粗大粒子管理の新指標PDRとは？
ISO14644-17に基づく完全ガイド

リスクマネジメントとは、製品が不良になるリスクの評価を行い、課題を見つけてリスクを減らす活動のことです。

ISO14644-17では10㎛以上の粗大粒子は50％以上が表面に堆積し、40㎛を超えると90％以上が表面に堆積すると説明しています。

終端速度を用いて計算すると、10㎛の粒子が2mの高さから床に落下する時間はおよそ11分、100㎛の場合だと約8秒になります。

また粗大粒子は歩行や清掃作業で飛散し、換気システムでは飛散しないことも明記されました。
クリーンルームの換気回数を上げるだけでは粗大粒子の除去は難しく、清掃で除去することの重要性がうたわれています。

以上のような粗大粒子の特徴を考えると、粒子の堆積速度PDRは動作中の状態を測定する必要があると考えられます。

PDRは落下塵カウンターで算出することができます。

リスク計算するために、以下の3つの条件を決めましょう。

1. 最もリスクが高いエリアの特定
どの工程が製品に最も影響を与えるかを明確にします。

2. 影響する（不良になる）最小の粒子サイズを決定
製品の品質要求から、問題となる最小粒子サイズを特定します。

3. 決定した最小粒子サイズの最大許容量の設定
製品面積と作業時間を考慮し、付着してよい最大個数を決定します。

これらの条件を決定するための調査方法は、以下のアプローチが有効です。

これらの調査を行い、製品が求める粒子の付着量を決定していきましょう。

製品品質要求から逆算して、許容できるPDRを計算することもできます

許容できるPDR＝許容できる最小粒径の個数÷（製品の面積×作業時間）

たとえば、許容できるPDRが20㎛で500個/㎡・hの場合、実際に測定したPDRが1000個/㎡・hであれば、許容量を超えているためPDRを下げる対策が必要だと判断できるのです。

ISO14644-17では、堆積粒子による表面汚染リスク低減の方法として、以下の9つの項目が記載されています。

これらの改善手順や事例はNCCのセミナーで紹介しています。

セミナーについて詳細は下記よりご覧いただけます。

汚染源の調査や作業手順の改善でもPDRが十分に低下しない場合、クリーンルームの新設またはアップグレードを検討する必要があります。
ISO14644-17では、必要なPDRLを満たすクリーンルーム設計のための気中濃度を5㎛粒子の濃度で換算できると記載されています。

計算事例：R(20)PDR=200が必要な場合

20㎛のPDRを5㎛のPDRに変換
R(5) = R(20) × (D(20)÷D(5))= 200×（20÷5）= 800個/㎡・ｈ

表から、5㎛粒子のPDR800は、200と2000の中間になるため、ISOクラス5が必要になることがわかります。

ただしこの関係式は、実際のデータが使用できない設計段階でのみ使用すべきです。
あくまでも概算であり、実測値とは必ずしも一致しない場合があるためです。

クリーン環境の構築に関するご相談は、お気軽にお問い合わせください。