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气体流量控制器的研究设计方向探讨

点击次数:130 发布时间:2022-10-10

  气体流量控制器是用于测量和计算流体介质温度的一类热式气动仪表。它的英文名字叫“MASSFLOWCONTROLLER”(简称MFC.,它通常由电路板、传感器、进出气管道接头、分流器管道、机壳、调节阀等部件组成。用于对于气体或者液体的质量流量进行测量和控制。扩散,氧化,分子束外延,CVD,等离子刻蚀,溅射,离子注入,以及真空镀膜设备,光纤熔炼,微反应装置,混气配气系统,毛细管测量气象色谱仪,光导纤维制造设备中,并广泛用于石油化工,冶金,制药等。
 
  随着全球及中国对半导体行业的不断重视和投入,半导体行业对流量控制器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体流量控制器集成化和智能化提供了很好的前提条件。将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展,研制能够同时监测多种气体的仪器将是该领域的重要研究方向。
 
  针对光伏、半导体、真空镀膜等领域高精度、高稳定性、快速响应的应用需求,进行MFC研究制造。MFC研究技术路线:芯片---模组----仪表---测试。
 
  1、芯片设计:芯片以MEMS技术为基础,基于有限元仿真尺寸优化,采用灵敏度高的悬膜结构,并沉积半导体涂层以提高芯片可靠性。芯片制备工艺研究:
 
  a.硅基多孔硅制备工艺研究;
 
  b.低应力薄膜制备工艺研究;
 
  c.金属电连接可靠性及稳定性研究;
 
  d.半导体涂层制备及工艺集成方法研究;
 
  2、流道设计:建模-仿真。该结构中间具有类似孔板的差压产生结构,用于在旁路分流道内产生足够的流量,旁路内的流量直接影响流量计的灵敏度和检测下限,为了提高该流量值需要增加旁路分流结构前后的压力差,该内部压力差直接影响流量计整机的压力损失。
 
  3、机械设计:机械结构设计-工业外观设计
 
  4、电路设计:原理图设计-PCB板图绘制-元器件规格参数确认通道小板对芯片信号进行采集,并通过主板对信号进行处理,上述电路中采用差分输出、低温漂、抗电磁干扰等设计;
 
  5、程序和算法设计:逻辑部分-单片机程序部分-屏幕功能-调试稳定控制-根据不同气路座测试采用PID动态算法实现稳定的流量控制和快速的响应。

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