脉冲电源

更新时间：2010-12-06 点击次数：5713

　脉冲电源：impulsing power source

　　用户的负载需要断续加电，即按照一定的时间规律，向负载加电一定的时间，然后又断电一定的时间，通断一次形成一个周期。如此反复执行，便构成脉冲电源。例如对于无极性电解电容器的老练工艺中，需要给电容器正向充电一段时间，然后放电，然后反向给电容器充电一段时间，然后放电，如此便形成正向→放电（断电）→反向→放电→正向……，如此反复。

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脉冲电源技术的基本工作原理

　　首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；然后向中间储能和脉冲成形系统充电（或流入能量），能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等某些复杂过程之后，zui后快速放电给负载。

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脉冲电源的主要研究方向

　　①提高脉冲重复频率。通过提高脉冲的重复频率，不仅提高脉冲电源的平均功率，而且减小电源的体积和降低造价。

　　②提高电源效率，降低电源自身能耗。

　　③提高电源系统的可靠性，脉冲放电产热和高频电磁干扰对系统可靠性造成严重的影响。

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脉冲电源的应用

　　脉冲电源用于电镀金、银、镍、锡、合金时，可明显改善镀层的功能性；用于防护-装饰性电镀（如装饰金）时，可使镀层色泽均匀一致，亮度好，耐蚀性强；

　　脉冲电源用于贵金属提纯时，贵金属的纯度更高。脉冲电源优于传统的电镀电源，是电镀电源的发展方向。

　　双脉冲电源比单脉冲电源电镀更细致，光洁度更好。双脉冲电源的反向脉冲的阳极化溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于随后的阴极周期使用高的脉冲电流密度，因而镀层致密、光亮、孔隙率低；双脉冲电源的反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质（含光亮剂）的夹附大大减少，因而镀层纯度高，抗变色能力强。

　　双脉冲电源适用于金、银、稀有金属、镍、锌、锡、铬及合金等的电镀；铜、镍等的电铸；电解电容的敷能；铝、钛等制品的阳极氧化；精密零件的电解抛光；蓄电池的充电等。

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脉冲电源的选择

　　按电镀工艺的不同要求，选择脉冲电源：

　　普通电镀工艺，容量小于3kW的整流器可以选择单相输入电源；而容量大于3KW时，为了防止电网电压的不平衡，应选择三相输入电源。对波纹系数要求比较高的特殊电镀工艺（镀硬铬等），波形的连续性尤为重要，可以选择调压器调压的硅整流器或增加滤波器的晶闸管整流器。

　　特殊电镀工艺对输出波形也有一定的要求，如一次换向、周期换向、单向脉冲、双向脉冲、直流叠加脉冲、直流叠加交流和多段混合波形等。产品的输出波形不同，所对应的用途也就不同。电源生产厂家针对不同的输出波形和用途，规定了不同的型号，因此根据需要的输出波形，即可选择电源种类

人们期望从脉冲电源电镀的应用中得到什么?

脉冲电源比直流电源贵得多，人们期望从脉冲电源中得到更好的镀液和镀层性能。具体说来，就是：

得到更致密、更均匀的镀层；

减少镀层孔隙率，提高抗蚀力；降低镀层内应力和脆性；

减少氢气析出，从而减少以至消除氢脆；

降低浓差极化，提高电镀可以使用的电流密度，从而提高镀速；改善镀层分布，特别改善小孔内的电镀效果；

增加镀层的电导率；

减少甚至可以不使用添加剂等等。

但是，用什么样的脉冲电源，采用什么样的脉冲参数，与什么样的设备和溶液相配合，才能达到上述的某些效果，这需要通过实验来探索。不要以为一用脉冲电源就能达到上述所有效果。请记住，达到其中某些效果就不错了，同时达到上述所有效果是不可能的，有时一个效果也达不到。在达到了想要的效果以后，还要考虑在经济上是否合算，再来决定是否投资，这样比较理性。

