[实用新型]应用于真空电弧离子镀及磁控溅射离子镀的驱动电源

说明书

应用于真空电弧离子镀及磁控溅射离子镀的驱动电源，包括四只可控开关管QC1，QC2，QC3，QC4形成桥臂，每个可控开关管的漏源极之间并联一个续流高频二极管；可控开关管控制极与电源的控制电路连接以控制其导通关断；还包括高频二极管DC5，DC6，滤波电容CC1、CC2、CC3、电解电容CA,CB；电阻RC1、RC2,电感LC；RC1与DC5并联后一端与A电源连接，另一端通过LC与B电源连接；DC6阴极与CC3串联后接驱动电源的低电位，DC6阳极与高频DC5阳极连接；RC2一端与DC6阴极连接，另一端与B电源连接；CC1并联在驱动电源输入端，CC2接在DC6阳极以及驱动电源低电位两端。

技术领域

本实用新型涉及一种应用于真空电弧离子镀及磁控溅射离子镀领域中使用的电源设备，尤其是涉及一种应用于真空电弧离子镀及磁控溅射离子镀的驱动电源。

背景技术

多弧离子镀是把金属蒸发源(靶材)作为阴极，在真空环境通过与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发并离化形成空间等离子体，在基体偏压的作用下，对工件进行金属、金属化合物等沉积镀覆，形成特定颜色的耐高温、抗腐蚀装饰涂层；或金属、金属合金、硅与金属合金的氮化物、碳化物形成的超硬自润滑涂层，用于切削刀具、钻具、模具、涡轮叶片、无油润滑等耐磨环境。偏压是多弧离子镀及其他真空等离子体镀膜的重要工艺参数，在镀前预轰击时，可以清除工件表面吸附的气体和污染物；在沉积期间，偏压又为离子提供能量使基体与膜层紧密结合。传统单极性偏压电源由于单极性偏置，很容易积累电荷放电烧伤工件，单极性偏置导致粒子的径向积累而无法增强粒子内部钉扎强度，致使膜层松散结合力变差。双极性脉冲偏压电源，可输出正负双向脉冲，负向脉冲能中和绝缘层上的电荷积累,有效抑制工件打火，正向脉冲进行轰击清洗和沉积。正负交替的脉冲在薄膜沉积过程中获得了更为明显的离子轰击效果，膜的内应力、膜与基体的结合力得到明显改善，同时基于地磁场产生的超声波具有良好的工件自清洁效果，膜层细腻清洁不起灰。

由于多弧离子镀在各个领域应用的日益扩展，装饰涂层镀膜设备的真空镀膜室也在迅速扩大，如今已经配套116个弧靶、真空室直径4米高6.8米的大型镀膜设备，按每个弧靶负载8A偏压电流，镀膜沉积工作电流需要928A，镀膜沉积偏压220V计算，共需204KW的偏压功率，考虑到电弧放电的动态特性，所需偏压电源至少240KW以上，在轰击清洗工作流程，需要400V以上偏压施加工件。随着工业发展的要求，对输出电压和电流要求会更高。

现有技术，如中国专利(申请号：CN2015101296500)公开一种实现多模式输出磁控溅射镀膜电源电路及控制方法，该专利实现多模式输出磁控溅射镀膜电源电路，包括直流稳压电源(1)、主电路(2)、数字控制器(3)、驱动器(4)及靶极(01)，所述的主电路包括五个开关、两个二极管、一个高频电感及两个储能电容器，其特征在于，开关Ⅰ(5)与开关Ⅱ(6)组成左桥臂，开关Ⅲ(7)与开关Ⅳ(8)组成右桥臂；储能电容器Ⅰ(13)与直流稳压电源(1)及左桥臂并联；储能电容器Ⅱ(14)与右桥臂并联；开关Ⅴ(9)与二极管Ⅰ(10)并联，并与高频电感(12)串联，然后连接在左桥臂及右桥臂上端；左右桥臂下端与储能电容器Ⅰ(13)负极、储能电容器Ⅱ(14) 负极及直流电源负极连接在一起；二极管(11)阴极连接在高频电感左端，阳极连接在直流稳压电源(1)的负极；靶极(01)左边连接到开关管Ⅰ(5)与开关管Ⅱ(6)之间，右边连接到开关管Ⅲ(7)与开关管Ⅳ(8)之间。虽然该专利通过控制这些半导体功率器件按照不同的工作时序，来实现直流溅射、单向脉冲溅射、双向对称中频溅射及双向不对称中频溅射等四种模式输出功能，在同一台设备上完成不同溅射镀膜工艺。时序控制和镀膜电源输出工艺参数设定通过软件实现，虽然这是为磁控溅射靶工作提供的双极脉冲电源，其主电源施加在开关元件5、6 上，副电源通过开关9、D11组成的BUCK降压电路产生，但是这种设计实际上共享了开关元件5、6供电的主电源，因此无法实现主副电源电压的大范围独立调节，副电源的功率配置也无法独立实现。