激光微调过程中如何控制调阻精度
激光调阻机是当前最精密的电阻阻值修调方法之一。其基本原理是将适当功率密度的激光束聚焦在电阻材料上,电阻材料因受高温在瞬间即被气化,随着激光束的刻蚀,电阻材料受切割,电阻体的导电截面积减小,阻值上升。
激光在电阻材料上的扫描路径称为调阻图形,激光调阻精度与调阻图形有关。由于受激光束聚焦控制难易的影响,激光调阻的调阻图形为普遍为直线或直线的组合。激光调阻的综合精度取决于激光移动速度、激光稳定性因素及激光束聚焦控制难易程度。
采用蛇型修调图形及单口直修调图形相结合的方式。本文通过有效确定蛇型调阻图形的切割槽长度来控制调阻精度,同时与单口直修调图形组合进一步提高修调精度。在保证阻值测量精度的前提下,应用该方法对100Ω～2000Ω的铂薄膜电阻的调阻过程进行控制,激光修调精度可达到0.1%。
1、激光调阻机原理
激光调阻分两步进行,首先进行蛇型修调,再进行单口直修调。阻值测量系统实时监控、在线测量待修调电阻Rt。若Rt的阻值处于可调阻范围,开激光器对其进行调阻,否则放弃修调,测量下一个电阻;在调阻的同时,实时、在线检测其阻值,若已达到调阻粗精度要求,调阻结束,开始单口直修调,同时继续实时、在线检测阻值,若其已达到阻值调整精度要求,关激光,否则使激光沿修调方向继续刻蚀直到阻值达到精度要求。
2、激光调阻机修调切割槽长度的控制方法
2.1 修调切口类型
电阻修调切口基本形状包括有:单口直修调,双口直修调,L形修调,U形修调, L、J、U形修调及其组合。合理选择这些修调切口类型及其组合可以获得更好的效果。综合精度、激光扫描速度、稳定性因素及激光束光斑直径和聚焦稳定性控制难易程度等因素,结合铂薄膜热敏电阻制作过程中的实际情况。
2.2 测试原理
在电阻测试中采用的是恒流测压方法。即施加已知的恒定电流I流过被测电阻Rt,然后测试出电阻两端的电压V,根据公式Rt=V/I就可以计算出电阻值,V是具有极高输入阻抗的电压表,它对恒流电流源不产生分流作用。当被测电阻阻值较小时,测试的引线电阻和探针与测试点的接触电阻与被测电阻相比已不能忽略不计,这时仍使用两线测试方法必将导致测试误差大大增大。在这种情况下就必须采用开尔芬联接方式(或称四线测试方式)来进行测试。
2.3 确定蛇型修调切割槽长度
对于铂薄膜而言,由于其电阻率较小,为了得到一定的电阻阻值,就需要较长的蛇型修调切割槽长度。紫外激光调阻机是利用for…next循环来实现蛇型修调的,本文通过激光刻蚀实验来确定蛇形修调切割槽的长度,也就是用激光调阻机对铂薄膜进行刻蚀,执行不同的刻蚀命令即增加for...next循环次数,查看不同for...next循环次数条件下电阻阻值的变化量,然后利用这些电阻阻值的变化量反向推导出微调一定阻值所需的切割槽长度。
2.4 单口直修调
为了进一步提高调阻精度,蛇型微调结束后,再进行单口直修调,单口直修调与蛇型修调组合在一起,能够保证铂薄膜热敏电阻的阻值精度在0.1%范围内。由于该方法需测量待修调电阻的阻值,所以调阻速度较慢,一般用在调阻精度要求较高的场合。
3、激光调阻机结论
本文所采用的蛇型修调与单口直修调相结合的复合修调方式能够有效地保证铂薄膜热敏电阻阻值精度在0.1%范围内,并已应用在100Ω～2000Ω铂薄膜热敏电阻的批量生产中。
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