AE电源

　　美国Advanced Energy（优仪）公司生产的大功率开关电源产品,因其率,高精密,大功率和高工艺制程的可控性,被广泛运用于现代工业镀膜行业中,是镀膜工艺中*的高科技电源产品,有直流,中频,射频等电源产品,使用的行业包括半导体晶圆、光磁存储媒体、太阳能、玻璃镀膜、平板显示器、装饰镀、工具镀钛、类金钢石镀膜等。AE电源有很多系列,每一个系列中都有很多型号,以适应不同的工业产品的需要.在直流产品系列中,AE电源的早期的MDX,MDXII,和后来的Pinnacle*代,Pinnacle第二代以及Diamond系列,分别有8KW,10KW,15KW等不同的功率。

　　AE电源是工业电源的者，性能稳定，品质可靠。

　　优仪（Advanced Energy）半导体（上海）设备有限公司是优仪（Advanced Energy）公司中国地区*维修中心。提供专业，正规的维修。

　　产品型号：

　　电源系统

直流电源	低/中频系列	网络匹配器	射频系列	射频测量仪器
直流脉冲产品套件　　PINNACLE 系列　　Pinnacle Plus+ 　　Pinnacle3000 　　Pinnacle Diamond™ 　　MDX 系列 500 W 　　MDX 系列 1 kW 与 1.5 kW 　　®	PDX 　　PEII 低频系列　　LFGS 　　RAS 　　Crystal	Navigator 数位字匹配系统网络　　VarioMatch™	Paramount 　　Apex 　　HFV 　　Cesar 　　HiLight 　　Integro 　　Ovation	GenCal

　　直流脉冲产品套件

　　AE 的脉冲产品系列具有各种功能，能够满足您所有的困难和各式各样的工艺要求。这个灵活的直流脉冲附件系列提供 10-200kW 的功率以及 2-100kHz 的固定和可变频率。这个系列的每一项产品在设计上均具有相当的特点，能够针对反应和直流溅射提供经证实的优势。

优势	特点
功能广泛灵活的直流脉冲附件系列通过允许在更大功率下运行，提高吞吐量减少靶材污染提高 10-200kW 的功率提供 2-100kHz 的固定和可变频率	出色的弧控制——在很多情况下，弧*被消除。离子能量更高更大功率运行基材温度更低靶材温度更低工艺灵活性和宽容度系统整合容易双阴极功能（Astral® 产品）

　　Pinnacle 系列

　　业界*的 Pinnacle 直流电源平台具有的工艺一致性和控制功能，从而大大减少了工艺变化，提高了产量。这个紧凑、功能强大的套件提供了业界zui低的存储能量、zui快的弧反应以及zui广的全功率运行阻抗范围。

优势	特点
zui低的运行和安装成本业界zui快的弧反应时间可配置的弧反应参数zui大的工艺效率的工艺控制	zui低的存储能量——每千瓦输出不到 1mJ 无需调节输出变压器 4:1的阻抗范围靶材处理时间——zui大限度地缩短新靶材的处理时间 ±0.1%的输出重复性 Joule 模式——*化的能量传送

　　Pinnacle Plus+

　　Advanced Energy （AE）的 Pinnacle Plus+ 电源为单体直流脉冲电源，为您的反应工艺提供脉冲直流电解决方案所有优点，包括使用简单、节约成本以及具有的灵活性。结合标准直流电技术和经过工艺证明的脉冲直流电技术，Pinnacle Plus+ 电源与复杂而昂贵的交流电解决方案相比，沉积率更高，重复性能更好，薄膜质量更为优异。

优势	特点
更高的沉积率与产品率薄膜均匀性和品质*成弧造成的基材损坏减少成本更低系统整合容易的工艺灵活性和宽容度重复性能在过度曲线上运行稳定吞吐量更高便于监控的系统灵活性	一个紧凑型封装频率调节范围为 5-350kHz 占空比高达45% 电压范围宽——单输出宽阻抗范围大功率运行基材温度低单输出（5kW 和 10kW 型号）用于双阴极生产的双输出（双路5kW 型号）的弧控制反应性溅射闭环控制

