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等离子清洗机射频匹配器的作用

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-08-17
等离子清洗机主要进行等离子体清洗、材料表面活化及改进材料表面的附着力的功能,应用于半导体制造、微电子封装和生命科学设备等方面。它由13.56MHz射频电源发生器、电子控制系统、自动匹配器和等离子体放电腔体四部分构成。外接真空泵系统可通入不同气体,例如氩气、氧气、及氟化气体等。
容性耦合等离子清洗机结构示意图
容性耦合等离子清洗机结构示意图

射频电源作为等离子体发生系统的能量提供者,通常并不能直接与等离子体电极相连,需要通过匹配器将负载阻抗匹配到最佳状态,才能实现输出功率传输的最大化。

在射频放电回路中,不同的放电条件下,放电区的阻抗是变化的,为了保护振荡器,需要在射频电源和放气反应器之间增加阻抗匹配网络。射频电路与直流电路不同,其负载与电源匹配的条件是外电路的负载电阻与电源内阻相等。

假设电源内阻抗为(即输出阻抗)(a+jbΩ),那么为了在负载上获得最大的功率输出,就得使负载阻抗与高频发生器阻抗“共轭匹配”。共轭匹配的结果是把总阻抗变成纯电阻的,这就是说负载阻抗(a-jbΩ)。实际上射频等离子放电区域的阻抗多为电容性阻抗,匹配的基本思路就是整个回路的阻抗成阻性,因此匹配网络的阻抗应为电感性阻抗,具体的实现方式就是在反应器的两端并联一个R、L、C组成的电路,从而使得整个电路达到谐振状态。

实际上射频电源在设计时,为了减小回路中流过的电流,一般按标准负载50Ω设计,但在使用中,反应器中的放电区域阻抗为容性阻抗,这会造成阻抗网络适配,射频源的输出电压加到负载上,会产生较大的反射,功率转换效率很低,因此需要调节匹配网络的阻抗,使匹配网络与负载的阻抗最终等于50Ω。


等离子清洗机射频匹配器的作用


等离子清洗机射频匹配器是利用电路中的谐振技术,当输入特定的射频频率(13.56MHz)时,通过调节电容和电感的大小,可以使匹配网络电路中的自激频率与射频频率产生谐振,从而将射频功率最大化地耦合给等离子体。除此之外,还有减少噪声干扰、提高功率容量、提高频率响应线性度等功能。在实际工作时,等离子清洗机匹配器的位置应该尽可能的靠近真空放电室,这样可以避免等离子清洗机匹配器和真空放电室之间因反射而流过较多无效电流所造成的不必要的功率损耗。
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