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 全自動數(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(以下簡稱“MFC”）采用工業(yè)級先進流量傳感器芯片，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MKS、荷蘭bronkhorst都開始了布局，MEMS先進氣體流量測控技術(shù)有機會代替?zhèn)鹘y(tǒng)毛細管方案的MFC?；谛乱淮腗EMS流量芯片技術(shù)，并且精度、可靠性都優(yōu) 于傳統(tǒng)毛細管技術(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)遠小于毛細管 原理的同類產(chǎn)品，響應(yīng)速度更快，量程比更優(yōu)；熱式毛細管原理的同類MFC產(chǎn)品抗污染能力弱 ，MEMS芯片原理不會出現(xiàn)毛細管堵塞情況，甚至MEMS原理的MFC可以不加過濾網(wǎng)。
此外，毛細管原理MFC對安裝位置敏感（橫豎安裝不同，會導致讀數(shù)不一樣） 在橫向、縱向安裝使用上測試結(jié)果會受到影響出現(xiàn)極大差別，而MEMS芯片原理的MFC確認好進出氣口流向方向后，安裝位置方向不受任何影響，這就給工業(yè)環(huán)境使用以及實驗室氣路供氣系統(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---測試
產(chǎn)品需求：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。
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。
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。
區(qū)別于毛細管結(jié)構(gòu)或差壓結(jié)構(gòu)等大壓損流道設(shè)計，以直通型流道結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)低差壓控制。
機械設(shè)計：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計-工業(yè)外觀設(shè)計
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；
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)。
組裝標定測試
在溫度25±3℃的千級凈化間內(nèi)組裝，萬級凈化間內(nèi)標定及包裝，確保產(chǎn)品精度。對不同芯片、 器件進行再設(shè)計和集成，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)計技術(shù)以及先進半導體封裝技術(shù)、 通信技術(shù)等，只有這樣才能夠在應(yīng)用中妥善的對系統(tǒng)的性能、尺寸與制造成本進行優(yōu)化處理。
上圖為氣體質(zhì)量流量控制器(MFC）標定測試狀態(tài)
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