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日志

高压电源系统维修的一点经验

已有 806 次阅读2009-10-15 03:11 |系统分类:电源技术

            05年2月18日开始,公司让我接修2550型蒸发台。


         这台蒸发台同前面说的3125型真空磁控溅射台一样,也是给硅片上镀一层金属膜的。只不过,它是用真空蒸发的方式。


         虽然两台设备同在一个屋子里,但现在我对它的原理、结构一无所知,仅仅知道名字是2550蒸发台。经与我们的操作师傅沟通得知目前状况如下:


         之前公司从别的地方请了一名工程师维修了,但仍有遗留问题:1.开机开高压后,电压可以在整个量程范围内调节,但在加上灯丝电流及电子束流后,电压会从10kV降到6kV左右,不能达到工艺要求(应该还稳定在10kV)。为了达到操作要求,前面工程师维修操作时加大了初始电压以保证加束流后的电压仍可勉强工作,但此时机器难以操作,重复性差;2.由于高压不稳定,导致电子束斑位置漂移,极易打到机器其他部位造成设备损坏及腔室污染。


         又从她那了解了设备的大体构成和工作原理:和真空磁控溅射类似,它也包括真空系统、高压电源系统、加热系统、膜厚控制系统等部分。其中真空系统采用机械泵+冷泵方案,高压电源使用的是12kV14kW高压电源,膜厚控制系统类似于3125型溅射台。目前有故障的就应该在高压电源这块。


         翻看设备仅存的操作手册,找到电源相关章节仔细阅读。找到系统电源图(从纸质工作笔记中获得):



        如上图所示,系统高压由208V三相电直接通过高压变压器升压获得(可能是70年代开关电源技术水平尚未达到设备所要求的程度吧)。前端使用K1、K2继电器用作软启动,先接通K2延时一段时间后接通K1。后端使用三相整流滤波电路实现高压电源电压的平滑,使用高功率真空管作为调节电压的元件(可看做线性稳压电源里的调整管)。


        由于是电源空载和大负载情况下电压跌落异常现象,而且根据经验机械动作元件损坏可能性要比常态元件损坏几率大的原因,初步检查了K1K2组成的软启动电路的可靠性,结果发现工作正常。也排除了该升压变压器非设备原装功率不足的可能(这是由于整个设备是外购的,很疑惑的是部分部件有使用过的痕迹,而坩埚部分是完全新的,于是有师傅怀疑升压变压器已被更换)。


         接下来目光被1.5M功率电阻所吸引,虽然不知在设备中的具体位置,但估计在此会有收获。于是查找整流桥位置,在机器后部找到了该6个电阻(每个均为250k,50w,耐压10000V)。后用万用表检测,有两个已损坏。定制更换后设备正常。


        收获:1.任何电源系统,如果正常负载状态下电压和空载电压变化极大,要么该电源系统无稳压系统,要么稳压系统已失效。而稳压系统少不了采样电阻。2.电阻使用时,除了阻值、功率指标外,在高温高压场合下,必须重视起耐压指标。这次的两个电阻,电阻厂从未生产或试制过这么高规格的,所以用了一个月方试制成功,其间损坏N多试验样品(高温情况下气体更易击穿,而且阻值要求250k,耐压10000V,非油浸环境)。3.大胆猜想,仔细验证。4.高压系统面前,任何过份的保护措施也不为过(听原来修机器的师傅说过,他曾经认识的一个小伙就是因为关了电源但忘记给高压电容放电结果触电身亡……)5.根据本次维修经验,摸出了整个高压系统框图,为以后维修调试提供了依据。


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