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                                                    激光调阻机调节电阻后阻值产生漂移的原因

 

           在溅射压力传感器的生产工艺中,需要使用激光调阻机来修正桥臂电阻的阻值,使桥臂电阻之间的阻值匹配,这个调节电阻匹配的过程和一般的片式电阻器的调整过程基本相同,因此,在压力传感器的调阻过程中产生的问题可以从片式电阻的调阻原理和阻值漂移的原因来分析。

 

   激光调阻机是一种精密的激光微调设备,它通过短脉冲激光扫描切割,改变电阻体的导电截面积,达到把低于目标阻值的电阻体修调到阻值允许的偏差范围内,适用于片状电阻的快速大规模生产。它的主要构成为:一台输出脉冲频率可调的调Q脉冲Nd:YAG激光器, 输出波长为1.06μm激光,经两轴偏转后,由光学系统汇聚成25μm直径的光斑,照射到载台上的片式电阻基片上。基片电阻浆料层受激光加热气化,形成一定深度的刻痕,从而改变了电阻体的导电截面积和导电长度。高速高精度在线电阻测量系统,测量电阻器的阻值,当阻值达到标称值时,由电控开关关断激光,完成此片式电阻的修整过程,全过程用时520ms。由一台XY方向激光扫描振镜完成一行电阻器的修调。然后,运动控制系统驱动载片台向前运动一个行距的位置,重复上述过程完成第二行调阻,依此类推,直至调完一片。所有上述工作在一台计算机统一控制下,协调高效地进行。

 

电阻器调整后阻值产生漂移的原因

 

   激光微调电阻阻值是片式电阻生产工艺过程中的关键工序之一,高能量密度的激光束加热除了去除部分电阻体外,也引起切口周围电阻体组织的一些变化,从而导致电阻器调整后阻值产生漂移,生产中必须制定相应的激光加工工艺。分析阻值漂移的原因,归结起来如下:

 

1激光调整除了使电阻层部分脱落外,还使薄膜切口周边区段受热。薄膜的加热——冷凝循环通常伴随着薄膜受热区的退火、氧化和熔化,还可能使薄膜和片基上形成裂纹。激光蒸发过程伴随着熔体溅射,其液滴可能落入切口。

 

2薄膜阻值产生漂移的基本原因是切口周围存在受热区,该受热区的尺寸与激光辐射焦点的高斯分布特点有关。随着光斑尺寸、作用时间和光斑重叠率的减小,阻值的稳定性增加。依稳定性要求确定的切口最佳几何形状为:L型切口。

 

3在厚膜电阻器中,切口周边形成的裂纹可能成为影响阻值稳定性差的又一个重要原因。这些裂纹位于电阻器的受热区内,裂纹的形成与调阻过程终止瞬间等离子体消失在薄膜内引起的猝法吸收有关,在切口末端难以消除。为减小这些裂纹的影响,采用J型切口是比较适宜的,其末端的裂纹处于电阻器不工作的部位。除裂纹外,电阻层在调阻过程中的组成成分变化也影响到阻值的漂移。

 

4影响调阻结果的另一个因素是切口光洁度,它决定了通过电阻器的漏电电流。厚膜电阻器的漏泄电阻与YAG激光器的脉冲重复频率和声频调制及抽运功率有关。激光的脉冲功率降低,蒸发产物中的液相部分将增加,切口光洁度下降。优化激光加工工艺参数,减少熔体份量并消除熔体的溅射,可降低电阻器的漏泄电流。

 

   激光精密加工在诸如薄膜电路的功能微调、压电石英谐振腔和单层滤波器的微调、光掩膜的修正、具有分布参数的超高频电路的微调、光学度盘和分划板的刻制等工业领域将得到越来越广泛的应用。

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