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福建 厦门
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产品详情
工业级气体质量流量控制器
一、概述
MKS 是高精度气体流量控制场景研发的工业级气体质量流量控制器（MFC），隶属于 872B 系列高端气体控制产品，核心为 “复杂工业环境下多类型气体的流量调节、稳定控制及实时监测核心单元”。
该设备主要服务于半导体制造（晶圆刻蚀工艺气体流量控制、化学气相沉积（CVD）气体配比调节）、光伏产业（薄膜沉积工艺气体流量控制、掺杂工艺气体稳定供给）、生物医药（发酵罐氧气 / 氮气流量调节、无菌气体输送控制）及特种材料（高分子材料合成工艺气体配比、金属有机化合物气相沉积（MOCVD）气体控制） 等对气体流量控制精度、稳定性及抗干扰能力要求极高的领域，承担 “气体介质识别与参数匹配 - 实时流量采集与反馈 - 流量指令执行与调节 - 异常工况报警与安全保护” 的全流程核心任务。
凭借 “宽量程高精度控制 + 多气体兼容适配 + 工业级稳定运行 + 智能互联监控” 的核心优势，MKS 既能满足高端制造对 “微流量至中流量” 全范围气体控制的需求，又能适配复杂工艺环境下的严苛工况，有效解决工业气体控制中 “多气体适配性差”“流量控制精度受环境影响大”“复杂工艺下流量稳定性不足”“远程监控与运维困难” 四大痛点。通过高精度流量传感技术、自适应控制算法及强化防护设计，设备实现流量控制精度≤±1% 满量程（FS）、流量重复精度≤±0.1% FS，保障工业工艺中气体流量的稳定与，为产品质量一致性与工艺稳定性提供核心支撑，降低因流量波动导致的工艺失败损失（单次晶圆刻蚀工艺失败损失可达数十万元）。
二、功能特点
（一）宽量程高精度控制，适配多工艺流量需求
- 全量程调节：覆盖 0-100 sccm（标准立方厘米每分钟）至 0-50 slm（标准升每分钟）宽流量范围（型号中 “13” 对应特定流量档位，实际可通过软件配置扩展 10 倍量程，如基础量程 0-10 slm 可扩展至 0-100 slm），针对不同工艺需求，支持微流量（≤1 slm）与中流量（1-50 slm）模式自动切换；在全量程范围内，流量控制精度≤±1% FS，重复精度≤±0.1% FS，线性度≤±0.5% FS，可控制如半导体刻蚀中 0.5 sccm 微量反应气体与 50 slm 载气的混合配比，满足复杂工艺对流量梯度的严苛要求。
- 快速响应与稳定控制：内置高速电磁调节阀（响应时间≤50ms）与高精度流量传感器（采样频率 1kHz），结合 PID 自适应控制算法，当工艺需求流量发生变化时，设备可在 100ms 内将实际流量调节至设定值 ±0.5% 范围内；针对气体压力波动（输入压力 ±10% 变化）、温度变化（±5℃ 波动）等干扰因素，通过实时流量反馈与动态补偿，流量波动量≤±0.2% FS，确保工艺过程中气体流量的持续稳定，避免因流量波动导致的产品良率下降。
（二）多气体兼容与智能适配，提升工艺灵活性
- 多气体预配置与自定义：内置 50 种常见工业气体（如 N₂、O₂、Ar、H₂、CF₄ 等）的物理参数数据库（密度、粘度、热导率等），用户可直接选择对应气体型号，设备自动匹配流量计算模型；支持自定义气体参数输入，针对特种混合气体（如 80% N₂ + 20% H₂ 混合气体），可通过输入气体组分比例与各组分物理参数，生成专属流量控制模型，无需更换硬件即可实现不同气体的控制，适配多品种、多批次生产工艺需求。
- 气体切换无扰过渡：支持多气体通道快速切换（切换时间≤300ms），在半导体多步骤工艺（如刻蚀 - 清洗 - 沉积）中，可实现不同气体间的无扰切换，切换过程中流量超调量≤±2% FS，避免因气体切换导致的工艺中断或产品缺陷；同时，内置气体净化功能，切换气体前自动吹扫阀体与管路（吹扫时间 1-10s 可调），减少不同气体交叉污染，保障工艺纯度。
（三）工业级稳定运行，适配复杂工况环境
- 强化防护与抗干扰设计：外壳采用 316L 不锈钢材质，防护等级达 IP65，可有效抵御工业车间粉尘、腐蚀性气体（如半导体工艺中的氟化物气体）侵蚀，延长设备使用寿命；内部电路采用 “电源 EMI 滤波 + 信号接地” 双重防护，电磁兼容性符合 EN 55022 Class A、EN 55024 标准，在大功率射频设备（如等离子体发生器）周边使用时，流量控制精度波动≤±0.3% FS，确保复杂电磁环境下的稳定运行。
