JP2001095242A - Power supply - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電源に関し、特に、
ＨＣＤ(Hollow Cathode Discharge)法を実施するのに用
いられる電源の改善に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply, and more particularly, to a power supply.
The present invention relates to improvement of a power supply used for implementing a Hollow Cathode Discharge (HCD) method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、大型のディスプレイとして、プラ
ズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:ＰＤ
Ｐ)が注目されている。ＰＤＰの製造工程には、ガラス
基板表面にＭｇＯ保護膜を形成する工程が必須である
が、その製造工程においては、ＨＣＤ法という成膜方法
が用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, as a large display, a plasma display panel (PD) has been developed.
P) is attracting attention. A step of forming an MgO protective film on the surface of a glass substrate is essential for the manufacturing process of PDP, and a HCD method is used in the manufacturing process.
【０００３】以下でＨＣＤ法について説明する。まず、
真空雰囲気中で離間して配置された成膜材料と放電電極
との間に高電圧(５００Ｖ程度)の直流電圧を印加する
と、成膜材料と放電電極との間で高電圧かつ低電流の放
電(以下でトリガ放電と称する。)が生じる。トリガ放電
が生じると、成膜材料と放電電極との間のインピーダン
スが低下する。インピーダンスが低下した状態で成膜材
料と放電電極との間に大電流を流すと、成膜材料と放電
電極との間にアーク放電が生じる。このアーク放電によ
り、成膜材料が蒸発し、基板に付着することで基板表面
に成膜材料が成膜される。[0003] The HCD method will be described below. First,
When a high voltage (approximately 500 V) DC voltage is applied between the film-forming material and the discharge electrode which are spaced apart in a vacuum atmosphere, a high-voltage and low-current discharge occurs between the film-forming material and the discharge electrode. (Hereinafter referred to as trigger discharge). When the trigger discharge occurs, the impedance between the film forming material and the discharge electrode decreases. When a large current flows between the film forming material and the discharge electrode while the impedance is lowered, an arc discharge occurs between the film forming material and the discharge electrode. This arc discharge causes the film-forming material to evaporate and adhere to the substrate, thereby forming the film-forming material on the substrate surface.
【０００４】このようなＨＣＤ法に用いられる放電用電
源１１１の具体的な構成を図６に示す。この放電用電源
１１１は、イグニッション電源１９１とメイン電源１９
２とリレー１９３とを有している。リレー１９３は、各
電源１９１、１９２のいずれか一方の出力端子を、放電
電極及び成膜材料に接続することができるようにされて
いる。FIG. 6 shows a specific configuration of a discharge power supply 111 used in such an HCD method. The discharge power supply 111 includes an ignition power supply 191 and a main power supply 19.
2 and a relay 193. The relay 193 is configured to connect one output terminal of each of the power supplies 191 and 192 to a discharge electrode and a film forming material.
【０００５】この放電用電源１１１では、起動時には、
リレー１９３がイグニッション電源１９１の出力端子を
成膜材料及び放電電極とに接続している。イグニッショ
ン電源１９１は高電圧を出力できるようにされており、
高電圧を成膜材料及び放電電極との間に印加することに
より、この間にトリガ放電が生じる。[0005] With this discharge power supply 111, at the time of startup,
A relay 193 connects the output terminal of the ignition power supply 191 to the film forming material and the discharge electrode. The ignition power supply 191 can output a high voltage.
When a high voltage is applied between the film-forming material and the discharge electrode, a trigger discharge occurs during this time.
【０００６】トリガ放電が生じると、成膜材料と放電電
極との間のインピーダンスが低下する。インピーダンス
が低下したら、手動でリレー１９３を操作して、イグニ
ッション電源１９１の出力端子を成膜材料及び放電電極
から切断するとともに、メイン電源１９２の出力端子を
成膜材料及び放電電極に接続する。When the trigger discharge occurs, the impedance between the film forming material and the discharge electrode decreases. When the impedance decreases, the relay 193 is manually operated to disconnect the output terminal of the ignition power supply 191 from the film forming material and the discharge electrode, and connect the output terminal of the main power supply 192 to the film forming material and the discharge electrode.
【０００７】メイン電源１９２は大電流を出力できるよ
うにされており、メイン電源１９２の出力端子が成膜材
料及び放電電極に接続されると、成膜材料及び放電電極
の間には大電流が供給され、アーク放電が生じる。The main power supply 192 is capable of outputting a large current. When the output terminal of the main power supply 192 is connected to the film forming material and the discharge electrode, a large current flows between the film forming material and the discharge electrode. Is supplied and an arc discharge occurs.
【０００８】上述の放電用電源１１１は、イグニッショ
ン電源１９１とメイン電源１９２という２個の電源を有
しているため、通常の電源に比して電源装置の規模が大
きくなるという問題が生じていた。Since the above-described discharge power supply 111 has two power supplies, an ignition power supply 191 and a main power supply 192, there has been a problem that the size of the power supply device is larger than that of a normal power supply. .
【０００９】また、アーク放電を生じさせるためには、
トリガ放電の発生により、成膜材料と放電電極との間が
低インピーダンスになった状態で、大電流を流す必要が
あるが、低インピーダンス状態にある期間はごく短い。
上述の電源１１１では、手動でリレー１９３を操作し
て、メイン電源１９２から大電流を供給していたので、
低インピーダンスの状態が維持されている短い期間中
に、タイミング良く大電流を供給するのが難しいという
問題もあった。In order to cause arc discharge,
It is necessary to flow a large current in a state where the impedance between the film forming material and the discharge electrode is low due to the generation of the trigger discharge, but the period in the low impedance state is very short.
