激光調(diào)阻的原理、組成、應(yīng)用以及激光調(diào)阻應(yīng)用案例介紹

激光調(diào)阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進(jìn)行雕刻、實現(xiàn)阻值精密調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。在便攜電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，采用精密激光調(diào)阻機作為加工設(shè)備，具有極大發(fā)展?jié)摿?。激光修調(diào)是把一束聚焦的相干光在微機的控制下定位到工件上，使工件待調(diào)部分的膜層氣化切除以達(dá)到規(guī)定參數(shù)或阻值。調(diào)阻時局部溫升使玻璃熔化，氣化部分阻值槽邊緣受到玻璃覆蓋，可填平基體表面被切割的介質(zhì)。

激光調(diào)阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進(jìn)行雕刻、實現(xiàn)阻值精密調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。在便攜電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，采用精密激光調(diào)阻機作為加工設(shè)備，具有極大發(fā)展?jié)摿Α?nbsp;

激光調(diào)阻機技術(shù)含量較高，需要熟練掌握半導(dǎo)體端面泵浦激光器技術(shù)、激光聚焦與圖像監(jiān)控技術(shù)、同軸數(shù)控軟件與圖像視覺自動識別定位技術(shù)、ATE（自動化測試工裝）等技術(shù)。

　為了提高厚膜電路的精度，必須進(jìn)行阻值調(diào)整。由于厚膜絲網(wǎng)印刷操作固有的不準(zhǔn)確性，基板表面的不均勻及燒結(jié)條件的不重復(fù)性，厚膜電阻常出現(xiàn)正負(fù)誤差，如果阻值超過標(biāo)稱值將無法修正，但是，一般情況下印刷燒成后阻值低于目標(biāo)值的大約30%，所以要通過激光調(diào)整達(dá)到目標(biāo)值。

　　激光調(diào)阻系統(tǒng)及修調(diào)技術(shù)機理

　　激光修調(diào)是把一束聚焦的相干光在微機的控制下定位到工件上，使工件待調(diào)部分的膜層氣化切除以達(dá)到規(guī)定參數(shù)或阻值。調(diào)阻時局部溫升使玻璃熔化，氣化部分阻值槽邊緣受到玻璃覆蓋，可填平基體表面被切割的介質(zhì)。

精密激光調(diào)阻機不同于低端的激光加工設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)件、傳動機構(gòu)等精密、輕巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精細(xì)、光斑小、模式好，機械制造、緊密光學(xué)制造等行業(yè)將受益匪淺。此外，精密激光調(diào)阻機的產(chǎn)業(yè)化，還能幫助用戶降低電子元件的生產(chǎn)成本，提升競爭力。 

應(yīng)用案例 

應(yīng)用背景 

A公司的主要業(yè)務(wù)是為各種電氣產(chǎn)品提供配套服務(wù)。為了滿足家用電器、汽車和其他電氣產(chǎn)品的更高要求，該公司的研發(fā)工作主要專注于縮小產(chǎn)品尺寸、提高產(chǎn)品響應(yīng)速度、延長產(chǎn)品使用壽命，并提高產(chǎn)品可靠性。 

遇到的問題 

很多電路對電阻的阻值要求十分精確，相對誤差要求達(dá)到千分之幾甚至萬分之幾。然而由于厚膜絲網(wǎng)印刷操作固有的不準(zhǔn)確性，基板表面的不均勻及燒結(jié)條件的不重復(fù)性，厚膜電阻常出現(xiàn)正負(fù)誤差，用現(xiàn)在的制造工藝，相對誤差只能達(dá)到5%，甚至更低，所以必須進(jìn)行電阻微調(diào)，達(dá)到更高精度。 

現(xiàn)有的操作方式是采用精密電阻人為測量調(diào)整，這種方式需要耗費較多人力；或者采用電位器進(jìn)行阻值調(diào)整，但這種方式存在超調(diào)，電位器會回彈，產(chǎn)生電路振蕩，在移動或運輸過程中也容易松動，產(chǎn)生參數(shù)漂移。 #p#分頁標(biāo)題#e#

解決方案 

在與客戶協(xié)商后，華工激光建議客戶使用激光調(diào)阻方案。激光電阻微調(diào)是通過短脈沖激光掃描切割，改變電阻的導(dǎo)電截面積，進(jìn)而把低于目標(biāo)阻值的電阻體修調(diào)到阻值允許的偏差范圍內(nèi)。 

