脉冲磁控溅射电源的制作方法

专利2026-01-20  10


本申请涉及电源,特别是涉及一种脉冲磁控溅射电源。


背景技术:

1、高功率脉冲磁控溅射技术(high power impulse magnetron sputtering,hipims)是一种利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术,其峰值功率可达mw级别,综合了磁控溅射低温沉积、表面光滑、无颗粒缺陷和电弧离子镀金属离化率高、膜层结合能力强、涂层致密性高的优点,在降低涂层内应力以及提高膜层致密性、均匀性等方面具有显著的优势。

2、但目前市面上的常用的脉冲磁控溅射电源存在响应速度低、稳定性差的问题。


技术实现思路

1、基于此,有必要提供一种响应速度快、稳定性强的脉冲磁控溅射电源。该脉冲磁控溅射电源包括:

2、整流电路,用于与交流电源连接,用于将所述交流电源输出的第一交流信号进行整流以转换为第一直流信号;

3、dc/dc转换电路,与所述整流电路连接,用于对所述第一直流信号进行电压转换,以生成第二直流信号;

4、脉冲电路,包括两个脉冲子电路,每一所述脉冲子电路分别与所述dc/dc转换电路连接,其中,每一所述脉冲子电路用于根据所述第二直流信号生成单极性脉冲信号。

5、在其中一个实施例中,每一所述脉冲子电路包括储能单元和两个桥臂,其中,每一所述桥臂包括串联的第一功率管和第二功率管,每一所述桥臂的桥臂中点分别与所述储能单元的输入端连接,所述储能单元的输出端用于输出所述单极性脉冲信号,所述桥臂中点为所述第一功率管和第二功率管的公共连接点。

6、在其中一个实施例中,所述储能单元包括第一电感和第二电感,所述两个桥臂包括第一桥臂和第二桥臂,其中,所述第一电感的第一端和所述第一桥臂的桥臂中点连接,所述第一电感的第二端和所述第二电感的第一端连接,所述第二电感的第二端和所述第二桥臂的桥臂中点连接,所述第一电感的第二端作为输出端输出所述单极性脉冲信号。

7、在其中一个实施例中,在所述两个桥臂中的所述第一功率管和所述第二功率管均导通的情况下,所述脉冲电路输出两路所述单极性脉冲信号;

8、在任一所述桥臂中的所述第一功率管和所述第二功率管均导通的情况下,所述脉冲电路输出一路所述单极性脉冲信号。

9、在其中一个实施例中,所述脉冲磁控溅射电源还包括:

10、第一控制器,分别与两个所述脉冲子电路连接,用于获取所述第二直流信号和两路所述单极性脉冲信号,并根据每一路所述单极性脉冲信号反馈调节对应的所述第一功率管和所述第二功率管的占空比,以使两个所述脉冲子电路输出满足预设条件的单极性脉冲信号。

11、在其中一个实施例中,所述dc/dc转换电路包括逆变单元、变压器和整流单元;其中,

12、所述逆变单元分别和所述整流电路、所述变压器的初级线圈连接,用于对所述第一直流信号逆变后输出第二交流信号至所述变压器;

13、所述变压器用于对所述第二交流信号进行升压或降压处理;

14、所述整流单元分别和所述变压器的次级线圈、所述脉冲电路连接,用于将所述变压器的次级线圈的交流信号转换为第二直流信号。

15、在其中一个实施例中,所述逆变单元包括两个桥臂;所述逆变单元的每一桥臂包括串联连接的第三功率管和第四功率管,所述逆变单元的每一桥臂的桥臂中点分别和所述变压器的初级线圈连接;

16、所述整流单元包括两个桥臂;所述整流单元的每一桥臂包括串联连接的第五功率管和第六功率管,所述整流单元的每一桥臂的桥臂中点分别和所述变压器的次级线圈连接。

17、在其中一个实施例中,所述脉冲磁控溅射电源还包括:

18、第二控制器,所述第二控制器分别和所述逆变单元、所述整流单元连接,用于获取所述逆变单元接收的所述第一直流信号以及所述整流单元的输出的所述第二直流信号,并根据所述第二直流信号反馈调节所述第三功率管、所述第四功率管、所述第五功率管和所述第六功率管的占空比,以使所述整流单元输出的所述第二直流信号的电压值达到第一预设值。

19、在其中一个实施例中,所述整流电路包括三个桥臂和三个第三电感;每一所述桥臂包括串联的第七功率管和第八功率管,每一所述桥臂的桥臂中点对应连接一所述第三电感的第一端,每一所述第三电感的第二端分别和所述交流电源连接;

