Horiba 流量計(jì)中文說(shuō)明書

質(zhì)量流量控制器簡(jiǎn)介上海堀場(chǎng)貿(mào)易有限公司C

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HORIBA

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reserved.MFC,英文全稱即為MASS

FLOW

CONTROLLER,中文即為質(zhì)量流量控制器，主要是用來(lái)對(duì)氣體流量進(jìn)行精密測(cè)量和控制的一種儀器。目前它主要使用在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域和新興起的太陽(yáng)能市場(chǎng)。在半導(dǎo)體制造方面，使用MFC的機(jī)臺(tái)主要有CVD，PVD和ETCH等機(jī)臺(tái)。大家都知道流量一般分為質(zhì)量流量和體積流量，而質(zhì)量流量控制器的主要優(yōu)點(diǎn)就在于它感測(cè)的是流過(guò)它的氣體分子量，而分子量是不會(huì)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(duì)比較穩(wěn)定，不會(huì)受到外界的溫度和壓力的影響。MFC流出的氣體相對(duì)比較穩(wěn)定，不會(huì)受到外界的溫度和壓力的影響。這就是MFC的一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，主要由傳感器、PCB板和閥三大核心部件構(gòu)成，當(dāng)MFC的入口端有氣體流入時(shí)，一部分經(jīng)過(guò)傳感器，而大部分則經(jīng)過(guò)下面的側(cè)流管，然后再合流經(jīng)過(guò)閥，而閥的開合度則是由傳感器通過(guò)橋回路和增幅回路傳遞信號(hào)

給PCB板，PCB板再通過(guò)一個(gè)控制比較回路來(lái)控制閥的開合度，從而流出設(shè)定的氣體流量。正負(fù)+/-15V電壓是MFC的一個(gè)工作電壓，就好比電視的遙控器，在使用時(shí)須安裝兩節(jié)5號(hào)電池一樣。這樣它才能工作。當(dāng)給MFC一個(gè)0-5V的設(shè)定電壓時(shí)，MFC就會(huì)反饋一個(gè)0-5V的輸出電壓質(zhì)量流量控制器主要是由傳感器、電路板和驅(qū)動(dòng)閥三大部分組成。是能夠?qū)怏w流量做精密測(cè)量和控制的一種儀器。主要使用在半導(dǎo)體工業(yè)和平面顯示器制造和太陽(yáng)能電子方面。質(zhì)量流量：質(zhì)量流量控制器感測(cè)的是通過(guò)的氣體的分子量，工作時(shí)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(shè)定信號(hào):0

5V輸出信號(hào):0

5V進(jìn)氣端出氣端

什么是質(zhì)量流量控制器閥驅(qū)動(dòng)C

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reserved.傳感器控制閥側(cè)流管MFC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖這一章就給大家說(shuō)說(shuō)傳感器的一個(gè)工作原理，傳感器的結(jié)構(gòu)是在金屬制的毛細(xì)管外側(cè)卷有兩根自加熱電阻絲，通過(guò)設(shè)定電流給自加熱電阻絲加熱，當(dāng)沒有氣體流過(guò)時(shí)，傳感器兩邊的溫度則是相對(duì)應(yīng)的如下圖實(shí)線呈拋物線狀，但當(dāng)有氣體流經(jīng)時(shí)，上流側(cè)的自加熱電阻產(chǎn)生的熱量則會(huì)被帶走，而導(dǎo)致溫度降低，相反下流側(cè)則會(huì)得到熱量，而使溫度升高，此時(shí)的溫度差和流體的質(zhì)量流量就形成了一定的關(guān)系。傳感器把熱信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再通過(guò)電路回路反饋給PCB電路板，便可感測(cè)氣體流量。傳感器的結(jié)構(gòu)熱傳感器TuC

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reserved.TuTdTd△T.根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)沒有氣體流入時(shí)傳感器兩邊的溫度呈拋物線狀均勻分布當(dāng)有氣體流過(guò)時(shí)，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(shuō)一下BYPASS，當(dāng)氣體流經(jīng)MFC時(shí)，大部分的氣體是從BYPASS流過(guò)的，極少部分通過(guò)傳感器，BYPASS和SENSOR之間有一定的比例關(guān)系，且BYPASS設(shè)計(jì)成的是一種層流結(jié)構(gòu)，即在BYPASS有很多的毛細(xì)管組成，且內(nèi)部的毛細(xì)管又細(xì)又長(zhǎng)，這樣流出的氣體就會(huì)比較穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生回流現(xiàn)象，從而確保傳感器在工作時(shí)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)傳感器?側(cè)流管傳感器在不同壓力下的特征C

