脈沖電源

時間：2010/10/14閱讀：6660

　脈沖電源：impulsing power source

　　用戶的負載需要斷續加電，即按照一定的時間規律，向負載加電一定的時間，然后又斷電一定的時間，通斷一次形成一個周期。如此反復執行，便構成脈沖電源。例如對于無極性電解電容器的老練工藝中，需要給電容器正向充電一段時間，然后放電，然后反向給電容器充電一段時間，然后放電，如此便形成正向→放電（斷電）→反向→放電→正向……，如此反復。

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脈沖電源技術的基本工作原理

　　首先經過慢儲能，使初級能源具有足夠的能量；然后向中間儲能和脈沖成形系統充電（或流入能量），能量經過儲存、壓縮、形成脈沖或轉化等某些復雜過程之后，zui后快速放電給負載。

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脈沖電源的主要研究方向

　　①提高脈沖重復頻率。通過提高脈沖的重復頻率，不僅提高脈沖電源的平均功率，而且減小電源的體積和降低造價。

　　②提高電源效率，降低電源自身能耗。

　　③提高電源系統的可靠性，脈沖放電產熱和高頻電磁干擾對系統可靠性造成嚴重的影響。

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脈沖電源的應用

　　脈沖電源用于電鍍金、銀、鎳、錫、合金時，可明顯改善鍍層的功能性；用于防護-裝飾性電鍍（如裝飾金）時，可使鍍層色澤均勻一致，亮度好，耐蝕性強；

　　脈沖電源用于貴金屬提純時，貴金屬的純度更高。脈沖電源優于傳統的電鍍電源，是電鍍電源的發展方向。

　　雙脈沖電源比單脈沖電源電鍍更細致，光潔度更好。雙脈沖電源的反向脈沖的陽極化溶解使陰極表面金屬離子濃度迅速回升，這有利于隨后的陰極周期使用高的脈沖電流密度，因而鍍層致密、光亮、孔隙率低；雙脈沖電源的反向脈沖的陽極剝離使鍍層中有機雜質（含光亮劑）的夾附大大減少，因而鍍層純度高，抗變色能力強。

　　雙脈沖電源適用于金、銀、稀有金屬、鎳、鋅、錫、鉻及合金等的電鍍；銅、鎳等的電鑄；電解電容的敷能；鋁、鈦等制品的陽極氧化；精密零件的電解拋光；蓄電池的充電等。

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脈沖電源的選擇

　　按電鍍工藝的不同要求，選擇脈沖電源：

　　普通電鍍工藝，容量小于3kW的整流器可以選擇單相輸入電源；而容量大于3KW時，為了防止電網電壓的不平衡，應選擇三相輸入電源。對波紋系數要求比較高的特殊電鍍工藝（鍍硬鉻等），波形的連續性尤為重要，可以選擇調壓器調壓的硅整流器或增加濾波器的晶閘管整流器。

　　特殊電鍍工藝對輸出波形也有一定的要求，如一次換向、周期換向、單向脈沖、雙向脈沖、直流疊加脈沖、直流疊加交流和多段混合波形等。產品的輸出波形不同，所對應的用途也就不同。電源生產廠家針對不同的輸出波形和用途，規定了不同的型號，因此根據需要的輸出波形，即可選擇電源種類

人們期望從脈沖電源電鍍的應用中得到什么?

脈沖電源比直流電源貴得多，人們期望從脈沖電源中得到更好的鍍液和鍍層性能。具體說來，就是：

得到更致密、更均勻的鍍層；

減少鍍層孔隙率，提高抗蝕力；降低鍍層內應力和脆性；

減少氫氣析出，從而減少以至消除氫脆；

降低濃差極化，提高電鍍可以使用的電流密度，從而提高鍍速；改善鍍層分布，特別改善小孔內的電鍍效果；

增加鍍層的電導率；

減少甚至可以不使用添加劑等等。

但是，用什么樣的脈沖電源，采用什么樣的脈沖參數，與什么樣的設備和溶液相配合，才能達到上述的某些效果，這需要通過實驗來探索。不要以為一用脈沖電源就能達到上述所有效果。請記住，達到其中某些效果就不錯了，同時達到上述所有效果是不可能的，有時一個效果也達不到。在達到了想要的效果以后，還要考慮在經濟上是否合算，再來決定是否投資，這樣比較理性。

