一片要在 500°C 環境下持續工作的 HEPA 濾網，自己會不會「吐出東西」污染下游？這不是哲學問題，是半導體業的硬問題。
為什麼要做這個實驗
耐高溫 HEPA 濾網 的應用場景，幾乎都是「下游有非常敏感的東西」：
- ▸半導體烤箱（ASHER、bake oven）排氣 — 排氣最終會經由廠務系統處理，但若濾網本身在高溫下釋放化學物，可能污染回風或下游設備
- ▸CVD / ALD 製程排氣 — 製程腔體後段的耐高溫過濾，下游可能接 scrubber 或廠務煙囪
- ▸熱處理爐淨化 — 半導體封裝、面板燒結等高溫製程
- ▸核能設施排氣 — BIBO 系統的耐高溫變體，下游就是大氣
這些場景的共同點：濾網不是擋粉塵就好，自身的「乾淨度」也是規格。所以才需要做「發生氣體試驗（outgassing test）」 — 把濾網放進耐熱環境、跑到目標溫度、持續取樣上下游空氣，看下游有沒有比上游多出什麼。
試驗條件
日本無機（NIPPON MUKI）對 ATMWC-20-P-F 這款 500°C 耐高溫 HEPA 做了完整的發生氣體試驗。試驗對象規格：
| 項目 | 規格 |
|---|---|
| 型號 | ATMWC-20-P-F |
| 尺寸 | 610 × 610 × 290 mm |
| 額定風量 | 20 m³/min |
| 額定壓損 | 245 Pa |
| 捕集效率 | 99.97% @ 0.3 μm |
| 常時最高使用溫度 | 500°C |
| 框架 | 特殊不銹鋼 |
| 濾材 | 玻璃纖維 |
| 密封劑 | 玻璃纖維 |
| 分隔片 | 特殊不銹鋼 |
| 高壓容器墊片 | 玻璃纖維 |
注意：測試前先把濾網做了「150°C ⇔ 500°C × 10 cycle」的熱循環預處理。這一步很關鍵 — 模擬濾網在實場運轉一段時間、易揮發成分已經被「燒掉」之後的穩態狀況。如果直接用全新濾網測，數字會被首日揮發物高估。
加熱與採樣方式：
圖表 1：500°C 發生氣體試驗 — 裝置與加熱曲線
濾網先做 150°C ⇔ 500°C 循環 10 次「預烤」後再裝進耐熱風洞，500°C 持溫 24 小時上下游同時採樣
採樣方法：上下游空氣分別通過盛裝超純水的衝擊瓶（impinger）24 小時，吸收離子與金屬。離子用 IC（離子層析）、金屬用 ICP-MS 分析，定量下限 1–12 μg/m³ 不等。
整個試驗流程約 33 小時（升溫 1 h + 持溫 24 h + 降溫 8 h），其中 500°C 的 24 小時是真正的取樣窗口。上下游空氣分別通過盛裝超純水的衝擊瓶（impinger），把氣相中的離子和金屬「捕」進液相，再用：
- ▸離子層析（IC, Ion Chromatography） 分析陰陽離子
- ▸電感耦合電漿質譜（ICP-MS） 分析金屬
結果：8 種成分裡，只有 1 個檢出
完整測量結果：
圖表 2：8 種成分的上下游濃度與發生量
所有離子（酸、有機酸、鹼）下游濃度都低於檢測下限 — 唯一檢出的是金屬硼（B），下游 783 比上游 719 多出 64 μg/m³
| 類別 | 成分 | LOD | 上游 | 下游 | 發生量 (Δ) |
|---|---|---|---|---|---|
| 離子 | NO₂⁻ | 1 | <1 | <1 | 無 |
| NO₃⁻ | 3 | <3 | <3 | 無 | |
| SO₄²⁻ | 4 | <4 | <4 | 無 | |
| CH₃COO⁻ | 12 | <12 | <12 | 無 | |
| CHOO⁻ | 3 | 10 | 6 | 無 | |
| NH₄⁺ | 2 | <2 | <2 | 無 | |
| 金屬 | B(硼) | 2 | 719 | 783 | +64 |
| P(磷) | 4 | <4 | <4 | 無 |
