HORIBA公司D500型气体质量流量控制器MFC拆解鉴赏

在工业生产中，经常需要准确的控制气体的流量。例如半导体的气相扩散、蚀刻、溅射、注入等，都需要在真空环境中，定量的输入特种气体。气体的输入量就需要使用质量流量控制器（Mass Flow Controller，MFC）来加以控制。现代MFC已经普遍数字化，可以由上位机直接设定需要的流量。

MFC主要由两部分组成：用于限定流量的阀门，串联着用于测量和反馈的流量计。控制器根据流量计的读数，动态的调整阀门的开启程度，即可实现对流量的准确控制。限定流量的手段在过去主要是针阀，在MFC中常采用相似原理的各类变种。流量计有很多种形式，在过去或较大流量时，可以用各种“风车”原理，家里的煤气表通常就是这种结构。但是现代流量计追求全固态，不希望有运动部件，因此广泛使用量热式和压差式流量计。前者是测量气体的流动对热的管道的温度的影响来间接测定流量，后者是测量气体流过毛细管前后的压强变化来间接测定流量。量热式价格便宜，是国产MFC主要使用的原理，缺点是分辨率不高，热惯性导致的响应慢，以及对安装姿态有较严格的要求。后者有诸多好处，但是成本高价格贵。

本文拆解的是日本HORIBA STEC公司（堀场制作所）的D500型MFC，主要用于半导体行业。这个东西的控制电路似乎烧坏了，可以开机并进行面板操作，但是上位机找不到它。该MFC模块的厂商供应价大约是3万元一个，国内没有同类产品。

下图是MFC的应用场景（MPCVD设备），这里面只有右侧的电路板是KC设计的，与上位机组合后整体构成工艺气体控制器。MFC是关不死的，即使完全关闭也会漏气，因此两端必须搭配能关死的阀门使用。这些阀门如果需要自动控制，通常是气动的，电磁阀岛（右侧）仅用于开闭压缩空气。

这就是MFC的外观了。底座上有保护膜，撕了一下没撕掉，先拍一张

底座下方。两侧中心的孔是进出气孔，金属面密封，可以比较方便的组装集成气路

面板

侧面

不知干嘛用的，本来有个膜遮住的，被我撕开了

撕膜时，可以看出底座是侧面是磨平了的，所以才需要保护膜，而且棱角非常锋利，应该是对外形准确度有严格要求。

开盖

拔掉插头，分离控制电路，剩下传感器和执行器

右侧传感器测量进气压强，左侧两个传感器分别测量毛细管前后压强，构成压差计

这些是压强传感器

这是控制和接口电路板

嗯，怪不得有青烟冒出

现在来拆传感器和执行器。压差计的毛细管在底部。

拆掉四颗大螺丝后所见

金属密封，有明显压痕

这就是一个多层通气板（我也不知道叫啥名字），大概用途是气体通过它的时候能够产生压强差。

去掉通气板之后

我不是搞流体的，不清楚这东西是啥原理

内部

气体从中心小洞流进，从左侧大洞流出。中心小洞和左侧大洞的对面分别接有一个绝对值压强计。

接下来拆执行器，这个带弹簧的东西看起来非常坚硬，不知道是啥，悬臂梁？

执行用的电磁铁？

弹簧的正面

弹簧的背面

上图中心的凸起，从下图中心的孔插入

刚好插到下图中心的圆饼上

圆饼下面是平面弹簧

去掉弹簧后有一个可以取下的底座

去掉该底座，露出过滤芯

3

流量阀里面的所有东西

想把“电磁铁”拆开

只能拆掉上面的盖子。

盖子的旋紧深度是可以调整的，应该是用来调试到合适位置。

里面的“电磁铁”是波纹管焊接密封的，无法取出。

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最后，拆一个压强机看看

有个通气孔

用烙铁把驱动板分离，右侧就是传感器了。

都是这种5个腿的传感器

可以看到焊缝，传感器的外壳是焊在底座上的。

关于压强传感器，在以前的拆解中，遇到过类似的MEMS真空规，不过有8个腿：

https://www.kechuang.org/t/83937

最近国产芯片的事比较热门，而MFC只是芯片工业成千上万个重要零件中的一员。上图上这些高精度机械加工产品，MEMS传感器等电子元器件以及与之配套的软件，仅仅是冰山一角。这样庞大的产业，靠一个国家是很难吃下的，抄都抄不完，更别谈“自主原创”，它需要全世界几十年的积累。

来源：未央脸哥