گزارش کاربرد کنترل کننده جریان جرم MFC برای تجهیزات پوشش خلاء کندوپاش مگنترون

1. بررسی اجمالی

جزء اصلی ماژول مدار گاز یکپارچه نشان داده شده در شکل یک کنترل کننده جریان جرمی (MFC) از نوع حرارتی است. این دستگاه با لوله فشرده سازی فولاد ضد زنگ 316 با خلوص بالا، شیرهای توپی عایق دستی، چرخش سنج های بای پس و واحدهای تثبیت کننده فشار جلو، به عنوان واحد کنترل گاز فرآیند اصلی برای تجهیزات مختلف پوشش کندوپاش مگنترون عمل می کند.

MFC کنترل حلقه بسته با دقت بالا جریان جرم را برای گازهای فرآیند از جمله آرگون (Ar)، اکسیژن (O2)، نیتروژن (N2) و هیدروژن (H2) انجام می دهد. عملکرد آن در برابر نوسانات دما، فشار گاز ورودی و خلاء محفظه ایمن است. این می تواند به طور پایدار وضعیت پلاسما را تنظیم کند و به طور دقیق نسبت گاز را برای کندوپاش واکنشی کنترل کند، از یکنواختی فیلم، ثبات ترکیبی و همچنین خواص الکتریکی و نوری اطمینان حاصل کند.

این به طور گسترده ای با طیف کاملی از تجهیزات کندوپاش مگنترون، از سیستم های تحقیق و توسعه آزمایشگاهی گرفته تا خطوط کندوپاش مداوم تولید در مقیاس بزرگ، پوشش زنجیره های صنعتی متعدد مانند فتوولتائیک، نمایشگر، شیشه کاربردی، نیمه هادی ها، لایه های نازک نوری، لوازم الکترونیکی مصرفی و ابزارهای برش دقیق، سازگار است.

2. اصل کار

MFC با استفاده از فناوری سنجش جریان حرارتی، جریان جرم گاز را در زمان واقعی تشخیص می‌دهد و تنظیم حلقه بسته را از طریق شیر کنترل داخلی خود انجام می‌دهد.

سیستم کنترل تجهیزات یک نقطه تنظیم جریان هدف را ارسال می کند. MFC به طور مداوم نرخ جریان اندازه گیری شده را با مقدار تنظیم شده مقایسه می کند، به صورت پویا باز شدن شیر را تنظیم می کند و سیگنال های جریان را در زمان واقعی برای فعال کردن کنترل خودکار و دیجیتالی فرآیند باز می گرداند.

توابع هر جزء در ماژول گاز یکپارچه:

MFC: کنترل جریان اتوماتیک با دقت بالا برای مسیر اصلی گاز.

روتامتر بای پس: مرجع بصری در محل و کالیبراسیون در طول راه اندازی تجهیزات.

شیر توپی دستی: جداسازی خطوط گاز جداگانه برای تعمیر و نگهداری آفلاین و جایگزینی MFCها.

مجموعه تثبیت کننده فشار: نوسانات فشار گاز عرضه را سرکوب کرده و کنترل جریان پایدار را تضمین می کند.

روتامترهای معمولی فقط جریان حجمی را بدون تنظیم خودکار نمایش می دهند. خطای اندازه گیری آنها در شرایط خلاء و دما متفاوت است. در مقابل، MFC از اتصال کنترل الکتریکی، ذخیره‌سازی دستور غذا و تنظیم از راه دور پشتیبانی می‌کند و آن را به تجهیزات استاندارد برای خطوط پوشش خودکار تولید انبوه تبدیل می‌کند.

3. پنج سناریو کاربردی بخش‌بندی شده و تطبیق تجهیزات کندوپاش

سناریوی 1: فتوولتائیک، صفحه نمایش و صنعت شیشه عملکردی کم انرژی - خطوط تولید پیوسته در مقیاس بزرگ

تجهیزات تطبیق: خطوط تولید کندوپاش مداوم عمودی، خطوط کندوپاش رول به رول، خطوط پوشش شیشه ای افقی بزرگ

توضیحات برنامه

این بخش فیلم های رسانای فتوولتائیک، بسترهای نمایشگر OLED/LCD، شیشه های معماری کم مصرف انرژی و شیشه های پوششی خودرو را پوشش می دهد. این امکانات تولید انبوه مستمر دارای اتاقک های خلاء بزرگ و عملکرد بدون وقفه است. چندین کانال گاز فرآیندی نیاز به تامین گاز پایدار طولانی مدت دارند. فرآیندها معمولاً Ar را به عنوان گاز کندوپاش مخلوط با O2 و N2 به عنوان گازهای واکنش پذیر اتخاذ می کنند. برای لایه‌های نازک با مساحت بزرگ، یکنواختی بسیار زیاد فضای محفظه مورد نیاز است.

