半导体常用零部件--MFC
容进科技
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发布时间：2025-03-27 09:31
半导体常用零部件--MFC（Brooks/MKS/HORIBA/七星华创/北京堀场）
原创
十六
半导体设备资讯站
2025年03月25日 22:08
广东
一，质量流量控制器简介
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller（缩写为MFC）, 在现代工业过程中扮演着至关重要的角色。它凭借其高精度、稳定性以及在多个行业中的广泛应用，成为了不可或缺的关键设备。与传统的体积流量控制器不同，MFC直接以气体的质量为控制对象，这在温度波动大或气体种类繁多的环境下显得尤为重要。由于气体的体积会随温度和压力的变化而变化，而质量则保持恒定，因此MFC能够提供更加稳定、准确的流量控制，从而确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。MFC的主要功能包括精确流量控制、流量监测与显示以及气体混合控制。在精确流量控制方面，MFC可根据工艺需求精确设定和调节气体或液体的质量流量值，通过内部的控制机构和算法将实际流量稳定在设定值，确保流量的准确性和稳定性。此外，MFC在小流量控制方面也表现出色，能精确控制如几毫升每分钟甚至更小的流量，满足生物医药、微电子等对微量流体精确控制的需求。同时，MFC还具备实时流量监测与显示功能。它内置流量传感器实时监测流体的质量流量，并将流量数据转换为电信号供系统实时获取。此外，MFC通常配备显示屏直观显示实时流量值，方便操作人员查看和记录，也可通过通信接口将数据传输到上位机或控制系统实现远程监测和管理。此外，MFC还广泛应用于气体混合控制领域。它能够精确控制多种气体的混合比例和质量流量，满足不同工艺需求。在半导体制造、化学工程、生物医药等多个行业中，MFC都发挥着举足轻重的作用。气体质量流量单位一般以sccm（Standard CubicCentimeter per Minute，每分钟标准毫升）和slm（Standard Liter per Minute，每分钟标准升）来表示。这意味着，这种仪表在不同的使用条件下，指示的流量均是标准状态下的流量。标准状态规定为： 气压—101325Pa（760mm Hg）; 温度—0℃ （273。15K）。这是这种仪表和其它流量计的重要区别，也是sccm﹑slm不同于mL/min﹑L/min 之处。对多数用户而言，体积流量的表示方法很符合习惯﹑便于使用，但也有用户需要知道单位时间内流过介质的质量（如g/min），这个要求是很容易实现的。因为标准状态下的气体密度是一个常数， 可以方便地查到，因而简单地做一个乘法（以密度乘以若干slm）即可实现。所以说，在标准状态下的体积流量就等同于质量流量。
二、MFC的工作原理MFC的工作原理主要基于热传导或压力差两大原理。在众多类型中，热式MFC因其简单高效而备受推崇。
• 传感器部分：热式MFC的核心是传感器，它包含一个加热元件，如热丝，以及一对温度检测元件，如热敏电阻。加热元件以恒定功率进行加热，当气体流经时，会带走部分热量，导致加热元件周边的温度下降。这个温度变化与通过的气体质量流量之间存在正比关系。
• 控制部分：温度检测元件感知到的温度变化会被转化为电信号，并与预设的流量设定值进行对比。控制器依据对比结果来调整加热元件的加热功率，目的是维持加热元件周边的温度稳定，从而实现对气体质量流量的精细控制。此外，压差式MFC则采用不同的工作原理。它通过测量气体的体积流量，并结合温度和压力传感器所测得的信号，利用克拉布龙方程换算出标准状况下的气体体积流量，进而表征气体的质量流量。
三、MFC的内部构造MFC的内部结构主要包括传感器和控制部分。传感器部分是MFC的核心，它包含一个加热元件，如热丝，以及一对温度检测元件，如热敏电阻。加热元件以恒定功率进行加热，当气体流经时，会带走部分热量，导致加热元件周边的温度下降。这个温度变化与通过的气体质量流量之间存在正比关系。而控制部分则是通过感知到的温度变化来调整加热元件的加热功率，以维持加热元件周边的温度稳定，实现对气体质量流量的精细控制。
