無塵室 ffu
無塵室 FFU（Fan Filter Unit，風機濾網機組）是安裝在無塵室天花板的送風過濾設備，由風機、高效濾網、箱體與控制器組成，把空氣加壓、過濾後往下送出潔淨氣流，利用「活塞效應」把微粒推出室外，同時維持室內正壓。無塵室能不能達到潔淨等級，取決於 FFU 的循環風量、覆蓋率與出風風速。
FFU 的覆蓋率建議、CFD 風速模擬與 AMC 釋氣實測，出自奇立實業技術團隊發表的《潔淨室用風機過濾器（FFU）規劃原則》（刊載於 TCTA 2020 年第 25 期）與《潔淨室 FFU 風機產生氣體性分子污染物 AMC 的量測與評估》兩篇研究。
重點整理
- FFU 靠氣流「推」出微粒：出風風速會隨高度衰減，研究建議潔淨氣流到達工作面時仍維持 0.1～0.15 m/s 以上。
- 潔淨等級越高，覆蓋率越高：ISO 7 建議覆蓋率約 15～20%，ISO 6 約 25～40%，ISO 5 約 35～70%。
- 過度設計很花錢：ISO 6 的循環風量次數至少是 ISO 7 的兩倍以上，FFU 的初設與運轉成本也跟著加倍。
- 尺寸越大越省電：以十年運轉電費計算，2.5×5 約為 2×4 的 93%，4×4 約為 83%。
- 扇葉材質會影響 AMC：實測中塑膠扇葉的有機釋氣濃度較高，對分子污染敏感的製程可優先選擇金屬扇葉。
目錄
- 無塵室 FFU（風機濾網機組）是什麼？構造與運作原理
- 無塵室潔淨等級與 FFU：ISO 14644-1 對照
- 無塵室 FFU 怎麼配置？覆蓋率、風速與尺寸
- 無塵室 FFU 與分子污染 AMC：扇葉材質的影響
- 無塵室 FFU 常見問題
無塵室 FFU（風機濾網機組）是什麼？構造與運作原理
FFU 是一台自帶動力的末端送風過濾設備：風機把天花板上方的空氣吸入、加壓，經過 HEPA 或 ULPA 高效濾網過濾後往下吹出。大型無塵室的天花板往往鋪設數千到數萬台 FFU，共同形成由上往下的潔淨氣流。
FFU 的構造：風機、濾網、箱體與控制器
- 風機（馬達＋扇葉）：提供送風動力。現行主流為可無段調速的 DC 直流無刷馬達（或 EC 馬達），扇葉有金屬與塑膠等材質。
- 高效濾網：一般無塵室多使用 HEPA 濾網，潔淨度要求更高的製程則使用 ULPA 濾網。
- 箱體：導引氣流、讓出風均勻，箱體結構會影響風阻與效率。
- 控制器：控制馬達轉速，DC FFU 可連接中央監控系統，遠端調整風量與監看運轉狀態。
FFU 的整機效率取決於控制器、馬達、扇葉與箱體導流設計四個要素，四者能否互相匹配，比單一零件的規格更重要。
運作原理：以「活塞效應」推出微粒
無塵室利用由上往下的潔淨氣流，像活塞一樣把空間內的微粒往下推、從高架地板回風排出；推力大小取決於氣流在工作面上的風速。
FFU 出口的氣流屬於「噴流」：離開 FFU 後，氣流會與周圍靜止的空氣混合，動能往兩側擴散，往下的風速逐漸降低，推動微粒的能力也隨之變弱。因此無塵室設計不能只看換氣次數，還要確認氣流到達工作高度時仍有足夠風速，一般建議維持在 0.1～0.15 m/s 以上。FFU 持續送入潔淨空氣，也讓室內維持正壓，防止外部或較低潔淨等級區域的空氣滲入。
FFU 與 MAU、DCC 怎麼分工？
FFU 負責室內空氣的循環與過濾，但不處理溫濕度。一般無塵室空調由三種設備分工：外氣空調箱（MAU）處理引入的外氣溫濕度並補充正壓所需的風量；乾盤管（DCC）帶走設備與人員產生的熱；FFU 則負責循環過濾，把潔淨空氣送入室內。
無塵室潔淨等級與 FFU：ISO 14644-1 對照
無塵室潔淨等級以每立方公尺空氣中的微粒數量分級，目前以 ISO 14644-1 為國際標準，業界也仍常用舊制美國聯邦標準 FS 209E 的 Class 說法。等級越高，需要的循環風量與 FFU 覆蓋率就越高。
| ISO 14644-1 | FS 209E | 0.5 μm 微粒上限（個/m³） | 建議 FFU 覆蓋率 | 循環風量參考（ISO 14644-4 附錄 B） |
