[实用新型]一种简单实用的PVD镀膜电源模组

说明书

本实用新型公开一种简单实用的PVD镀膜电源模组，能够精准控制输出功率，能够在负脉冲的上升沿提供一个正脉冲，正脉冲的大小和宽度可调。本实用新型的三相整流及滤波电路输出端连接移相逆变全桥电路，移相逆变全桥电路经过高频变压器后接到单相整流电路，单相整流电路依次经过滤波电路、斩波电路后连接反极性电路；斩波电路与保护电路相连接，保护电路输出端连接控制电路，反极性电路输出端连接真空镀膜负载。本实用新型有效解决了大功率高密度磁控溅射电源控制精度低的问题，降低了真空室打火的概率、抑制了弧靶中毒和阳极消失问题。

技术领域

本实用新型涉及一种电源装置，具体来说，特别是涉及一种基于真空磁控溅射过程的电源装置。

背景技术

国内外关于PVD镀膜等离子体电源的研究比较成熟，但仍然存在一些需要解决的问题。如真空室打火、阴极中毒、阳极消失、功率线性调节精度低等问题。

磁控溅射工艺要求磁控溅射电源快速电离工作气体形成稳定的等离子体，在靶材表面形成稳定的入射离子流。磁控溅射电源分为直流电源和脉冲电源两种。直流电源制备薄膜时容易出现靶材中毒、阳极消失、放电打弧等问题。脉冲电源分为单极性脉冲电源和双极性脉冲电源，输出的脉冲电压波形近似矩形波。一般都是电源正极与真空室壳体相连接、并接入大地；电源负极与磁控靶相连接，在一个周期内，单向脉冲电源正向电压为零，溅射沉积只发生在负向电压，零电压时靶材表面电荷中和效果不理想；而双极性电源在负向电压时，电源电压用于靶材的溅射；在正向电压时，引入电子清洁靶材表面，中和靶材表面积累的正电荷，能够有效的克服薄膜沉积过程中电荷的积累和打弧，从而有效的解决阴极中毒、阳极消失等问题。目前国内研制等离子体电源的专业厂家很少，生产脉冲磁控溅射电源的厂家就更少，且大都是直流电源和单极性脉冲磁控溅射电源。目前可查到的双极性脉冲磁控溅射电源的解决方案有以下两种：

采用一个非对称脉冲发生器研制了双极性脉冲电源样机，由于输出电压不高，不能满足大功率高密度磁控溅射工艺的要求。

运用桥式脉冲形成网络电路结构拓扑，在真空镀膜负载上产生最高电压幅值800V正负交替的双极性脉冲。这种方法电路结构复杂，不便于产业化，且正负脉冲对称，仅适用于特定靶材，适用面较窄。如前文所述，正电压承担这着引入电子、中和靶材表面积累的正电荷的任务，从而达到清洁靶材表面、减少打弧的作用，并不需要和承担着溅射沉积功能的负极具备相同的能量。因此，真空磁控溅射过程所需的电压波形应该是非对称双极性的，正电压的幅值和持续时间远小于负电压的幅值和持续时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，能够精准控制输出功率，能够在负脉冲的上升沿提供一个正脉冲，正脉冲的大小和宽度可调，有效解决了大功率高密度磁控溅射电源控制精度低的问题，降低了真空室打火的概率、抑制了弧靶中毒和阳极消失问题。

为达上述目的，本实用新型的一种简单实用的PVD镀膜电源模组，采用以下的技术方案：

一种简单实用的PVD镀膜电源模组，包含三相整流及滤波电路，三相整流及滤波电路输入端接三相交流输入，三相整流及滤波电路输出端连接移相逆变全桥电路，移相逆变全桥电路经过高频变压器后接到单相整流电路，单相整流电路依次经过滤波电路、斩波电路后连接反极性电路；

斩波电路与保护电路相连接，保护电路输出端连接控制电路，控制电路输入端连接单相整流电路、滤波电路，控制电路输出端连接移相逆变全桥电路，反极性电路输出端连接真空镀膜负载。

进一步，三相整流及滤波电路的二极管D1、D2、D3、D6、D7、D8组成桥臂电路，桥臂的一个对角连接极性电容C2；移相逆变全桥电路中的IGBT管Q4、Q5、Q7、Q8构成全桥移相电路，电桥的一个对角通过三相整流及滤波电路后接到三相交流输入，电桥的另一个对角接到高频变压器T1。