氣體流量控制器的研究設(shè)計方向探討

　　氣體流量控制器是用于測量和計算流體介質(zhì)溫度的一類熱式氣動儀表。它的英文名字叫“MASSFLOWCONTROLLER”(簡稱MFC.，它通常由電路板、傳感器、進出氣管道接頭、分流器管道、機殼、調(diào)節(jié)閥等部件組成。用于對于氣體或者液體的質(zhì)量流量進行測量和控制。擴散，氧化，分子束外延，CVD，等離子刻蝕，濺射，離子注入，以及真空鍍膜設(shè)備，光纖熔煉，微反應(yīng)裝置，混氣配氣系統(tǒng)，毛細管測量氣象色譜儀，光導纖維制造設(shè)備中，并廣泛用于石油化工，冶金，制藥等。

 

　　隨著全球及中國對半導體行業(yè)的不斷重視和投入，半導體行業(yè)對流量控制器提出了更高的要求。納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體流量控制器集成化和智能化提供了很好的前提條件。將在充分利用微機械與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展，研制能夠同時監(jiān)測多種氣體的儀器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。

 

　　針對光伏、半導體、真空鍍膜等領(lǐng)域高精度、高穩(wěn)定性、快速響應(yīng)的應(yīng)用需求，進行MFC研究制造。MFC研究技術(shù)路線：芯片---模組----儀表---測試。

 

　　1、芯片設(shè)計：芯片以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)，基于有限元仿真尺寸優(yōu)化，采用靈敏度高的懸膜結(jié)構(gòu)，并沉積半導體涂層以提高芯片可靠性。芯片制備工藝研究：

 

　　a.硅基多孔硅制備工藝研究；

 

　　b.低應(yīng)力薄膜制備工藝研究；

 

　　c.金屬電連接可靠性及穩(wěn)定性研究；

 

　　d.半導體涂層制備及工藝集成方法研究；

 

　　2、流道設(shè)計：建模-仿真。該結(jié)構(gòu)中間具有類似孔板的差壓產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，用于在旁路分流道內(nèi)產(chǎn)生足夠的流量，旁路內(nèi)的流量直接影響流量計的靈敏度和檢測下限，為了提高該流量值需要增加旁路分流結(jié)構(gòu)前后的壓力差，該內(nèi)部壓力差直接影響流量計整機的壓力損失。

 

　　3、機械設(shè)計：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計-工業(yè)外觀設(shè)計

 

　　4、電路設(shè)計：原理圖設(shè)計-PCB板圖繪制-元器件規(guī)格參數(shù)確認通道小板對芯片信號進行采集，并通過主板對信號進行處理，上述電路中采用差分輸出、低溫漂、抗電磁干擾等設(shè)計；

 

　　5、程序和算法設(shè)計：邏輯部分-單片機程序部分-屏幕功能-調(diào)試穩(wěn)定控制-根據(jù)不同氣路座測試采用PID動態(tài)算法實現(xiàn)穩(wěn)定的流量控制和快速的響應(yīng)。