|---|---|---|---|---|
| ISO 3 | Class 1 | 35 | 60～100% | 單向流，平均風速 0.3～0.5 m/s |
| ISO 4 | Class 10 | 352 | 50～90% | 單向流，平均風速 0.3～0.5 m/s |
| ISO 5 | Class 100 | 3,520 | 35～70% | 單向流，平均風速 0.2～0.4 m/s |
| ISO 6 | Class 1,000 | 35,200 | 25～40% | 非單向流，每小時 70～160 次 |
| ISO 7 | Class 10,000 | 352,000 | 15～20% | 非單向流，每小時 30～70 次 |
| ISO 8 | Class 100,000 | 3,520,000 | 5～15% | 非單向流，每小時 10～20 次 |
要特別說明的是，ISO 組織只規範潔淨度的分級與量測方式，換氣次數與風速是買賣雙方依需求協議的結果。ISO 14644-4 附錄 B 的數值只是範例，實務上偏保守，例如 ISO 5 在附錄中列為 FFU 滿佈的單向流，但實務上約 25% 的覆蓋率即可達成。
潔淨等級的選定直接影響成本。研究指出，以 Class 1,000 為基準，若提升到 Class 100，造價將提高 20～30 倍；而 ISO 6 的循環風量次數至少是 ISO 7 的兩倍以上。實際需求介於兩個等級之間時，與其直接拉高一級，不如以「折衷設計」搭配可調風量的 FFU，兼顧潔淨度與成本。
無塵室 FFU 怎麼配置？覆蓋率、風速與尺寸
無塵室 FFU 的配置要同時考慮三件事：覆蓋率是否足以避免氣流死角、出風風速能否撐到工作面，以及 FFU 尺寸與天花板空間的搭配。降低初設成本最有效的方法，是在滿足潔淨度的前提下減少 FFU 安裝數量。
覆蓋率不足，會形成「氣袋區」
FFU 之間沒有出風的天花板區域，下方會形成低壓的迴流區，也就是氣袋區（Air Pocket）。橫向擴散的氣流會把微粒帶進氣袋區滯留累積，無法排出。對於 0.1 μm 等微小粒徑或 ISO 6 以上的高潔淨等級，提高覆蓋率通常是解決氣袋區的方法。
出風風速與天花板高度
以一座面積 2,400 m²、高 5.2 m、FFU 覆蓋率 25% 的 ISO 5 無塵室進行 CFD 模擬：FFU 出風風速 0.45 m/s 時，到達高架地板上方 1 m 處仍能維持 0.1 m/s，換氣次數約每小時 75 次；出風風速 0.4 m/s 以下時，同一高度的風速幾乎都低於 0.1 m/s。若天花板高度降到 3.5～4 m，0.4 m/s 的出風風速就足以把潔淨氣流送到地板上方。也就是說，天花板越高，FFU 需要的出風風速越高。
FFU 尺寸與成本：大尺寸為何更省電
臺灣市場的 FFU 尺寸大致依產業區分：半導體晶圓廠與液晶面板廠潔淨等級較高（ISO 3～ISO 6），天花板挑高且上方回風空間充裕，多採用 4×4；封裝測試廠、LED 與模組廠潔淨等級較低（ISO 5～ISO 7），天花板較矮、回風空間窄，多採用 2×4。
在相同的循環風量下，尺寸越大的 FFU，需要的安裝數量越少、效率也越高。以市售機種的典型效率來看，2×4 約 50%、2.5×5 約 55%、4×4 約 60%：
| FFU 尺寸 | 典型效率 | 十年運轉電費（以 2×4 為 100%） | 初設成本（相較 2×4） |
|---|---|---|---|
| 2×4 | 約 50% | 100% | 基準 |
| 2.5×5 | 約 55% | 約 93% | 約降低 15% |
| 4×4 | 約 60% | 約 83% | FFU 設備約省 30%，含相關系統最高約降低 25% |
天花板上方空間受限、原本使用 2×4 的無塵室，可評估改用長方形的 2.5×5：安裝所需高度約從 66 cm 增加到 81 cm，就能降低初設成本與運轉電費。TOPWELL 各尺寸 FFU 的風量與耗電規格，請見風機濾網機組 FFU 規格表。