AE電源

　　美國Advanced Energy（優儀）公司生產的大功率開關電源產品,因其率,高精密,大功率和高工藝制程的可控性,被廣泛運用于現代工業鍍膜行業中,是鍍膜工藝中*的高科技電源產品,有直流,中頻,射頻等電源產品,使用的行業包括半導體晶圓、光磁存儲媒體、太陽能、玻璃鍍膜、平板顯示器、裝飾鍍、工具鍍鈦、類金鋼石鍍膜等。AE電源有很多系列,每一個系列中都有很多型號,以適應不同的工業產品的需要.在直流產品系列中,AE電源的早期的MDX,MDXII,和后來的Pinnacle*代,Pinnacle第二代以及Diamond系列,分別有8KW,10KW,15KW等不同的功率。

　　AE電源是工業電源的者，性能穩定，品質可靠。

　　優儀（Advanced Energy）半導體（上海）設備有限公司是優儀（Advanced Energy）公司中國地區*維修中心。提供專業，正規的維修。

　　產品型號：

　　電源系統

直流電源	低/中頻系列	網絡匹配器	射頻系列	射頻測量儀器
直流脈沖產品套件　　PINNACLE 系列　　Pinnacle Plus+ 　　Pinnacle3000 　　Pinnacle Diamond™ 　　MDX 系列 500 W 　　MDX 系列 1 kW 與 1.5 kW 　　®	PDX 　　PEII 低頻系列　　LFGS 　　RAS 　　Crystal	Navigator 數位字匹配系統網絡　　VarioMatch™	Paramount 　　Apex 　　HFV 　　Cesar 　　HiLight 　　Integro 　　Ovation	GenCal

　　直流脈沖產品套件

　　AE 的脈沖產品系列具有各種功能，能夠滿足您所有的困難和各式各樣的工藝要求。這個靈活的直流脈沖附件系列提供 10-200kW 的功率以及 2-100kHz 的固定和可變頻率。這個系列的每一項產品在設計上均具有相當的特點，能夠針對反應和直流濺射提供經證實的優勢。

優勢	特點
功能廣泛靈活的直流脈沖附件系列通過允許在更大功率下運行，提高吞吐量減少靶材污染提高 10-200kW 的功率提供 2-100kHz 的固定和可變頻率	出色的弧控制——在很多情況下，弧*被消除。離子能量更高更大功率運行基材溫度更低靶材溫度更低工藝靈活性和寬容度系統整合容易雙陰極功能（Astral® 產品）

　　Pinnacle 系列

　　業界*的 Pinnacle 直流電源平臺具有的工藝一致性和控制功能，從而大大減少了工藝變化，提高了產量。這個緊湊、功能強大的套件提供了業界zui低的存儲能量、zui快的弧反應以及zui廣的全功率運行阻抗范圍。

優勢	特點
zui低的運行和安裝成本業界zui快的弧反應時間可配置的弧反應參數zui大的工藝效率的工藝控制	zui低的存儲能量——每千瓦輸出不到 1mJ 無需調節輸出變壓器 4:1的阻抗范圍靶材處理時間——zui大限度地縮短新靶材的處理時間 ±0.1%的輸出重復性 Joule 模式——*化的能量傳送

　　Pinnacle Plus+

　　Advanced Energy （AE）的 Pinnacle Plus+ 電源為單體直流脈沖電源，為您的反應工藝提供脈沖直流電解決方案所有優點，包括使用簡單、節約成本以及具有的靈活性。結合標準直流電技術和經過工藝證明的脈沖直流電技術，Pinnacle Plus+ 電源與復雜而昂貴的交流電解決方案相比，沉積率更高，重復性能更好，薄膜質量更為優異。

優勢	特點
更高的沉積率與產品率薄膜均勻性和品質*成弧造成的基材損壞減少成本更低系統整合容易的工藝靈活性和寬容度重復性能在過度曲線上運行穩定吞吐量更高便于監控的系統靈活性	一個緊湊型封裝頻率調節范圍為 5-350kHz 占空比高達45% 電壓范圍寬——單輸出寬阻抗范圍大功率運行基材溫度低單輸出（5kW 和 10kW 型號）用于雙陰極生產的雙輸出（雙路5kW 型號）的弧控制反應性濺射閉環控制