玻璃纖維（HEPA 標準濾材）成分含 5–15% 的氧化硼（B₂O₃），作為玻璃改性劑降低熔點。在 500°C 持續高溫下，B₂O₃ 會微量揮發為氣相硼化合物（如 HBO₂、B(OH)₃）。鈉、鉀、鈣、鎂等其他玻璃成分熔點高很多，500°C 還動不了。所以這份報告等於是「玻纖 HEPA 在 500°C 唯一需要擔心的就是硼」的實證。
「<」符號代表低於該成分的定量下限（LOD），不等於零，但低到無法精確定量。CHOO⁻（甲酸根）上游有 10、下游有 6，下游反而更低，表示沒有發生（甚至濾網有微量吸收）。NH₄⁺（銨根）也都 <2，沒有來自玻璃纖維的鹼類釋放。
7 種成分（含 6 種離子和 1 種金屬磷）的下游濃度都低於檢測下限，等同沒有發生。CHOO⁻（甲酸根）甚至下游比上游低，表示濾網有微量吸附 — 這是化學上的好現象。
唯一檢出的是金屬硼（B）：上游 719 μg/m³、下游 783 μg/m³，下游比上游多出 64 μg/m³。
注意這裡上游本身就有 719 μg/m³ 是因為實驗環境（高溫不銹鋼風洞）本身就有微量背景硼，要看的是「上下游的差值」 — 那才是濾網自己貢獻的部分。
為什麼偏偏只有硼？
這個結果不意外。讓我們從頭講起。
HEPA 濾材的玻璃纖維裡有什麼
HEPA / ULPA 的標準濾材是「微纖玻璃（microglass fiber）」。一般 E-glass 配方含這些成分（重量百分比）：
- ▸SiO₂（二氧化矽）— 52–56%
- ▸CaO（氧化鈣）— 16–25%
- ▸Al₂O₃（氧化鋁）— 12–16%
- ▸B₂O₃（氧化硼）— 5–10% ← 重點
- ▸MgO、Na₂O、K₂O — 少量
B₂O₃ 在玻璃中的角色叫「玻璃改性劑（glass modifier）」 — 加入後可以降低玻璃的熔點和熱膨脹係數，讓玻璃更容易拉成細纖維（微纖玻璃技術的關鍵）。沒有 B₂O₃，HEPA 玻纖很難做到 1 μm 以下的細度。
但 B₂O₃ 在高溫下會「蒸發」
問題就在這裡。B₂O₃ 雖然是固體玻璃的成分，但在 450°C 以上會開始與環境中的水蒸氣反應：
- ▸B₂O₃ + 3 H₂O → 2 B(OH)₃（硼酸，氣相）
- ▸B₂O₃ + H₂O → 2 HBO₂（偏硼酸，氣相）
這些氣相硼化合物就是這次實驗檢出的下游 +64 μg/m³ 的來源。其他玻璃成分（鈉、鉀、鈣、鎂、矽、鋁）熔點都遠高於 500°C，相對不會揮發。
白話比喻：B₂O₃ 是玻璃裡最「揮發性」的成分 — 像糖在烤布丁裡，溫度一升就會先冒煙。其他成分像澱粉，要更高溫才會動。
64 μg/m³ 這數字算嚴重嗎？
要看你比對的是誰。
對一般工業排氣（HVAC、廢氣處理、實驗室通風），64 μg/m³ 的硼釋放完全可以忽略。
對半導體業，這個數字就要小心檢視：
圖表 3：硼從哪來、為什麼要在意、怎麼控制
玻纖濾材在 500°C 微量釋放硼 — 在半導體 P 型摻雜的世界裡，這是 ppt 級的紅線
半導體業界對硼污染的容忍度一般要求空氣中總硼 < 100 pg/m³（皮克），相當於本實驗檢出量的萬分之一。耐高溫排氣應用（如 ASHER 烤箱、CVD 排氣、半導體高溫製程排氣）若使用玻纖 HEPA，就要評估硼釋放是否會迴流回潔淨區。
硼是矽半導體最常用的 P 型摻雜劑（dopant）。硼原子摻進矽晶格後，會多出一個「電洞」、改變半導體的導電性。摻雜濃度低到每 cm³ 加 10¹⁵ 顆原子（約 50 ppt）就足以改變半導體類型。
這代表：對先進製程晶圓廠來說，空氣中總硼必須控制在 100 pg/m³（皮克）以下 — 是這次實驗測值的萬分之一。
換句話說，64 μg/m³ 對一般用途完全無感，對先進晶圓廠是「絕對不能進潔淨區」的數字。
這對採購者意味著什麼
這份報告其實傳達了三層訊息：
