Desenvolvimento de Fonte Pulsada para deposição de filme fino por meio de Pulverização Catódica por Magnetron de Impulsos de Alta Potência (HIPIMS)

Abstract

No presente trabalho é discutido e explicado o desenvolvimento de uma fonte de tensão pulsada para uso em reatores de plasma no laboratório de deposição de filmes finos com materiais de fácil acesso e baixo custo que atenda às necessidades dos usuários do laboratório. A fonte desenvolvida neste trabalho possui tensão de saída de 30 a 950 Vdc com pulsos quadráticos de frequência variável, entre 1 e 10 KHz com ciclo de trabalho também variável entre 3 e 90%. Dois protótipos já haviam sido construídos, com Iniciação Científica PIBIC, o primeiro foi adaptado de um projeto montado pelo Profº Dr. Everson Martins, para o segundo foram estudados outros métodos geradores de pulso em diferentes frequências e neste último, dadas as características necessárias, componentes diferentes foram empregados para suportar maior potência e confiabilidade. Em todas as fontes, os modelos foram simulados em simuladores do tipo SPICE, em seguida foram montadas as placas de circuito impresso, testes e montagem final. Diferente do emprego comum de microcontroladores, a fim de facilitar a manutenção corretiva, componentes discretos e uma chave eletrônica do tipo IGBT foram escolhidos. Após a montagem final mais testes foram conduzidos e a fonte ficou instalada no laboratório.

This work discusses and explains the development of a pulsed voltage power supply for plasma reactors used in the thin film deposition laboratory, built using low-cost and easily accessible components to meet the needs of laboratory users. The developed power supply operates with a variable output voltage from 30 to 950 Vdc, generating square wave pulses with adjustable frequency between 1 and 10 kHz and a duty cycle ranging from 3% to 90%. Two previous prototypes were built under a PIBIC undergraduate research project. The first was adapted from a design by Prof. Dr. Everson Martins, while the second explored other pulse generation methods at various frequencies. For the final version, different components were selected to support higher power levels, based on the required characteristics. All designs were simulated using SPICE-based software, followed by PCB assembly, testing, and final implementation. Unlike conventional approaches that rely on microcontrollers, this project employs discrete components and an IGBT switch to simplify corrective maintenance. After final assembly, the system was tested and installed in the laboratory.