MFC的关键组成部分涵盖多个方面，包括传感器单元、控制电路板、流量调节阀、显示屏与按键，以及壳体与密封件。传感器单元，作为MFC的核心，内置加热元件和温度检测元件，其核心作用不容忽视。控制电路板则负责处理信号、执行控制算法，并与外部设备进行通信，确保MFC的智能操作。流量调节阀根据控制信号精准调节气体通道开度，从而实现气体流量的细致把控。而显示屏与按键则提供人机交互界面，方便用户查看流量信息、调整参数设置。最后，壳体与密封件共同构成MFC的外部保护层，抵御外部环境干扰，保障MFC的稳定可靠运行。设定目标流量：用户首先需要设定MFC期望达到的气体质量流量值。传感器监测：MFC的传感单元利用其内置的热膜或热丝传感器来监测气体的温度变化。当气体流经传感器时，会产生降温效果，导致传感器温度下降。调节控制阀：MFC内部的控制电路会根据传感器的温度变化数据，相应地调整控制阀的开度，从而改变气体通过MFC的速度。流量计算：MFC内部的流量计算器会结合传感器输出的数据以及其他参数（例如温度和压力），进行复杂的计算，以得出实际的气体质量流量。闭环反馈：MFC会持续不断地监测和控制阀的开度，通过实时反馈机制确保气体流量与设定的目标保持高度一致。
这一连串的操作流程，使得MFC的传感单元能够实现对气体质量流量的高精度测量与有效控制
三、MFC制造厂商国内：北京华丞电子有限公司：汇聚了北京七星华创流量计有限公司等企业的实力，继承了数十年的流量测控专业积淀。其旗下的热式数字气体质量流量控制器等产品，在半导体等诸多领域发挥着关键作用。北京堀场汇博隆精密仪器有限公司：由中方与日方Horiba Tec共同打造，专注于高性能热式MFC的研发与制造。其产品适应性强，广泛应用于多个领域。先导元创流体：通过收购沃威仪器（珠海）有限公司，获得了拥有二十年MFC研发经验的团队。其自主研发的高敏流量信号处理算法，为多款MFC产品的推出奠定了基础。青岛芯笙微纳电子科技有限公司：专注于高端气体流量测控技术的研发。其团队来自国内外顶尖科研院校，掌握全链条核心技术，并已推出多款半导体专用流量计。
中科一通：致力于高精度气体流量测控产品的研发、生产与销售。其产品采用前沿技术，以高精度和高稳定性赢得市场认可。成都四洋电子：长期深耕气体流量测控技术的研发与应用。其针对半导体设备的MFC产品，以高精度和低漂移特性受到好评。费尔顿：通过母公司江苏高凯精密的技术转化，将压电陶瓷技术成功应用于MFC，实现高端产品的国产替代。四川莱峰流体：专注于热式气体质量流量控制器的自主研发与生产，在国产MFC市场中占据一席之地。
国外：美国Brooks：在流量测量和控制领域拥有深厚的技术与经验积累。其产品以高精度和可靠性著称，广泛应用于半导体、化工、制药等多个行业。美国MKS：作为全球知名的测量和控制解决方案提供商，其MFC产品在半导体制造、真空镀膜、太阳能等领域均有着出色的表现。产品以高精度、高稳定性和先进的控制技术受到好评。
日本HORIBA：在分析仪器和测量设备领域享有盛誉。其MFC产品凭借先进技术、高精度及快速响应特点，广泛应用于多元工业领域。值得一提的是，HORIBA在中国设立了全资子公司——厚礼博精密仪器（北京）有限公司，进一步拓展了其在中国的业务。日本Fujikin：日本企业，全球前五大厂商之一，在半导体用MFC市场中份额显著，与HORIBA共同主导日本市场（占全球38%），以气体流量控制技术为核心，产品适配复杂工艺环境。美国Alicat Scientific：自1991年起，专注于流量和压力仪器仪表的研发与供应。其产品范围广泛，涵盖多种气体和液体的质量流量控制器，为用户提供高精度、快速响应的流量控制方案，深受实验室、工业生产及科研领域的青睐。美国Eastern Instruments：成立于1984年，以生产流量测量设备和系统为主。其产品适用于空气、气体及固体颗粒的质量流量测量，广泛应用于石油化工、能源、食品和农业等多个行业。此外，公司还提供合同制造和现场支持服务，以满足客户的多样化需求。