ارزش اصلی MFC

ده ها MFC به طور همزمان در کل خط تولید کار می کنند تا نسبت گاز ثابت را در چرخه های عملیاتی طولانی حفظ کنند و از ضخامت لایه و پارامترهای نوری ثابت در سطح زیرلایه های بزرگ اطمینان حاصل کنند. این سیستم از مدیریت متمرکز از طریق سیستم های کنترل خط تولید و تعویض دستور غذا با یک کلیک برای تولید مداوم با حجم بالا پشتیبانی می کند. این بازار همچنین بیشترین ارزش خرید تک سفارشی را در تمام بخش‌ها ثبت می‌کند.

فرآیندهای معمولی: فیلم‌های رسانای شفاف PV AZO، پوشش‌های تابشی کم بر پایه نقره، لایه‌های غیرفعال برای زیرلایه‌های نمایشگر.

سناریوی 2: نیمه هادی ها و اجزای حسگر - تجهیزات کندوپاشی نوع خوشه ای متوسط به بالا

تجهیزات تطبیق: سیستم های کندوپاش مگنترون چند محفظه خوشه ای، سکوهای کندوپاش ویفر، تجهیزات پوشش برای تراشه ها و حسگرها

توضیحات برنامه

این زمینه با هدف قرار دادن ویفرهای نیمه هادی، حسگرهای MEMS، تراشه های حسگر نوری، دستگاه های قدرت و سایر اجزای دقیق، فرآیندهای تولیدی پیشرفته را نشان می دهد. این تجهیزات از معماری اتاقک خلاء خوشه ای با الزامات سختگیرانه برای تمیزی گاز، دقت کنترل جریان، خلوص گاز و جلوگیری از آلودگی استفاده می کنند. انحرافات جزئی در نسبت گاز راکتیو مستقیماً بر عملکرد محصول تأثیر می گذارد.

ارزش اصلی MFC

MFCهای ضد خوردگی با خلوص بالا با دقت بالا خروجی جریان پایداری را در محدوده جریان کم ارائه می‌کنند و رانش جریان را سرکوب می‌کنند. آنها از قابلیت ردیابی داده های تمام فرآیند برای برآورده کردن استانداردهای کیفیت صنعت نیمه هادی پشتیبانی می کنند. تناسب دقیق گاز، رسوب لایه‌های سد، لایه‌های سیم‌کشی فلزی و فیلم‌های غیرفعال‌سازی دی‌الکتریک را امکان‌پذیر می‌کند و خطرات نشت و خرابی دستگاه‌های الکترونیکی را کاهش می‌دهد.

فرآیندهای معمول: کندوپاش متالیزاسیون ویفر، لایه های نازک الکترود برای حسگرها، فیلم های سد نیمه هادی.

سناریوی 3: اجزای نوری و تولیدکنندگان مواد عملکردی - ماشین‌های کندوپاش با حجم متوسط تک / چند محفظه

تجهیزات تطبیق: دستگاه‌های پوشش کندوپاش مگنترون تک محفظه و پشت سر هم چند محفظه‌ای با اندازه متوسط

توضیحات برنامه

مشتریان لنزهای نوری، فیلترهای نوری، پنجره های مادون قرمز، اجزای پوشش نوری و فیلم های نازک نوری انعطاف پذیر تولید می کنند. محصولات حساس به ضریب شکست، عبور و مرور و تفاوت رنگ هستند. کندوپاش واکنشی به طور گسترده برای ساخت فیلم های نوری اکسید و نیترید استفاده می شود. تولید شامل سفارشات دسته ای متوسط ​​تا کوچک با تعویض مکرر دستور العمل های پوشش است.

ارزش اصلی MFC

MFC به سرعت به تغییرات پارامتر فرآیند پاسخ می دهد و نسبت اختلاط Ar با O2/N2 را تثبیت می کند و از مسمومیت هدف و انحراف ترکیبی لایه های نازک جلوگیری می کند. این تفاوت رنگ ثابت و عملکرد نوری را در بین دسته ها تضمین می کند و تکرار سریع طرح های پشته فیلم نوری را تسهیل می کند.

فرآیندهای معمول: پوشش های نوری چند لایه TiO2، SiO2 و Si3N4، فیلم های ضد انعکاس مادون قرمز.