20、所述脉冲磁控溅射电源还包括第三控制器,所述第三控制器和所述整流电路连接,用于获取所述第一交流信号和所述第一直流信号,并根据所述第一直流信号反馈调节所述第七功率管和所述第八功率管的占空比,以使所述整流电路的输入端的功率因数达到第二预设值;所述整流电路的输入端为所述整流电路和所述交流电源连接的一端。

21、在其中一个实施例中,所述脉冲磁控溅射电源还包括:

22、滤波电路,所述滤波电路包括多个滤波单元;多个所述滤波单元分别和所述交流电源、所述整流电路、所述dc/dc转换电路、所述脉冲电路对应连接。

23、上述脉冲磁控溅射电源包括整流电路、dc/dc转换电路和脉冲电路。整流电路分别和交流电源、dc/dc转换电路连接,脉冲电路和dc/dc转换电路连接。脉冲电路包括两个脉冲子电路,每一脉冲子电路分别与dc/dc转换电路连接。本申请的脉冲磁控溅射电源在基于第一交流信号生成脉冲信号的过程中,共对第一交流信号进行了三次整流:整流电路将第一交流信号转换为第一直流信号,即第一次整流;dc/dc转换电路对第一直流信号进行电压转换以生成第二直流信号,实际上进行了直流量到交流量,再由交流量到直流量的转换,即第二次整流;两个脉冲子电路基于第二直流信号生成单极性脉冲信号,可以过滤掉第二直流信号的部分交流谐波,实现了第三次整流,通过三次整流,使得输出的脉冲信号的纹波更平滑,降低了后级电路对前级电路的影响,提高了各级电路的响应速度和稳定性。同时,设置两个脉冲子电路,每一脉冲子电路均可输出一路单极性脉冲信号,即脉冲磁控溅射电源可以输出两路单极性脉冲信号,这两路单极性脉冲信号可组成一路双极性脉冲信号,能满足不同负载的需求。



技术特征:

1.一种脉冲磁控溅射电源,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,每一所述脉冲子电路包括储能单元和两个桥臂,其中,每一所述桥臂包括串联的第一功率管和第二功率管,每一所述桥臂的桥臂中点分别与所述储能单元的输入端连接,所述储能单元的输出端用于输出所述单极性脉冲信号,所述桥臂中点为所述第一功率管和第二功率管的公共连接点。

3.根据权利要求2所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述储能单元包括第一电感和第二电感,所述两个桥臂包括第一桥臂和第二桥臂,其中,所述第一电感的第一端和所述第一桥臂的桥臂中点连接,所述第一电感的第二端和所述第二电感的第一端连接,所述第二电感的第二端和所述第二桥臂的桥臂中点连接,所述第一电感的第二端作为输出端输出所述单极性脉冲信号。

4.根据权利要求2所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,

5.根据权利要求2所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述脉冲磁控溅射电源还包括:

6.根据权利要求1所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述dc/dc转换电路包括逆变单元、变压器和整流单元;其中,

7.根据权利要求6所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述逆变单元包括两个桥臂;所述逆变单元的每一桥臂包括串联连接的第三功率管和第四功率管,所述逆变单元的每一桥臂的桥臂中点分别和所述变压器的初级线圈连接;

8.根据权利要求7所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述脉冲磁控溅射电源还包括:

9.根据权利要求1所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述整流电路包括三个桥臂和三个第三电感;每一所述桥臂包括串联的第七功率管和第八功率管,每一所述桥臂的桥臂中点对应连接一所述第三电感的第一端,每一所述第三电感的第二端分别和所述交流电源连接;

10.根据权利要求1所述的脉冲磁控溅射电源,其特征在于,所述脉冲磁控溅射电源还包括:


技术总结
本申请涉及一种脉冲磁控溅射电源。该脉冲磁控溅射电源,其特征在于,包括:整流电路,用于与交流电源连接,用于将所述交流电源输出的第一交流信号进行整流以转换为第一直流信号;DC/DC转换电路,与所述整流电路连接,用于对所述第一直流信号进行电压转换,以生成第二直流信号;脉冲电路,包括两个脉冲子电路,每一所述脉冲子电路分别与所述DC/DC转换电路连接,其中,每一所述脉冲子电路用于根据所述第二直流信号生成单极性脉冲信号。本申请的脉冲磁控溅射电源通过对交流电源输入的交流信号进行三次整流,使直流信号的纹波更平滑,提高了整个电路的响应速度和稳定性。

技术研发人员:李立升,杨恺,林海天
受保护的技术使用者:广东华升纳米科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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