基于DSP的磁控溅射电源的设计与实现

磁控溅射镀膜技术以高速、低温两大特点在真空镀膜工业中得到广泛应用,而靶材的异常放电会导致溅射过程不稳定,严重影响膜层质量。针对大型真空镀膜设备,从直流磁控溅射电源的等离子体负载特性出发,设计并研制了一款数字化的直流磁控溅射电源。该电源采用TMS320LF2407型DSP作为主控制器。详细介绍了主电路的拓扑结构、主要参数的计算、控制电路的软、硬件具体实现方案。系统测试和运行结果表明,电源的稳定性、可靠性及可调范围均可满足磁控溅射镀膜的要求。

脉冲磁控溅射电源控制策略的研究

基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求,提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略。文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型,重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计,采用指数趋近律法削弱抖振,并对影响性能的参数进行了研究。仿真和实验结果表明:所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点,提高了起辉成功率,并且对负载扰动具有很强的抑制能力。

磁控溅射电源控制算法的优化设计

磁控溅射电源是磁控溅射镀膜生产装置中的关键设备之一,溅射过程中的不稳定严重影响镀膜的质量,因此电源控制算法的优化设计对改善溅射过程的稳定性至关重要。本文针对大型真空镀膜设备所用电源,提出变速积分PI控制和重复控制相结合的控制方案,详细介绍了复合控制器的设计过程,MATLAB仿真验证了该方案的合理性。在实验室搭建了样机,测试和运行结果证明了算法的正确性。

脉冲磁控溅射电源控制策略的研究

基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求，提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略。文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型，重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计，采用指数趋近律法削弱抖振，并对影响性能的参数进行了研究。仿真和实验结果表明：所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点，提高了起辉成功率，并且对输入扰动和负载扰动具有很强的抑制能力。

能量回馈型脉冲磁控溅射电源仿真研究

本文设计了一种基于ARM数字化控制的能量回馈型脉冲溅射电源,系统采用ARM作为控制器,用于控制PWM驱动信号的产生。详细介绍了脉冲发生电路拓扑结构、分析了脉冲发生电路的工作原理以及控制方法的选用。经MATLAB仿真验证,该电源具有动态特性好,控制简单可靠,能量回馈的特点。

脉冲磁控溅射电源控制策略的研究

基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求，提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略。文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型，重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计，采用指数趋近律法削弱抖振，并对影响性能的参数进行了研究。仿真和实验结果表明：所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点，提高了起辉成功率，并且对输入扰动和负载扰动具有很强的抑制能力。

脉冲磁控溅射电源控制策略的研究

基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求，提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略。文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型，重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计，采用指数趋近律法削弱抖振，并对影响性能的参数进行了研究。仿真和实验结果表明：所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点，提高了起辉成功率，并且对输入扰动和负载扰动具有很强的抑制能力。

绿色镀膜用磁控溅射电源的设计与实现

传统的化学电镀技术在生产过程中会产生大量的三废污染,而绿色镀膜技术可以很好地解决该问题。磁控溅射镀膜是绿色镀膜技术中的重要环节。针对大型绿色真空镀膜设备,介绍了一种大功率绿色镀膜用磁控溅射电源的设计方法,描述了电源控制算法,通过部分电路图和波形图介绍了主电路设计、开关管的并联和高频整流滤波电路等几个问题;同时给出了设计高频变压器的过程和方法。该电源已用于实际生产中,且运行效率高,工作可靠。

基于FPGA的数字化中频磁控溅射电源设计

介绍了一种全数字控制的中频磁控溅射电源设计。主电路前级采用直流斩波调压,后级采用全桥逆变的电路结构。控制电路由现场可编程门阵列(FPGA)计算产生高分辨率的数字脉宽调制信号(DPWM)实现。电源工作于恒流模式,通过PID算法调节Buck斩波电路的驱动DPWM来实现闭环控制。全桥逆变电路的驱动信号由FPGA计算产生,通过按键可设置驱动的DPWM,输出所需的固定频率和占空比的矩形波。对于靶面微打弧和强打弧,FPGA采取不同的保护措施。最后制作了5kW的样机进行验证,实验证明,方法可行,具有好的应用前景。

不同溅射技术制备MoN涂层的结构、力学和摩擦学性能研究

目的沉积条件对MoN涂层的微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响至关重要,溅射技术决定了涂层的沉积条件,研究不同溅射技术对MoN涂层的结构及性能的影响。方法采用射频、脉冲和中频反应磁控溅射技术在单晶硅片和W18Cr4V高速钢上制备MoN涂层,利用X射线衍射、能谱仪、场发射扫描电镜、划痕仪、纳米压痕仪和高温摩擦磨损试验机等探究不同溅射技术制备的MoN涂层在显微结构、力学性能和摩擦学性能等方面的差异。结果采用射频电源制备的MoN涂层以六方相δ-MoN为主,采用中频直流电源和脉冲直流电源制备的MoN涂层以面心立方相γ-Mo_(2)N为主。随着氮气流量的增加,采用射频电源制备的MoN涂层的硬度先增加后减小,最大硬度为22 GPa,采用中频直流电源和脉冲直流电源制备的MoN涂层的硬度逐渐减小。采用射频电源制备的MoN具有最高的膜基结合力,临界载荷(FLc_(2))达到20 N以上,采用其他2种电源制备的MoN涂层的膜基结合力较低。在室温下,采用不同电源制备的MoN涂层的摩擦因数均较大。在300℃时,在磨痕内检测到β-MoO_(3),脆性氧化层容易磨损,导致摩擦因数增加。随着温度的升高,涂层表面发生氧化,生成了大量具有润滑作用的α-MoO_(3),摩擦因数逐渐下降。结论溅射技术对MoN涂层的微观结构和力学性能有着重要影响,采用射频电源制备的MoN涂层呈现出最优的力学性能和摩擦学性能。

