Aerosol คืออะไร เกี่ยวข้องยังไงกับ Cleanroom Testing

การทดสอบห้องคลีนรูม (Cleanroom Testing) ตามหลักเกณฑ์ NEBB จะมีชื่อเรียกว่า Cleanroom Performance Testing (CPT) ซึ่งมีทั้งการทดสอบสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ และการทดสอบคลีนรูมสำหรับอุตสาหกรรมทางการแพทย์ โดยจะมีความแตกต่างกันในด้านรายละเอียด

การทดสอบคลีนรูม หรือ Cleanroom Testing มีการทดสอบหลักๆ อย่าง การทดสอบการรั่วไหลของแผ่นกรอง (Filter Leak Test) โดยจะเป็นการตรวจสอบโดยใช้สารละอองลอย ที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า Aerosol ในการตรวจสอบ ซึ่ง Aerosol คืออะไร? และ Aerosol มีความสำคัญอย่างไรกับการทดสอบคลีนรูม? วันนี้ Cleanroom by VOV จะพาทุกคนไปทำความรู้จัก Aerosol ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบคลีนรูมกัน!

อ่านบทความ 10 สาเหตุรอยรั่ว HEPA Filter ที่ควรรู้

Aerosol สารที่สำคัญในการทดสอบคลีนรูม (Cleanroom Testing)

อันที่จริงแล้ว Aerosol คือ ละอองลอย จะเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ลอยอยู่ในอากาศ เป็นสถานะของแข็งหรือของเหลว เช่น ฝุ่น เกสร หมอก แต่ในทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Aerosol จะรู้จักกันในสิ่งที่เป็นชื่อเรียกโดยรวมในการทดสอบ แต่สิ่งที่ใช้ในการทดสอบคือ PAO หรือ Polyalphaolefin ที่เป็นน้ำมันหล่อลื่นสังเคราะห์ (Synthetic Oil) ชนิดหนึ่ง (หรือเรียกว่าน้ำมันเครื่องก็ได้) โดยถือว่าเป็นน้ำมันที่มีความบริสุทธิ์มาก มีความหนืดคงที่ ต้านทานการเกิดปฎิกริยากับออกซิเจนสูง มีการระเหยตัวต่ำ จึงทำให้ PAO เป็นน้ำมันที่มีต้นทุนการผลิตสูง และมีราคาแพงกว่าน้ำมันเครื่องทั่วไป

โครงสร้างทางเคมีของ Polyalphaolefin

เนื่องจาก PAO มีคุณสมบัติเป็นน้ำมันจึงต้องผ่าน Generator เพื่อสร้างความร้อนให้ PAO แตกตัวกลายเป็นไอ (ขนาดประมาณ 0.3 µm) เข้าไปในระบบอากาศห้องคลีนรูม หรือ HVAC System และตรวจสอบ Aerosol ว่ามีการผ่านมาถึงตัวกรอง เช่น HEPA Filter ก่อนเข้า-ออกคลีนรูมหรือไม่ เพื่อตรวจการรั่วไหลของแผ่นกรองนั่นเอง โดยใช้เครื่อง Photometer หรือ Particle Counter ในการวัดค่า (แล้วแต่กรณี)

Aerosol Photometer

การทดสอบคลีนรูมสมัยก่อนจะใช้อีกสารหนึ่งที่ชื่อว่า DOP หรือ Dioctylphthalate แต่ได้รับการตรวจสอบว่าเป็นพิษและสามารถก่อมะเร็งแก่ผู้ใช้งาน จึงถูกยกเลิกไปและผู้ทดสอบหันมานิยมใช้ PAO ในการทดสอบแทน

อ่านการทดสอบคลีนรูมตามหลักเกณฑ์ NEBB ได้ที่นี่

หลักการทำงานของ Aerosol ในการทดสอบการรั่วไหลของแผ่นกรองในห้อง Cleanroom

การปล่อย Aerosol เพื่อทดสอบการรั่วไหลของ HEPA Filter (Filter Leak Test) ทำได้ 2 วิธี ได้แก่

