氣體流量控制器的研究設計方向探討

　　氣體流量控制器是用于測量和計算流體介質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、調節閥等部件組成。用于對于氣體或者液體的質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，以及真空鍍膜設備，光纖熔煉，微反應裝置，混氣配氣系統，毛細管測量氣象色譜儀，光導纖維制造設備中，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的不斷重視和投入，半導體行業對流量控制器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研制技術的成功應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、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展，研制能夠同時監測多種氣體的儀器將是該領域的重要研究方向。

 

　　針對光伏、半導體、真空鍍膜等領域高精度、高穩定性、快速響應的應用需求，進行MFC研究制造。MFC研究技術路線：芯片---模組----儀表---測試。

 

　　1、芯片設計：芯片以MEMS技術為基礎，基于有限元仿真尺寸優化，采用靈敏度高的懸膜結構，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.低應力薄膜制備工藝研究；

 

　　c.金屬電連接可靠性及穩定性研究；

 

　　d.半導體涂層制備及工藝集成方法研究；

 

　　2、流道設計：建模-仿真。該結構中間具有類似孔板的差壓產生結構，用于在旁路分流道內產生足夠的流量，旁路內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構前后的壓力差，該內部壓力差直接影響流量計整機的壓力損失。

 

　　3、機械設計：機械結構設計-工業外觀設計

 

　　4、電路設計：原理圖設計-PCB板圖繪制-元器件規格參數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、抗電磁干擾等設計；

 

　　5、程序和算法設計：邏輯部分-單片機程序部分-屏幕功能-調試穩定控制-根據不同氣路座測試采用PID動態算法實現穩定的流量控制和快速的響應。