高功率脉冲磁控溅射复合电源及其电弧特性研究

高功率脉冲磁控溅射因其高离化率得到广泛关注,是磁控溅射领域的新方向。随着对高功率脉冲磁控溅射放电和等离子特性的深入研究,制约高功率脉冲磁控溅射应用的主要不足有:沉积速率低,容易进入电弧放电影响膜层品质。本文从电源角度出发,针对高功率脉冲磁控溅射的高功率大电流特点,采用复合直流/脉冲电源提升高功率脉冲磁控溅射的沉积速率,采用电弧抑制电路避免电弧对膜层品质的危害。结果表明,复合高功率脉冲磁控溅射电源的设计有利于改善沉积速率;电弧抑制电路可快速检测,并通过电弧抑制回路快速释放残存能量,避免了电弧对高功率脉冲磁控溅射的影响。

单片机及自组织模糊控制在可控硅磁控溅射靶极电源中的应用

本文介绍了由单片机组成的可控硅磁控溅射靶极电源自组织模糊控制系统，给出了主要硬件电路，对软件功能进行了说明，尤其对自组织模糊控制算法作了较为详细的论述。该系统动态特性良好，抗干扰能力强，有自组织、自学习和系统辩识的能力。

一种基于PLC系统的具有自检测功能的溅射电缆

在生产过程中,大型真空溅射设备的靶材数量多,电源数量多,溅射电源和靶材之间的电缆多,并且电缆处于线盒中。然而更换靶材的周期短时间紧,工作人员难免会将溅射电源和阴极之间张冠李戴。一旦溅射电源和阴极张冠李戴就会存在一定的安全隐患,为了能提前发现此类错误而避免隐患就需要一种带自动检测功能的溅射电缆线。

高功率脉冲电源的研制

高功率脉冲磁控溅射以其高离化率、高薄膜性能等特点得到广泛关注。介绍了高功率脉冲电源系统的原理和研制,提出了基于全桥逆变、电容储能、均流斩波等环节实现电源的方案,分别阐述了主回路、控制系统、保护电路的设计思路。电源系统采用全桥逆变实现初级能源,电容储能实现中间能源,均流斩波实现功率输出,单片机和SG3525实现控制部分。实验结果证明电源运行可靠,输出特性良好,抗干扰能力强。

304不锈钢管内壁沉积耐磨防腐DLC涂层

目的将HiPIMS电源应用于PECVD技术,在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层,以提高其机械、耐蚀及摩擦学性能。方法将HiPIMS电源应用于PECVD技术,并利用空心阴极放电效应在管道内产生高密度等离子体,沉积DLC涂层。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和EDS对DLC涂层的结构和成分进行表征,并通过纳米压痕测试、划痕试验、静态极化曲线和摩擦磨损试验,分别评价304不锈钢管基底和DLC涂层的硬度、膜基结合力、耐腐蚀性能、摩擦学性能和耐磨性。结果HiPIMS电源应用于PECVD技术可在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层。DLC涂层的厚度可达5.60~10.26μm,硬度可达10~15GPa,与304管内壁的结合力(Lc2)均大于7N。DLC涂层的腐蚀电流密度较304不锈钢管基底降低了一个数量级,腐蚀电位也发生了正移。DLC涂层具有良好的润滑效果,摩擦系数低至0.06~0.18,磨损率低至2.5×10^-7~8.1×10^-7mm^3/(N·m),远低于304不锈钢管基底的磨损率(80×10^-7mm^3/(N·m))。结论将HiPIMS电源应用于PECVD技术在304不锈钢内壁沉积的DLC涂层具有较高的硬度,与304不锈钢管内壁具有较高的结合力,同时具有优异的耐腐蚀性能和耐磨性以及良好的润滑作用。HiPIMS电源应用于PECVD技术有望应用更长管道内壁DLC涂层的制备。

高能脉冲磁控溅射镀膜机

主要技术与性能指标,等离子体离化率:Ti等离子体>80%,离子能量控制:10-1000 eV,离子注入电压:40 kV(可定制),搭载等离子体诊断系统(OES)、离子能量监控系统,朗缪尔探针:6个检测探针,极限真空:1×10^(−4) Pa,真空室有效尺寸:Φ1000×1000 mm(按需定制),HiPIMS磁控溅射电源及阴极:6部(柱靶或平面靶选配)。