Cleanroom กับมาตรฐานความสะอาดโลก ISO 14644
การพัฒนาและรักษามาตรฐาน Cleanroom ให้สอดคล้องกับมาตรฐานสากลอย่าง ISO 14644 ในประเทศไทยเป็นสิ่งที่ท้าทาย แต่มีความจำเป็นสำหรับการยกระดับอุตสาหกรรมที่มีความละเอียดสูง เช่น อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ และ Advanced Packaging ให้สามารถแข่งขันในตลาดโลกได้ ดังนั้น การออกแบบและบริหาร Cleanroom ไม่ใช่แค่ในเรื่องของเทคโนโลยี แต่คือ ระบบรวมของวิศวกรรม พฤติกรรม และการควบคุมคุณภาพที่ต้องบูรณาการอย่างรอบด้าน
Cleanroom เป็นพื้นที่ที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด เพื่อป้องกันการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการผลิต โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่มีความละเอียดของชิ้นงานอยู่ในระดับไมครอนหรือนาโนเมตร เนื่องด้วยอนุภาคขนาดเล็กเพียงไม่กี่ไมครอนสามารถส่งผลต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ได้
ISO 14644 มาตรฐานที่กำหนดระดับความสะอาดของ Cleanroomมาตรฐาน ISO 14644 เป็นมาตรฐานสากลที่ใช้ในการกำหนดระดับความสะอาดของ Cleanroom โดยแบ่งออกเป็นหลายระดับ (Class) ตามจำนวนอนุภาคที่อนุญาตให้มีอยู่ในอากาศต่อปริมาตรหนึ่งลูกบาศก์เมตร ตัวอย่างเช่น ISO Class 5 อนุญาตให้มีอนุภาคขนาด 0.5 ไมครอน ไม่เกิน 3,520 อนุภาคต่อลูกบาศก์เมตร เหมาะกับกระบวนการที่ต้องการความสะอาดสูง เช่น
การประกอบชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ เป็นต้น
ระดับความสะอาด (Class) ของ Cleanroom Class 1 ใช้ในกระบวนการผลิต IC หรือ วงจรรวมที่ต้องการความแม่นยำสูงมาก เช่น โครงสร้างระดับ Sub-Micron และงานวิจัยระดับนาโน
Class 10 เหมาะสำหรับโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ผลิตวงจรที่มีความละเอียดต่ำกว่า 2 ไมครอน เช่น Logic Chip ระดับสูง
Class 100 สำหรับกระบวนการปลอดเชื้อ เช่น การผลิตยาฉีดปลอดเชื้อ การผ่าตัดปลูกถ่ายอวัยวะ หรือการแยกผู้ป่วยภูมิคุ้มกันต่ำ
Class 1,000 ใช้ผลิตอุปกรณ์แสงระดับสูง เช่น เลนส์ความละเอียดสูง ไจโรสโคปที่ต้องการความแม่นยำสูง
Class 10,000 ใช้ในอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำ เช่น ชิ้นส่วนไฮดรอลิก นิวแมติก วาล์วควบคุมเซอร์โว และเกียร์คุณภาพสูง
Class 100,000 ใช้ในงานประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ งานระบบกลไกพื้นฐาน หรืองานประกอบในอุตสาหกรรมยานยนต์
องค์ประกอบของ Cleanroom ที่ได้มาตรฐาน
ระบบการกรองอากาศ ต้องสามารถดักจับและกรองอนุภาคได้อย่างละเอียด การเลือกใช้แผ่นกรอง HEPA หรือ ULPA จึงเป็นมาตรฐานที่จำเป็น
- HEPA (High-Efficiency Particulate Air) กรองอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ถึง 99.97%
- ULPA (Ultra-Low Penetration Air) กรองอนุภาคขนาด 0.12 ไมครอนได้ถึง 99.999%
ความสามารถในการกรองเช่นนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าอากาศที่หมุนเวียนภายใน Cleanroom จะปราศจากสิ่งเจือปนที่อาจสร้างความเสียหายให้กับผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการผลิต แต่ระบบกรองเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้โดยลำพัง ต้องติดตั้งร่วมกับระบบ Air Handling Unit (AHU) ที่มีความสามารถในการรักษาแรงลมและปริมาณอากาศให้สม่ำเสมอ พร้อมรองรับอัตราการเปลี่ยนถ่ายอากาศตามมาตรฐาน ISO จะช่วยรักษาความสะอาดของพื้นที่อย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพในระยะยาว
การควบคุมอุณหภูมิและความชื้น หากอุณหภูมิสูงเกินไปอาจทำให้เกิดการขยายตัวของวัสดุ ขณะที่ความชื้นต่ำเกินไปจะนำไปสู่การเกิดไฟฟ้าสถิต เป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายต่อวงจรภายใน ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ได้ มาตรฐาน ISO แนะนำให้อุณหภูมิอยู่ในช่วง 20–25°C และควบคุมความชื้นให้อยู่ระหว่าง 40–60% RH ดังนั้น ระบบ HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) จะสามารถรักษาค่าที่กำหนดนี้ได้อย่างแม่นยำและต่อเนื่อง
