等離子清洗機射頻匹配器的作用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-08-17

等離子清洗機主要進行等離子體清洗、材料表面活化及改進材料表面的附著力的功能，應用于半導體制造、微電子封裝和生命科學設備等方面。它由13.56MHz射頻電源發(fā)生器、電子控制系統(tǒng)、自動匹配器和等離子體放電腔體四部分構成。外接真空泵系統(tǒng)可通入不同氣體，例如氬氣、氧氣、及氟化氣體等。

容性耦合等離子清洗機結構示意圖

射頻電源作為等離子體發(fā)生系統(tǒng)的能量提供者，通常并不能直接與等離子體電極相連，需要通過匹配器將負載阻抗匹配到最佳狀態(tài)，才能實現輸出功率傳輸的最大化。

在射頻放電回路中，不同的放電條件下，放電區(qū)的阻抗是變化的，為了保護振蕩器，需要在射頻電源和放氣反應器之間增加阻抗匹配網絡。射頻電路與直流電路不同，其負載與電源匹配的條件是外電路的負載電阻與電源內阻相等。

假設電源內阻抗為（即輸出阻抗）（a+jbΩ），那么為了在負載上獲得最大的功率輸出，就得使負載阻抗與高頻發(fā)生器阻抗“共軛匹配”。共軛匹配的結果是把總阻抗變成純電阻的，這就是說負載阻抗（a-jbΩ）。實際上射頻等離子放電區(qū)域的阻抗多為電容性阻抗，匹配的基本思路就是整個回路的阻抗成阻性，因此匹配網絡的阻抗應為電感性阻抗，具體的實現方式就是在反應器的兩端并聯一個R、L、C組成的電路，從而使得整個電路達到諧振狀態(tài)。

實際上射頻電源在設計時，為了減小回路中流過的電流，一般按標準負載50Ω設計，但在使用中，反應器中的放電區(qū)域阻抗為容性阻抗，這會造成阻抗網絡適配，射頻源的輸出電壓加到負載上，會產生較大的反射，功率轉換效率很低，因此需要調節(jié)匹配網絡的阻抗，使匹配網絡與負載的阻抗最終等于50Ω。

等離子清洗機射頻匹配器的作用

等離子清洗機射頻匹配器是利用電路中的諧振技術，當輸入特定的射頻頻率（13.56MHz）時，通過調節(jié)電容和電感的大小，可以使匹配網絡電路中的自激頻率與射頻頻率產生諧振，從而將射頻功率最大化地耦合給等離子體。除此之外，還有減少噪聲干擾、提高功率容量、提高頻率響應線性度等功能。在實際工作時，等離子清洗機匹配器的位置應該盡可能的靠近真空放電室，這樣可以避免等離子清洗機匹配器和真空放電室之間因反射而流過較多無效電流所造成的不必要的功率損耗。