　　Pinnacle 3000

　　Advanced Energy 的 Pinnacle 3000 直流電源提供zui高的效率和功率因素，從而帶來業界zui低的運行和安裝成本。 Pinnacle 工藝一致性和控制帶來的額外好處是使在正常濺射工藝和偏壓應用中的工藝變化明顯減少、產量提高。

優勢

特點

經過證明的 Pinnacle 性能和可靠性zui大的工藝效率——zui低的運行和安裝成本通用性——在濺射工藝和偏壓應用上均表現出色快速、可配置的弧反應——弧損傷少的工藝控制多種顯示/控制選擇符合安全/輻射標準

業界zui高的效率和功率因素緊湊——在一個 2-U、1/2支架封裝中，功率達 3000W 單輸出抽頭，疲憊范圍廣泛 Profibus 和 RS-232 串行通信靶材處理時間——zui大限度地縮短新靶材的處理時間僅400 VAC 輸入存儲能量低——每千瓦輸出不到6 mJ 在大于15%的功率下，輸出重復性為±0.1% Joule 模式——*化的能量傳送對輸出電平、擊穿電壓和工藝電壓的可編程限制儲存設定自動保存有 CE 標志

　　Pinnacle Diamond™

　　在工藝和偏壓應用中，Pinnacle Diamond™ 直流電源都能提供zui高的效率和功率因素，從而帶來業界zui低的運行和安裝成本。 Pinnacle 的工藝一致性和控制帶來的額外益處是通過一個極其緊湊的部件大大減少了變化、提高了產量。

優勢

特點

經過證明的 Pinnacle 性能和可靠性zui大的工藝效率——zui低的運行和安裝成本通用性——在工藝和偏壓應用上均表現出色快速、可配置的弧反應——弧損傷少眾多顯示/控制選項的工藝控制符合安全/輻射標準

業界zui高的效率和功率因素緊湊——在一個 3-U、1/2支架封裝中，功率高達 15kW 單輸出抽頭，匹配范圍廣泛 Profibus 和 RS-232 串行通信靶材處理時間——zui大限度地縮短新靶材的處理時間水冷式僅400 VAC 輸入存儲能量低——每千瓦輸出不到6 mJ 在大于15%的功率下，輸出重復性為±0.1% Joule 模式——*化的能量傳送對輸出電平、擊穿電壓和工藝電壓的可編程限制儲存設定自動保存有 CE 標志

　　MDX 系列500 W

　　MDX 500 在真空環境中經久耐用，能夠在磁控環境中對不同類型的弧進行多級抑制和滅弧。在基本磁控濺射、射頻偏壓直流濺射以及直流偏壓射頻濺射中表現*。其小巧的尺寸使其非常適合于實驗室系統和小規模的生產環境。

優勢	特點
超載內置保護可靠性和耐用性快速反應時間兼容性認證	多級弧抑制及滅弧用戶I/O接入功率、電流或電壓調節功能

　　MDX 系列1 kW 和1.5 kW

　　MDX 系列1 kW 和1.5 kW 電源在真空環境中經久耐用，其小巧的尺寸使其成為實驗室系統的理想解決方案。它們zui常用作直流磁控濺射電源；在該領域，二者精密的調節性能、*的滅弧功能和較低的存儲輸出能量使之成為業界產品。它們還在射頻濺射和蝕刻系統中被用作精密調節的偏壓電源。

優勢	特點
針對標準 Z 和低 Z 應用的兩種配置高頻開關電路從線路到負載的效率超過90% Arc-Out™ 抑制電路常用作直流磁控濺射電源	尺寸小輸出紋波很低可調節抑弧

　　E'Wave 雙極脈沖直流電系列

　　Advanced Energy 的 E'Wave 雙極脈沖直流電源改善了表面均勻性，減少了DDPF工藝流程（dual-damascene process flow, DDPF）應用的鍍銅階段之附加消耗，包括在生產環境和銅工藝開發中的晶圓電鍍。E'Wave 電源提供多達三個通道，每個都有一個獨立驅動的雙極電源，能夠生成、存儲和運行多達15個由電流控制或由電壓控制的波形。

