激光調阻的原理、組成、應用以及激光調阻應用案例介紹

激光調阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進行雕刻、實現阻值精密調節的關(guan) 鍵設備。在便攜電子產(chan) 品生產(chan) 中，采用精密激光調阻機作為(wei) 加工設備，具有極大發展潛力。激光修調是把一束聚焦的相幹光在微機的控製下定位到工件上，使工件待調部分的膜層氣化切除以達到規定參數或阻值。調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(ti) 表麵被切割的介質。

激光調阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進行雕刻、實現阻值精密調節的關(guan) 鍵設備。在便攜電子產(chan) 品生產(chan) 中，采用精密激光調阻機作為(wei) 加工設備，具有極大發展潛力。 

激光調阻機技術含量較高，需要熟練掌握半導體(ti) 端麵泵浦激光器技術、激光聚焦與(yu) 圖像監控技術、同軸數控軟件與(yu) 圖像視覺自動識別定位技術、ATE（自動化測試工裝）等技術。

　為(wei) 了提高厚膜電路的精度，必須進行阻值調整。由於(yu) 厚膜絲(si) 網印刷操作固有的不準確性，基板表麵的不均勻及燒結條件的不重複性，厚膜電阻常出現正負誤差，如果阻值超過標稱值將無法修正，但是，一般情況下印刷燒成後阻值低於(yu) 目標值的大約30%，所以要通過激光調整達到目標值。

　　激光調阻係統及修調技術機理

　　激光修調是把一束聚焦的相幹光在微機的控製下定位到工件上，使工件待調部分的膜層氣化切除以達到規定參數或阻值。調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(ti) 表麵被切割的介質。

精密激光調阻機不同於(yu) 低端的激光加工設備，要求結構件、傳(chuan) 動機構等精密、輕巧，控製精度要求高，而且要求激光光束精細、光斑小、模式好，機械製造、緊密光學製造等行業(ye) 將受益匪淺。此外，精密激光調阻機的產(chan) 業(ye) 化，還能幫助用戶降低電子元件的生產(chan) 成本，提升競爭(zheng) 力。 

應用案例 

應用背景 

A公司的主要業(ye) 務是為(wei) 各種電氣產(chan) 品提供配套服務。為(wei) 了滿足家用電器、汽車和其他電氣產(chan) 品的更高要求，該公司的研發工作主要專(zhuan) 注於(yu) 縮小產(chan) 品尺寸、提高產(chan) 品響應速度、延長產(chan) 品使用壽命，並提高產(chan) 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，相對誤差要求達到千分之幾甚至萬(wan) 分之幾。然而由於(yu) 厚膜絲(si) 網印刷操作固有的不準確性，基板表麵的不均勻及燒結條件的不重複性，厚膜電阻常出現正負誤差，用現在的製造工藝，相對誤差隻能達到5%，甚至更低，所以必須進行電阻微調，達到更高精度。 

現有的操作方式是采用精密電阻人為(wei) 測量調整，這種方式需要耗費較多人力；或者采用電位器進行阻值調整，但這種方式存在超調，電位器會(hui) 回彈，產(chan) 生電路振蕩，在移動或運輸過程中也容易鬆動，產(chan) 生參數漂移。 #p#分頁標題#e#

解決(jue) 方案 

在與(yu) 客戶協商後，華工激光建議客戶使用激光調阻方案。激光電阻微調是通過短脈衝(chong) 激光掃描切割，改變電阻的導電截麵積，進而把低於(yu) 目標阻值的電阻體(ti) 修調到阻值允許的偏差範圍內(nei) 。 

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(cong) 而改變電阻體(ti) 的導體(ti) 截麵麵積和導電體(ti) 長度，達到微調電阻的目的。同時，對電阻進行動態測量，將測量結果與(yu) 設定阻值進行比較，並控製激光的掃射運動，達到預定的要求。 

結果比較 

激光調阻的表現證實了該方案的成功性。激光調阻幫助客戶降低了電子元器件的製造成本，提高了生產(chan) 效率，也提升了其新產(chan) 品研發能力，縮短了產(chan) 品開發周期，提升了公司競爭(zheng) 力。

由此可以看到，激光調阻和傳(chuan) 統調阻方法相比，具有較大優(you) 勢，在工業(ye) 生產(chan) 製造領域具有廣泛的應用前景。

先進的激光修調係統應用了大量的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(yu) 激光器、光束定位、分步重複及測量等係統相連接。測量係統由采用精密電橋和矩陣組合的無源網絡組成。

　　先進的激光修調係統具有多種修調功能，可以修調混合集成電路、厚薄膜電阻器網絡、電容網絡、瓷基薄膜集成元件，還可以修調D/A和A/D轉換器的精度，V/F轉換器的頻率，有源濾波器的零點頻率及運算放大器的失調電壓等。同時還具有IEEE488接口，可與(yu) 其他測試設備進行數據傳(chuan) 輸。

　　先進的激光修調係統主要包括以下幾個(ge) 部分：

　　（1）激光器部分

　　采用氪激勵的高頻Q開關(guan) 、Nd:YAG激光器，厚膜修調最小光斑達38μm，脈衝(chong) 重複頻率為(wei) 500Hz～50kHz。

　　（2）光束定位係統

　　分為(wei) 線性馬達式、開環和閉環檢流計式等。控製光束在X和Y方向的位置、速度和加速度。縮短光束定位時間和修調時間，工作效率高。

　　（3）程控衰減係統

#p#分頁標題#e#　　由多個(ge) 衰減器組成，以控製在衰減後用於(yu) 光束遊動並進入紅外相機的輸出信號。

　　（4）修調設定器

　　它直接與(yu) 激光器、光束定位器、分步重複台及測量係統相聯接。它可以通過程序改變Q頻率、刻蝕尺寸和改變切割的修調方向，決(jue) 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設定值保持穩定。

　　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絡，阻值測量精度可達0.02%，測量時間僅(jin) 為(wei) 5ms。這種設計可以防止外界幹擾，且由於(yu) 采用差動測量，自動消除偏離及極性轉換，還可用來測定有源電路修調時的直流電壓。

　　（6）自動功率測量係統

　　激光器功率測量是利用最低限度的中斷通過測量來測定。用微機控製螺形管驅動係統，激光束通過衰減器內(nei) 的100%反射鏡，射向熱電偶器件，然後送到1個(ge) 多量程功率計。

　　切割圖形

　　激光調阻時，被切割的電阻體(ti) 圖形主要有以下幾種：

　　（1）單刀切割電阻法

　　（2）雙刀切割電阻法

　　（3）L型刀口切割電阻法

　　（4）交叉對切電阻法

　　（5）曲線型L刀口的切法

　　（6）曲線型U型刀口的切法

　　在實際工作中，主要應用的是前4種，對於(yu) 不同的電阻應根據其方數的不同選擇不同的刀口。其中雙切和L型刀口最為(wei) 常用，而且調過的阻值穩定性好。

精密激光調阻機不同於(yu) 低端的激光加工設備，要求結構件、傳(chuan) 動機構等精密、輕巧，控製精度要求高，而且要求激光光束精細、光斑小、模式好，機械製造、緊密光學製造等行業(ye) 將受益匪淺。此外，精密激光調阻機的產(chan) 業(ye) 化，還能幫助用戶降低電子元件的生產(chan) 成本，提升競爭(zheng) 力。