用可調風量設計降低初設成本
無塵室竣工時沒有人員與製程負載，需要的循環風量較低；正式運轉、製程改變或加裝化學濾網後，風量需求會跟著增加。選用可無段調速的 DC FFU，建廠時就能以較低的循環風量設計、減少安裝數量，日後再透過中央監控系統依實際狀況調整風量。DC FFU 也能藉由調整轉速提高局部室壓，但若以節能為優先，應先檢查高架地板開孔率、回風空間與乾盤管壓損等因素，而不是直接調高 FFU 轉速。相關監控系統可參考FFU 監控修改。
無塵室 FFU 與分子污染 AMC：扇葉材質的影響
隨著半導體與面板製程越來越精細，懸浮分子污染物（AMC）已取代微粒，成為影響良率的關鍵之一。FFU 在無塵室中數量龐大，其馬達電線包覆材、絕緣凡立水、軸承潤滑油脂與扇葉材質都可能釋出有機物；TOPWELL 的實測顯示，塑膠扇葉的有機釋氣濃度高於金屬扇葉。
奇立以三種方式量測 FFU 風機（馬達與扇葉組）的有機釋氣：
- 單次通過測試（工研院化學濾網測試程序）：7 台樣機都未測出有機釋氣。這種方法原本用來測試化學濾網的過濾效率，空氣只通過一次，不適合評估釋氣量很低的物件。
- 密閉循環測試：模擬無塵室內空氣不斷循環的狀態，FFU 風機運轉後的總釋氣濃度明顯增加，金屬扇葉樣機約 27 ppb，塑膠扇葉樣機約 46 ppb；在另一組條件下，金屬扇葉樣機多數未檢出，塑膠扇葉樣機則分別測得 8 ppb 與 20 ppb。
塑膠扇葉釋出濃度較高的物質包括丙烯酸 2-乙基己酯（2-Ethylhexyl acrylate）與 2-乙基己醇（2-Ethyl-1-hexanol），常見於塑膠塑化劑的原料。由於無塵室空氣持續循環，微量釋氣也會不斷累積，因此在不影響風機性能的前提下，對 AMC 敏感的製程可優先選擇金屬扇葉；選用低釋氣的設備與建材，也有助於延長化學濾網的使用壽命。
無塵室 FFU 常見問題
FFU 是什麼的縮寫？FFU 是 Fan Filter Unit 的縮寫，中文常稱為風機濾網機組，也有人稱為風機過濾單元、風機過濾模組、風機過濾器、風扇過濾組或風車濾網機組，是結合送風機與高效濾網的無塵室送風過濾設備。
無塵室需要裝幾台 FFU？FFU 數量由無塵室面積、潔淨等級對應的覆蓋率與循環風量決定。例如 ISO 7 無塵室的建議覆蓋率約 15～20%，ISO 6 約 25～40%；同樣面積下，選用較大尺寸的 FFU 可以減少安裝數量。歡迎提供面積、天花板高度與潔淨等級，由專人協助評估。
HEPA 和 ULPA 濾網有什麼不同？兩者都是高效率濾網，差別在過濾效率與適用等級。HEPA 濾網對 0.3 μm 微粒的過濾效率通常在 99.97% 以上，適用一般無塵室；ULPA 濾網對更小粒徑的過濾效率可達 99.999% 以上，用於潔淨度要求更高的製程。
FFU 的濾網多久要更換？濾網的更換時機會依使用環境而有很大差異，不建議只看使用時間。常見做法是監測濾網壓損，當壓損上升到設定值（例如初始壓損的兩倍左右）、風量明顯下降，或潔淨度檢測不符合規格時進行更換。可上傳全靜壓的 DC FFU 監控系統，有助於掌握濾網狀態。
FFU 尺寸越大越好嗎？在相同的循環風量下，尺寸越大效率越高、需要的數量越少，初設成本與電費都較低；但大尺寸 FFU 需要較高的天花板上方空間，維修更換也較不便。天花板空間受限時，2.5×5 是兼顧安裝空間與效率的折衷選擇。各尺寸規格請見風機濾網機組 FFU。
FFU 本身會造成污染嗎？可能會。FFU 的馬達包覆材、潤滑油脂與塑膠扇葉可能釋出微量有機物，在空氣持續循環的無塵室中逐漸累積。對分子污染敏感的製程，可選擇金屬扇葉等低釋氣材質。
聯絡奇立實業 TOPWELL
電話： 06-653-2185（南部）｜02-2906-9201（北部）
Email： sales@topwell-pes.com
官方網站： www.topwell-pes.com.tw