができます。

薬品、医学、手術室、病院、食品に有効なのはバイオロジカルクリーンルームです。

クリーンルームの規格 

クリーンルームとは空気中における浮遊微粒子、浮遊微生物を定められた清掃度レベル以下に徹底管理され、

必要に応じて温度、湿度、圧力などの環境条件についても管理された空間です。

清掃度クラスはアメリカ連邦の定めた、Fed、Std209EとJIS B9920 

ISO14644-1の2つの規格に分けられます。アメリカ連邦規格、

Fed、Std209Eは1立法フィート当たりに含まれる粒径0,5マイクロメートル以上の粒子の数でクラス分けが定められています。

クラス1~クラス100,000

クラス分けは1フィート立方体中に0,5ミクロン以上の微粒子が1000以下でクラス1000、

クラス100であれば100個以下です。クラスの数値が小さいほど塵、埃の少ない空間となります。

JIS B9920 ISO14644-1は1立方あたりに含まれる粒径0,1マイクロメートル以上の

粒子の数でクラス分けが設定されています。

清掃度を示す尺度として単位体積中に存在する微粒子の数を表すのが一般的です。

現在、清掃度規格は国際統一規格ISOに移行されてきています。

この規格では1立方メートル中の空気中に存在する0,1ミクロン以上の微粒子数が基準になっていて、

ISOクラス1~9に分類されています。

地球上のそれぞれの場所をクラス分けすると、

雲の上の空間はクラス1000程です。海の上はほぼクラス10000です。

オフィスなどの空間はクラス1000000程です。都会の街空間はクラス5000000です。

各分野においても必要なクラスレベルがあり、

必ずしも最新鋭、最先端の最高水準のクリーンルームを必要としているわけではありません。

企業分野のクリーンルーム

各用途に合わせた、必要水準のクリーンルームでよいのです。

大きさもそうです。半導体工場はクラス1~100の環境を維持する必要があります。

続いて、電子部品工場、光学機械工場、精密工場などはクラスレベル100~10,000です。

薬品や食品工場はクラス100~100、000です。その他、

印刷工場、自動車部品工場、手術室、治療室、などはクラスレベル1,000~100、000です。

もう少し細かく分類しますと、

クラス100・ISO5はインダストリアルクリーンルームICR⇒半導体素子、集積回路、

液晶、ディスク、コンデンサー、ミニチュアペアリング、人工衛星部品、薄膜回路など、

同じくクラス100もしくはクラス1000でバイオロジカルクリーンルームは、

薬品、注射薬、錠剤、点眼薬、医療機器の製造工程、抗生物質の検査などと、

手術室、新生児室、臨床検査室、無菌動物室で、

インダストリアルクリーンルームのクラス1000レベルだと光学レンズ、

交通信機器、ファクシミリ、プラスチックレンズの製造工程などです。

続いてクラス10000ISO7のインダストリアルクリーンルームは電子部品、

電子計算機、電子式計測器、TVの製造工程、マイクロモーターや時計などの製造に必須です。

同じクラス10000またはクラス100000ISO8のバイオロジカルクリーンルームだと食品加工、

インスタント食品加工、きのこ栽培、無菌食肉動物飼育、植物育成、養殖、農業製造などです。

インダストリアルクリーンルームのクラス100000だと光学機器、写真フィルム、カメラ、ジャイロスコープ、

真空管、ビニール、合成樹脂等の製造ラインなどに必要です。さらに細かく分類しますと、食品分野では、

蒲鉾、竹輪、ソーセージ、ハム、味噌、醬油、酒、ビール、パック製品、牛乳、ヨーグルト、

チーズ製造に汚染防止、腐敗防止、変質防止のためにクリーン環境が必要です。薬品分野では、

注射薬製造の調合、充てん、抗生物質の混合、充てん、検査 錠剤の製造の混合、打錠、糖衣に

点眼液の調合、分注にその他医療機器製造のディスポーザブル製品に必要です。

医療分野では臓器移植、や一般手術など高度な技術での手術中の感染防止など、

菌による抵抗力がない新生児や未熟児の保護のため、菌類、カビ組織培養検査などの臨床検査に、

無菌動物の飼育、研究また血液や、リンゲル液、ワクチン保管にも、ICU,CCUや回復室にも必要です。

培養中の雑菌汚染防止にキノコ栽培に必要ですし、蚕や魚その他の養殖に菌を繁殖させないために必要です。

工業分野では、電子、精密機械、光学機械、印刷、セラミックの製造に欠かせません。

航空機の部品製造や人工衛星の部品製造にも欠かせません。

クリーンルーム内の気流を分析 

クリーンルームはクリーンルーム内の気流を分析、

コントロールしてクリーンレベルを維持するシステムも備わっています。

コンペンショナル方式やダウンフロー方式、クリーントンネル方式があります。

その他にも、建設事の環境振動状況など構想の段階から徹底されています。

外気処理するフィルターも重要な役割を持つため小規模用の空調フィルター、

大規模クリーンルーム用空調フィルターがあり、なくてはクリーンレベルを保つことはできません。

製造工程別にどの製造個所にクラスレベルを設けるかも細分され徹底して行われています。

温度、湿度管理もそうです。帯電防止も壁紙などで内装から管理されています。

外からクリーンルーム内に汚染物質、粉塵、

埃が流入するのを防ぐためクリーンルームは常にプラス圧に保たれています。

そして装置から発生するミスト、ガス、熱を外へ排気しています。

クリーンルーム向けの消耗材

微粒子、塵、汚染物質の最も大きな発生源は人からと、装置からです。

人からの発塵を防止するためには、無発塵、帯電防止、

発生塵埃が外に出にくい構造の機能性に優れた防塵衣が求められています。

マスク、手袋、キャップも同様です。繊維はポリエステル長繊維、炭素繊維が適しています。

装置からの発塵は設置場所、排気の徹底によって管理します。

実際案件 

アメリカ航空宇宙局(NASA)宇宙建造用クリーンルームでも微生物の存在が発見された事例があります。

微生物の集合体、菌類、古細菌からなるものが確認され、

栄養分が極端に少ない環境下であっても菌株のほとんどが成長していて、

これらはマーズオデッセイ、フェニックスから発見されここで見つかったアシネストバクター細菌の分析を行ったところ、

洗浄剤によって生物分解していることがわかりました。生物分解能力をエチルアルコール、

イソプロピルアルコール、Kleenol30に対して持っていました。

洗浄剤が微生物のエネルギー源になっていました。

このように、微生物、塵、埃、細菌、パーティクルの除去の問題は未だに続いているのです。

最後

半導体業界においては、常に高水準、高基準のクリーンルームの製造が求められてきたため

サッカー場の広さでパーティクルが何個あるかないかの世界なので、

装置から消耗品、すべてのクリーンルームに関わるものも高水準、

高品質ということです。空気中の塵、埃、パーティクルが規定値内で管理、

コントロールされ、温度、湿度、圧、気流も

管理され例えばレーザーライトで照射して粒子の空間内での動き、

発生するタイミング、温度変化や、機械の振動、圧力変化時、

など徹底チェックされクリーンルームはレベルを保たれています。