In the power supply 111 described above, since the relay 193 was manually operated to supply a large current from the main power supply 192,
There is also a problem that it is difficult to supply a large current with good timing during a short period in which the low impedance state is maintained.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、小型で容易に出力電圧を高電圧と低電圧のいず
れかに切り換えることが可能な電源を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and has as its object the purpose of miniaturizing and easily switching the output voltage between high voltage and low voltage. It is to provide a possible power supply.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、一次巻線と、前記一次巻線
と磁気結合された二次巻線と、前記二次巻線に接続さ
れ、該二次巻線に誘起された電圧により、マイナス端子
とプラス端子との間に負の運転電圧を出力するメイン回
路と、前記マイナス端子と前記プラス端子の間に、前記
運転電圧よりも大きな負のトリガ電圧を出力するコンデ
ンサとを有する電源であって、整流素子とトリガスイッ
チ素子とを有し、前記整流素子のカソード端子は、前記
メイン回路の前記運転電圧を出力する部分に接続され、
アノード端子は前記マイナス端子に接続され、前記トリ
ガスイッチ素子は、前記コンデンサの前記トリガ電圧を
出力する部分と前記マイナス端子の間に接続されたこと
を特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
電源であって、前記一次巻線と磁気結合された補助巻線
と、前記補助巻線の電圧を整流平滑する充電回路と、前
記充電回路と前記コンデンサの間を接続する充電用スイ
ッチとを有する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a primary winding, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a secondary winding. And a main circuit that outputs a negative operating voltage between a negative terminal and a positive terminal by a voltage induced in the secondary winding, and the operating voltage between the negative terminal and the positive terminal. A power supply having a capacitor that outputs a greater negative trigger voltage, the power supply including a rectifier element and a trigger switch element, and a cathode terminal of the rectifier element is connected to a portion of the main circuit that outputs the operation voltage. Connected
An anode terminal is connected to the minus terminal, and the trigger switch element is connected between a portion of the capacitor that outputs the trigger voltage and the minus terminal. The invention according to claim 2 is the power supply according to claim 1, wherein the auxiliary winding is magnetically coupled to the primary winding, a charging circuit that rectifies and smoothes the voltage of the auxiliary winding, and the charging circuit includes: A charge switch for connecting between the capacitors.
【００１２】本発明の電源によれば、コンデンサが予め
高電圧に充電された状態でトリガスイッチ素子をオンさ
せると、コンデンサからトリガスイッチ素子を介して、
運転電圧よりも高い負のトリガ電圧がマイナス端子に出
力される。According to the power supply of the present invention, when the trigger switch element is turned on in a state where the capacitor has been charged to a high voltage in advance, the power is supplied from the capacitor via the trigger switch element.
A negative trigger voltage higher than the operation voltage is output to the minus terminal.
【００１３】コンデンサとメイン回路との間には整流素
子が設けられており、コンデンサからトリガ電圧が出力
されると、整流素子のカソード側には運転電圧が出力さ
れ、アノード側には運転電圧よりも高いトリガ電圧が出
力されるので、整流素子は逆バイアスされ、メイン回路
には高電圧のトリガ電圧が印加されない。このため、高
電圧によってメイン回路の動作に異常が生じないように
することができる。A rectifying element is provided between the capacitor and the main circuit. When a trigger voltage is output from the capacitor, an operating voltage is output on the cathode side of the rectifying element and an operating voltage is output on the anode side. Since a high trigger voltage is output, the rectifying element is reverse-biased, and a high trigger voltage is not applied to the main circuit. Therefore, it is possible to prevent the operation of the main circuit from being abnormal due to the high voltage.
【００１４】トリガ電圧がマイナス端子に出力された後
にトリガスイッチ素子をオフさせると、コンデンサはマ
イナス端子と切り離されるのでマイナス端子には高電圧
のトリガ電圧が出力されなくなる。また、トリガスイッ
チ素子がオフすると、整流素子のアノードはコンデンサ
と切り離されるので高電圧のトリガ電圧がアノードに印
加されなくなり、整流素子が順バイアスされ、メイン回
路から、整流素子を介してマイナス端子に電流を供給で
きるようになり、メイン回路からマイナス端子に電圧を
供給できる状態になる。このため、メイン回路から出力
される電圧により、マイナス端子には、メイン回路から
の運転電圧が出力される。When the trigger switch element is turned off after the trigger voltage is output to the minus terminal, the capacitor is disconnected from the minus terminal, so that a high-voltage trigger voltage is not output to the minus terminal. When the trigger switch element is turned off, the anode of the rectifier is disconnected from the capacitor, so that a high-voltage trigger voltage is not applied to the anode, the rectifier is forward-biased, and the main circuit is connected to the minus terminal via the rectifier. The current can be supplied, and a voltage can be supplied from the main circuit to the minus terminal. Therefore, the operating voltage from the main circuit is output to the minus terminal by the voltage output from the main circuit.
【００１５】このように、トリガスイッチ素子をオフさ
せると、逆バイアスされていた整流素子が順バイアスさ
れることにより、マイナス端子の電圧はトリガ電圧から
運転電圧に自動的に切り換わるので、出力電圧の切換を
手動で切り換えていた従来に比して、出力電圧を容易に
切り換えることができる。As described above, when the trigger switch element is turned off, the reverse-biased rectifying element is forward-biased, and the voltage at the minus terminal is automatically switched from the trigger voltage to the operating voltage. The output voltage can be easily switched as compared with the conventional case where the switching is manually performed.
【００１６】さらに、本発明の他の電源では、上述した
本発明の電源において補助巻線と、充電回路と、充電用
スイッチとを有している。補助巻線は一次巻線と磁気結
合しており、一次巻線に電圧が生じると電圧が誘起され
る。補助巻線に誘起された電圧は充電回路で整流平滑さ
れ、充電用スイッチが導通すると、整流平滑された電圧
が充電用スイッチを介してコンデンサに印加され、コン
デンサは整流平滑された電圧で充電される。Further, another power supply of the present invention includes the auxiliary power supply, the charging circuit, and the charging switch in the above-described power supply of the present invention. The auxiliary winding is magnetically coupled to the primary winding, and when a voltage is generated in the primary winding, a voltage is induced. The voltage induced in the auxiliary winding is rectified and smoothed by the charging circuit, and when the charging switch is turned on, the rectified and smoothed voltage is applied to the capacitor via the charging switch, and the capacitor is charged with the rectified and smoothed voltage. You.
