CDA 是 Clean Dry Air 的縮寫,中文叫潔淨乾燥空氣。它不是從鋼瓶買來的特殊氣體,而是把大氣壓縮之後,去掉水、油與微粒的空氣。真正的問題在於「去到多乾淨」—— 同樣叫 CDA,不同工廠的定義可能差上好幾個等級。

CDA 是什麼:成分跟空氣一樣,差在少了什麼

CDA 的成分就是空氣:約 78% 氮氣、21% 氧氣、0.93% 氬氣,其餘是微量的二氧化碳與稀有氣體。它和一般壓縮空氣的差別不在「多了什麼」,而在「少了什麼」—— 水氣、油與微粒被處理到指定的等級以下。

所以 CDA 不是一個固定規格,而是一個相對的說法。業界習慣把壓縮空氣依用途分成三個層次,CDA 大致落在後兩者:

類別典型用途常見的 ISO 8573-1 要求
工廠空氣(Plant Air)氣動工具、一般吹氣重點只管水分,約水分 Class 4~5
儀表空氣(Instrument Air)氣動控制閥、感測器、儀表常見解讀為 [2:≤4:3]
製程空氣(Process Air)空氣會直接接觸產品或製程壓力露點常要求 −40°C 到 −70°C,即水分 Class 1~2

半導體、面板與電子廠口中的 CDA,通常是製程空氣等級:乾燥段用吸附式乾燥機,油分做到 Class 1,再加上終端微粒過濾。實際數值每家廠的規範不同,採購與驗收時一定要以書面規格為準,不要只寫「CDA」三個字。

CDA 用在哪:四個具體場景

  • 氣動閥與氣缸:機台上的開關閥、晶圓傳送機構大多靠 CDA 驅動。空氣裡的水氣一旦在閥體內凝結,電磁閥會卡住或動作變慢,停機原因卻很難一眼看出來。
  • 吹淨與乾燥:清洗後的零件、治具與載具用 CDA 吹乾。如果空氣帶油,吹得越久、表面反而越髒。
  • 儀表與控制:氣動控制閥、壓力傳訊器靠穩定的氣壓工作,水與油會讓讀值漂移、膜片老化。
  • 設備內部的吹掃:電控箱或光學模組用 CDA 保持微正壓,擋住外部的粉塵與濕氣。這種用途對乾淨程度的要求,常常比驅動氣缸還高。

讀懂 ISO 8573-1:三個數字代表什麼

壓縮空氣的品質通常用 ISO 8573-1 描述。它把污染物分成三類,各自分級,寫成三個數字:[微粒:水:油]。例如 ISO 8573-1:2010 [1:2:1],意思是微粒 Class 1、水分 Class 2、油分 Class 1。數字越小越乾淨,三項彼此獨立。

等級微粒 0.1–0.5 μm(每 m³ 顆數)微粒 0.5–1 μm微粒 1–5 μm水分(壓力露點)油分(總油份)
Class 0由使用者或供應商指定,須嚴於 Class 1同左同左同左同左
Class 1≤20,000≤400≤10≤ −70°C≤0.01 mg/m³
Class 2≤400,000≤6,000≤100≤ −40°C≤0.1 mg/m³
Class 3不規定≤90,000≤1,000≤ −20°C≤1 mg/m³
Class 4不規定不規定≤10,000≤ +3°C≤5 mg/m³

讀這張表有三個常見誤會:

  1. 1Class 0 不是「零」。它的意思是「由雙方另外指定、而且比 Class 1 更嚴」。規格書只寫 Class 0 卻沒有數字,等於沒寫。
  2. 2油分指的是液態油、油霧與油氣的總和。無油式壓縮機只代表壓縮過程不加油,吸入的大氣本身就含有碳氫化合物,出口仍然需要過濾。
  3. 3水分等級看的是壓力露點,不是常壓露點,兩者的差別在下一節。