　　Pinnacle 3000

　　Advanced Energy 的 Pinnacle 3000 直流电源提供zui高的效率和功率因素，从而带来业界zui低的运行和安装成本。 Pinnacle 工艺一致性和控制带来的额外好处是使在正常溅射工艺和偏压应用中的工艺变化明显减少、产量提高。

优势

特点

经过证明的 Pinnacle 性能和可靠性zui大的工艺效率——zui低的运行和安装成本通用性——在溅射工艺和偏压应用上均表现出色快速、可配置的弧反应——弧损伤少的工艺控制多种显示/控制选择符合安全/辐射标准

业界zui高的效率和功率因素紧凑——在一个 2-U、1/2支架封装中，功率达 3000W 单输出抽头，疲惫范围广泛 Profibus 和 RS-232 串行通信靶材处理时间——zui大限度地缩短新靶材的处理时间仅400 VAC 输入存储能量低——每千瓦输出不到6 mJ 在大于15%的功率下，输出重复性为±0.1% Joule 模式——*化的能量传送对输出电平、击穿电压和工艺电压的可编程限制储存设定自动保存有 CE 标志

　　Pinnacle Diamond™

　　在工艺和偏压应用中，Pinnacle Diamond™ 直流电源都能提供zui高的效率和功率因素，从而带来业界zui低的运行和安装成本。 Pinnacle 的工艺一致性和控制带来的额外益处是通过一个极其紧凑的部件大大减少了变化、提高了产量。

优势

特点

经过证明的 Pinnacle 性能和可靠性zui大的工艺效率——zui低的运行和安装成本通用性——在工艺和偏压应用上均表现出色快速、可配置的弧反应——弧损伤少众多显示/控制选项的工艺控制符合安全/辐射标准

业界zui高的效率和功率因素紧凑——在一个 3-U、1/2支架封装中，功率高达 15kW 单输出抽头，匹配范围广泛 Profibus 和 RS-232 串行通信靶材处理时间——zui大限度地缩短新靶材的处理时间水冷式仅400 VAC 输入存储能量低——每千瓦输出不到6 mJ 在大于15%的功率下，输出重复性为±0.1% Joule 模式——*化的能量传送对输出电平、击穿电压和工艺电压的可编程限制储存设定自动保存有 CE 标志

　　MDX 系列500 W

　　MDX 500 在真空环境中经久耐用，能够在磁控环境中对不同类型的弧进行多级抑制和灭弧。在基本磁控溅射、射频偏压直流溅射以及直流偏压射频溅射中表现*。其小巧的尺寸使其非常适合于实验室系统和小规模的生产环境。

优势	特点
超载内置保护可靠性和耐用性快速反应时间兼容性认证	多级弧抑制及灭弧用户I/O接入功率、电流或电压调节功能

　　MDX 系列1 kW 和1.5 kW

　　MDX 系列1 kW 和1.5 kW 电源在真空环境中经久耐用，其小巧的尺寸使其成为实验室系统的理想解决方案。它们zui常用作直流磁控溅射电源；在该领域，二者精密的调节性能、*的灭弧功能和较低的存储输出能量使之成为业界产品。它们还在射频溅射和蚀刻系统中被用作精密调节的偏压电源。

优势	特点
针对标准 Z 和低 Z 应用的两种配置高频开关电路从线路到负载的效率超过90% Arc-Out™ 抑制电路常用作直流磁控溅射电源	尺寸小输出纹波很低可调节抑弧

　　E'Wave 双极脉冲直流电系列

　　Advanced Energy 的 E'Wave 双极脉冲直流电源改善了表面均匀性，减少了DDPF工艺流程（dual-damascene process flow, DDPF）应用的镀铜阶段之附加消耗，包括在生产环境和铜工艺开发中的晶圆电镀。E'Wave 电源提供多达三个通道，每个都有一个独立驱动的双极电源，能够生成、存储和运行多达15个由电流控制或由电压控制的波形。