【００１７】このように、一個の電源にコンデンサと補
助巻線を設けることで、運転電圧よりも高電圧のトリガ
電圧を生成することができるので、二個の電源を用意
し、それぞれに高電圧と低電圧を生成させ、高電圧と低
電圧のいずれか一方を選択して出力していた従来に比し
て、電源の小型化が可能になる。As described above, by providing a capacitor and an auxiliary winding in one power supply, a trigger voltage higher than the operating voltage can be generated. Therefore, two power supplies are prepared, and And a low voltage, and the power supply can be downsized as compared with the related art in which one of the high voltage and the low voltage is selected and output.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。図１の符号１に、本発明の実
施形態のＨＣＤ法に用いられる成膜装置を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Reference numeral 1 in FIG. 1 shows a film forming apparatus used in the HCD method according to the embodiment of the present invention.
【００１９】この成膜装置１は、真空排気可能な真空槽
２を有している。真空槽２の内部底面にはるつぼ３が設
けられており、るつぼ３内には成膜材料であるマグネシ
ウム４が配置されている。るつぼ３の斜め上方には、る
つぼ３に近接してホローカソード５が配置されており、
鉛直上方には基板ホルダ６が配置されている。The film forming apparatus 1 has a vacuum chamber 2 which can be evacuated. A crucible 3 is provided on the inner bottom surface of the vacuum chamber 2, and magnesium 4 which is a film forming material is arranged in the crucible 3. A hollow cathode 5 is disposed obliquely above the crucible 3 and close to the crucible 3.
A substrate holder 6 is disposed vertically above.
【００２０】真空槽２内部には、ガス導入管７の一端が
取り付けられており、真空槽２外部に設けられた不図示
のガス導入系により、真空槽２内にガスを導入できるよ
うに構成されている。One end of a gas introduction pipe 7 is attached to the inside of the vacuum chamber 2 so that a gas can be introduced into the vacuum chamber 2 by a gas introduction system (not shown) provided outside the vacuum chamber 2. Have been.
【００２１】真空槽２の外部には、放電用電源１１が設
けられている。放電用電源１１は、後述する不図示のプ
ラス端子とるつぼ３とが接地され、不図示のマイナス端
子がホローカソード５に接続されており、マイナス端子
８２から負の直流電圧をホローカソード５に出力できる
ように構成されている。A power source 11 for discharging is provided outside the vacuum chamber 2. The discharging power supply 11 has a plus terminal (not shown) and a crucible 3 (not shown) grounded, a minus terminal (not shown) connected to the hollow cathode 5, and a negative DC voltage output from the minus terminal 82 to the hollow cathode 5. It is configured to be able to.
【００２２】この放電用電源１１の詳細な構成を図２に
示す。この放電用電源１１は、電圧生成部１２と、トラ
ンス１３と、イグニッション回路１４と、メイン回路１
５と、駆動制御回路１６と、ダイオード５０と、プラス
端子８１と、マイナス端子８２とを有している。FIG. 2 shows a detailed configuration of the discharge power supply 11. The discharging power supply 11 includes a voltage generator 12, a transformer 13, an ignition circuit 14, and a main circuit 1.
5, a drive control circuit 16, a diode 50, a plus terminal 81, and a minus terminal 82.
【００２３】電圧生成部１２は、整流回路２２と、平滑
回路２３と、インバータ部２４とを有している。整流回
路２２は、商用電源２１に接続され、交流電圧を整流し
て平滑回路２３に出力するように構成されており、平滑
回路２３は、整流された交流電圧を平滑し、脈動分の少
ない直流電圧に変換してインバータ部２４に供給できる
ようにされている。The voltage generator 12 has a rectifier circuit 22, a smoothing circuit 23, and an inverter unit 24. The rectifier circuit 22 is connected to the commercial power supply 21 and is configured to rectify the AC voltage and output the rectified AC voltage to the smoothing circuit 23. The smoothing circuit 23 smoothes the rectified AC voltage and reduces the DC voltage with less pulsation. The voltage can be converted and supplied to the inverter unit 24.
【００２４】インバータ部２４は４個のスイッチを有
し、各スイッチは下記のトランス１３内の一次巻線３１
とともにＨブリッジ回路を構成しており、各スイッチの
動作により、平滑回路２３から供給された直流電圧を交
流電圧に変換して、一次巻線３１に供給するように構成
されている。The inverter section 24 has four switches, and each switch is a primary winding 31 in the transformer 13 described below.
And an H-bridge circuit, which is configured to convert the DC voltage supplied from the smoothing circuit 23 into an AC voltage by the operation of each switch and supply the AC voltage to the primary winding 31.
【００２５】トランス１３は、一次巻線３１と二次巻線
３２と補助巻線３３とを有している。一次巻線３１と、
二次巻線３２と補助巻線３３とはそれぞれ互いに磁気結
合されており、一次巻線３１の両端に印加された電圧に
より、二次巻線３２及び補助巻線３３のそれぞれに、電
圧が誘起されるように構成されている。The transformer 13 has a primary winding 31, a secondary winding 32, and an auxiliary winding 33. A primary winding 31;
The secondary winding 32 and the auxiliary winding 33 are magnetically coupled to each other, and a voltage is induced in each of the secondary winding 32 and the auxiliary winding 33 by a voltage applied to both ends of the primary winding 31. It is configured to be.