露點:壓力露點和常壓露點不是同一件事

露點是空氣冷到開始結露的溫度,數字越低代表越乾。但同一團空氣,在管路壓力下量和洩壓到大氣後再量,露點會差很多:壓力越高,水氣越容易凝結,所以壓力露點永遠比常壓露點高。

壓力露點(0.7 MPa(g) 下)洩壓到常壓後的露點水氣體積濃度
+3°C(冷凍式乾燥機常見)約 −21°C約 950 ppm
−40°C(吸附式乾燥機常見)約 −57°C約 16 ppm
−70°C(水分 Class 1)約 −83°C約 0.33 ppm

實務上最常出錯的情況,是規格寫「露點 −40°C」卻沒註明是哪一種。供應商用常壓露點報價、使用端用壓力露點驗收,兩邊都說自己沒錯,數字卻差了十幾度。規格書上要寫清楚「壓力露點,於 X MPa(g) 下」。

露點計適合監控乾燥機的狀態,但它只看得到水。當規格要求進到 ppb、ppt 等級,或開始管二氧化碳、有機物、酸鹼時,就不是露點能描述的範圍了,這部分可延伸閱讀XCDA 技術解析

CDA 系統由哪些設備組成

CDA 系統:每台設備只負責一種污染物

上排由左到右、下排由右到左;標籤是該設備典型能做到的 ISO 8573-1 等級

空壓機吸入大氣裡的水氣、微粒與碳氫化合物污染的源頭後冷卻器+水分離器液態水的主體露點不會下降聚結過濾器油霧、水霧與微粒油分 Class 2~4乾燥機水氣冷凍式 Class 4~6吸附式 Class 1~3微粒過濾器微粒與乾燥劑粉塵微粒 Class 1~2活性碳除油聚結過濾擋不住的油氣油分 Class 1主幹管路不去除污染;碳鋼鏽蝕反而會產生微粒材質決定能否維持等級用氣點終端過濾攔下管路自己產生的顆粒機台入口

順序不能換:油霧沒有先被聚結過濾器擋下,吸附式乾燥機的乾燥劑會被油污染;吸附式乾燥機之後不裝微粒過濾器,乾燥劑粉塵會跟著氣流進入主幹。

一套 CDA 系統的每一台設備,只負責一種污染物。順序排錯,下游設備就會被上游漏過來的東西拖垮。

設備負責去除能做到的等級(典型)注意事項
後冷卻器+水分離器液態水的主體還談不上等級只能去掉液態水,水氣還在,露點不會下降
聚結過濾器(前置)油霧、水霧與微粒油分 Class 2~4吸附式乾燥機前一定要裝,油霧會讓乾燥劑失效
冷凍式乾燥機水氣水分 Class 4~6管路若經過比露點更冷的地方,仍會結露
吸附式乾燥機水氣水分 Class 1~3再生時會消耗一部分壓縮空氣
微粒過濾器(後置)微粒,包括乾燥劑磨耗粉塵微粒 Class 1~2吸附式乾燥機之後一定要裝
活性碳除油塔或觸媒油氣油分 Class 1前面必須先把液態油、水與微粒處理掉

其中最容易被忽略的是最後一項。聚結過濾器擋得住油霧,擋不住已經氣化的油氣;要做到油分 Class 1(≤0.01 mg/m³),後面通常還要串一段活性碳或觸媒除油。

乾燥機怎麼選:冷凍式還是吸附式

類型典型壓力露點再生耗用的壓縮空氣適合
冷凍式+3°C~+10°C不需要,耗電為主一般氣動工具、室內且溫度穩定的主幹
無熱再生吸附式−40°C,可做到 −70°C約為額定流量的 15%~20%中小流量、需要低露點
加熱再生吸附式−40°C~−70°C約為無熱式的一半,另耗加熱電力中大流量
鼓風再生吸附式−40°C~−70°C很少,主要耗用鼓風機與加熱電力大流量、在意壓縮空氣損耗

