真空镀膜设备电源的多通道控制策略

真空镀膜设备中,高压电源用于为溅射靶、偏压电极及辅助离子源供能。随着多层膜系和复合镀膜工艺的发展,单一通道供电已无法满足工艺灵活性需求。多通道高压电源控制策略的提出,使得多靶协同、能量分配与工艺切换成为可能,大幅提升了薄膜一致性与沉积效率。
多通道系统通常包括主溅射电源、偏压电源及辅助等离子电源。各通道输出电压范围差异大,且需保持严格同步。为此,系统采用主从式同步控制结构。主控制模块通过总线向各通道发送同步触发信号,确保电压相位与时间一致。各通道内部独立闭环稳压,以抵消负载差异带来的不平衡。
电源采用数字控制架构,中央处理单元负责任务分配与数据协调。控制算法通过实时采样各通道输出电压、电流与功率状态,根据工艺配方动态调整通道比功率分配,实现多靶协同沉积。例如,在多层膜制备中,控制系统可在数毫秒内平滑切换主副靶功率,避免沉积中断或过渡层缺陷。
为防止通道间电磁耦合,模块间采用电气隔离与屏蔽隔舱设计。通信接口采用光纤总线,以抵抗高压环境下的共模干扰。系统内部引入多变量预测控制算法,通过建模分析通道间交互特性,提前修正输出波形,保持各通道功率平衡。
安全策略方面,多通道系统设置全局保护与独立通道保护双层机制。若任一通道检测到异常放电或温度超限,系统可局部关闭该通道而不影响其他通道运行。同时,全局控制层根据故障等级自动调整剩余通道输出,维持工艺连续性。
通过多通道控制策略,真空镀膜设备可实现精确能量分配与同步调节,薄膜厚度均匀性提升可达15%以上。这种电源控制理念已成为多靶溅射与复合镀膜设备的核心控制基础。