【００２６】イグニッション回路１４は、整流器４１
と、スイッチ回路４２と、充放電用コンデンサ４５とを
有している。整流器４１は、入力側が補助巻線３３の両
端に接続されており、補助巻線３３に誘起された電圧を
整流平滑するように構成されている。整流器４１の出力
側のプラス端子は二次側の共通のプラス端子８１に接続
され、マイナス端子はスイッチ回路４２内の充電用スイ
ッチ４６1を介して充放電用コンデンサ４５の低電圧側
端子に接続されている。充放電用コンデンサ４５の高電
圧側端子は二次側のプラス端子８１に接続されており、
従って、充電用スイッチ４６1がオンすると、整流器４
１のマイナス端子は充放電用コンデンサ４５の低電圧側
端子に接続され、整流器４１で整流平滑された電圧が、
充放電用コンデンサ４５に印加されるように構成されて
いる。The ignition circuit 14 includes a rectifier 41
And a switch circuit 42 and a charge / discharge capacitor 45. The rectifier 41 has an input side connected to both ends of the auxiliary winding 33, and is configured to rectify and smooth a voltage induced in the auxiliary winding 33. The positive terminal of the output side of the rectifier 41 is connected to a common positive terminal 81 of the secondary side, the negative terminal is connected to the low-voltage side terminal of the charge and discharge capacitor 45 through a charging switch 46 1 in the switch circuit 42 Have been. The high voltage side terminal of the charge / discharge capacitor 45 is connected to the secondary side plus terminal 81,
Therefore, when the charging switch 46 1 is turned on, a rectifier 4
The negative terminal of 1 is connected to the low voltage side terminal of the charging / discharging capacitor 45, and the voltage rectified and smoothed by the rectifier 41 is
It is configured to be applied to the charge / discharge capacitor 45.
【００２７】また、充放電用コンデンサ４５の低電圧側
の端子はスイッチ回路４２内の放電用スイッチ４６
2と、抵抗４３とを介してマイナス端子８２に接続され
ている。従って、充放電用コンデンサ４５が充電された
状態で、充電用スイッチ４６1をオフさせ、放電用スイ
ッチ４６2をオンさせると、充放電用コンデンサ４５に
蓄積された電圧をマイナス端子８２とプラス端子８１と
の間に印加することができるように構成されている。な
お、図２において符号９０は、プラス端子８１とマイナ
ス端子８２との間のインピーダンスを示す仮想的な負荷
を示している。A low-voltage terminal of the charge / discharge capacitor 45 is connected to a discharge switch 46 in the switch circuit 42.
2 and the resistor 43 are connected to the minus terminal 82. Accordingly, with the charge and discharge capacitor 45 is charged, turns off the charging switch 46 1, when turning on the discharge switch 46 2, the negative terminal 82 of the voltage stored in the charge and discharge capacitor 45 and the positive terminal 81. In FIG. 2, reference numeral 90 denotes a virtual load indicating the impedance between the plus terminal 81 and the minus terminal 82.
【００２８】他方、メイン回路１５は、二個の整流ダイ
オード６１、６２と、一個の平滑用コイル６３とを有し
ている。各整流ダイオード６１、６２は、カソードがそ
れぞれ二次巻線３２の両端の端子８３、８４に接続さ
れ、アノードがともに平滑用コイル６３の一端に接続さ
れている。二次巻線３２はセンタータップの構成であっ
て、その中点８７はプラス端子８１に接続されており、
各整流ダイオード６１、６２は二次巻線３２に誘起され
た電圧を全波整流して平滑用コイル６３の一端に印加す
ると、平滑用コイル６３の他端とプラス端子８１との間
に、負の直流電圧が出力されるように構成されている。On the other hand, the main circuit 15 has two rectifier diodes 61 and 62 and one smoothing coil 63. Each of the rectifier diodes 61 and 62 has a cathode connected to terminals 83 and 84 at both ends of the secondary winding 32, and an anode connected to one end of the smoothing coil 63. The secondary winding 32 has a center tap configuration, and the midpoint 87 is connected to the plus terminal 81,
When the rectifier diodes 61 and 62 perform full-wave rectification on the voltage induced in the secondary winding 32 and apply the rectified voltage to one end of the smoothing coil 63, a negative voltage is applied between the other end of the smoothing coil 63 and the positive terminal 81. Is output.
【００２９】平滑用コイル６３の他端には、ダイオード
５０のカソードが接続され、ダイオード５０のアノード
はマイナス端子８２に接続されており、平滑用コイル６
３の他端とプラス端子８１との間に負の直流電圧が出力
されると、ダイオード５０が順バイアスされ、マイナス
端子８２から負の電圧を出力できるようにされている。The other end of the smoothing coil 63 is connected to the cathode of the diode 50, and the anode of the diode 50 is connected to the minus terminal 82.
When a negative DC voltage is output between the other end of the third terminal 3 and the positive terminal 81, the diode 50 is forward-biased, and a negative voltage can be output from the negative terminal 82.
【００３０】上述の成膜装置１を用いて、ガラス基板の
表面にＭｇＯ膜を成膜するには、まず、不図示の排気系
で真空槽２内を真空排気し、真空状態を維持しながら基
板８を基板ホルダ６に保持させる。In order to form an MgO film on the surface of a glass substrate by using the film forming apparatus 1 described above, first, the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated by an exhaust system (not shown) to maintain a vacuum state. The substrate 8 is held by the substrate holder 6.
【００３１】この状態でガス導入管７から酸素ガスを導
入し、放電用電源１１を起動させる。放電用電源１１内
の駆動制御回路１６には、自動制御回路７５と電源駆動
回路７６とが設けられており、放電用電源１１を起動さ
せると、自動制御回路７５が電源駆動回路７６の制御を
開始し、電源駆動回路７６が、自動制御回路７５の制御
下でインバータ部２４を動作させる。すると、補助巻線
３３と、二次巻線３２との両方に、それぞれ電圧が誘起
される。In this state, oxygen gas is introduced from the gas introduction pipe 7, and the discharge power supply 11 is started. The drive control circuit 16 in the discharge power supply 11 is provided with an automatic control circuit 75 and a power supply drive circuit 76. When the discharge power supply 11 is started, the automatic control circuit 75 controls the power supply drive circuit 76. Starting, the power supply driving circuit 76 operates the inverter section 24 under the control of the automatic control circuit 75. Then, a voltage is induced in both the auxiliary winding 33 and the secondary winding 32.
