潔凈室電纜集塵問題研究與測(cè)試設(shè)計(jì)

潔凈室電纜集塵問題研究對(duì)于潔凈室環(huán)境來說，電纜拖鏈中的電纜集塵是一個(gè)復(fù)雜的問題。為了潔凈室盡量減少集塵，需要盡可能地避免電纜以及套管之間的摩擦。盡管通過減少運(yùn)動(dòng)器件可以減少集塵，但是自動(dòng)生產(chǎn)線上電纜的運(yùn)動(dòng)不可避免。另外，用于分隔圓形電纜和套管的分隔片和支架是產(chǎn)生集塵的另一個(gè)因素。如果不使用分隔片，或者分隔片沒有正確的安裝，電纜以及套管之間的摩擦將導(dǎo)致這些部件的蠕變、移動(dòng)或扭曲，這樣就會(huì)增加集塵。

為了獲得能運(yùn)行上千萬次壽命的低集塵電纜系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)盡可能減少運(yùn)動(dòng)器件的數(shù)量，以及這些零件之間的摩擦。電纜拖鏈制造商會(huì)提供詳盡的正確安裝和使用電纜的指南，它決定了你的電纜系統(tǒng)潔凈度。然而，用在潔凈室環(huán)境的電纜和電纜拖鏈應(yīng)該經(jīng)過測(cè)試確定電纜材料的集塵特性，以及電纜在整個(gè)系統(tǒng)的相互作用問題。

潔凈室測(cè)試設(shè)計(jì)
為了鑒別集塵是由電纜還是電纜拖鏈造成的，將相同的扁平電纜放在同一廠家生產(chǎn)的兩種不同的電纜拖鏈中進(jìn)行了測(cè)試。在測(cè)試中，選擇了兩種非金屬電纜拖鏈：一種是低振動(dòng)，無噪音的清潔型電纜拖鏈（拖鏈A），一種是帶有鏈環(huán)和銷的傳統(tǒng)拖鏈（拖鏈B）。除了測(cè)試了Gore無拖鏈電纜（TK31540-01），還對(duì)三種電纜拖鏈組合作了評(píng)估：

–電纜拖鏈A，安裝2根戈?duì)柛呷嵝员馄诫娎|，一根電纜疊放在另一根上面
–電纜拖鏈B，安裝2根戈?duì)柛呷嵝员馄诫娎|，一根電纜疊放在另一根上面
–電纜拖鏈A，安裝2根圓形電纜，一根電纜放在另一根旁邊，無分隔器。為了使對(duì)電纜的摩擦更小，設(shè)計(jì)了具有足夠空間的拖鏈?zhǔn)惯@兩條圓形電纜之間不會(huì)彼此接觸。

每個(gè)電纜拖鏈垂直放置，與潔凈室的空氣流動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)，以確保產(chǎn)生的所有微粒都被記錄下來。先確定最有可能產(chǎn)生集塵的電纜拖鏈的關(guān)鍵地方，光學(xué)微粒記數(shù)器放置在每根電纜的這些區(qū)域的三個(gè)位置（見圖1）。每個(gè)記數(shù)器會(huì)記錄0.1至5.0微米大小的微粒。在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)產(chǎn)生的懸浮微粒作100分鐘記錄，每根電纜分別在運(yùn)行速度0.5米/秒、1.0米/秒、2.0米/秒作測(cè)試。

然后使用數(shù)學(xué)方法按微粒尺寸（0.1、0.2、0.3、0.5、1.0和5.0微米）計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的更大數(shù)，按照GuidelineVDI2083Part9.1標(biāo)準(zhǔn)確定集塵數(shù)量。為了能測(cè)定每個(gè)電纜拖鏈系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)效，弗勞恩霍夫研究所使用這些結(jié)果來確定最高集塵量的測(cè)量點(diǎn)。運(yùn)行實(shí)效被用來確定ISO潔凈度認(rèn)證的等級(jí)。