1) การใช้ Hot Generator

เป็นการใช้ความร้อนในการเปลี่ยนสถานะของน้ำมัน PAO เป็นไอ โดยใช้อุณภูมิประมาณ 450 องศาเซลเซียส เพื่อให้วัตถุนำความร้อนภายในเครื่อง Generator ร้อนขึ้นและปล่อยน้ำมันลงไป เมื่อน้ำมันเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอก็ปล่อยเข้าสู่ระบบ HVAC หรือระบบระบายอากาศเพื่อทดสอบรอยรั่วของ HEPA Filter โดยการทดสอบด้วย Hot Generator จะเหมาะกับระบบ HVAC ขนาดใหญ่ ซึ่งมีค่าอยู่ที่ประมาณ 6,500-65,000 cfm

การใช้ Hot Generation ให้นึกภาพง่ายๆ ว่าเหมือนใช้เตาปิ้งบาร์บีคิว เวลาน้ำมันจากเนื้อสัตว์หยดใส่ความร้อน (ถ่าน) แล้วมีควันลอยขึ้นมา

2) การใช้ Cold Generator

วิธีการใช้ Cold Generator เรียกอีกชื่อว่า Laskin Nozzle ตามชื่อของ Laskin นักวิทยาศาสตร์ผู้คิดค้นวิธีการนี้ขึ้นมา โดยการเป่าลมเข้าสู่เครื่อง Generator และส่งน้ำมันผ่านหัวฉีด (Nozzle) เล็กๆ ที่ติดกับตัวเครื่อง แล้วส่งเข้าไปสู่ระบบ HVAC System ซึ่งวิธีการนี้จะเหมาะกับพื้นที่ HVAC ที่มีขนาดไม่ใหญ่ หรืออยู่ที่ประมาณ 450-1600 cfm นั่นเอง

การใช้เครื่องมือในการวัดค่า Aerosol ในการตรวจสอบรอยรั่วของแผ่นกรอง HEPA Filter

ในการทดสอบ Aerosol ด้วย PAO ส่วนใหญ่จะใช้ตามมาตรฐาน GMP ในโรงงานผลิตยา โรงพยาบาล หรือสถานที่ทางชีวภาพต่างๆ ฯลฯ แต่ในการทดสอบคลีนรูมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (ICR) เช่น ไมโครชิป เซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ จะแล้วแต่ Owner เพราะน้ำมันจะมีสารบางอย่างตามธรรมชาติ เช่น ซัลเฟอร์ (กำมะถัน) ที่จะส่งผลกระทบและสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ได้ 

Particle Counter

ดังนั้น จึงกล่าวได้ว่านอกจากการใช้ Photometer เป็นเครื่องมือวัดรูรั่ว (ด้วยน้ำมัน PAO) อย่างแพร่หลายแล้ว ยังมีการใช้เครื่อง Particle Counter* และเครื่องวัดฝุ่นแบบแยกขนาดฝุ่น หรือ Discrete Particle Counter (DPC) ที่เป็นที่ยอมรับในการตรวจหารอยรั่วของแผ่นกรอง HEPA Filter ด้วยอนุภาคฝุ่นอีกด้วย ซึ่งแล้วแต่ความต้องการของ Owner เป็นหลัก

*นอกจากนี้ในการวัดรอยรั่วของแผ่นกรองด้วยเครื่อง Particle Counter ยังมีการใช้วิธีการ Dilute ผ่านเครื่องมือเจือจางละอองลอย (Aerosol Dilution System) เพื่อผสมน้ำมันกับอากาศภายนอกให้เจือจางภายในเครื่องมือก่อนส่งต่อเข้าเครื่อง Particle Counter เพื่อรักษาคุณภาพเครื่องมือ

การวัดค่า Filter Leak Test สามารถวัดได้โดยการใช้ Aerosol หรือจะวัดจากค่าฝุ่นด้วยเครื่อง Particle Counter ก็ได้ ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมและความต้องการของ Owner หรือผู้มีอำนาจตัดสินใจจะกำหนด ซึ่งการทดสอบโดยบริษัทที่ได้รับมาตรฐานสากล NEBB และ ISO 14644 จะทำให้มั่นใจได้ในเรื่องของความแม่นยำ และมีประสิทธิภาพยอมรับได้ในระดับสากล