用激光束按一定軌跡照射在電阻膜片上，基片電阻漿料層受激光照射加熱氣化，形成一定深度的刻痕，從而改變電阻體的導(dǎo)體截面面積和導(dǎo)電體長度，達(dá)到微調(diào)電阻的目的。同時，對電阻進(jìn)行動態(tài)測量，將測量結(jié)果與設(shè)定阻值進(jìn)行比較，并控制激光的掃射運動，達(dá)到預(yù)定的要求。 

結(jié)果比較 

激光調(diào)阻的表現(xiàn)證實了該方案的成功性。激光調(diào)阻幫助客戶降低了電子元器件的制造成本，提高了生產(chǎn)效率，也提升了其新產(chǎn)品研發(fā)能力，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提升了公司競爭力。

由此可以看到，激光調(diào)阻和傳統(tǒng)調(diào)阻方法相比，具有較大優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

先進(jìn)的激光修調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用了大量的LSI、VLSI電路，以大部分的軟件操作代替許多硬件功能。核心部分是通過硬件直接與激光器、光束定位、分步重復(fù)及測量等系統(tǒng)相連接。測量系統(tǒng)由采用精密電橋和矩陣組合的無源網(wǎng)絡(luò)組成。

　　先進(jìn)的激光修調(diào)系統(tǒng)具有多種修調(diào)功能，可以修調(diào)混合集成電路、厚薄膜電阻器網(wǎng)絡(luò)、電容網(wǎng)絡(luò)、瓷基薄膜集成元件，還可以修調(diào)D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的精度，V/F轉(zhuǎn)換器的頻率，有源濾波器的零點頻率及運算放大器的失調(diào)電壓等。同時還具有IEEE488接口，可與其他測試設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　先進(jìn)的激光修調(diào)系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：

　?。?）激光器部分

　　采用氪激勵的高頻Q開關(guān)、Nd:YAG激光器，厚膜修調(diào)最小光斑達(dá)38μm，脈沖重復(fù)頻率為500Hz～50kHz。

　　（2）光束定位系統(tǒng)

　　分為線性馬達(dá)式、開環(huán)和閉環(huán)檢流計式等?？刂乒馐赬和Y方向的位置、速度和加速度?？s短光束定位時間和修調(diào)時間，工作效率高。

　　（3）程控衰減系統(tǒng)

#p#分頁標(biāo)題#e#　　由多個衰減器組成，以控制在衰減后用于光束游動并進(jìn)入紅外相機的輸出信號。

　?。?）修調(diào)設(shè)定器

　　它直接與激光器、光束定位器、分步重復(fù)臺及測量系統(tǒng)相聯(lián)接。它可以通過程序改變Q頻率、刻蝕尺寸和改變切割的修調(diào)方向，決定阻值變化，而不影響精度。另外，還具有自動校正功能，在長期工作時可使修調(diào)設(shè)定值保持穩(wěn)定。

　　5）阻值及電壓測定裝置

　　采用精密電橋和矩陣組合的測試無源網(wǎng)絡(luò)，阻值測量精度可達(dá)0.02%，測量時間僅為5ms。這種設(shè)計可以防止外界干擾，且由于采用差動測量，自動消除偏離及極性轉(zhuǎn)換，還可用來測定有源電路修調(diào)時的直流電壓。

　　（6）自動功率測量系統(tǒng)

　　激光器功率測量是利用最低限度的中斷通過測量來測定。用微機控制螺形管驅(qū)動系統(tǒng)，激光束通過衰減器內(nèi)的100%反射鏡，射向熱電偶器件，然后送到1個多量程功率計。

　　切割圖形

　　激光調(diào)阻時，被切割的電阻體圖形主要有以下幾種：

　?。?）單刀切割電阻法

　?。?）雙刀切割電阻法

　?。?）L型刀口切割電阻法

　?。?）交叉對切電阻法

　?。?）曲線型L刀口的切法

　?。?）曲線型U型刀口的切法

　　在實際工作中，主要應(yīng)用的是前4種，對于不同的電阻應(yīng)根據(jù)其方數(shù)的不同選擇不同的刀口。其中雙切和L型刀口最為常用，而且調(diào)過的阻值穩(wěn)定性好。

精密激光調(diào)阻機不同于低端的激光加工設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)件、傳動機構(gòu)等精密、輕巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精細(xì)、光斑小、模式好，機械制造、緊密光學(xué)制造等行業(yè)將受益匪淺。此外，精密激光調(diào)阻機的產(chǎn)業(yè)化，還能幫助用戶降低電子元件的生產(chǎn)成本，提升競爭力。