日本岛电（SHIMADEN）：在工业自动化控制领域拥有深厚经验。除了温度控制器等产品外，其MFC产品也备受瞩目。凭借在精度和稳定性方面的卓越表现，结合先进的控制技术和日本制造的高品质，使得岛电的MFC产品在电子制造、化工等行业占据一席之地。韩国MKP：在气体质量流量计领域占据一定市场份额。其产品可定制量程范围和信号类型，灵活适应多种气体应用，尤其在半导体等相关产业中发挥着关键作用。
法国Bronkhorst：作为热式和科里奥利质量流量计及控制器的市场领导者，其产品广泛应用于实验室、OEM解决方案、一般工业用途及防爆安装等领域。此外，公司还提供蒸汽输送系统和电子校准系统等附加产品，进一步丰富了其产品线。Teledyne Technologies Incorporated（美国）：在多个技术领域均有着广泛的业务布局。其在MFC领域的研发和制造实力不容小觑，通过收购等方式整合了多项技术和资源，为半导体、航空航天、工业等多个领域提供高精度的MFC产品。这些产品以高可靠性和稳定性著称，能够适应各种复杂的工作环境。
• Axetris AG（瑞士）：专注于微技术领域，为OEM客户提供一系列基于MEMS技术的产品，如红外光源、激光气体传感器、气体流量传感器及控制器等。其MFC产品在多个领域展现出高精度、高重复性和小型化等特点，广受工业、电信、环境、医疗和汽车等行业客户的青睐。• Hitec Zang GmbH（德国）：作为生物技术和化工领域的实验室设备和自动化解决方案提供商，该公司提供从毫升到100升规模的反应系统，以及先进的自动化控制系统和计量系统。其GMIX™气体混合站凭借高精度和高重复性的气体混合能力，在实验室和小型生产场景中表现出色。• Christian Bürkert GmbH & Co. KG（德国）：在流体控制技术领域享有盛誉，提供从标准组件到定制化的流体控制系统解决方案。其MFC产品融合了先进的流体控制技术和高精度的测量功能，广泛应用于食品、制药、化工等行业。• FC TECHNIK（瑞士）：25年来一直致力于为冶金行业提供服务，专注于开发和生产flox(on)质量流量控制器。其MFC产品在低流量和高流量范围内均表现出卓越的控制精度，设计坚固耐用、操作可靠且免维护，提供经济型和不锈钢等多种选择，适用于多种气体应用及食品行业等特殊需求。
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原创
十六
半导体设备资讯站
2025年03月25日 22:08
广东
一，质量流量控制器简介
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller（缩写为MFC）, 在现代工业过程中扮演着至关重要的角色。它凭借其高精度、稳定性以及在多个行业中的广泛应用，成为了不可或缺的关键设备。与传统的体积流量控制器不同，MFC直接以气体的质量为控制对象，这在温度波动大或气体种类繁多的环境下显得尤为重要。由于气体的体积会随温度和压力的变化而变化，而质量则保持恒定，因此MFC能够提供更加稳定、准确的流量控制，从而确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。MFC的主要功能包括精确流量控制、流量监测与显示以及气体混合控制。在精确流量控制方面，MFC可根据工艺需求精确设定和调节气体或液体的质量流量值，通过内部的控制机构和算法将实际流量稳定在设定值，确保流量的准确性和稳定性。此外，MFC在小流量控制方面也表现出色，能精确控制如几毫升每分钟甚至更小的流量，满足生物医药、微电子等对微量流体精确控制的需求。同时，MFC还具备实时流量监测与显示功能。它内置流量传感器实时监测流体的质量流量，并将流量数据转换为电信号供系统实时获取。此外，MFC通常配备显示屏直观显示实时流量值，方便操作人员查看和记录，也可通过通信接口将数据传输到上位机或控制系统实现远程监测和管理。此外，MFC还广泛应用于气体混合控制领域。它能够精确控制多种气体的混合比例和质量流量，满足不同工艺需求。在半导体制造、化学工程、生物医药等多个行业中，MFC都发挥着举足轻重的作用。气体质量流量单位一般以sccm（Standard CubicCentimeter per Minute，每分钟标准毫升）和slm（Standard Liter per Minute，每分钟标准升）来表示。