光學(xué)微粒記數(shù)器放置在每根電纜最有可能產(chǎn)生集塵的三個(gè)位置。

潔凈室結(jié)果
光學(xué)微粒記數(shù)器記錄了無拖鏈電纜（見表1）和裝有高柔性扁平電纜的電纜拖鏈A在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)產(chǎn)生0個(gè)微粒（見表2）。按照VDIGuideline2083和ISO14644-1標(biāo)準(zhǔn)的集塵可能性的計(jì)算方法，測(cè)定這些電纜在上述測(cè)試速度的集塵可能性低于0.1%。

安裝圓形電纜的拖鏈A在不同運(yùn)行速度都產(chǎn)生了不同數(shù)量的微粒（見表3）。按照VDIGuideline2083和ISO14644-1標(biāo)準(zhǔn)，鑒定這種電纜拖鏈/電纜裝置產(chǎn)生集塵的可能性是3%。

安裝高柔性扁平電纜的拖鏈B在不同運(yùn)行速度下也產(chǎn)生了不同數(shù)量的微粒（見表4）。按照VDIGuideline2083和ISO14644-1標(biāo)準(zhǔn)，鑒定這種電纜拖鏈裝置產(chǎn)生集塵的可能性是3%。

當(dāng)運(yùn)行行程不超過1.5米時(shí)，這些電纜不需要電纜拖鏈、分隔器和支架，所以這些電纜能非?？煽康貞?yīng)用在1級(jí)潔凈室。通過測(cè)試安裝在兩種不同電纜拖鏈的高柔性扁平電纜表明，集塵是由電纜拖鏈造成的。高柔性扁平電纜在拖鏈往返彎折運(yùn)動(dòng)的集塵量是最低的。除了不需要電纜拖鏈里的分隔器和支架外，電纜的扁平結(jié)構(gòu)均勻分布對(duì)電纜護(hù)套的作用力，這樣就減少了對(duì)電纜護(hù)套的磨損，以及由于運(yùn)動(dòng)引起的摩擦。通過將所有電纜、軟管和光纖結(jié)構(gòu)都放置在高柔性扁平電纜內(nèi)，就可使用更小更輕的電纜拖鏈。

在使用帶拖鏈的圓形電纜系統(tǒng)時(shí)，為使集塵產(chǎn)生量最少，僅測(cè)試了使用無分隔器和支架、低振動(dòng)的清潔型電纜拖鏈。由于集塵量取決于運(yùn)行速度，這種電纜系統(tǒng)能應(yīng)用于ISO14644-1標(biāo)準(zhǔn)的4級(jí)潔凈室。然而，這種設(shè)計(jì)不能準(zhǔn)確反映實(shí)際使用中的電纜拖鏈的集塵情況，因?yàn)閷?shí)際使用中電纜拖鏈內(nèi)塞滿了電纜、套管、分隔器和支架，這就增加了摩擦和集塵量。

潔凈室系指對(duì)空氣潔凈度、溫度、濕度、壓力、噪聲等參數(shù)根據(jù)需要都進(jìn)行控制的密閉性較好的空間。
潔凈室的發(fā)展與現(xiàn)代工業(yè)、尖端技術(shù)密切聯(lián)系在一起。由于精密機(jī)械工業(yè)（如陀螺儀、微型軸承等加工）、半導(dǎo)體工業(yè)（如大規(guī)模集成電路生產(chǎn)）等對(duì)環(huán)境的要求，促進(jìn)了潔凈室技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)曾統(tǒng)計(jì)過，在無潔凈級(jí)別的要求的環(huán)境下生產(chǎn)MOS電路管芯的合格率僅10%~15%，64為儲(chǔ)存器僅2%。目前在精密機(jī)械、半導(dǎo)體、宇航、原子能等工業(yè)中應(yīng)用潔凈室已相當(dāng)普遍。