优势	特点
的填隙*的表面均匀性降低了附加消耗强有力的监控减少了无尘室空间要求广泛的配置选择	通用波形形成多达三个独立控制的通道双极脉冲直流电输出，0-5kHz 高电流能力四终端控制和晶圆的电压测量主机接口紧凑型封装

　　PDX 中频电源

　　PDX 系列小功率（1250和1400 W）及大功率（5000和8000 W）中频电源为各种广泛的工艺应用提供一种、紧凑、易于整合的电源。这些高度可靠的电源提高了工艺灵活性，提供广泛的运行频率范围以优化工艺控制，确保较高的工艺重复性，并提高了吞吐量。

　　PEII 低频系列

　　PEII 低频系列电源提供40 kHz 脉冲输出，具有增强的弧控制以及与高达60 kW 的输出功率，该系列电源具有极宽的匹配阻抗，无输出变压器等外部组合硬件，特别适用于反应溅射。

优点	功能
恒功率、电压或电流输出zui高的灵活性与模块性强大的电弧控制自动制程保护装置极宽的祖抗匹配范围高功率密度	5 kW 和 10 kW 选项（主/从至多达到60 kW）内部负载匹配（10:1 阻抗范围）两种不同的弧处理电路能、紧凑型水冷式设计多种可选配件符合 CE 标准

　　LFGS 射频发生器

　　LFGS 发生器是用于半导体生产和一般等离子处理的多功能射频发生器。此类可变频率发生器采用了一种半桥、D 类型放大器理念，拥有一种空冷式紧凑型的设计，可安装在19英寸机架上面。典型的应用包括溅射、等离子蚀刻、化学气象沉积、聚合以及表面处理。

优点	功能
可达到目前市场上可获得的zui低反射功率	空冷式设计多功能前面板脉冲模式：0到 10kHz 更完善的操作功能表 2个模拟用户端口 RS-232 接口、以太网接口及 PROFIBUS 接口

　　RAS 冗余阳极溅射分流感应器

　　AE 的冗余阳极溅射（RAS）分流感应器消除了单靶材反应溅射工艺的阳极消失的问题，从而能够使此类系统接近直流溅射率。RAS 感应器新颖的设计中包括了两个阳极和一个阴极，从而便于对现有的系统进行改进。主要应用为配合PEII低频电源进行单靶磁控溅射。

优势	特点
消除了阳极消失的现象便于对现有的单阴极系统进行改进减小了系统的空间要求能够实现高速率的介质反应溅射确保了均匀的沉积率促进电力的有效使用，简化维护成本低于双阴极结构几乎消除了弧	单阴极结构自清洗双阳极低频直流电源输入基材偏压便于改进的设计

　　Crystal

　　Advanced Energy （AE）的 Crystal 电源非常适用于大面积玻璃镀膜应用，如建筑玻璃、汽车玻璃、减反射镀膜和高反射镜等。更低的故障率，回报您更高的产量。这些电源的可用功率为 180kW,120KW,60KW。为双靶磁控溅射应用提供了更宽祖抗匹配的低频率正弦工艺电源。AE 的 Crystal 电源是*特别为等离子环境而设计拓扑结构的交流电大功率电源。

优势	特点
更灵活产量更高减少当机时间吞吐量提高	宽阻抗匹配低频率正弦工艺电源大功率电源——zui大180kW 功率专为等离子环境而设计

　　Navigator 数字阻抗匹配网络

　　Navigator 匹配网络提供在各种负载阻抗下进行快速、准确且可靠匹配的先进匹配技术。Navigator 匹配网络配备了由微处理器控制的步进电机电路和用户可选的数字调谐算法，通过自动调整耦合等离子的复阻抗，zui大限度地减小反射功率。选择包括：用于实时测量和分析过程功率和阻抗的 Z’Scan® 射频传感器，以及能够通过一台个人计算机来监控并对匹配网络下达指令的虚拟前面板（VFP）软件。