这意味着，这种仪表在不同的使用条件下，指示的流量均是标准状态下的流量。标准状态规定为： 气压—101325Pa（760mm Hg）; 温度—0℃ （273。15K）。这是这种仪表和其它流量计的重要区别，也是sccm﹑slm不同于mL/min﹑L/min 之处。对多数用户而言，体积流量的表示方法很符合习惯﹑便于使用，但也有用户需要知道单位时间内流过介质的质量（如g/min），这个要求是很容易实现的。因为标准状态下的气体密度是一个常数， 可以方便地查到，因而简单地做一个乘法（以密度乘以若干slm）即可实现。所以说，在标准状态下的体积流量就等同于质量流量。
二、MFC的工作原理MFC的工作原理主要基于热传导或压力差两大原理。在众多类型中，热式MFC因其简单高效而备受推崇。
• 传感器部分：热式MFC的核心是传感器，它包含一个加热元件，如热丝，以及一对温度检测元件，如热敏电阻。加热元件以恒定功率进行加热，当气体流经时，会带走部分热量，导致加热元件周边的温度下降。这个温度变化与通过的气体质量流量之间存在正比关系。
• 控制部分：温度检测元件感知到的温度变化会被转化为电信号，并与预设的流量设定值进行对比。控制器依据对比结果来调整加热元件的加热功率，目的是维持加热元件周边的温度稳定，从而实现对气体质量流量的精细控制。此外，压差式MFC则采用不同的工作原理。它通过测量气体的体积流量，并结合温度和压力传感器所测得的信号，利用克拉布龙方程换算出标准状况下的气体体积流量，进而表征气体的质量流量。
三、MFC的内部构造MFC的内部结构主要包括传感器和控制部分。传感器部分是MFC的核心，它包含一个加热元件，如热丝，以及一对温度检测元件，如热敏电阻。加热元件以恒定功率进行加热，当气体流经时，会带走部分热量，导致加热元件周边的温度下降。这个温度变化与通过的气体质量流量之间存在正比关系。而控制部分则是通过感知到的温度变化来调整加热元件的加热功率，以维持加热元件周边的温度稳定，实现对气体质量流量的精细控制。
MFC的关键组成部分涵盖多个方面，包括传感器单元、控制电路板、流量调节阀、显示屏与按键，以及壳体与密封件。传感器单元，作为MFC的核心，内置加热元件和温度检测元件，其核心作用不容忽视。控制电路板则负责处理信号、执行控制算法，并与外部设备进行通信，确保MFC的智能操作。流量调节阀根据控制信号精准调节气体通道开度，从而实现气体流量的细致把控。而显示屏与按键则提供人机交互界面，方便用户查看流量信息、调整参数设置。最后，壳体与密封件共同构成MFC的外部保护层，抵御外部环境干扰，保障MFC的稳定可靠运行。设定目标流量：用户首先需要设定MFC期望达到的气体质量流量值。传感器监测：MFC的传感单元利用其内置的热膜或热丝传感器来监测气体的温度变化。当气体流经传感器时，会产生降温效果，导致传感器温度下降。调节控制阀：MFC内部的控制电路会根据传感器的温度变化数据，相应地调整控制阀的开度，从而改变气体通过MFC的速度。流量计算：MFC内部的流量计算器会结合传感器输出的数据以及其他参数（例如温度和压力），进行复杂的计算，以得出实际的气体质量流量。闭环反馈：MFC会持续不断地监测和控制阀的开度，通过实时反馈机制确保气体流量与设定的目标保持高度一致。
这一连串的操作流程，使得MFC的传感单元能够实现对气体质量流量的高精度测量与有效控制
三、MFC制造厂商国内：北京华丞电子有限公司：汇聚了北京七星华创流量计有限公司等企业的实力，继承了数十年的流量测控专业积淀。其旗下的热式数字气体质量流量控制器等产品，在半导体等诸多领域发挥着关键作用。北京堀场汇博隆精密仪器有限公司：由中方与日方Horiba Tec共同打造，专注于高性能热式MFC的研发与制造。其产品适应性强，广泛应用于多个领域。先导元创流体：通过收购沃威仪器（珠海）有限公司，获得了拥有二十年MFC研发经验的团队。其自主研发的高敏流量信号处理算法，为多款MFC产品的推出奠定了基础。青岛芯笙微纳电子科技有限公司：专注于高端气体流量测控技术的研发。其团队来自国内外顶尖科研院校，掌握全链条核心技术，并已推出多款半导体专用流量计。