第一層：給工程師的安心證明
對絕大多數非半導體的耐高溫應用（實驗室通風、藥廠烤箱、食品乾燥、塗裝爐排氣），這份數據足以證明：500°C 連續運轉的玻纖 HEPA 不會釋放任何離子類污染 — 沒有酸（NO₃⁻、SO₄²⁻）、沒有有機酸（CH₃COO⁻、CHOO⁻）、沒有鹼（NH₄⁺）、沒有金屬磷（P）。穩態下這片濾網就是「乾淨」的。
第二層：給半導體用戶的警告
如果你是半導體前段製程的工程師，這份數據在告訴你：玻纖 HEPA 不能直接用在會回流到潔淨區的高溫場景。需要至少其中一項補強：
- ▸改用 PTFE 膜濾材（無玻纖、無硼）
- ▸改用 boron-free 玻纖（E-CR、ECR 配方）
- ▸加裝下游 chemical filter 吸附氣相硼
- ▸採購前要求供應商出具自家 outgassing 測試報告（並注意有沒有做預烤）
第三層：給選型者的觀念
買耐高溫 HEPA 不能只看「捕集效率 99.97%」這一行規格。自身的乾淨度（outgassing 等級）對某些應用比效率更重要。採購前該問供應商的問題包括：
- 1玻纖配方含不含 B₂O₃？
- 2有沒有做過完整的 outgassing 試驗？哪些離子、哪些金屬都測過？
- 3預烤（burn-in）做了幾個 cycle、什麼溫度？
- 4出廠前有沒有做殘餘揮發物測試？
供應商如果答不出這些，就要重新考慮。
常見問題
Q：「上游 719 μg/m³」這個硼背景值正常嗎？
A：算偏高，但不意外。試驗用的耐熱風洞、加熱器、管路本身可能含微量硼（不銹鋼裡的硼或玻璃絕緣材料），加上實驗室環境本身就有微量硼背景。這就是為什麼要算「下游 - 上游 = 64 μg/m³」這個差值，才是濾網自己貢獻的硼釋放。
Q：為什麼測試前要做 150°C ⇔ 500°C × 10 cycle 的預處理？
A：模擬濾網在實場運轉一段時間後的「穩態」狀況。新濾網第一次升溫時會釋放最多的揮發物（包括製造殘留），如果直接用新品測會嚴重高估真實使用情境的釋放量。10 個熱循環後，易揮發成分已大部分排出，剩下的才是「長期穩定釋放」的部分 — 這對採購評估更有參考價值。
Q：CHOO⁻（甲酸根）為什麼下游比上游低？
A：表示濾網有微量吸附這種有機酸。玻纖表面有矽羥基（Si-OH），能與某些極性有機分子產生氫鍵作用 — 這是物理吸附。雖然不是 HEPA 設計目的，但這個小細節證明濾網在 500°C 下並沒有「壞掉」開始亂釋放東西，反而還保留一點吸附能力。
Q：除了 ATMWC，日本無機還有別的耐高溫 HEPA 嗎？
A：日本無機（NIPPON MUKI）耐高溫 HEPA 系列依溫度分級，從 250°C、400°C、500°C 到 800°C 都有對應產品。本文討論的 ATMWC 是 500°C 等級。耐溫越高、框架材料越特殊（從一般不銹鋼到耐熱合金到陶瓷），價格也越高。選型時應對照實際使用溫度的最高值（含突波），不是平均值。
Q：UL900 防火認證 跟這份耐高溫測試是同一回事嗎？
A：不是。UL900 是測「常溫 HVAC 風管裡的火焰蔓延與煙霧」，主要關心發生火災時的延燒。耐高溫 HEPA 是「設計就要在高溫下運轉」的濾網，本來就在熱源旁邊，反而是用 EN 1822 / JIS 等濾效標準 + 材料耐溫等級來規範。兩個是不同維度的問題。
相關標準與背景
- ▸EN 1822 — HEPA / ULPA 濾網效率分級（H10–H14、U15–U17）
- ▸ISO 29463 — 等同 EN 1822 的國際版
- ▸JIS B 9901 / B 8330 — 日本工業規格濾網試驗法
- ▸SEMI F21 — 氣態分子污染物（AMC）分類，含硼類等摻雜劑的限值參考
- ▸ASHRAE 145.2 — 化學濾網效率測試方法（適用「下游 chemical filter」評估）
