Horiba 流量計中文說明書

質量流量控制器簡介上海堀場貿易有限公司C

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reserved.MFC,英文全稱即為MASS

FLOW

CONTROLLER,中文即為質量流量控制器，主要是用來對氣體流量進行精密測量和控制的一種儀器。目前它主要使用在半導體制造領域和新興起的太陽能市場。在半導體制造方面，使用MFC的機臺主要有CVD，PVD和ETCH等機臺。大家都知道流量一般分為質量流量和體積流量，而質量流量控制器的主要優(yōu)點就在于它感測的是流過它的氣體分子量，而分子量是不會隨著外界的溫度和壓力的改變而變化，所以從MFC流出的氣體相對比較穩(wěn)定，不會受到外界的溫度和壓力的影響。MFC流出的氣體相對比較穩(wěn)定，不會受到外界的溫度和壓力的影響。這就是MFC的一個內部結構圖，主要由傳感器、PCB板和閥三大核心部件構成，當MFC的入口端有氣體流入時，一部分經(jīng)過傳感器，而大部分則經(jīng)過下面的側流管，然后再合流經(jīng)過閥，而閥的開合度則是由傳感器通過橋回路和增幅回路傳遞信號

給PCB板，PCB板再通過一個控制比較回路來控制閥的開合度，從而流出設定的氣體流量。正負+/-15V電壓是MFC的一個工作電壓，就好比電視的遙控器，在使用時須安裝兩節(jié)5號電池一樣。這樣它才能工作。當給MFC一個0-5V的設定電壓時，MFC就會反饋一個0-5V的輸出電壓質量流量控制器主要是由傳感器、電路板和驅動閥三大部分組成。是能夠對氣體流量做精密測量和控制的一種儀器。主要使用在半導體工業(yè)和平面顯示器制造和太陽能電子方面。質量流量：質量流量控制器感測的是通過的氣體的分子量，工作時不受外界的溫度和壓力的影響。CONTROL

ELECTRONICS(P-

I-

D)SIGNAL

PROCESSING電源:+/-C

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reserved.15VDC設定信號:0

5V輸出信號:0

5V進氣端出氣端

什么是質量流量控制器閥驅動C

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reserved.傳感器控制閥側流管MFC的內部結構圖這一章就給大家說說傳感器的一個工作原理，傳感器的結構是在金屬制的毛細管外側卷有兩根自加熱電阻絲，通過設定電流給自加熱電阻絲加熱，當沒有氣體流過時，傳感器兩邊的溫度則是相對應的如下圖實線呈拋物線狀，但當有氣體流經(jīng)時，上流側的自加熱電阻產(chǎn)生的熱量則會被帶走，而導致溫度降低，相反下流側則會得到熱量，而使溫度升高，此時的溫度差和流體的質量流量就形成了一定的關系。傳感器把熱信號轉變?yōu)殡娦盘栐偻ㄟ^電路回路反饋給PCB電路板，便可感測氣體流量。傳感器的結構熱傳感器TuC

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reserved.TuTdTd△T.根據(jù)傳感器的結構，當沒有氣體流入時傳感器兩邊的溫度呈拋物線狀均勻分布當有氣體流過時，上流端的自加熱電阻產(chǎn)生的熱量被帶走，從而兩端形成一定的溫度差，使傳感器兩邊的溫度曲線分布不再平衡。這里的就主要和大家說一下BYPASS，當氣體流經(jīng)MFC時，大部分的氣體是從BYPASS流過的，極少部分通過傳感器，BYPASS和SENSOR之間有一定的比例關系，且BYPASS設計成的是一種層流結構，即在BYPASS有很多的毛細管組成，且內部的毛細管又細又長，這樣流出的氣體就會比較穩(wěn)定，不會產(chǎn)生回流現(xiàn)象，從而確保傳感器在工作時相對穩(wěn)定狀態(tài)傳感器?側流管傳感器在不同壓力下的特征C