中科一通：致力于高精度气体流量测控产品的研发、生产与销售。其产品采用前沿技术，以高精度和高稳定性赢得市场认可。成都四洋电子：长期深耕气体流量测控技术的研发与应用。其针对半导体设备的MFC产品，以高精度和低漂移特性受到好评。费尔顿：通过母公司江苏高凯精密的技术转化，将压电陶瓷技术成功应用于MFC，实现高端产品的国产替代。四川莱峰流体：专注于热式气体质量流量控制器的自主研发与生产，在国产MFC市场中占据一席之地。
国外：美国Brooks：在流量测量和控制领域拥有深厚的技术与经验积累。其产品以高精度和可靠性著称，广泛应用于半导体、化工、制药等多个行业。美国MKS：作为全球知名的测量和控制解决方案提供商，其MFC产品在半导体制造、真空镀膜、太阳能等领域均有着出色的表现。产品以高精度、高稳定性和先进的控制技术受到好评。
日本HORIBA：在分析仪器和测量设备领域享有盛誉。其MFC产品凭借先进技术、高精度及快速响应特点，广泛应用于多元工业领域。值得一提的是，HORIBA在中国设立了全资子公司——厚礼博精密仪器（北京）有限公司，进一步拓展了其在中国的业务。日本Fujikin：日本企业，全球前五大厂商之一，在半导体用MFC市场中份额显著，与HORIBA共同主导日本市场（占全球38%），以气体流量控制技术为核心，产品适配复杂工艺环境。美国Alicat Scientific：自1991年起，专注于流量和压力仪器仪表的研发与供应。其产品范围广泛，涵盖多种气体和液体的质量流量控制器，为用户提供高精度、快速响应的流量控制方案，深受实验室、工业生产及科研领域的青睐。美国Eastern Instruments：成立于1984年，以生产流量测量设备和系统为主。其产品适用于空气、气体及固体颗粒的质量流量测量，广泛应用于石油化工、能源、食品和农业等多个行业。此外，公司还提供合同制造和现场支持服务，以满足客户的多样化需求。
日本岛电（SHIMADEN）：在工业自动化控制领域拥有深厚经验。除了温度控制器等产品外，其MFC产品也备受瞩目。凭借在精度和稳定性方面的卓越表现，结合先进的控制技术和日本制造的高品质，使得岛电的MFC产品在电子制造、化工等行业占据一席之地。韩国MKP：在气体质量流量计领域占据一定市场份额。其产品可定制量程范围和信号类型，灵活适应多种气体应用，尤其在半导体等相关产业中发挥着关键作用。
法国Bronkhorst：作为热式和科里奥利质量流量计及控制器的市场领导者，其产品广泛应用于实验室、OEM解决方案、一般工业用途及防爆安装等领域。此外，公司还提供蒸汽输送系统和电子校准系统等附加产品，进一步丰富了其产品线。Teledyne Technologies Incorporated（美国）：在多个技术领域均有着广泛的业务布局。其在MFC领域的研发和制造实力不容小觑，通过收购等方式整合了多项技术和资源，为半导体、航空航天、工业等多个领域提供高精度的MFC产品。这些产品以高可靠性和稳定性著称，能够适应各种复杂的工作环境。
• Axetris AG（瑞士）：专注于微技术领域，为OEM客户提供一系列基于MEMS技术的产品，如红外光源、激光气体传感器、气体流量传感器及控制器等。其MFC产品在多个领域展现出高精度、高重复性和小型化等特点，广受工业、电信、环境、医疗和汽车等行业客户的青睐。• Hitec Zang GmbH（德国）：作为生物技术和化工领域的实验室设备和自动化解决方案提供商，该公司提供从毫升到100升规模的反应系统，以及先进的自动化控制系统和计量系统。其GMIX™气体混合站凭借高精度和高重复性的气体混合能力，在实验室和小型生产场景中表现出色。• Christian Bürkert GmbH & Co. KG（德国）：在流体控制技术领域享有盛誉，提供从标准组件到定制化的流体控制系统解决方案。其MFC产品融合了先进的流体控制技术和高精度的测量功能，广泛应用于食品、制药、化工等行业。• FC TECHNIK（瑞士）：25年来一直致力于为冶金行业提供服务，专注于开发和生产flox(on)质量流量控制器。其MFC产品在低流量和高流量范围内均表现出卓越的控制精度，设计坚固耐用、操作可靠且免维护，提供经济型和不锈钢等多种选择，适用于多种气体应用及食品行业等特殊需求。
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