优势	特点
加强了工艺控制zui大限度地减小反射功率加速反应时间有助于提高工具吞吐量和产量	数码匹配平台多种数码调谐算法实时过程功率和阻抗测量与分析整合式仪器简化的设计严格的测试基于 PC 的监控软件

　　VARIOMATCH™ 匹配网络

　　与 CESAR® 射频发生器相配套的是一个完整系列的 Variomatch™ 自动匹配网络。Variomatch 匹配网络覆盖了各种阻抗，而且方便用户进行现场配置。高度可靠的可变真空电容、固定感应器以及脉宽调制可控电机能给您带来针对您等离子应用的迅速、可重复的阻抗匹配。目前我们还提供针对感应应用的特殊型号产品。可变匹配操作在没有任何外部控制器的情况下可自动进行，但是也可通过 CESAR 射频发生器的前面板进行手动控制。

优点	功能
拥有更强的灵活性，可在更广的阻抗范围内进行功率匹配操作 Greater process productivity Easy integration and control	空冷式设计可变真空电容器多种匹配接头，阻抗范围非常广 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 射频功率输送系统

　　这款半机架的3kW 的 Paramount 射频（RF）功率输送系统拥有更强的功率和阻抗测量性能，能够在 13.56MHz 固定或可变频率、50欧姆和非50欧姆负载下（电压驻波比（VSWR）超过3:1），为您带来出色的输送功率精度和控制性能。能够与zui突然变化的等离子阻抗保持实时同步，Paramount 射频功率输送系统能为新一代技术节点带来更快的转换速度、更少的制程步骤以及更短的制程时间。其阻抗测量精度可与网络分析仪的水平相媲美，而可选频率的调谐几乎可以瞬间实现（达到毫秒数量级），其速度较市场上的任何其它产品都快。从而实现真正的性、可重复性和对制程的控制。

优点	特点
凭借的功率输送精度，实现的薄膜均匀度与传送效能（throughput）的*化以更快的制程转换来支持新一代蚀刻与沉积制程帮助实现无缝的制程转换提高产量实现zui大化<	新一代测量系统能够在所有输出范围内（50欧姆和非50欧姆负载）对功率和阻抗进行极的测量近乎瞬间的频率调谐（可选）可选脉冲和同步脉冲的脉冲频率范围很宽广可选的 HALO（高度、低输出）及弧管理系统紧凑半机架型外观设计

　　Apex 射频供电系统

　　通用 Apex 系列射频电源和供电系统采用复杂的射频转换技术，在适合于真空室安装的模块化设计中提供增大的产品和工艺可靠性。Apex 平台在针对半导体、平板显示器或数据存储制造以等离子为基础的薄膜工艺中表现优异。

优势	特点
更高的功率密度更好的工艺灵活性产量提高持有成本降低简化工艺工具整合灵活的通信	简化的设计真空室安装、框架安装、支架安装和鞋盒式（shoebox）选择宽带控制回路和可选的高重复率脉冲业界的弧管理符合监管要求

　　HFV 变频 （~2 MHz） 电源

　　灵活的 HFV 电源主要用作200和300 mm 晶圆制程、平板显示器和 DVD 设备的等离子发生器，为离子化物理气相沉积（IPVD）、CVD 和蚀刻提供了工艺一致性。这种通用电源的特点有数字合成变频输出和微处理器控制，输出功率电平为3、5和8 kW。此外，其输出频率范围为1.765-2.165 MHz。固件上的频率调谐参数可进行定制，以确保在各种真空室结构和工艺方法下的可重复运行。

优势	特点
提高了 run-to-run 准确性具有通用性提高了可靠性增强了工艺灵活性降低了持有成本	可定制的频率调谐参数输出频率范围为1.765-2.165 MHz 3、5和8 kW 的输出功率电平数字合成频率输出微处理器控制