سناریوی 4: تزئینات الکترونیکی مصرفی 3C، ابزارهای برش، قالب ها و ماشین آلات دقیق - تجهیزات پوشش دسته ای متوسط و کوچک

تجهیزات تطبیق: دستگاه های پوشش کندوپاش مگنترون تک محفظه متوسط و کوچک / دو محفظه

توضیحات برنامه

دو زیر بخش عمده:

① لوازم الکترونیکی مصرفی: پوشش های تزئینی برای قاب تلفن همراه، محفظه لپ تاپ و دستگاه های پوشیدنی.

② کاربردهای صنعتی: پوشش های مقاوم در برابر سایش سخت برای ابزارهای برش، قالب های مهر زنی و قطعات مکانیکی دقیق.

تولید، تولید دسته ای متناوب را می پذیرد. مشتریان رنگ ثابت فیلم و مقاومت در برابر سایش پایدار را در اولویت قرار می دهند.

ارزش اصلی MFC

این گازهای مخلوط مانند Ar N2 و Ar C2H2 را برای رسوب گذاری CrN، TiN، پوشش های سخت DLC و فیلم های تزئینی رنگی به طور پایدار کنترل می کند. انحراف رنگ و مقاومت در برابر سایش ناسازگار ناشی از تنظیم فشار دستی سنتی را از بین می برد و نرخ کار مجدد محصول را کاهش می دهد.

فرآیندهای معمول: پوشش‌های مقاوم در برابر سایش نیترید کروم، فیلم‌های تزئینی فلزی، پوشش‌های کربنی مانند الماس (DLC).

سناریوی 5: دانشگاه ها، موسسات تحقیقاتی و مراکز تحقیق و توسعه شرکتی - سیستم های کندوپاش تحقیق و توسعه در مقیاس آزمایشگاهی

تجهیزات تطبیق: تجهیزات کندوپاش مگنترون تحقیق و توسعه تک محفظه کوچک، ماشین‌های پوشش آزمایشی چند منظوره

توضیحات برنامه

برای توسعه مواد جدید، تحقیقات مکانیسم لایه نازک و پیش توسعه فرآیندهای جدید استفاده می شود. دستور العمل های آزمایشی به طور مکرر با تعویض گاز مکرر، با تمرکز بر تحقیق در مورد لایه های نازک چند عنصری و مواد کاربردی جدید، به روز می شوند. هر دسته شامل نمونه های محدودی است، اما تنظیم پارامتر گسترده و دقت کنترل بالا مورد نیاز است.

ارزش اصلی MFC

پیکربندی محدوده انعطاف پذیر از تعویض پارامترها برای انواع گازهای مختلف پشتیبانی می کند. این واحد از تنظیم دستی مستقل یا کنترل خودکار از طریق نرم افزار میزبان پشتیبانی می کند و به محققان کمک می کند تا پارامترهای نسبت گاز را بهینه کنند. این داده های تجربی را برای پشتیبانی از پروژه های تحقیقاتی و انتشارات دانشگاهی ثبت می کند.

فرآیندهای معمول: تحقیق در مورد مواد دو بعدی، لایه‌های نازک کاتالیزوری و لایه‌های نازک کاربردی جدید.

4. نتیجه گیری

به عنوان یک ابزار کنترل گاز اصلی برای تجهیزات کندوپاش مگنترون، کنترل کننده جریان انبوه (MFC) دارای کنترل جریان حلقه بسته با دقت بالا است و برای تجهیزات طیف کامل، از نمونه های اولیه تحقیق و توسعه در مقیاس آزمایشگاهی تا خطوط کندوپاش مداوم تولید بزرگ، قابل استفاده است.

خطوط تولید پیوسته در مقیاس بزرگ برای فتوولتائیک ها، نمایشگرها و شیشه های Low-E بزرگترین بخش بازار را تشکیل می دهند. تجهیزات نیمه هادی و حسگر به دقت بسیار بالا و تمیزی بالا نیاز دارند. تولیدکنندگان لایه نازک نوری، تعویض فرآیند انعطاف پذیر را در اولویت قرار می دهند. تولید پوشش تزئینی و پوشش ابزار 3C بر ثبات تولید تمرکز دارد، در حالی که پلت فرم های تحقیقاتی دانشگاه به قابلیت تحقیق و توسعه همه منظوره نیاز دارند.

تطبیق محلول‌های مدار مجتمع گاز MFC با مشخصات و درجه‌های دقیق مناسب با توجه به موقعیت تجهیزات در بخش‌های مختلف صنعتی، فرآیندهای لایه نازک را تثبیت می‌کند، بازده تولید را بهبود می‌بخشد و بازتولید دیجیتالی فرآیندها را ممکن می‌سازد. MFCها اجزای اصلی ضروری برای عملکرد صنعتی پایدار همه انواع خطوط تولید کندوپاش مگنترون هستند.