【００３２】駆動制御回路１６には、イグニッション駆
動用回路７２が設けられており、充電用スイッチ４
６1、放電用スイッチ４６2は、イグニッション駆動用回
路７２によってオン／オフされるように構成されてい
る。The drive control circuit 16 is provided with an ignition drive circuit 72.
6 1, the discharge switch 46 2 is configured to be turned on / off by an ignition drive circuit 72.
【００３３】起動前は充電用スイッチ４６1、放電用ス
イッチ４６2はともにオフしており、放電用電源１１を
起動させると、イグニッション駆動用回路７２が、充電
用スイッチ４６1をオンさせるとともに放電用スイッチ
４６2をオフさせる。The pre-launch the charging switch 46 1, the discharge switch 46 2 are both in an off state, when activating the discharge power supply 11, discharge with an ignition drive circuit 72 turns on the charging switch 46 1 to turn off the use switch 46 2.
【００３４】すると、補助巻線３３に誘起された電圧が
整流器４１で整流され、整流器４１の正極側端子から、
充放電用コンデンサ４５、充電用スイッチ４６1を順次
介して整流器４１の負極側端子へと、図３に示す電流Ｉ
1が流れ込み、充放電用コンデンサ４５が充電され始め
る。Then, the voltage induced in the auxiliary winding 33 is rectified by the rectifier 41, and from the positive terminal of the rectifier 41,
Discharge capacitor 45, and successively through the charging switch 46 1 to the negative terminal of the rectifier 41, current shown in FIG. 3 I
1 flows, and the charge / discharge capacitor 45 starts to be charged.
【００３５】次いで、充電開始時刻から予め設定された
所定時間が経過して充電が完了したら、イグニッション
駆動用回路７２が充電用スイッチ４６1をオフさせると
ともに、放電用スイッチ４６2をオンさせると、充放電
用コンデンサ４５に蓄積された負の高電圧(ここでは−
５００Ｖ程度)がマイナス端子８２から出力される。[0035] Then, upon completion of charging has elapsed a predetermined time set in advance from the charging start time, with the ignition drive circuit 72 turns off the charging switch 46 1, when turning on the discharge switch 46 2, The negative high voltage (here,-
(About 500 V) is output from the minus terminal 82.
【００３６】このときマイナス端子８２から出力される
負の高電圧は、ダイオード５０のアノードにも印加され
る。他方、ダイオード５０のカソードには、メイン回路
１５から−２０Ｖ程度の負電圧が印加される。カソード
に印加される負電圧は、ダイオード５０のアノードに印
加される電圧(−５００Ｖ程度)より接地電位に近いの
で、ダイオード５０は逆バイアスされる。At this time, the negative high voltage output from the negative terminal 82 is also applied to the anode of the diode 50. On the other hand, a negative voltage of about −20 V is applied to the cathode of the diode 50 from the main circuit 15. Since the negative voltage applied to the cathode is closer to the ground potential than the voltage applied to the anode of the diode 50 (about -500 V), the diode 50 is reverse-biased.
【００３７】ダイオード５０が逆バイアスされると、マ
イナス端子８２から出力される負の高電圧はメイン回路
１５に印加されないので、高電圧によりメイン回路１５
の動作に異常が生じないようにすることができる。When the diode 50 is reverse-biased, the negative high voltage output from the minus terminal 82 is not applied to the main circuit 15, so that the high voltage
Can be prevented from being abnormal.
【００３８】上述したように、プラス端子８１はるつぼ
３とともに接地され、るつぼ３はマグネシウム４と同電
位にされており、他方、マイナス端子８２は図１のホロ
ーカソード５に接続されているので、プラス端子８１と
マイナス端子８２との間の仮想的な負荷９０は、マグネ
シウム４とホローカソード５との間のインピーダンスに
等しくなる。マイナス端子８２から負の高電圧が出力さ
れると、マグネシウム４と、ホローカソード５との間に
負の高電圧が印加され、この間に高電圧の放電(以下で
トリガ放電と称する。)が生じる。As described above, the plus terminal 81 is grounded together with the crucible 3, and the crucible 3 is set to the same potential as the magnesium 4, while the minus terminal 82 is connected to the hollow cathode 5 in FIG. The virtual load 90 between the plus terminal 81 and the minus terminal 82 becomes equal to the impedance between the magnesium 4 and the hollow cathode 5. When a negative high voltage is output from the negative terminal 82, a negative high voltage is applied between the magnesium 4 and the hollow cathode 5, and a high-voltage discharge (hereinafter, referred to as a trigger discharge) occurs during this time. .
【００３９】トリガ放電が生じると、図４に示すよう
に、充放電用コンデンサ４５の高電圧側の端子から、仮
想的な負荷９０と、放電用スイッチ４６2を介して、充
放電用コンデンサ４５の低電圧側端子へと電流Ｉ2が流
れ込む。この電流Ｉ2は、充放電用コンデンサ４５の放
電によって供給されるので、充放電用コンデンサ４５の
両端子間の電圧は次第に低下し、マイナス端子８２の電
位は上昇して接地電位に近づく。[0039] When the trigger discharge occurs, as shown in FIG. 4, the terminal of the high voltage side of the charge and discharge capacitor 45, a virtual load 90, through the discharge switch 46 2, the charge and discharge capacitor 45 to the low voltage side terminal and a current I 2 flows. The current I 2 is so fed by the discharge of the charge and discharge capacitor 45, the charge voltage between both terminals of the discharge capacitor 45 is gradually lowered, the potential of the minus terminal 82 approaches the ground potential to rise.
