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双极性脉冲磁控溅射电源设计

李波 李博婷 叶超 谭巍巍 黄斌 赵娟 鲁向阳 黄宇鹏 张信 齐卓筠 康传会

李波, 李博婷, 叶超, 等. 双极性脉冲磁控溅射电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 045004. doi: 10.11884/HPLPB201830.170393
引用本文: 李波, 李博婷, 叶超, 等. 双极性脉冲磁控溅射电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 045004. doi: 10.11884/HPLPB201830.170393
Li Bo, Li Boting, Ye Chao, et al. Design of bipolar pulsed magnetron sputtering power supply[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 045004. doi: 10.11884/HPLPB201830.170393
Citation: Li Bo, Li Boting, Ye Chao, et al. Design of bipolar pulsed magnetron sputtering power supply[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 045004. doi: 10.11884/HPLPB201830.170393

双极性脉冲磁控溅射电源设计

doi: 10.11884/HPLPB201830.170393
基金项目: 

国防基础科研项目 B1520132002

详细信息
    作者简介:

    李波(1986-),男,从事大电流特种电源研究;lbjoyxnh1057@yeah.net

    通讯作者:

    赵娟(1968-),女,高级工程师,从事脉冲功率技术研究;zj680525@21cn.com

  • 中图分类号: TN86

Design of bipolar pulsed magnetron sputtering power supply

  • 摘要: 双极性脉冲电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌溅射处理装置的技术要求,研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度20~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、脉冲电流最大幅值约150 A的双极性脉冲电源,分别给出了该电源在水电阻负载和等离子体负载下的实验结果。设计上采用DSP控制开关电源的方式对储能电容器进行恒流充电;综合应用FPGA,PLC及触摸屏组成人机交互系统,控制输出光脉冲信号,经负压偏置驱动后使桥式结构的脉冲形成网络产生正负交替双极性脉冲。通过大量实验论证,该电源解决了等离子体负载放电打弧等问题,达到了理想的溅射效果,满足了指标要求。
  • 图  1  系统总体结构图

    Figure  1.  Overall structure of system

    图  2  脉冲形成电路原理

    Figure  2.  Schematic of pulse forming circuit

    图  3  脉冲形成电路仿真结果

    Figure  3.  Simulated result of pulse forming circuit

    图  4  控制系统结构图

    Figure  4.  Structure of control system

    图  5  高压电源电路原理

    Figure  5.  Schematic diagram of high voltage power supply circuit

    图  6  驱动电路原理

    Figure  6.  Schematic of driver circuit

    图  7  输出波形

    Figure  7.  Output waveforms

  • [1] 曲敬信, 汪泓宏. 表面工程手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 1998: 367-371.

    Qu Jingxin, Wang Honghong. Surface engineering manual. Beijing: Chemical Industry Press, 1998: 367-371
    [2] 张以忱. 真空镀膜技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2009: 26-53.

    Zhang Yichen. Vacuum coating technology. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2009: 26-53
    [3] 邵桂荣, 畅福善. 基于DSP的磁控溅射电源的设计与实现[J]. 电力电子技术, 2011, 45(5): 90-92. doi: 10.3969/j.issn.1000-100X.2011.05.033

    Shao Guirong, Chang Fushan. The design and implementation of magnetron sputtering power based on DSP. Power Electronics, 2011, 45(5): 90-92 doi: 10.3969/j.issn.1000-100X.2011.05.033
    [4] 黄西平, 刘洋, 孙强, 等. 脉冲磁控溅射电源控制策略的研究[J]. 西安理工大学学报, 2015, 31(4): 443-447. doi: 10.3969/j.issn.1006-4710.2015.04.011

    Huang Xiping, Liu Yang, Sun Qiang, et al. The research of control strategy for pulse magnetron sputtering power supply. Journal of Xi'an University of Technology, 2015, 31(4): 443-447 doi: 10.3969/j.issn.1006-4710.2015.04.011
    [5] Musil J, Vlcek J. A perspective of magnetron sputtering in surface engineering[J]. Surface and Coatings Technology, 1999, 112(1): 162-169.
    [6] Musil J. Recent advances in magnetron sputtering technology[J]. Surface and Coatings Technology, 1998, 100(1): 280-286.
    [7] 王勇. 磁电等离子体技术用于汽车节能减排的实验研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2010.

    Wang Yong. The experimental study of magnetism electric plasma for energy-saving and emission reduction of the car. Chongqing: Chongqing University, 2010
    [8] 戴茂飞. 脉冲调制射频磁控溅射电源的研制[D]. 长沙: 中南民族大学, 2012.

    Dai Maofei. The research on pulse modulation RF power supply for magnetron sputtering. Changsha: South-central University for Nationalities, 2012
    [9] 赵娟, 曹科峰, 曹宁翔, 等. 脉冲氙灯放电闪光仪[J]. 国外电子测量技术, 2009, 28(6): 52-53. doi: 10.3969/j.issn.1002-8978.2009.06.015

    Zhao Juan, Cao Kefeng, Cao Ningxiang, et al. A strobo of pulse xenon lamp discharge. Foreign Electronic Measurement Technology, 2009, 28(6): 52-53 doi: 10.3969/j.issn.1002-8978.2009.06.015
    [10] 李波, 李博婷, 黄斌, 等. 高可靠性脉冲氙灯电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29: 065004. doi: 10.11884/HPLPB201729.160468

    Li Bo, Li Boting, Huang Bin, et al. Design of high reliability pulse xenon lamp power supply. High Power Laser and Particle Beams, 2017, 29: 065004 doi: 10.11884/HPLPB201729.160468
    [10] 江伟华. 基于固态器件的高重频脉冲功率技术[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(3): 561-564. http://www.hplpb.com.cn/article/id/27

    Jiang Weihua. High repetition-rate pulsed power generation using solid-state switches. High Power Laser and Particle Beams, 2010, 22(3): 561-564 http://www.hplpb.com.cn/article/id/27
    [11] 李亚维, 谢敏, 蓝欣, 等. 200 kV低纹波高稳定度直流高压电源[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015016. doi: 10.11884/HPLPB201628.015016

    Li Yawei, Xie Min, Lan Xin, et al. A 200 kV high voltage DC power supply with high stability and low ripple. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015016 doi: 10.11884/HPLPB201628.015016
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-10
  • 修回日期:  2017-11-14
  • 刊出日期:  2018-04-15

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