[发明专利]激光调整方法及其装置

说明书

本发明涉及一种用于调整精细电阻芯片或者类似元件的激光调整方法及其装置。更具体地说，本发明涉及一种用于进行高速调整和高精度调整的激光调整方法及其装置。

过去，已经存在多种通过激光调整加工来调整电阻阻值(例如电子部件中的印刷电路上的电阻)的方法。其中一种方法被称为跟踪调整的方法，在实时测量电阻阻值或者流过电阻的电流所产生的直流电压降的同时，以间歇的方式向电阻照射激光脉冲，进行电阻的激光调整，直到电阻阻值到达目标值为止。在这种方法中，在调整加工的第一阶段需要获得高速度和稳定性。在调整加工的最后阶段需要以高精度来调整电阻阻值。

近年来，随着降低成本和电子部件微型化的需要，激光调整加工中也需要获得高速度和高精度。例如，芯片电阻的尺寸正在由1005变化到0603。然而，即使芯片电阻的尺寸变得更小，电阻的薄膜厚度与以往的薄膜厚度相比较保持不变，因为薄膜厚度是根据电阻焊膏(paste)的量来确定的。此外，激光调整的条件，例如，相邻激光脉冲照射位置之间的距离(下称字节尺寸)基本上保持不变。所述字节尺寸是根据加工速度和激光脉冲照射期间之间的暂停时间来确定的。因此，如果电阻的尺寸被做得更小，每字节尺寸的阻值变化率就会增大，从而难于以高精度来控制激光调整加工。

下面对一种已知的调整方法进行说明。图1是平面视图，示出了在这种已知激光调整方法中激光脉冲在电阻上的照射位置。在这种已知激光调整方法中，如图1所示，激光脉冲在电阻上的照射位置52通过一个光束扫描器(图中未示)以衡定的速度相对移动，激光脉冲照射之间的暂停时间是一定的。其结果是：激光脉冲在电阻上的照射位置形成一条直线，具有一定的间隔L。这就是说字节尺寸为恒定值L。电阻在激光脉冲的照射位置52上被去掉，从而对其阻值进行调整。通过重复的激光脉冲照射，在电阻上形成经过激光调整加工后的沟槽51。此后，当诸如电阻值之类的测量值超过预定目标值时，则停止激光脉冲照射，终止调整。

当电阻是通过丝网印刷方法所形成的厚膜电阻的情况下，薄膜的厚度大约为10-20微米。此外，激光光束的直径为30-50微米。此时，为了改善由激光脉冲所形成的激光调整加工沟槽51的被加工状态，字节尺寸需要为5-10微米。当激光光束直径为30微米，字节尺寸为5微米时，经过激光调整加工的沟槽51的任意位置上产生6个激光脉冲重叠次数。如果重叠次数过多，电阻就会受到损伤，从而降低其性能。

然而，这种已知方法存在如下两个问题。第一个问题是电阻阻值的误差在调整终止后会增大。图2是曲线图，示出了在如图1所示的已知激光调整方法中，激光脉冲照射时间与电阻阻值变化量之间的关系，其中时间作为横轴，电阻阻值和激光功率作为纵轴。在图2中，当3个具有不同初始阻值的电阻R4、R5、R6接受激光加工时，电阻阻值的变化分别如曲线41、42、43所示。此外，曲线44显示了用于进行激光调整的激光功率，曲线45显示了激光脉冲照射。在这种已知方法中，字节尺寸被定义为恒定值R，当电阻阻值的测量值超过预定目标值Rf时，就终止调整。

在这样的情况下，如图2所示，当一个激光脉冲照射所产生的电阻阻值测量值的变化量被定义为ΔR，调整终止之后的电阻阻值在Rf至(Rf+ΔR)的范围内变化。图2所示的范围46表示了这一变化的大小。例如在图2中，电阻R6的阻值(曲线43)在第(n-1)个脉冲照射之后略微低于目标值Rf。然而在这种已知方法中，要进行第n个脉冲照射，它与第(n-1)个脉冲照射相同，这样电阻R6就增大到略微小于(Rf+ΔR)。换句话说，电阻R6的阻值超过了目标值Rf。

第二个问题是激光难于提高加工速度。为了提高激光高速加工的速度，需要提高激光脉冲扫描速度，并缩短激光脉中照射期间之间的暂停时间，这是提高加工速度所必须的。然而，如果提高加工速度，对电阻阻值的测量就跟不上电阻阻值的变化。这样，电阻阻值的测量误差就会增大。这样就会降低调整的精度。由于这一原因，所采用的已知方法是：当以高精度来进行调整时，就将加工速度降低到足够的程度，或者在提高加工速度的情况下，就暂时停止调整，以高精度测量电阻阻值，然后再重新开始进行调整。然而，这些方法中的任何一个都降低了工作效率。

为了解决上述问题，采用了如下的已知方法。针对上面所述的第一个问题，解决方法是减小字节尺寸，并降低每个激光脉冲的调整量，以改善调整精度。采用这种方法能减小ΔR，减小最后电阻值的误差。