MFC(Mass Flow Controller)質(zhì)量流量控制器,不但具有質(zhì)量流量計-MFM（Mass Flow Meter）的功能，更關(guān)鍵的是它能自動控制氣體流量。具體而言，用戶可根據(jù)實際需求設(shè)定目標(biāo)流量值，MFC質(zhì)量流量控制器（也常被稱作流量計）會自動將流量精準(zhǔn)維持在該設(shè)定值上。即便面臨系統(tǒng)壓力波動或環(huán)境溫度變化等情況，它也能確保流量穩(wěn)定在設(shè)定值，不會出現(xiàn)偏離。簡而言之，質(zhì)量流量控制器是一種可實現(xiàn)穩(wěn)流功能的裝置，既支持手動設(shè)定流量，也能與計算機連接實現(xiàn)自動控制，是氣體穩(wěn)流領(lǐng)域的常用設(shè)備。

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

MFC質(zhì)量流量控制器工作原理

質(zhì)量流量控制器（MFC）的核心是集成傳感、信號處理與控制部分的復(fù)合系統(tǒng)：當(dāng)氣體流經(jīng)通道時，其傳感器模塊通過流動介質(zhì)測定相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，檢測元件將參數(shù)信號轉(zhuǎn)換為電信號后，控制器將該信號與預(yù)設(shè)流量對應(yīng)的理論值進(jìn)行實時比對，通過動態(tài)調(diào)節(jié)元件再將差值信號放大后去控制調(diào)節(jié)閥門，實現(xiàn)了閉環(huán)控制流過通道的流量，使之與設(shè)定的流量相等。這種閉環(huán)控制機制既能通過相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)解算實際流量，又能通過功率反饋實現(xiàn)設(shè)定值的控制精度，最終達(dá)成氣體質(zhì)量流量的高穩(wěn)定性調(diào)控。

（示意圖）

MFC質(zhì)量流量控制器的舞臺：從納米實驗室到工業(yè)巨人

01半導(dǎo)體制造領(lǐng)域

在晶圓加工過程中，MFC質(zhì)量流量控制器精確控制著多種反應(yīng)氣體的流量，保障薄膜沉積（CVD/PVD）、刻蝕工藝、離子注入、清洗等工藝的穩(wěn)定性。（一片價值數(shù)萬元的晶圓，其成敗往往取決于氣體流量的精準(zhǔn)控制。）

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

02新能源與燃料電池

在鋰電池生產(chǎn)中，MFC質(zhì)量流量控制器控制氮氣吹掃流量，防止水分侵入注液車間，保障制備流程的干燥氣氛。在氫燃料電池生產(chǎn)中，MFC質(zhì)量流量控制器精確調(diào)節(jié)電解水制氫設(shè)備的氣體流量和精準(zhǔn)控制氫燃料電池堆的氣體供給，優(yōu)化電化學(xué)反應(yīng)效率。

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

03科研與實驗室

在實驗室、研究所的基礎(chǔ)實驗中，MFC質(zhì)量流量控制器協(xié)助實驗室氣體配比器實現(xiàn)多組分氣體的動態(tài)混合。在進(jìn)行材料研發(fā)時，例如納米材料石墨烯的制備，MFC質(zhì)量流量控制器控制甲烷的流量從而調(diào)節(jié)生長速率等等。作為氣相色譜儀、質(zhì)譜儀等精密儀器的“氣體脈搏調(diào)節(jié)器”，MFC質(zhì)量流量控制器幫助這些設(shè)備控制精確的氣體流量，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（MFC實現(xiàn)多組分氣體動態(tài)混合-示意圖）

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

04環(huán)境監(jiān)測

在環(huán)保領(lǐng)域中，MFC質(zhì)量流量控制器廣泛適用于空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中空氣量的計量、顆粒物大氣采樣儀中流量的校準(zhǔn)、氣體分析儀和動態(tài)氣體校準(zhǔn)儀等的流量控制等場景，能夠很好解決大氣監(jiān)測過程中對空氣量精確計量和控制的問題。例如：在廢氣處理時，通過MFC質(zhì)量流量控制器監(jiān)測VOCs的濃度并且調(diào)節(jié)稀釋氣體流量，可以確保在線監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

