隨著全球及中國(guó)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的不斷重視和投入，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)氣體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。 MEMS氣體流量傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)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(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的 全自動(dòng)數(shù)字式的智能氣體質(zhì)量流量控制器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。

   氣體質(zhì)量流量控制器(以下簡(jiǎn)稱“MFC”）采用工業(yè)級(jí)先進(jìn)流量傳感器芯片，結(jié)合低壓損氣路結(jié) 構(gòu)以及高精度數(shù)字控制電路和算法，從而實(shí)現(xiàn)寬溫范圍內(nèi)的高精度、高穩(wěn)定性、寬量程比控制。 在MEMS流量方案的MFC領(lǐng)域，美國(guó)MKS、荷蘭bronkhorst都開始了布局，MEMS先進(jìn)氣體流量測(cè)控技術(shù)有機(jī)會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)毛細(xì)管方案的MFC。基于新一代的MEMS流量芯片技術(shù)，并且精度、可靠性都優(yōu) 于傳統(tǒng)毛細(xì)管技術(shù)，屬于革新?lián)Q代的技術(shù)。

MEMS芯片信噪比更高，芯片熱容和熱響應(yīng)遠(yuǎn)小于毛細(xì)管 原理的同類產(chǎn)品，響應(yīng)速度更快，量程比更優(yōu)；熱式毛細(xì)管原理的同類MFC產(chǎn)品抗污染能力弱 ，MEMS芯片原理不會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)管堵塞情況，甚至MEMS原理的MFC可以不加過濾網(wǎng)。

   此外，毛細(xì)管原理MFC對(duì)安裝位置敏感（橫豎安裝不同，會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)不一樣） 在橫向、縱向安裝使用上測(cè)試結(jié)果會(huì)受到影響出現(xiàn)極大差別，而MEMS芯片原理的MFC確認(rèn)好進(jìn)出氣口流向方向后，安裝位置方向不受任何影響，這就給工業(yè)環(huán)境使用以及實(shí)驗(yàn)室氣路供氣系統(tǒng)配套提供 了更可靠適用的產(chǎn)品。

   MFC研究技術(shù)路線：芯片---模組----儀表---測(cè)試

   產(chǎn)品需求：針對(duì)光伏、半導(dǎo)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(jìn)行MFC研究制造。

   芯片設(shè)計(jì)：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(dǎo)體涂層以提高芯片可靠性。

  流道設(shè)計(jì)：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(jì)的靈敏度和檢測(cè)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(jì)整機(jī)的壓力損失。

   區(qū)別于毛細(xì)管結(jié)構(gòu)或差壓結(jié)構(gòu)等大壓損流道設(shè)計(jì)，以直通型流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)低差壓控制。

   機(jī)械設(shè)計(jì)：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-工業(yè)外觀設(shè)計(jì)

   電路設(shè)計(jì)：原理圖設(shè)計(jì)-PCB板圖繪制-元器件規(guī)格參數(shù)確認(rèn) 通道小板對(duì)芯片信號(hào)進(jìn)行采集，并通過主板對(duì)信號(hào)進(jìn)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(jì)；

   程序和算法設(shè)計(jì)：邏輯部分-單片機(jī)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(cè)試

   采用PID動(dòng)態(tài)算法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的流量控制和快速的響應(yīng)。

   組裝標(biāo)定測(cè)試

  在溫度25±3℃的千級(jí)凈化間內(nèi)組裝，萬(wàn)級(jí)凈化間內(nèi)標(biāo)定及包裝，確保產(chǎn)品精度。對(duì)不同芯片、 器件進(jìn)行再設(shè)計(jì)和集成，涉及多種通信協(xié)議/制式、體積、功耗與特殊工藝；其研發(fā)需要掌握電子產(chǎn) 品技術(shù)、集成電路技術(shù)、芯片制造工藝技術(shù)、材料性能、襯底設(shè)計(jì)技術(shù)以及先進(jìn)半導(dǎo)體封裝技術(shù)、 通信技術(shù)等，只有這樣才能夠在應(yīng)用中妥善的對(duì)系統(tǒng)的性能、尺寸與制造成本進(jìn)行優(yōu)化處理。

上圖為氣體質(zhì)量流量控制器(MFC）標(biāo)定測(cè)試狀態(tài)