【００４０】駆動制御回路１６には、放電停止検出回路
７７が設けられており、マイナス端子８２の電位を検出
するように構成されている。放電停止検出回路７７は、
マイナス端子８２の電位が、所定電圧よりも接地電位に
近づいたら、トリガ放電が停止したと判断し、トリガ放
電が停止した旨をイグニッション駆動用回路７２に通知
する。本実施形態では、放電後の出力電圧が−２５Ｖを
超えて接地電位に近づいたら、トリガ放電が停止したと
判断している。The drive control circuit 16 is provided with a discharge stop detection circuit 77, which is configured to detect the potential of the minus terminal 82. The discharge stop detection circuit 77
When the potential of the minus terminal 82 approaches the ground potential more than the predetermined voltage, it is determined that the trigger discharge has stopped, and the ignition driving circuit 72 is notified that the trigger discharge has stopped. In the present embodiment, it is determined that the trigger discharge has stopped when the output voltage after the discharge exceeds -25 V and approaches the ground potential.
【００４１】イグニッション駆動用回路７２は、放電停
止検出回路７７からトリガ放電が停止した旨を通知され
たら、放電用スイッチ４６2をオフさせ、充放電用コン
デンサ４５の低電圧側の端子をマイナス端子８２から切
り離す。するとダイオード５０のアノードは充放電用コ
ンデンサ４５の低電圧側の端子と切り離される。The ignition driving circuit 72, when the trigger discharge is notified of the stop from the discharge stop detection circuit 77, a discharge switch 46 2 is turned off, the negative terminal of the low voltage side of the charge and discharge capacitor 45 pin Disconnect from 82. Then, the anode of the diode 50 is disconnected from the low-voltage terminal of the charge / discharge capacitor 45.
【００４２】このときダイオード５０のカソードにはメ
イン回路１５から−２０Ｖ程度の負電圧が印加されてい
るので、ダイオード５０は順バイアスされ、メイン回路
１５から−２０Ｖ程度の負電圧がマイナス端子８２に出
力される。At this time, since a negative voltage of about −20 V is applied to the cathode of the diode 50 from the main circuit 15, the diode 50 is forward-biased, and a negative voltage of about −20 V is applied to the negative terminal 82 from the main circuit 15. Is output.
【００４３】トリガ放電停止時には、仮想的な負荷９０
のインピーダンスすなわち真空槽２内におけるマグネシ
ウム４とホローカソード５との間のインピーダンスは低
下しているので、−２０Ｖ程度の比較的低い負電圧を印
加しても、マグネシウム４とホローカソード５との間に
アーク放電が生じ、図５に示すように、二次巻線３２の
中点８７から、プラス端子８１、仮想的な負荷９０、ダ
イオード５０、平滑用コイル６３、ダイオード６１を順
次介して、二次巻線３２の負極側の端子８４へと大電流
Ｉ3が流れる。When the trigger discharge is stopped, the virtual load 90
, That is, the impedance between the magnesium 4 and the hollow cathode 5 in the vacuum chamber 2 is reduced. Therefore, even if a relatively low negative voltage of about −20 V is applied, the impedance between the magnesium 4 and the hollow cathode 5 is reduced. As shown in FIG. 5, an arc discharge is generated from the middle point 87 of the secondary winding 32 through the plus terminal 81, the virtual load 90, the diode 50, the smoothing coil 63, and the diode 61 in this order. A large current I 3 flows to the negative terminal 84 of the next winding 32.
【００４４】アーク放電によりマグネシウム４が蒸発
し、蒸発したマグネシウム粒子は、ガス導入管７から真
空槽２内に導入された酸素ガスによって酸化されてＭｇ
Ｏの粒子となり、これが基板８の表面に付着して、Ｍｇ
Ｏ薄膜が成膜される。The magnesium 4 is evaporated by the arc discharge, and the evaporated magnesium particles are oxidized by the oxygen gas introduced into the vacuum chamber 2 from the gas introduction pipe 7 to produce Mg.
O particles which adhere to the surface of the substrate 8 and
An O thin film is formed.
【００４５】仮に、成膜中にアーク放電が停止した場合
には、再び上述の動作によりトリガ放電、アーク放電を
順次発生させ、ＭｇＯ薄膜の成膜を続ける。所定膜厚の
ＭｇＯ薄膜が成膜されたら、自動制御回路７５は、動作
を停止する旨を電源駆動回路７６に通知する。動作を停
止する旨が通知されたら、電源駆動回路７６はインバー
タ部２４の動作を停止させる。インバータ部２４の動作
が停止するとマイナス端子８２からは電圧が出力されな
くなり、成膜処理が終了する。If the arc discharge stops during the film formation, the trigger discharge and the arc discharge are sequentially generated again by the above-described operation, and the film formation of the MgO thin film is continued. When the MgO thin film having the predetermined thickness is formed, the automatic control circuit 75 notifies the power supply drive circuit 76 to stop the operation. When notified to stop the operation, the power supply drive circuit 76 stops the operation of the inverter unit 24. When the operation of the inverter unit 24 stops, no voltage is output from the minus terminal 82, and the film forming process ends.
【００４６】以上までは、トリガ放電が生じた後に、メ
イン回路１５から電流が供給されて正常にトリガ放電や
アーク放電が生じて、成膜できた場合について説明し
た。しかしながら、マイナス端子８２の電位が−２５Ｖ
より接地電位に近づいた状態で充電用スイッチ４６1と
放電用スイッチ４６2をともにオフさせても、メイン回
路１５から供給される電流が、マグネシウム４とホロー
カソード５との間に流れない場合がある。例えば、充放
電用コンデンサ４５を正常に充放電させても、トリガ放
電が正常に生じなかった場合には、仮想的な負荷９０す
なわちマグネシウム４とホローカソード５との間のイン
ピーダンスが低くならないので、充電用スイッチ４６1
と放電用スイッチ４６2をともにオフさせても、メイン
回路１５からの電流は流れない。以下では、そのような
異常が生じた場合の動作について説明する。The case where the trigger discharge or the arc discharge is normally generated after the trigger discharge is generated and the trigger discharge or the arc discharge is normally generated after the trigger discharge is generated, and the film is formed has been described. However, the potential of the minus terminal 82 is -25 V
Even both turns off the charging switch 461 and discharging switch 46 2 in a state close to the more ground potential, if the current supplied from the main circuit 15, does not flow between the magnesium 4 and the hollow cathode 5 is there. For example, even if the charging / discharging capacitor 45 is normally charged and discharged, if the trigger discharge does not occur normally, the virtual load 90, that is, the impedance between the magnesium 4 and the hollow cathode 5 does not decrease. Charge switch 46 1
Even both turns off the discharge switch 46 2 and does not flow the current from the main circuit 15. Hereinafter, an operation when such an abnormality occurs will be described.
