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2013年6月25日 (火)

真・MFC千夜一夜物語 第75夜 メタルシールって堅物なんですか?

MFC(マスフローコントローラー)に使用されるシールのお話しです。今回からエラストマーシールに対するもう一方のメジャーどころであるメタルシールの登場です。名前の通りメタルですから硬そうなのですが、はたしてどういうものなのでしょうか?

そもそも、メタルシールMFCが世に出たのは、そんなに古い時代のことではありませんでした。半導体製造装置に種々使われるガスの中には、非常に毒性、腐食性の強いガスが多々あります。そういった強烈なガスに立ち向かうには、残念ながらエラストマーシールでは限界があります。そこで採用されたのがメタルシールという、名前の通り金属を材料とし、その特性を利用したシールです。

メタルシールはエラストマーシールなどでは使用が困難な、超高温・極低温・腐食・高圧力・真空 などの悪環境下で使用が可能です。その為、今や半導体プロセスガス用で使用されるMFCの殆どはメタルシールモデルだと言っても過言ではありません。

メタルシールに使用される材料は、MFCのボディの接ガス部品材料であるSUS316L、インコネルなどがあります。ごく希に異なる金属を使用する場合もありますが、ボディ材質とシール材質が同じなのですから、逆に言えばボディ材質が腐食するようなガス種以外では使用可能ということになります。そういう意味で、エラストマーシールよりもガス特性にナーバスにならなくて済む・・・とも言えますね。

ただ、その分メタルシールのMFCにはデメリットもあります。それはシール性能そのものにではなく、コストにあります。最近ではかなり安くなってきましたが、メタルシールの半導体プロセスガス用のMFCはエラストマーシールの汎用品より152倍くらいは高くなります。これはシールがメタルになったからだけではなく、製品パッケージとして半導体プロセスラインでの使用を前提としたグレードアップが図られているからです。例えば接ガス部の表面処理レベル向上やそれこそ部品点数、構成に至るまで大きく異なり、製造管理に要する手間もかなりかかるモデルになっているため、同型式・同構造でメタルシールモデルとエラストマーシールモデルをラインアップしているメーカーの価格を見ても、数万~十万円レベルの差が出ます。同じ外観で、似た型式でも実は中身はかなり異なるものなのですね。

130624_02 メタルシールは多くの場合、継手側フランジと、ボディに挟み込んで、決められたトルクで四隅を締め付けるような形で運用されます。この時、シールを挟み込むフランジ面とボディの面はきっちりと水平が出ているだけでなく、ピカピカの鏡面にラッピング(研磨)されている必要があるのです。そこまでのレベルに仕上げた金属表面同士は吸い付くように合わさります。この間にメタルシールを挟むことで、そのラップ面に傷を付け食い込ませてシールとして機能させるのです。

当然、メタルシール部分の組立作業の難度は高くなります。せっかくのラップ面に少しでも傷を付けたらおしまいなのですから・・ラッピングに要するこういった加工・研磨費用、それに組立時の工数が乗ってくるから、メタルシールのMFCはそれだけでも高価になるのです。なかなか良い仕事はするのだけれどけど、その分高く付く。メタルシールは一筋縄ではいかない職人気質の堅物さんなのかもしれませんね。

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

追記です。

 エラストマーシールMFCのお話でも触れましたが、メタルシールMFCをユーザーで分解されることは絶対しないで下さいね。
メタルシールの場合、ほぼ100%一度分解したフランジ面を再装着してもシール性能は元には戻りません。

これはフランジ面に食い込ませて、傷を付けてシールするというやり方のためです。メーカーで分解再組立する際はフランジ面を再研磨するか、部品そのものを交換します。もちろんシール材も再利用はしません。

特にメタルシールMFCは、毒性ガス等、少量でも漏れたら大変な惨事を引き起こす可能性を持つガスを使用した可能性が高いので、パージ不足で分解すること自体に大変なリスクがありますので・・・・


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