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reserved.必須使側流管設計為層流結構，這樣才能流出相對穩(wěn)定和精準的流量。（実用新案第１４１６２６９號）側流管在不同壓力下的特征這里是MFC的閥驅動裝置，稱為壓電陶瓷閥，我們稱之為PIZEO,內部主要有陶瓷晶體且成堆棧結構，通過外界的設定的電壓來控制內部的陶瓷晶體的伸長和縮短來控制閥的開合度。在其內部還充有干燥的氮氣來防止外界的濕氣對陶瓷晶體的影響。陶瓷晶體閥的優(yōu)點是反應快而且準。壓電陶瓷驅動器陶瓷的堆棧結構外殼構造干燥的氮氣連接端口C

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reserved.陶瓷驅動器的內部結構MFC的閥結構陶瓷閥的工作效果圖_+_+提供高的直流電壓壓電元件移動方向C

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reserved.壓電元件的伸長MFC的閥結構下面這兩幅圖左邊的是設定電壓與流量之間的對比關系，右邊是零點的漂移對MFC真實流量的影響。當給MFC設定為5V的電壓時，則對應的是MFC的全流量，不管全流量是200SCCM還是500SCCM,對應的設定電壓都為5V,然后其它的流量再根據(jù)等比關系依次設定。這邊就是MFC的零點漂移對真實流量的影響，當零點漂為正值時，實際流量將減小，反之，零點為負值時，實際流量將會變大。5V0Flow

Rate(sccm/slm)96100

104零點對實際流量的影響+200mv-200mv200mV

÷5000mV(5V)

＝0.04(4％）→100SCCM×4％＝4SCCM0Flow

Rate(sccm/slm)1005V4V3V2V1V80604020C

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reserved.這邊就是MFC經(jīng)常使用到的流量單位，有SCCM和SLM,分別是在標準狀態(tài)下立方厘米每分種和升每分鐘，而標準狀態(tài)就是在溫度為零攝氏度，一個標準大氣壓的條件下，而下面的CCM

和LM則是在常溫狀態(tài)下，即溫度為25攝氏度，壓力為一個標準大氣壓，所以SCCM

和CCM之間就有一定的比例關系，100SCCM的流量并不等于100CCM,而兩者的轉化關系為SCCM=(273+25)/273CCM,兩者相差大約9.1%。SCCM–標準立方厘米每分鐘SLM–標準立方升每分鐘1000sccm=1slmSCCM和SLM是指在標準條件下的體積單位。標準條件指溫度為零攝氏度，一個標準大氣壓的條件。在美國，標準條件被廣泛接受和認同。.然而，在其它不同的國家通常使用的流量單位除了SCCM和SLM外還有CCM/

LM

(日本)

–

溫度為

25 C,

一個標準大氣壓NCCM/

NLM

(日本)

–

溫度為20 C,

一個標準大氣壓CCM作流量單位和SCCM作流量單位的MFC之間的流量相差大約為9.1%。C

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reserved.什么是SCCM

/SLM及區(qū)別這里和大家說說CF值這個概念，CONVERSION

FACTOR,即為轉化因子，因為在半導體工廠有許多特殊的氣體和有毒的氣體，所以我們實驗室在校準流量時就會根據(jù)實際情況和安全方面考慮，不會用這些真實的氣體去做測試，而是用氮氣來代替這些氣體，這里就會涉及到CF值，QA=QN*CF,且CF值是日本實驗室經(jīng)過大量的實驗而得出來的一個平均值，所以在流真實氣體時稍微有點誤差也是不可避免的。真實流量需要流量QA

=

C.F.A

*

QN2QA

:氣體A的流量C.F.A:

氣體A到N2的轉換因數(shù)

QN2:N2的流量·轉換因數(shù)是一個平均值。但是實際的轉換因數(shù)可能會因為流量的范圍和外界的壓力和溫度的影響而稍有不同?！まD換因數(shù)是使用氮氣進行轉換，如果是用其它氣體作為測量氣體，那么測出的氣體流量值則會偏差很大。N2氣體AN2C

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reserved.什么是MFC的轉換因數(shù)NO和NC的意思是在不給MFC供電的情況下，內部的閥始終處于常開和常閉狀態(tài)，但是如果提供電壓，則兩者內部的閥都是處于關閉狀態(tài)的。如何選擇合適的質量流量控制器C

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reserved.SEC-7330型號M

C

UC

Ar

100SCCM*1

*2

*3

*4

*51/4VCR*6*1:選擇密封圈的材質M:金