05生物工程與生命科學(xué)

在以生命科學(xué)為基礎(chǔ)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，生物工程、制藥和醫(yī)療設(shè)備，都需要可靠和準(zhǔn)確的儀器來最大限度地提高產(chǎn)量和控制過程。MFC質(zhì)量流量控制器可實現(xiàn)重復(fù)性和長期穩(wěn)定性，確保在研發(fā)、生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐以及醫(yī)療應(yīng)用中提供最優(yōu)的氣體測量和控制精度。例如：生物發(fā)酵時，MFC質(zhì)量流量控制器精確控制微生物培養(yǎng)過程中氧氣、二氧化碳的供給，優(yōu)化菌體生長效率；醫(yī)療氣體混合時，MFC質(zhì)量流量控制器負(fù)責(zé)麻醉機、呼吸機、制氧機中的多氣體比例調(diào)節(jié)，確保吸入濃度安全準(zhǔn)確；微生物、細(xì)胞培養(yǎng)過程中，MFC質(zhì)量流量控制器控制各類氣體的定量供給以維持培養(yǎng)液的pH值等等。

（注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

在半導(dǎo)體制造車間內(nèi)，一粒塵埃大小的誤差可能導(dǎo)致整片晶圓作廢；在燃料電池實驗室中，氫氧比例0.1%的偏差可能會顯著降低能量轉(zhuǎn)化效率；在醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)線上，氣體流量的微小差別也可能決定著患者的生命安全。這些場景的核心共同點，是對氣體質(zhì)量流量控制器（MFC）極致精度的追求。

芯明天金屬密封型壓電促動器：MFC質(zhì)量流量控制器的精度革命

面對高端制造業(yè)對MFC質(zhì)量流量控制器精度和響應(yīng)速度的極致要求，傳統(tǒng)技術(shù)已接近瓶頸。在這一背景下，壓電陶瓷技術(shù)為MFC質(zhì)量流量控制器帶來了革命性突破。

壓電陶瓷促動器的優(yōu)勢：

納秒級響應(yīng)：超快響應(yīng)速度，比傳統(tǒng)閥門快數(shù)十倍以上；

亞微米級定位精度：實現(xiàn)閥門開度的納米級控制，大幅提升流量調(diào)節(jié)精度；

零功耗保持：在穩(wěn)定狀態(tài)下幾乎不消耗電能，節(jié)能效果顯著；

無電磁干擾：避免傳統(tǒng)閥門可能產(chǎn)生的磁場干擾問題。

芯明天金屬密封型壓電促動器

金屬密封型壓電促動器因外殼做了全密封，實現(xiàn)了與大氣環(huán)境的絕緣，進(jìn)而受環(huán)境濕度影響較小，具有更長的使用壽命和更高性能，非常適用于需要高可靠性的半導(dǎo)體器件制造設(shè)備和光通信設(shè)備等。

產(chǎn)品特點

·高可靠性：在85℃和100V下可實現(xiàn)MTTF=36000小時

·精確的納米定位

·機械磨損最小化

·工作溫度：-25℃~+85℃或-40℃~+150℃

·出力最大可達(dá)：3600N

·驅(qū)動電壓：0~150V

·內(nèi)置預(yù)加載機構(gòu)和安裝附件，便于安裝到設(shè)備中

注：MTTF（Mean Time To Failures）為平均失效前時間。

型號舉例

H550C801WD1-A0LF是芯明天金屬密封型壓電促動器的眾多型號之一，它的行程可達(dá)55μm，出力可達(dá)800N，高標(biāo)準(zhǔn)的性能使其非常適用于流體流量控制閥的驅(qū)動，滿足流體流量控制閥對驅(qū)動部件高可靠性和高精度的要求。（另有多款型號可供選擇，并且支持參數(shù)定制）

技術(shù)參數(shù)

尺寸圖

審核編輯 黃宇