【００４７】駆動制御回路１６には、比較回路７１が設
けられており、比較回路７１は、ダイオード５０のカソ
ードに流れる電流を検出するように構成されている。放
電停止検出回路７７から出力電圧が−２５Ｖよりも接地
電位に近づいたことを通知された後に、ダイオード５０
のカソードに電流が流れたことが検出できない場合に
は、比較回路７１はその旨をイグニッション駆動回路７
２に通知する。この場合イグニッション駆動回路７２
は、再度充電用スイッチ４６1をオンさせるとともに、
放電用スイッチ４６2をオフさせ、充放電用コンデンサ
４５を再度充電する。The drive control circuit 16 is provided with a comparison circuit 71, and the comparison circuit 71 is configured to detect a current flowing through the cathode of the diode 50. After being notified from the discharge stop detection circuit 77 that the output voltage is closer to the ground potential than -25 V, the diode 50
If it is not possible to detect that a current has flowed through the cathode of the ignition drive circuit 7
Notify 2. In this case, the ignition drive circuit 72
With turns on the charging switch 46 1 again,
The discharge switch 46 2 is turned off, to recharge the rechargeable capacitor 45 again.
【００４８】新たに充電を開始してから所定時間が経過
し、充電が完了したら、イグニッション駆動回路７２は
充電用スイッチ４６1をオフさせるとともに、放電用ス
イッチ４６2をオンさせることにより、充放電用コンデ
ンサ４５を再度放電させ、マグネシウム４とホローカソ
ード５との間にトリガ放電を生じさせようとする。その
後マイナス端子８２の電位が−２５Ｖよりも接地電位に
近づいたら、イグニッション駆動回路７２は放電用スイ
ッチ４６2をオフさせる。The predetermined time elapses from the start of the new charging, when charging is completed, with the ignition drive circuit 72 turns off the charging switch 461, by turning on the discharge switch 46 2, the charge and discharge The capacitor 45 is discharged again to cause a trigger discharge between the magnesium 4 and the hollow cathode 5. Thereafter When the potential of the negative terminal 82 is close to the ground potential than -25V, the ignition drive circuit 72 turns off the discharge switch 46 2.
【００４９】比較回路７１は、ダイオード５０のカソー
ドに電流が流れていない場合には、その旨をイグニッシ
ョン駆動回路７２に通知する。するとイグニッション駆
動回路７２は、再度スイッチ４６1、４６2をオン／オフ
させて充放電用コンデンサ５０を充放電して、トリガ放
電を発生させようとする。When no current flows through the cathode of the diode 50, the comparison circuit 71 notifies the ignition drive circuit 72 of the fact. Then the ignition drive circuit 72 is to charge and discharge the charge and discharge capacitor 50 by turning on / off the switches 46 1, 46 2 again, an attempt to generate a trigger discharge.
【００５０】駆動制御回路１６には、さらに時限回路７
３と停止回路７４とが設けられている。時限回路７３
は、起動開始時刻からの経過時間を計測するように構成
されており、予め定められた所定時間が経過しても、比
較回路７１からダイオード５０のカソードに電流が流れ
ない旨の通知があった場合には、その旨を停止回路７４
に通知する。この場合停止回路７４は負荷に異常がある
と判断し、負荷異常である旨を自動制御回路７５に通知
する。すると自動制御回路７５は、電圧生成部１２の駆
動を停止する旨を電源駆動回路７６に通知し、電源駆動
回路７６はインバータ部２４の駆動を停止させ、電圧出
力を停止させる。The drive control circuit 16 further includes a time limit circuit 7
3 and a stop circuit 74 are provided. Timed circuit 73
Is configured to measure the elapsed time from the start-up time, and a notification is sent from the comparison circuit 71 that no current flows to the cathode of the diode 50 even after the predetermined time has elapsed. In that case, the stop circuit 74
Notify. In this case, the stop circuit 74 determines that the load is abnormal, and notifies the automatic control circuit 75 that the load is abnormal. Then, the automatic control circuit 75 notifies the power supply drive circuit 76 that the drive of the voltage generation unit 12 is stopped, and the power supply drive circuit 76 stops the drive of the inverter unit 24 and stops the voltage output.
【００５１】このように、充放電用コンデンサ４５を１
回充放電させても、トリガ放電が生じない等の異常が発
生して、ダイオード５０のカソードに電流が流れない場
合には、数回充放電用コンデンサ４５を充放電させてト
リガ放電を生じさせるようにし、そのようにしても所定
期間内にトリガ放電が生じない場合には、負荷異常とみ
なして電圧出力を停止させることができる。Thus, the charging / discharging capacitor 45 is set to 1
In the case where an abnormality such as a trigger discharge does not occur even after repeated charging and discharging occurs and no current flows to the cathode of the diode 50, the charging and discharging capacitor 45 is charged and discharged several times to generate a trigger discharge. In this way, even if the trigger discharge does not occur within the predetermined period, the voltage output can be stopped assuming that the load is abnormal.