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reserved.必須使側(cè)流管設(shè)計(jì)為層流結(jié)構(gòu)，這樣才能流出相對(duì)穩(wěn)定和精準(zhǔn)的流量。（実用新案第１４１６２６９號(hào)）側(cè)流管在不同壓力下的特征這里是MFC的閥驅(qū)動(dòng)裝置，稱為壓電陶瓷閥，我們稱之為PIZEO,內(nèi)部主要有陶瓷晶體且成堆棧結(jié)構(gòu)，通過(guò)外界的設(shè)定的電壓來(lái)控制內(nèi)部的陶瓷晶體的伸長(zhǎng)和縮短來(lái)控制閥的開合度。在其內(nèi)部還充有干燥的氮?dú)鈦?lái)防止外界的濕氣對(duì)陶瓷晶體的影響。陶瓷晶體閥的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快而且準(zhǔn)。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器陶瓷的堆棧結(jié)構(gòu)外殼構(gòu)造干燥的氮?dú)膺B接端口C

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reserved.陶瓷驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MFC的閥結(jié)構(gòu)陶瓷閥的工作效果圖_+_+提供高的直流電壓壓電元件移動(dòng)方向C

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reserved.壓電元件的伸長(zhǎng)MFC的閥結(jié)構(gòu)下面這兩幅圖左邊的是設(shè)定電壓與流量之間的對(duì)比關(guān)系，右邊是零點(diǎn)的漂移對(duì)MFC真實(shí)流量的影響。當(dāng)給MFC設(shè)定為5V的電壓時(shí)，則對(duì)應(yīng)的是MFC的全流量，不管全流量是200SCCM還是500SCCM,對(duì)應(yīng)的設(shè)定電壓都為5V,然后其它的流量再根據(jù)等比關(guān)系依次設(shè)定。這邊就是MFC的零點(diǎn)漂移對(duì)真實(shí)流量的影響，當(dāng)零點(diǎn)漂為正值時(shí)，實(shí)際流量將減小，反之，零點(diǎn)為負(fù)值時(shí)，實(shí)際流量將會(huì)變大。5V0Flow

Rate(sccm/slm)96100

104零點(diǎn)對(duì)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下立方厘米每分種和升每分鐘，而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)就是在溫度為零攝氏度，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以SCCM

和CCM之間就有一定的比例關(guān)系，100SCCM的流量并不等于100CCM,而兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系為SCCM=(273+25)/273CCM,兩者相差大約9.1%。SCCM–標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘SLM–標(biāo)準(zhǔn)立方升每分鐘1000sccm=1slmSCCM和SLM是指在標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積單位。標(biāo)準(zhǔn)條件指溫度為零攝氏度，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件。在美國(guó)，標(biāo)準(zhǔn)條件被廣泛接受和認(rèn)同。.然而，在其它不同的國(guó)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓NCCM/

NLM

(日本)

–

溫度為20 C,

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(shuō)說(shuō)CF值這個(gè)概念，CONVERSION

FACTOR,即為轉(zhuǎn)化因子，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體工廠有許多特殊的氣體和有毒的氣體，所以我們實(shí)驗(yàn)室在校準(zhǔn)流量時(shí)就會(huì)根據(jù)實(shí)際情況和安全方面考慮，不會(huì)用這些真實(shí)的氣體去做測(cè)試，而是用氮?dú)鈦?lái)代替這些氣體，這里就會(huì)涉及到CF值，QA=QN*CF,且CF值是日本實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而得出來(lái)的一個(gè)平均值，所以在流真實(shí)氣體時(shí)稍微有點(diǎn)誤差也是不可避免的。真實(shí)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(zhuǎn)換因數(shù)

QN2:N2的流量·轉(zhuǎn)換因數(shù)是一個(gè)平均值。但是實(shí)際的轉(zhuǎn)換因數(shù)可能會(huì)因?yàn)榱髁康姆秶屯饨绲膲毫蜏囟鹊挠绊懚杂胁煌?。·轉(zhuǎn)換因數(shù)是使用氮?dú)膺M(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果是用其它氣體作為測(cè)量氣體，那么測(cè)出的氣體流量值則會(huì)偏差很大。N2氣體AN2C

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reserved.什么是MFC的轉(zhuǎn)換因數(shù)NO和NC的意思是在不給MFC供電的情況下，內(nèi)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(nèi)部的閥都是處于關(guān)閉狀態(tài)的。如何選擇合適的質(zhì)量流量控制器C

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reserved.SEC-7330型號(hào)M

C

UC

Ar

100SCCM*1

*2

*3

*4

*51/4VCR*6*1:選擇密封圈的材質(zhì)M:金