EZ-Japan BLOG since 2017 真・MFC千夜一夜物語

EZ-Japanブログは、真・MFC千夜一夜物語という流体制御機器=マスフローコントローラ(MFC)の解説記事をメインに、闘病復帰体験、猫達との生活が主なコンテンツです

SEMI

マスフローの進化とグレード

このブログでは、マスフローメーター(MFM)マスフローコントローラ(MFC)を総称してマスフローと呼称しています。
この定義は基本的に質量流量計である熱式流量センサーを搭載したモデルの事を指します。
それ以外の方式の場合、コリオリ式マスフロー、圧力式マスフロー(圧力式流量計は体積流量計なので、おかしな表現ですが・・・)という呼称で差別化しています。

さて、マスフローのメイン市場は半導体製造装置だというお話は何度かしてきていると思います。
最盛期はMFCの80%が半導体製造装置向け(SEMI向けと呼称)だったこともあるくらいです。

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上図は、SEMI向けMFCの世代分類です。
と、言っても公式な設定は無い(筈です)ので、Decoが便宜上作った分類です。
SEMI向けのMFCの進化は凄まじいのがあり、第6世代まで様々な技術開発競争が行われてきています。
これは質量流量制御器としてのMFCの基本性能に関わるものもあれば、MFCが組み込まれる装置側からの要求フォーマットに適応したものもあります。
高速応答、デジタル制御、MGMRは前者、IGS、フィールドバス、PIは後者になります。

こういったSEMI向けで開発された各種技術は、SEMIの裾野分野(液晶、太陽光、蒸着)から、そこまでクリーンでなくても良い一般産業用途向けマスフローにも影響を呼ぼしていきます。

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上の図の中段、グリーンの枠がそうですね。
その下の紫の枠が流量計全般の用途である各種一般産業用途 FA用であり、熱式MEMSセンサーを搭載した比較的安価なMFM等が好まれるカテゴリーなのと一線を引いた存在なのです。

【MFC豆知識】 by Deco EZ-Japan

真・MFC千夜一夜物語 第312話 MFCのボディは何でできているの?その4


【お知らせ】
今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。【本告知は今回で終了します】

SUS316L、SUS316L VIMVAR材、ハステロイC22とマスフローコントローラー(MFC)&マスフローメーター(MFM)のボディ接ガス部を構成する材質を説明してきました。
マスフロー(MFCやMFMの総称)のメイン市場は半導体製造装置産業なので、そこでの要求に合わせる形で使用される材料も刻々と変化してきました。
それに対応するのは、マスフローメーカー側の努力だけではなく、金属材料手配、切削加工、内面研磨、外面ラップ加工までをワンストップでお願いできる業界を熟知した加工業者さんの協力があってこそでした。(写真参考)
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半導体用MFC他加工部品 出典:(株)坂本製作所
(株)坂本製作所さんのHPへは こちら から

半導体プロセス対応接ガス材質の選定に関してより詳しい知識を必要とされる方は、SEMI Standard F105-1107 ”ガス供給システムにおける金属材料の適合性ガイド” を一読されることをお奨めします。

さて、今週からは接ガス材質の表面処理に関する用語を解説していきましょう。

・パーティクル

ウルトラクリーンテクノロジー(UCT)で排除されるべき対象=パーティクル(particle:一般に小片、粒子を意味するのですが、要は微細なゴミ)です。
パーティクルには、付着残留パーティクル(元々配管の中に存在していたパーティクル)と、機器を使用中に発生してくるパーティクル(バルブなどの慴動部での磨耗や腐食により生成する)に分かれます。
UCT以前は、付着残留パーティクルを除去する為にガスパージやハンマリング(配管をハンマーでコンコンと叩く)、洗浄といった手段が取られてきました。

しかし、例えばBA配管(表面粗さRy3μm)をモデルにしてみても、廃除すべきパーティクルサイズが0.1μmであるのに対して、配管の表面には3μmの凹凸があるのでは、窒素ガスでパージしても0.1μmサイズのパーティクルの完全パージは不可能です。
その証拠に、パージや洗浄、ハンマリングを行いパーティクルが検出されなくなった直管をベンダーで曲げると数百数千のパーティクルが出てきたそうです。
これらのパーティクルは溝の中に付着残留していたものが飛び出してきたと思いがちですが、表面付近に存在しているアルミナ等の非金属介在物が、曲げ作業により割れてパーティクルとなるものもあるようです。
(そのため非金属介在物の少ないVIMVAR材はパーティクル対策に有効なのですね。)
電解研磨処理を施した配管では曲げ加工を行なっても、0.1μm以上のパーティクルは数個以下になるそうです。


MFCのパーティクルテストに関しては、参考資料としてSEMI E66 ”マスフローコントローラのパーティクル発生測定のテスト方法” を読んでみて下さい。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

真・MFC千夜一夜物語 第293話 流量とは?流量計とは? その2

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。

 

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」誌 20199月号(8/25発売)は、7月号から引き続き、マスフローコントローラー(MFC)、マスフローメーター(MFM)が属する質量流量計以外の各種流量計(体積流量計)を取り上げて解説を行っています。

 

流量計とは?

流量を測定する目的で使用されるのが「流量計」ですが、そもそも流量自体は物理標準ではないので、流れを支配する一つ、または複数のパラメータを計って、そこから流量値へ変換するものが「流量計」だと言えます。

目的に応じた流体に適応でき、適切な流量域をカバーできる流量計を選択することが、正しい流量計測&測定の第一歩となります。

JISを紐解くと多種多様な流量計の定義があります。(下図)

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面積式流量計(Variable area flowmeters)、
パーシャルフリューム式流量計(Parshall flume type flowmeters)、
電磁式流量計(Electromagnetic flowmeters)、
渦式流量計(Vortex flowmeters

・・・等々多くの流量計があるのですが、ここであれ?っと思うのは、熱式流量センサーを搭載したMFCMFM いわゆるマスフローと普段我々が呼称している流量計の記述がないことです。
この話を講習会などでお話しすると、皆さん不思議な顔をされます。

実はマスフローはSEMI standardのみがその拠り所なのです。


「えっ?うちは半導体産業じゃないけど、MFCをたくさん使ってるよ!」

と、おっしゃる読者は結構おられるのではないでしょうか?

まぁ、だからこそ、このような連載をDecoが続けさせて頂けるのですが・・・ 

 

それはさておき流量計の種類は非常に多い事がわかりますね?

上述を含めても10種類は下らないでしょう。(下図)

 
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なぜこれほどの種類の流量計が必要なのでしょうか?

それは測定対象である流体の状態(液体、気体、蒸気)と種類(空気、窒素、酸素・・・)、流量レンジと配管径、圧力レンジ、使用温度、電源仕様、信号仕様、そして法規関連(安全保障貿易管理法令、高圧ガス保安法、防爆構造)・・・という様々な条件をすべてカバーできる“万能流量計”が存在していないからなのです。


では、次回から個々の流量計の代表例を取り上げて解説をしていきましょう。

 

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

 

 

EZ-Japan(イージージャパン)Deco こと 黒田です。 2014年6月開業です。流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”として情報発信しています。 日本工業出版「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。
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