半導体サブファブにおける適切なホースのレイアウトとは

BETH NIESER:
「Ask Swagelok」へようこそ。本日は私、ベス・ニーザーがスウェージロック・ホース・ビルから、半導体の専門家であるマーガレット・ブレナンとダグ・ノードストロームとともにお届けします。本日のテーマは、半導体ファブにおけるホースのレイアウトの重要性です。まず、ホースの適切なレイアウトがなぜ重要なのか教えてください。

MARGARET BRENNAN:
ホースのレイアウトは非常に重要です。サブファブ内のサポート機器をクリーンルーム内の製造装置に接続する用途では、メンテナンスや装置設置の時間と手間を大幅に削減できるため、フレックスラインへの切り替えが進んでいます。レイアウトが重要なのは、ホースの性能や寿命に直接影響するからです。狭いスペースで無理に曲げるとホースがつぶれて性能が低下しますし、エンドコネクションの近くで曲げすぎるとレイヤーが裂けてしまう可能性もあります。また、極端な温度の流体が流れる場合、必要なスペースや接触面にも影響が出ます。クリーンルームでもサブファブでもスペースは非常に貴重で、適切なレイアウトを確保するのは簡単ではありません。

DOUG NORDSTROM:
マーガレットが述べたように、スペースの制約が問題を複雑にします。では、スペースが特に重要になるのはなぜでしょうか。

MARGARET BRENNAN:
スペースが重要なのは、特に流体が極端な温度になる用途です。ファブでは非常に冷たい冷却水がホースに流れると、ホース同士や他の表面と接触してコールドスポットが発生することがあります。高温の場合も同様で、ホットスポットが生じます。サブファブの低温用途では結露や氷結が起こり、ダウンタイムや性能低下につながる可能性があります。サブファブはスペースが限られているため、ホース同士が近接して配管され、こうした問題が起こりやすいのです。

DOUG NORDSTROM:
そこで私たちはお客さまと協力し、ホース同士が接触しないようにする物理的なスペーサーを開発しました。これにより、コールドスポットやホットスポットを防ぐことができます。こうしたシンプルな対策により、ホースの適切な間隔を確保し、問題を回避できます。

BETH NIESER:
では、ホースを曲げてよい場合とよくない場合について教えてください。

DOUG NORDSTROM:
マーガレットが述べたように、レイアウトは難しいものです。もちろん、ある地点から別の地点へ流体を送るためにホースを曲げる必要があります。しかし問題なのは、最小曲げ半径を超えて曲げてしまうことです。ホースには最小曲げ半径があり、これを超えると弾性変形ではなく塑性変形が起こり、ホースが損傷して性能や耐圧性が低下します。断熱材を巻き付けても最小曲げ半径は変わりません。断熱材は曲げによって外側が引き伸ばされ、内側が圧縮されるため、断熱性能が低下します。そのため、断熱ホースの場合は断熱材のないホースの3倍の最小曲げ半径を確保する必要があります。例えば最小曲げ半径が2インチのホースに断熱材を使用する場合、最小曲げ半径は約6インチになります。

BETH NIESER:
では、どのような場合に断熱が必要になるのでしょうか。

MARGARET BRENNAN:
ファブには、製造装置に対して加熱や冷却が必要なプロセスが多数あります。サブファブのチラーや熱交換器から供給される流体は温度調節されていますが、製造装置まで移送される間に温度が変わる可能性があります。そこで重要なのが、流体温度に応じた断熱材です。ホース外側の温度が露点を下回ると結露が発生します。これは夏に氷を入れたグラスに水滴がつくのと同じ現象ですが、サブファブでは液体の種類が不明なため、プロセスを中断して調査する必要があり、大きな損失につながります。そのため、露点を下回らないよう断熱ホースが使用されます。断熱材を多く巻くことで露点より高い温度に維持できますが、断熱材の効果は約-30℃までです。これより低い場合は別の断熱技術が必要で、そこで登場するのが真空断熱層ホースです。インナーホース外側の真空層が対流による熱伝達を遮断し、-200℃の極低温でも適切な断熱性を発揮します。この技術は今後主流になるでしょう。

BETH NIESER:
本日はさまざまなお話をありがとうございました。ご視聴いただきありがとうございました。