優勢	特點
的填隙*的表面均勻性降低了附加消耗強有力的監控減少了無塵室空間要求廣泛的配置選擇	通用波形形成多達三個獨立控制的通道雙極脈沖直流電輸出，0-5kHz 高電流能力四終端控制和晶圓的電壓測量主機接口緊湊型封裝

　　PDX 中頻電源

　　PDX 系列小功率（1250和1400 W）及大功率（5000和8000 W）中頻電源為各種廣泛的工藝應用提供一種、緊湊、易于整合的電源。這些高度可靠的電源提高了工藝靈活性，提供廣泛的運行頻率范圍以優化工藝控制，確保較高的工藝重復性，并提高了吞吐量。

　　PEII 低頻系列

　　PEII 低頻系列電源提供40 kHz 脈沖輸出，具有增強的弧控制以及與高達60 kW 的輸出功率，該系列電源具有極寬的匹配阻抗，無輸出變壓器等外部組合硬件，特別適用于反應濺射。

優點	功能
恒功率、電壓或電流輸出zui高的靈活性與模塊性強大的電弧控制自動制程保護裝置極寬的祖抗匹配范圍高功率密度	5 kW 和 10 kW 選項（主/從至多達到60 kW）內部負載匹配（10:1 阻抗范圍）兩種不同的弧處理電路能、緊湊型水冷式設計多種可選配件符合 CE 標準

　　LFGS 射頻發生器

　　LFGS 發生器是用于半導體生產和一般等離子處理的多功能射頻發生器。此類可變頻率發生器采用了一種半橋、D 類型放大器理念，擁有一種空冷式緊湊型的設計，可安裝在19英寸機架上面。典型的應用包括濺射、等離子蝕刻、化學氣象沉積、聚合以及表面處理。

優點	功能
可達到目前市場上可獲得的zui低反射功率	空冷式設計多功能前面板脈沖模式：0到 10kHz 更完善的操作功能表 2個模擬用戶端口 RS-232 接口、以太網接口及 PROFIBUS 接口

　　RAS 冗余陽極濺射分流感應器

　　AE 的冗余陽極濺射（RAS）分流感應器消除了單靶材反應濺射工藝的陽極消失的問題，從而能夠使此類系統接近直流濺射率。RAS 感應器新穎的設計中包括了兩個陽極和一個陰極，從而便于對現有的系統進行改進。主要應用為配合PEII低頻電源進行單靶磁控濺射。

優勢	特點
消除了陽極消失的現象便于對現有的單陰極系統進行改進減小了系統的空間要求能夠實現高速率的介質反應濺射確保了均勻的沉積率促進電力的有效使用，簡化維護成本低于雙陰極結構幾乎消除了弧	單陰極結構自清洗雙陽極低頻直流電源輸入基材偏壓便于改進的設計

　　Crystal

　　Advanced Energy （AE）的 Crystal 電源非常適用于大面積玻璃鍍膜應用，如建筑玻璃、汽車玻璃、減反射鍍膜和高反射鏡等。更低的故障率，回報您更高的產量。這些電源的可用功率為 180kW,120KW,60KW。為雙靶磁控濺射應用提供了更寬祖抗匹配的低頻率正弦工藝電源。AE 的 Crystal 電源是*特別為等離子環境而設計拓撲結構的交流電大功率電源。

優勢	特點
更靈活產量更高減少當機時間吞吐量提高	寬阻抗匹配低頻率正弦工藝電源大功率電源——zui大180kW 功率專為等離子環境而設計

　　Navigator 數字阻抗匹配網絡

　　Navigator 匹配網絡提供在各種負載阻抗下進行快速、準確且可靠匹配的先進匹配技術。Navigator 匹配網絡配備了由微處理器控制的步進電機電路和用戶可選的數字調諧算法，通過自動調整耦合等離子的復阻抗，zui大限度地減小反射功率。選擇包括：用于實時測量和分析過程功率和阻抗的 Z’Scan® 射頻傳感器，以及能夠通過一臺個人計算機來監控并對匹配網絡下達指令的虛擬前面板（VFP）軟件。