การควบคุมความดันของอากาศ ต้องมีการควบคุมให้สอดคล้องกับลำดับความสะอาดของแต่ละโซน โดย Cleanroom ควรอยู่ในสภาพความดันบวก (Positive Pressure) เมื่อเทียบกับพื้นที่ภายนอก เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศที่อาจมีสิ่งปนเปื้อนรั่วไหลเข้ามาในพื้นที่สำคัญ
การไหลของอากาศ โดยเฉพาะการใช้ Laminar Flow อากาศจะเคลื่อนที่ลงมาตรง ๆ จากเพดานสู่พื้นอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยผลักอนุภาคลงล่างและออกจากพื้นที่ได้รวดเร็ว ไม่หมุนวนกลับเข้าสู่กระบวนการผลิต อัตราการไหลต้องสอดคล้องกับมาตรฐาน ISO เช่น ISO Class 5
การออกแบบภายในสำหรับ Cleanroom
วัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างและตกแต่งภายใน ต้องไม่ก่อให้เกิดฝุ่น ไม่ดูดซับความชื้น และสามารถทำความสะอาดได้ง่าย
พื้น ควรใช้วัสดุประเภท Epoxy Self-Leveling ที่มีผิวเรียบ ไม่มีรอยต่อ และสามารถทนสารเคมีได้ดี
ผนังและเพดาน ควรใช้แผ่นเมทัลชีทเคลือบสีโพลีเอสเตอร์ หรือ วัสดุเคลือบพิเศษที่ไม่ปล่อยสารระเหยหรืออนุภาค
ระบบแสงสว่าง ควรใช้โคมไฟแบบฝังในฝ้าเพดาน โดยมีค่าความสว่างประมาณ 500 ลักซ์ ซึ่งเพียงพอต่อการทำงานในสายการผลิตชิ้นส่วนไมโครอิเล็กทรอนิกส์
การออกแบบ พื้นที่ที่เป็นมุมที่เข้าถึงได้ยาก มักออกแบบให้เป็นมุมโค้ง เพื่อให้อากาศไหลผ่านได้ รวมถึงเฟอร์นิเจอร์แบบ Built-In ผิวเรียบ ลดการสะสมของฝุ่น
การปฏิบัติงานใน Cleanroom
บุคลากรที่ทำงานใน Cleanroom ต้องรักษาระดับความสะอาดให้คงที่และต่อเนื่อง หากไม่มีมาตรการที่เข้มงวดและระบบควบคุมที่ดี การปนเปื้อนจากเส้นผม ผิวหนัง หรือพฤติกรรมการเคลื่อนไหวที่ไม่เหมาะสม จะกลายเป็นสาเหตุของความเสียหายต่อกระบวนการผลิตได้
การแต่งกาย พนักงานต้องผ่านขั้นตอนการแต่งกายอย่างเข้มงวด ตั้งแต่การล้างมือ การสวมชุดคลุมที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิต (ESD-safe garments) การสวมหน้ากาก หมวกคลุมผม ถุงมือ และรองเท้าแบบพิเศษ ทุกขั้นตอนต้องเป็นไปตามลำดับเพื่อไม่ให้เกิดการสัมผัสย้อนกลับหรือปนเปื้อนจากภายนอก
การเข้า-ออก การเข้าหรือออกจาก Cleanroom ต้องปฏิบัติตามกระบวนการควบคุมอย่างเข้มงวด เช่น ใช้ Air Shower เพื่อลดอนุภาคที่ติดตามร่างกาย ใช้ Airlock เพื่อป้องกันแรงดันตก หรือใช้ระบบลานจอดวัสดุ (Material Pass Box) สำหรับการส่งผ่านชิ้นงานโดยไม่เปิดประตูหลัก การเปิดประตูพร้อมกันทั้งสองฝั่งเป็นสิ่งต้องห้ามเด็ดขาดเพราะจะทำให้แรงดันภายในห้องเสียสมดุล
การฝึกอบรมและการควบคุมวินัย พนักงานที่ปฏิบัติงานใน Cleanroom ต้องผ่านการอบรมตั้งแต่พื้นฐานของ Cleanroom Behavior, มาตรฐาน ISO 14644 ตลอดจนกระบวนการผลิตเฉพาะของแต่ละโรงงาน เช่น การจับ Wafer หรือ Die อย่างปลอดภัย
Cleanroom ในประเทศไทยนั้นเริ่มเป็นที่รู้จักในวงกว้างมากขึ้น โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ยา และอาหาร แต่การประยุกต์ใช้ Cleanroom ระดับสูงที่ต้องรองรับการผลิตระดับไมครอน เช่น เซมิคอนดักเตอร์ และ Advanced Packaging ยังเป็นสิ่งที่พบได้น้อย โรงงานส่วนใหญ่ยังขาดทั้งโครงสร้างพื้นฐานและองค์ความรู้ที่จำเป็นในการออกแบบ บริหาร และตรวจสอบตามมาตรฐาน ISO 14644 การส่งเสริมการอบรมบุคลากรให้มีความรู้ความเข้าใจในมาตรฐาน ISO 14644 ทั้งในระดับวิศวกรและผู้บริหาร รวมถึงแนวทางการออกแบบ Cleanroom ที่เหมาะสมกับประเภทอุตสาหกรรมของตน เพื่อก้าวสู่การพัฒนาและยกระดับ Cleanroom ให้สอดคล้องกับมาตรฐานสากลและสามารถแข่งขันในตลาดโลกได้
ขอบคุณที่มาโดย : PISIT POOCHAROEN. MM MODERN MANUFACTURING
ขอบคุณภาพโดย : Usertrmk on Freepik
อ่านบทความอื่น ๆ เพิ่มเติม >> คลิกที่นี่
