季丰电子CA实验室提出洁净室空气污染检测方法专利技术方案

在半导体、生物医药、精密制造等高端领域，洁净室是保障产品质量与工艺稳定的核心基础设施。洁净室内的空气质量直接关系到产品的良率与生产的安全性。然而，在实验室或生产车间中，金属器具（如镊子、夹具、工具等）在使用过程中可能因物理磨损、化学反应等机制释放颗粒物和金属杂质，从而对洁净环境造成污染。目前，业内尚缺乏一种能够全面、精确评估金属器具对洁净室空气污染影响的方法。

为解决上述技术难题，季丰电子CA实验室提出了一项名为“洁净室空气污染检测方法、装置、终端设备及存储介质”的专利技术方案，并获得了授权（授权专利号:ZL 2025 1 0990147.8）。本专利通过科学的数据采集与建模方法，实现了对金属器具污染贡献的定量检测，为洁净室金属器具的规范使用提供了可靠的技术支持。

一、技术背景

洁净室（如Class 5百级半导体实验室）要求对空气中的颗粒物、金属元素等污染物进行严格控制。金属器具在使用过程中，可能通过碰撞、摩擦、移动等动态操作产生微米级甚至纳米级颗粒，同时释放Fe、Cr、Ni、Al等金属元素。传统的检测方法通常仅关注静态背景浓度，或采用简单的单点采样，难以全面捕捉动态使用场景下金属器具的污染释放规律，更无法量化其综合污染贡献。

二、方案概述

本专利提出了一种基于多场景对比与综合指数评估的检测方法，主要包括以下步骤：

1基线数据采集

在“无金属器具”或“静态放置金属器具”场景下，获取洁净室关键检测点位的第一空气采样序列。该序列包含颗粒物浓度、金属元素浓度及环境相对湿度等参数，用于确定颗粒物基线浓度和金属元素基线浓度。

2动态模拟场景数据采集

在“动态模拟使用金属器具”场景下（例如模拟器械碰撞、摩擦等实际操作规程），获取洁净室关键检测点位的第二空气采样序列。该序列记录了多个采样时间点下的颗粒物浓度、金属元素浓度及相对湿度，用于识别颗粒物释放峰值浓度、金属元素释放峰值浓度及其对应的时间和湿度条件。

3综合污染贡献指数计算

基于上述两组数据，综合考虑颗粒物与金属元素两个维度，结合预设的权重系数，计算得到金属器具对洁净空气的综合污染贡献指数。该指数能够量化金属器具在实际使用过程中对洁净室空气质量的影响程度。

三、关键技术

1关键检测点位的科学筛选

本专利并非随意布点，而是通过以下方法确定最具代表性和有效性的关键检测点位：

在动态模拟使用场景下，采集多个高关注检测点位（如近源点位、人员暴露区、系统反馈点位）；

计算各点位污染物浓度与操作区之间的空间相关系数，筛选第一候选点位；

通过多元回归模型预测各点位的污染物浓度，筛选第二候选点位；

取两类候选点位的并集作为最终的关键检测点位，包括金属器具表面5cm内、操作人员呼吸带（约170cm高度）、实验室回风口等。

2湿度对污染释放的修正模型

本专利创新性地引入环境相对湿度作为影响因子，对颗粒物和金属元素的释放峰值浓度进行修正：

3综合污染贡献指数的计算公式化

综合污染贡献指数 

MCI的计算方法如下：

其中：

MCI表示金属器具对洁净室的洁净空气的综合污染贡献指数；w1,w2分别为颗粒物和金属元素的权重系数；

Cind_par表示颗粒物指征浓度；

Cbase_par表示颗粒物基线浓度；

Cind_met表示金属元素指征浓度；

Cbase_met表示金属元素基线浓度。

4污染风险分级与应用

根据综合污染贡献指数，将洁净室的污染风险划分为三个等级：

低风险： 综合污染贡献指数＜1.5

中风险：1.5＜综合污染贡献指数＜3.0

高风险： 综合污染贡献指数 ＞3.0

基于风险等级，可以制定相应的金属器具使用规范，包括材质选择、使用时间、清洁方法、操作流程等。此外，还可以指导洁净室气流组织优化、分区送风策略、风口几何参数设计等工程改进。

四、技术优势与应用价值

1全面性

本方法同时检测颗粒物和金属元素两类污染物，覆盖了金属器具污染的主要途径，避免了单一指标评估的片面性。

2精确性

通过引入环境湿度修正模型和动态衰减函数，实现了对污染物释放与扩散过程的精确建模，显著提升了预测准确度。

3可操作性

本专利提供了完整的数据采集流程、关键点位筛选方法、计算公式和风险分级标准，便于实验室或生产现场直接应用。

4应用场景

半导体制造、生物医药、精密机械等洁净室中金属器具的准入评估；

不同材质（如316L不锈钢、钛合金、铝合金、镀铬件等）金属器具的污染性能对比；

洁净室空气净化系统的优化设计；

制定金属器具使用操作规程与清洁维护规范。

五、结语

季丰电子CA实验室始终致力于洁净生产技术的研究与创新。本项专利的提出，提供了金属器具对洁净室空气污染影响定量检测方法的新的技术解决路径，为高端制造业的洁净环境管理提供了科学、可靠的检测工具。我们将继续深耕洁净检测领域，助力客户提升产品质量与工艺稳定性。

季丰电子

季丰电子成立于2008年，是一家聚焦半导体、先进材料、先进装备、新型能源等领域的软硬件研发及检测类技术服务的赋能型平台企业。公司主营分为四大板块，分别为基础实验室、软硬件开发、测试封装和仪器设备，可为芯片设计、晶圆制造、封装测试、材料装备、新型能源等产业客户提供一站式的软硬件方案、检测分析类技术服务及实验室部署方案。

季丰电子通过国家级专精特新“重点小巨人”、国家高新技术企业、上海市“科技小巨人”、上海市企业技术中心、研发机构、公共服务平台等企业资质认定，通过了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ISO45001、ANSI/ESD S20.20等认证。公司员工超1200人，总部位于上海，在浙江、北京、深圳、成都等地设有子公司。