無熱再生式有個很少人注意的細節:固定週期運轉時,再生氣量是依乾燥機的額定流量設定,不會隨實際用氣量減少。乾燥機只跑半載時,再生氣佔實際用氣量的比例可能拉高到 30%~40%。加裝露點需求控制,讓乾燥劑還沒吸飽就不切換,是回收這部分耗氣最直接的做法。

CDA 的管路要注意什麼

  • 材質:碳鋼與鍍鋅鋼管用久了會鏽蝕,鏽屑會變成下游的微粒來源。潔淨度要求高的廠多用不鏽鋼管或鋁合金管,主幹不要用 PVC 管,受壓破裂時會碎片飛散。
  • 排水:使用冷凍式乾燥機的系統,主幹要有坡度並在低點設排水器,否則季節轉冷時凝結水會沿著管路流進機台。
  • 支管接法:從主幹上方接出支管,可以避免管底積水直接灌進支管。
  • 終端過濾:機台入口保留一個微粒過濾器,攔截管路本身產生的顆粒。

如果某些機台要升級到 XCDA,純化器下游的管路就是完全不同的等級,材質與施工方式都要重做,細節見CDA 升級 XCDA 實務

什麼時候 CDA 不夠用

當空氣會直接吹到晶圓、光罩或光學元件上,而機台規範開始出現 H₂O、有機物、酸、鹼的 ppt 級指標時,就已經超出 ISO 8573-1 的描述範圍。這時需要的是 XCDA:在 CDA 之後再串一套氣體純化器,把分子級污染物壓到 ppt 等級。

反過來說,大多數氣動、吹淨與儀表用途,CDA 完全足夠。務實的做法是分級供氣:CDA 供應大部分用途,XCDA 只送到真正需要的機台。


常見問題

Q:CDA 氣體的成分是什麼?跟一般空氣一樣嗎?

一樣。CDA 就是空氣,約 78% 氮氣、21% 氧氣、0.93% 氬氣。差別在於水氣、油與微粒被處理到規定的等級以下,所以它不是鋼瓶氣體,而是工廠用空壓機與乾燥、過濾設備自己產生的公用氣體。

Q:CDA 和氮氣可以互相取代嗎?

看用途。需要排除氧氣時,例如防氧化、防燃或保存對氧氣敏感的材料,就必須用氮氣;只需要乾淨、乾燥的氣體時,CDA 成本低很多,也沒有人員缺氧的疑慮。氮氣本身也會因為供氣路徑重新帶入雜質,相關內容可參考氣體純化器是什麼

Q:ISO 8573-1 Class 0 是完全無油嗎?

不是。Class 0 的定義是「由使用者或供應商另行指定、而且比 Class 1 更嚴」,本身沒有固定數字。看到 Class 0 時,要追問實際的數值與量測方法;只寫 Class 0 沒有數字的規格,驗收時無法判定。

Q:冷凍式乾燥機做出來的空氣算 CDA 嗎?

要看你的定義。冷凍式乾燥機的壓力露點大約在 +3°C~+10°C,對應水分 Class 4~6,一般氣動工具夠用。但半導體與電子廠說的 CDA,多數要求吸附式乾燥機等級的露點;而且只要管路經過比露點更冷的地方,例如冬天的戶外管架,冷凍式乾燥機的空氣仍會在管內結露。

Q:露點 −40°C 夠用嗎?

一般氣動、儀表與多數吹淨用途足夠。管路會經過低溫區域、或製程對水分敏感時,常要求壓力露點 −70°C。要注意的是,露點再低也只描述水這一個物種;如果規範開始要求二氧化碳、有機物或酸鹼,就要改用濃度指標與對應的量測方法,而不是繼續把露點往下壓。

Q:怎麼確認現有的 CDA 真的符合規格?

不能只看乾燥機銘牌。至少要在用氣點實測壓力露點、油分與微粒,並記錄量測時的管路壓力與流量;露點最好看一整季的趨勢,因為夏天滿載通常是最差的時候。如果要驗的是 ppt 級的 XCDA,量測方法完全不同,可參考XCDA 量測與驗收實務