【００５２】上述した本実施形態の放電用電源１１は、
補助巻線３３に生じる電圧でトリガ放電を生じさせるこ
とができ、２個の電源を用いる必要が無いので、２個の
電源を放電用電源として用いていた従来に比して、電源
装置を小型化することができる。また、インバータ部２
４を用いて高周波の交流電圧を生成しているので、トラ
ンス１３を小さくすることができ、インバータを用いな
い電源に比して、さらなる小型化が可能になる。The above-described discharge power supply 11 of the present embodiment comprises:
The trigger discharge can be generated by the voltage generated in the auxiliary winding 33, and there is no need to use two power supplies. Therefore, the power supply device is smaller in size than in the related art in which two power supplies are used as discharge power supplies. Can be In addition, the inverter unit 2
Since the high-frequency AC voltage is generated by using the inverter 4, the transformer 13 can be reduced in size, and the size can be further reduced as compared with a power supply that does not use an inverter.
【００５３】また、起動時にはイグニッション部１４か
ら高電圧(−５００Ｖ程度)を出力し、トリガ放電が停止
した後には自動的にメイン回路１５からの低電圧(−２
０Ｖ程度)を出力しているので、手動で出力電圧を切り
換えていた従来に比して容易に電圧を切り換えることが
できる。At the time of startup, a high voltage (about -500 V) is output from the ignition unit 14, and after the trigger discharge is stopped, the low voltage (-2
(Approximately 0 V), the output voltage can be switched more easily than in the conventional case where the output voltage is manually switched.
【００５４】なお、本実施形態では、本発明の電源が、
ＭｇＯ膜の成膜装置に適用された場合について説明して
いるが、本発明の電源が適用される装置はこれに限られ
るものではない。In the present embodiment, the power supply of the present invention
The case where the present invention is applied to an MgO film forming apparatus is described, but the apparatus to which the power supply of the present invention is applied is not limited to this.
【００５５】また、一次巻線３１と磁気結合された補助
巻線３３に生じる電圧を、充電回路の一例である整流器
４１で整流してコンデンサ５０の充電をしているが、本
発明の充電回路はこれに限られるものではない。The voltage generated in the auxiliary winding 33 magnetically coupled to the primary winding 31 is rectified by the rectifier 41 which is an example of a charging circuit to charge the capacitor 50. Is not limited to this.
【００５６】[0056]
【発明の効果】電源の小型化が可能になる。また、運転
電圧を出力する電源に高電圧が印加されないようにする
ことができる。The power supply can be reduced in size. Further, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the power supply that outputs the operating voltage.
【図１】ＨＣＤ法に用いられる成膜装置を説明する図FIG. 1 illustrates a film formation apparatus used for an HCD method.
【図２】本発明の電源の一例を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a power supply according to the present invention.
【図３】本発明の電源の電流状態を説明する第１の状態
図FIG. 3 is a first state diagram illustrating a current state of the power supply of the present invention.
【図４】本発明の電源の電流状態を説明する第２の状態
図FIG. 4 is a second state diagram illustrating the current state of the power supply of the present invention.
【図５】本発明の電源の電流状態を説明する第３の状態
図FIG. 5 is a third state diagram illustrating the current state of the power supply of the present invention.
【図６】従来の電源の一例を示す構成図FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a conventional power supply.
１１……放電用電源(電源) １５……メイン回路 ３
１……一次巻線 ３２……二次巻線 ３３……補助巻線
４１……整流器(充電回路) ４５……コンデンサ
４６1……スイッチ(充電用スイッチ素子) ４６2…
…スイッチ(トリガスイッチ素子) ５０……ダイオード
８１……プラス端子 ８２……マイナス端子11: Discharge power supply (power supply) 15: Main circuit 3
1 Primary winding 32 Secondary winding 33 Auxiliary winding 41 Rectifier (charging circuit) 45 Capacitor
46 1 ... switch (charging switch element) 46 2 ...
... switch (trigger switch element) 50 ... diode 81 ... plus terminal 82 ... minus terminal
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 DD05 5G065 AA08 DA02 DA06 DA07 EA06 FA02 FA05 HA01 JA01 KA02 KA05 LA01 LA02 MA01 MA03 MA10 NA01 NA06 NA09 5H730 AA15 AS04 BB27 EE03 EE04 EE16 FD01 FD21 FD31 FG01Continued on the front page F term (reference) 4K029 DD05 5G065 AA08 DA02 DA06 DA07 EA06 FA02 FA05 HA01 JA01 KA02 KA05 LA01 LA02 MA01 MA03 MA10 NA01 NA06 NA09 5H730 AA15 AS04 BB27 EE03 EE04 EE16 FD01 FD21 FD31 FG01
Claims (2)
により、マイナス端子とプラス端子との間に負の運転電
圧を出力するメイン回路と、 前記マイナス端子と前記プラス端子の間に、前記運転電
圧よりも大きな負のトリガ電圧を出力するコンデンサと
を有する電源であって、 整流素子とトリガスイッチ素子とを有し、 前記整流素子のカソード端子は、前記メイン回路の前記
運転電圧を出力する部分に接続され、アノード端子は前
記マイナス端子に接続され、 前記トリガスイッチ素子は、前記コンデンサの前記トリ
ガ電圧を出力する部分と前記マイナス端子の間に接続さ
れたことを特徴とする電源。1. A primary winding; a secondary winding magnetically coupled to the primary winding; a negative terminal and a positive terminal connected to the secondary winding by a voltage induced in the secondary winding. A power supply comprising: a main circuit that outputs a negative operating voltage between the negative terminal and a terminal; and a capacitor that outputs a negative trigger voltage greater than the operating voltage between the negative terminal and the positive terminal. An element and a trigger switch element, a cathode terminal of the rectifier element is connected to a portion of the main circuit that outputs the operating voltage, an anode terminal is connected to the minus terminal, and the trigger switch element is A power supply connected between a portion for outputting the trigger voltage of a capacitor and the minus terminal.
と、 前記補助巻線の電圧を整流平滑する充電回路と、 前記充電回路と前記コンデンサの間を接続する充電用ス
イッチとを有することを特徴とする請求項１記載の電
源。2. An auxiliary winding magnetically coupled to the primary winding, a charging circuit for rectifying and smoothing a voltage of the auxiliary winding, and a charging switch connecting between the charging circuit and the capacitor. The power supply according to claim 1, wherein:
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