優勢	特點
加強了工藝控制zui大限度地減小反射功率加速反應時間有助于提高工具吞吐量和產量	數碼匹配平臺多種數碼調諧算法實時過程功率和阻抗測量與分析整合式儀器簡化的設計嚴格的測試基于 PC 的監控軟件

　　VARIOMATCH™ 匹配網絡

　　與 CESAR® 射頻發生器相配套的是一個完整系列的 Variomatch™ 自動匹配網絡。Variomatch 匹配網絡覆蓋了各種阻抗，而且方便用戶進行現場配置。高度可靠的可變真空電容、固定感應器以及脈寬調制可控電機能給您帶來針對您等離子應用的迅速、可重復的阻抗匹配。目前我們還提供針對感應應用的特殊型號產品。可變匹配操作在沒有任何外部控制器的情況下可自動進行，但是也可通過 CESAR 射頻發生器的前面板進行手動控制。

優點	功能
擁有更強的靈活性，可在更廣的阻抗范圍內進行功率匹配操作 Greater process productivity Easy integration and control	空冷式設計可變真空電容器多種匹配接頭，阻抗范圍非常廣 Automatic, manual, and pre-set modes Plug-and-play operation High-performing components Reliable connectors Wide impedance range Digitally controlled tuning with inligent motor driver technology DC bias measurement circuit

　　Paramount 射頻功率輸送系統

　　這款半機架的3kW 的 Paramount 射頻（RF）功率輸送系統擁有更強的功率和阻抗測量性能，能夠在 13.56MHz 固定或可變頻率、50歐姆和非50歐姆負載下（電壓駐波比（VSWR）超過3:1），為您帶來出色的輸送功率精度和控制性能。能夠與zui突然變化的等離子阻抗保持實時同步，Paramount 射頻功率輸送系統能為新一代技術節點帶來更快的轉換速度、更少的制程步驟以及更短的制程時間。其阻抗測量精度可與網絡分析儀的水平相媲美，而可選頻率的調諧幾乎可以瞬間實現（達到毫秒數量級），其速度較市場上的任何其它產品都快。從而實現真正的性、可重復性和對制程的控制。

優點	特點
憑借的功率輸送精度，實現的薄膜均勻度與傳送效能（throughput）的*化以更快的制程轉換來支持新一代蝕刻與沉積制程幫助實現無縫的制程轉換提高產量實現zui大化<	新一代測量系統能夠在所有輸出范圍內（50歐姆和非50歐姆負載）對功率和阻抗進行極的測量近乎瞬間的頻率調諧（可選）可選脈沖和同步脈沖的脈沖頻率范圍很寬廣可選的 HALO（高度、低輸出）及弧管理系統緊湊半機架型外觀設計

　　Apex 射頻供電系統

　　通用 Apex 系列射頻電源和供電系統采用復雜的射頻轉換技術，在適合于真空室安裝的模塊化設計中提供增大的產品和工藝可靠性。Apex 平臺在針對半導體、平板顯示器或數據存儲制造以等離子為基礎的薄膜工藝中表現優異。

優勢	特點
更高的功率密度更好的工藝靈活性產量提高持有成本降低簡化工藝工具整合靈活的通信	簡化的設計真空室安裝、框架安裝、支架安裝和鞋盒式（shoebox）選擇寬帶控制回路和可選的高重復率脈沖業界的弧管理符合監管要求

　　HFV 變頻 （~2 MHz） 電源

　　靈活的 HFV 電源主要用作200和300 mm 晶圓制程、平板顯示器和 DVD 設備的等離子發生器，為離子化物理氣相沉積（IPVD）、CVD 和蝕刻提供了工藝一致性。這種通用電源的特點有數字合成變頻輸出和微處理器控制，輸出功率電平為3、5和8 kW。此外，其輸出頻率范圍為1.765-2.165 MHz。固件上的頻率調諧參數可進行定制，以確保在各種真空室結構和工藝方法下的可重復運行。

優勢	特點
提高了 run-to-run 準確性具有通用性提高了可靠性增強了工藝靈活性降低了持有成本	可定制的頻率調諧參數輸出頻率范圍為1.765-2.165 MHz 3、5和8 kW 的輸出功率電平數字合成頻率輸出微處理器控制

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