- 宽温与耐恶劣条件：核心元器件（流量传感器、电磁调节阀、控制芯片）采用工业级宽温型号，工作温度范围覆盖 -10℃~+60℃，在低温洁净车间（如生物医药冻干工艺车间）与高温设备旁（如 MOCVD 反应炉周边），流量控制精度衰减≤±0.05% FS/℃；支持输入压力范围 0.1-1.0 MPa，可适配不同气源压力条件，无需额外减压设备，降低系统部署复杂度；同时具备 5g 抗振动（10Hz-2000Hz，符合 IEC 60068-2-6）与 30g 抗冲击（1ms 脉冲，符合 IEC 60068-2-27）能力，可安装在移动设备或振动较大的工艺平台上。
（四）智能互联与便捷运维，降低管理成本
- 多接口与系统集成：标配 RS-485（支持 Modbus RTU 协议）、EtherNet/IP 及 PROFINET 三种工业通信接口，可直接接入半导体 FAB 自动化系统（如 AMAT 生产控制系统）、PLC 控制系统（西门子 S7-1500、罗克韦尔 ControlLogix）及 DCS 系统（横河 CENTUM VP），实现流量参数远程设定、实时监控与历史数据追溯；同时支持 4-20mA 模拟量输入 / 输出，适配老旧控制系统，系统集成周期较传统方案缩短 35%。
- 智能监控与故障诊断：配备 128×64 点阵 OLED 显示屏，实时显示当前流量、设定流量、气体类型、工作温度、输入压力等关键参数；通过配套软件（MKS Flow Control Studio）可实现远程参数配置、流量曲线绘制（存储最近 3 个月历史数据）、多设备集群管理（最多可管理 100 台同系列设备）；内置故障自诊断功能，可检测流量传感器异常、阀体卡滞、通信中断、超温超压等 20 余种故障，通过指示灯（红 / 绿 / 黄三色）与通信接口上报故障代码及解决方案建议，故障时间从平均 2 小时缩短至 15 分钟，运维效率提升 80%。
三、技术参数
（一）核心流量控制参数
| 类别 | 具体参数 |
| 流量范围 | - 标准量程：0-10 slm（型号中 “13” 对应基础档位，可通过软件扩展至 0-100 slm，扩展后精度变为 ±2% FS）- 流量单位：支持 sccm、slm、L/min（标准状态）、m³/h（标准状态）切换，标准状态定义：0℃，101.325 kPa |
| 控制精度 | - 设***精度：≤±1% FS（全量程范围内）- 重复精度：≤±0.1% FS（同一设***，连续测量 100 次）- 线性度：≤±0.5% FS（采用二乘法拟合）- 滞后误差：≤±0.2% FS |
| 响应性能 | - 响应时间：≤50ms（阀门从全关到全开的时间）- 调节时间：≤100ms（流量从 10% FS 阶跃至 90% FS，稳定在设定值 ±0.5% 范围内的时间）- 流量波动：≤±0.2% FS（输入压力 ±10% 变化、温度 ±5℃ 波动时） |
| 气体兼容性 | - 预配置气体：50 种常见工业气体（N₂、O₂、Ar、H₂、He、CO₂、CF₄、SF₆ 等）- 自定义气体：支持输入气体密度（0.01-10 kg/m³）、粘度（1-100 μPa・s）、热导率（0.01-1 W/(m・K)）参数，生成专属控制模型- 气体温度范围：-20℃~+80℃（气体介质温度） |
（二）物理与环境参数
| 类别 | 具体参数 |
| 物理规格 | - 尺寸：150mm（长）×80mm（宽）×120mm（高）- 重量：约 1.2kg- 连接方式：进气 / 出气接口为 1/4 英寸 VCR 接头（兼容不锈钢材质管路，密封等级≤1×10⁻⁹ Pa・m³/s）- 阀体材质：316L 不锈钢（耐腐蚀，适用于腐蚀性气体）- 显示屏：128×64 点阵 OLED 屏，背光可调节，视角≥160° |
| 环境适应性 | - 工作温度：-10℃~+60℃（设备工作环境温度）- 存储温度：-30℃~+85℃- 相对湿度：5%~95% RH（无冷凝，符合 IEC 60068-2-3 标准）- 防护等级：IP65（外壳防尘、防喷射水）- 抗振动：5g（10Hz-2000Hz，符合 IEC 60068-2-6，振动后流量精度偏差≤±0.3% FS）- 抗冲击：30g（1ms 脉冲，符合 IEC 60068-2-27，冲击后无硬件损坏，流量精度无衰减）- 电磁兼容性：EN 55022 Class A、EN 55024，ESD 防护 ±15kV（空气放电）/±8kV（接触放电），射频辐射抗扰 30V/m（80MHz-1GHz） |
