[发明专利]一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备及控制方法

权利要求书

1.一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，包括多个单元主电路(1)、控制电路（4.1）、过流保护检测电路(5)、溅射负载靶（6），其特征在于：各个单元主电路相互串联，按左右顺序依次连接；

所述单元主电路包括1个常规恒压控制的直流磁控溅射电源（1.6）、1个快恢复二极管（1.9）、2个全控型快速功率半导体开关管、2个全控型功率半导体开关管驱动电路（1.2）、2个高隔离电压等级驱动供电电路（1.1）、2个光纤控制信号发射及接收装置（1.11）以及RC吸收电路（1.10），

所述2个全控型快速功率半导体开关管分为上全控型快速功率半导体开关管（1.3）和下全控型快速功率半导体开关管（1.7）；

所述2个驱动供电电路（1.1）分别连接到2个全控型功率半导体开关管驱动电路（1.2）；其中1个全控型功率半导体开关管驱动电路与上全控型快速功率半导体开关管（1.3）组成一个回路；上全控型快速功率半导体开关管（1.3）一端连接快恢复二极管（1.9），一端连接下全控型快速功率半导体开关管（1.7）；下全控型快速功率半导体开关管（1.7）一端连接直流磁控溅射电源（1.6），一端与另1个全控型功率半导体开关管驱动电路组成回路；直流磁控溅射电源（1.6）通过串联输出电阻（1.13）及电感（1.14）连接到快恢复二极管（1.9）；2个全控型功率半导体开关管驱动电路（1.2）分别通过连接光纤控制信号发射及接收装置（1.11）与控制电路(4.1)连接；

所述RC吸收电路(1.10)与上全控型快速功率半导体开关管(1.3)并联。

2.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，其特征在于：所述单元主电路的个数，根据直流磁控溅射电源输出电压的大小以及所需脉冲幅值的大小确定，溅射脉冲的幅值为200V-2500V，脉冲电流峰值50A-300A，脉冲宽度最小为5微秒，重复频率最高达200kHz。

3.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，其特征在于：所述全控型快速功率半导体开关管可以是功率场效应管或者绝缘栅双极型三极管，下全控型快速功率半导体开关管（1.7）内部可包含1个同等参数的反并联体二极管(1.8)。

4.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，其特征在于：所述快恢复二极管(1.9)起将相邻两个直流磁控溅射电源输出隔离的功能。

5.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射功能的电路设备，其特征在于：所述电路设备按上左、上右、下左、下右的顺序，分别设有A、B、C、D四个端口。

6.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，其特征在于：所述过流保护检测电路（5）包括霍尔电流传感器以及保护参数电路，设置在溅射负载靶（6）低电压处。

7.根据权利要求1所述的一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备，其特征在于：所述溅射负载靶（6）接在电路设备的C、 D端口间或A、 C端口间。

8.一种实现高功率脉冲和大电流磁控溅射镀膜功能的电路设备的控制方法，其特征在于：控制方法具体为：通过控制电路（4.1）实现脉冲溅射镀膜或者磁控溅射镀膜两种工作模式的变换，控制电路是任何一个带微处理器的系统，控制电路的功能包括两种工作模式的设定，即脉冲溅射时序控制及镀膜工艺参数设定，时序控制和工艺参数设定通过软件编程的方法实现；

当单元主电路的下全控型功率半导体开关管断开时，将溅射负载靶（6）接在电路设备的C、 D间，并将C点接真空室的外壳，通过控制单元主电路上全控型功率半导体开关管的开通与关断，实现脉冲溅射工作模式，脉冲幅值由直流磁控溅射电源输出电压及开通的上全控型功率半导体开关管开通的数量确定；

当单元主电路的下全控型功率半导体开关管开通且上全控型功率半导体开关管断开时，将溅射负载靶（6）接在电路设备的A、 C间，并将A端接地，此时所有的直流磁控溅射电源处于并机工作状态，每个电源输出电压大小一致，溅射负载靶上负载的电流相加，实现磁控溅射工作模式。