4-4 清浄度とは

 

清浄度とはクリーンルーム内でどれくらいの異物が存在するかを示す、空間のきれいさを表す度合いのことです。身の回りには肉眼でとらえきれないほどの小さな異物が浮遊しており、クリーンルームでは微小な異物がなるべく抑えられた清浄な空間を保つことが義務付けられています。製造や保管の段階で異物が付着してしまうと、製品が正常に働かないなどの異物不良に繋がってしまうからです。ですので、ものづくり現場では異物不良対策として、清浄度を厳正にチェックする必要があるのです。
 

清浄度にも規格があります。業種によって求められる清浄度が異なります。特にエレクトロニクス分野では微細な部品を扱うため、より高い清浄度が要求されます。清浄度の規格として特定の体積にいくつ異物が存在し、どのくらいのサイズの異物が浮遊しているのかを数値化し、クラスで表します。数値が低ければ低いほどその空間は清浄であるとされています。日本では米国連邦規格であるFED規格と国際規格であるISO規格を併用しています。
 

1立方フィート中(１ft(フィート)＝30.48ｃｍ)に含まれる粒径0.5㎛以上の異物を測定し、クラス1～100,000で分類します。古くからこの規格を広く使われてきました。クラス100,000、10,000、1,000…といったように１桁単位でクラスを刻み、クラスの値が小さいほどその空間が清浄であるとされています。例えばクラス10,000とは1キュービックフィートの中に0.5μm粒子が10,000個以下の場合を指し、クラス1,000とは0.5μm粒子が1,000個以下の場合を指します。
 

1立方メートル中に含まれる粒径0.1㎛以上の異物を測定し、クラス1～9で分類します。現在はこのISO規格が国際規格となり主流になっています。クラスは１ずつを刻み、クラスの値が小さいほどその空間が清浄であるとされています。例えばクラス７とは1立方メートルの中に0.5μm粒子が352,000個以下の場合を指し、クラスと6は0.5μm粒子が35,200個以下の場合を指します。
 

 

清浄度の高い環境を整えるに越したことはないのですが、高い清浄度を維持しようとすると、その分だけ設備費・運転費などのコストが高額になり、また管理面での負担も増大します。したがって、工場の製造品目を考慮して、実用的な範囲で清浄度とコストのバランスを決定する必要があります。
参考までに、業種ごとに目安となる清浄度を以下にまとめます。
 

 

清浄度に対して最も厳格な管理を実施しているのが半導体分野です。特に前工程ではウエハ上にナノメートルサイズ（1ナノメートル＝1マイクロメートルの1/1000）のパターンが形成されるため、異物がどれだけ微細であっても付着すると致命的な欠陥となってしまいます。後工程では前工程程の清浄度は要求されませんが、異物混入による導通不良やリークを防ぐための清浄度を確保する必要があります。
 

コンデンサやプリント基板の製造工程で異物が混入すると、素子や電極パターンの微細化に伴い導通不良やリーク等の不良が発生する可能性が高くなっています。そこで、高い清浄度クラスで管理することにより、不良品の発生を防いで製品の生産性の向上と品質管理を行います。
 

レンズやミラーなどの光学機器に異物が混入すると、不良や損傷の原因になります。また、高精度機械部品では製造工程の中で寸法の狂いが発生する原因にもなります。高い清浄度を保つことにより微細異物の除去と製品の品質管理を同時に行います。
 

薬品や医療機器の製造工場では、汚染や異物混入を防ぐ対策が求められ、クリーンルームによる空気環境の管理は人々の健康を守るために欠かせません。病院の手術室や治療室においても、感染症や薬剤汚染を防ぐため、清浄な空気環境の維持が必要です。微粒子や微生物を極力排除した空気環境を確保します。
 

食品の加工・製造では、安全確保のためクリーンな空気環境の維持が重要です。微生物や微粒子はもちろん、製造工程のなかで毛髪、虫、金属片などが異物する可能性もあるため、徹底した対策が求められます。異物混入は企業の信頼や業績に影響するため、クリーンルームの清浄度の管理は不可欠です。
 

清浄度が高ければ高いほど異物がない環境にあるので、作業中に異物が入り込む危険性は低く安心して作業できるでしょう。ところが、以下の二つの理由から、実は少しずつ清浄度が損なわれていることはご存じでしょうか。
　一つ目は作業員と搬入物の出入りで異物を持ち込む点です。作業員は防塵衣を着用しエアシャワーで全身の除塵を施し、搬入物はパスボックスを通じて付着した異物を取り除くことで、クリーンルームへの侵入を防ぐとされています。しかしこの方法で完全に防ぐのは困難です。なぜならば、エアシャワーでは内部の乱気流で乱舞するホコリがドアの開閉によってクリーンルーム内にも漏れ出し、清浄な空間を汚してしまいます。またパスボックスでは、エアカーテンによって起こした強い気流を巡回させて異物を取り除いていますが、ボックス内で異物を巻き上げ、取り出した時にクリーンルームへホコリが流出してしまいます。このようにしてクリーンルーム内の清浄度を下げてしまうのです。

 

　二つ目は、作業者と設備から異物が発生する点です。製造と異物発生は隣り合わせです。なぜなら資材を加工する際に出てくる削りカスや粉塵などはどうしても発生してしまうからです。加工過程で生じた細かな異物は空気中を漂い、ワークに付着するリスクがあります。発生してしまう異物をいかに抑え、回収するかが焦点となります。しかし実際は発生した異物を回収するのが難しいのが現状のようです。
 

 

以上のように、クリーンルームの増設・新設はイニシャルコスト、ランニングコストの負担が大きいだけでなく、導入後に狙った通りの清浄度を維持する事が難しいという実態があります。クリーンルーム導入に踏み切れない方、狙った清浄度が得られない方、清浄度を上げているはずなのに異物不良が減らない方は、是非TRINCにご相談ください。TRINC方式を採用することで、既存の作業環境をクリーンルームに匹敵する清浄空間に変えるだけでなく、独自の空間除電®技術、イオン制御技術により、清浄度で示される以上に異物が付着しない理想的なクリーン環境を実現することが可能です。
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