（三）电气与通信参数
| 类别 | 具体参数 |
| 供电参数 | - 供电电压：24V DC（±10%），输入范围 21.6-26.4V DC- 工作电流：≤300mA（24V DC 供电，阀门全开时）- 功耗：≤7.2W（24V DC×300mA）- 电源保护：过压保护（≥30V DC 时自动切断输入）、反接保护（内置二极管，防止电源正负极接反）、过流保护（≥500mA 时触发限流） |
| 通信接口 | - 数字接口：RS-485（支持 Modbus RTU 协议，波特率 9600-115200bps 可调，数据位 8，停止位 1，无奇偶校验）、EtherNet/IP（传输速率 100Mbps，支持 TCP/IP 协议，循环周期≤1ms）、PROFINET（支持 RT 实时协议，传输速率 100Mbps，循环周期≤1ms）- 模拟量接口：4-20mA 电流输入（设定流量信号，分辨率 16 位，输入阻抗≤250Ω）、4-20mA 电流输出（实际流量信号，分辨率 16 位，负载电阻≤500Ω）- 开关量接口：2 路 NPN 输入（用于远程启停、量程切换，输入电压 24V DC）、2 路 NPN 输出（用于故障报警、流量达标信号，负载电流 100mA） |
（四）可靠性与安全参数
| 类别 | 具体参数 |
| 可靠性指标 | - 平均无故障时间（MTBF）：≥100,000 小时（Telcordia SR-332 标准，25℃ 环境下）- 设计寿命：≥8 年- 阀门寿命：≥100 万次开关动作（额定工作条件下）- 传感器寿命：≥5 年（连续工作，精度衰减≤1% FS） |
| 安全保护 | - 过流保护：流量超过设定值 120% 时，自动关闭阀门并报警- 超温保护：设备内部温度超过 70℃ 时，进入降额运行模式（流量控制精度变为 ±2% FS），超过 80℃ 时切断阀门并报警- 超压保护：输入压力超过 1.2 MPa 时，关闭进气阀门并报警- 故障保护：检测到传感器或阀体故障时，保持当前阀门开度（或关闭阀门，可通过软件配置），避免工艺突发中断 |
四、工作原理
MKS 基于热式质量流量测量原理与闭环 PID 控制算法实现气体流量的控制，核心工作流程分为气体参数匹配、流量测量、闭环调节、安全保护四大环节，具体原理如下：
（一）气体参数匹配环节：实现多气体适配
- 气体参数调用与计算：用户通过显示屏或软件选择目标气体（如半导体刻蚀用 CF₄），设备从内置数据库中调用该气体在标准状态下的物理参数（密度 3.65 kg/m³、粘度 14.8 μPa・s、热导率 0.013 W/(m・K)）；若为自定义混合气体，用户输入各组分比例与参数后，设备通过加权平均算法计算混合气体的等效物理参数，为流量测量与控制提供基础数据。
- 量程校准与适配：根据工艺需求设定流量量程（如 0-10 slm），设备自动加载对应量程的校准曲线（出厂前通过标准气体标定，存储于 Flash 中），校准曲线包含不同流量点下的传感器输出信号与实际流量的对应关系，确保不同气体、不同量程下的测量精度。
（二）流量测量环节：实时采集气体流量信号
- 热式流量传感测量：采用毛细管式热式流量传感器，传感器内部包含两个绕在石英毛细管上的铂电阻（R1 为加热电阻，R2 为检测电阻），工作时 R1 由恒定电流加热至高于气体温度 50℃ 的恒定温度，R2 用于检测气体流经后的温度变化；当气体流经毛细管时，会带走 R1 的热量，导致 R1 温度下降、电阻值变化，而 R2 温度随气体流量增加而升高、电阻值变化，两电阻的电阻差值与气体质量流量呈线性关系（根据热传导定律，热量损失速率与气体质量流量成正比）。
- 信号处理与转换：传感器输出的电阻差值信号经放大电路（放大倍数 1000 倍）、滤波电路（去除高频干扰）转换为电压信号（0-5V），再由 16 位 ADC（模数转换器）转换为数字信号，传输至主控制芯片；主控制芯片结合前期匹配的气体物理参数与校准曲线，通过流量计算公式（流量 Q = K×(ΔV)，其中 K 为气体相关系数，ΔV 为传感器输出电压差值）计算出当前气体质量流量值，采样频率达 1kHz，确保流量信号的实时性。
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产品参数
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- DLTNA3-30335
