CN102354595A - 一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置，包括：第一方向激光控制电路、第二方向激光控制电路、时钟信号发生电路和脉冲输出电路；第一方向激光控制电路，与脉冲输出电路相连，用于控制激光在第一方向上的脉冲输出；第二方向激光控制电路，与脉冲输出电路相连，用于控制激光在第二方向上的脉冲输出；时钟信号发生电路分别与第一方向激光控制电路和第二方向激光控制电路相连，为第一方向激光控制电路和第二方向激光控制电路提供时钟信号。本发明所公开的激光调阻控制装置，采用硬件电路实现了对激光调阻机的阻值修调过程的控制，不再依赖于计算机等的操作系统，提高了激光调阻机的测量电阻的效率。

Description

一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置

技术领域

本发明涉及集成电路制造设备领域，特别是涉及一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置。

背景技术

激光调阻原理是利用高能激光脉冲烧蚀电阻器表面电阻材料，使电阻阻值升到标称阻值及精度范围。所以对激光的控制，关系到被修调电阻的精度、激光切槽质量及激光修阻效率。一般而言，对激光控制主要包括激光开闭控制和激光定位扫描的控制。其中激光开闭控制由电阻测量精度判断及切口限止长度逻辑控制；激光扫描的控制主要是激光脉冲率即每秒内激光的脉冲数(Q_RATE)、激光吃进尺寸即相邻激光光斑之间的距离(BITE_SIZE)、激光切刀方式等控制。激光Q_RATE、激光BITE_SIZE决定激光扫描速度及切槽质量。

现有技术中，激光调阻机对激光调阻过程的控制是由PC主机运行电阻测试设备及PC扩展卡设备驱动软件实现的，由于无法做到硬件同步，故采用“开始-停止-测量”调阻模式。具体的，主机通过IO扩展卡向Q驱动器的EXT.TRG端输入高电平或低电平信号来控制激光的开闭。在激光调阻时对激光开闭的控制一般基于两种情况，一是阻值是否已达到要求的阻值或精度，若未达到则开启激光脉冲；若已达到则关闭激光。二是切割线长度是否超过定义的限止长度，若未超过则继续激光；否则停止激光。

由于现有调阻机电阻的测量是通过主机与电阻测量仪建立通讯并运行其外设驱动程序执行测量命令而进行的。与此同时，对Q开关的控制也通过IO扩展卡及其驱动程序执行而进行。多进程操作系统环境下，当主机在运行激光调阻应用程序时，由于系统资源动态变化，往往在执行激光调阻扫描程序时，还会运行其他程序，导致激光Q_RATE较低，还会出现激光扫描时快时慢(Q_RATEt和BITE_SIZE非线性)的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置，能够提高激光调阻机的修调电阻的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置，包括：第一方向激光控制电路、第二方向激光控制电路、时钟信号发生电路和脉冲输出电路；

所述第一方向激光控制电路，与所述脉冲输出电路相连，用于控制激光在第一方向上的脉冲输出；所述第二方向激光控制电路，与所述脉冲输出电路相连，用于控制激光在第二方向上的脉冲输出；所述第一方向与所述第二方向相互垂直；所述时钟信号发生电路分别与所述第一方向激光控制电路和所述第二方向激光控制电路相连，为所述第一方向激光控制电路和所述第二方向激光控制电路提供时钟信号。

优选的，所述第一方向激光控制电路包括：第一方向目标长度生成器、第一方向吃进尺寸生成器和第一方向脉冲率生成器。

优选的，所述第二方向激光控制电路包括：第二方向目标长度生成器、第二方向吃进尺寸生成器和第二方向脉冲率生成器。

优选的，所述时钟信号发生电路包括：2MHz时钟发生器。

优选的，所述脉冲输出电路包括：测量同步脉冲输出电路和激光脉冲输出电路。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置，采用第一方向激光控制电路、第二方向激光控制电路、时钟信号发生电路和脉冲输出电路等硬件电路，实现了对激光调阻机的阻值修调过程的控制，使得本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置，不再依赖于计算机等的操作系统，提高了激光调阻机的测量电阻的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置结构图；

图2为激光调阻控制装置第一部分电路图；

图3为激光调阻控制装置第二部分电路图；

图4为激光调阻控制装置第三部分电路图；

图5为激光调阻控制装置第四部分电路图；

图6为激光调阻控制装置第五部分电路图；

图7为脉冲输出电路图；

图8为复位电路电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置结构图。如图1所示，该装置包括第一方向激光控制电路101、第二方向激光控制电路102、时钟信号发生电路100和脉冲输出电路103；

所述第一方向激光控制电路101，与所述脉冲输出电路103相连，用于控制激光在第一方向上的脉冲输出；所述第二方向激光控制电路102，与所述脉冲输出电路103相连，用于控制激光在第二方向上的脉冲输出；所述第一方向与所述第二方向相互垂直；所述时钟信号发生电路100分别与所述第一方向激光控制电路101和所述第二方向激光控制电路102相连，为所述第一方向激光控制电路101和所述第二方向激光控制电路102提供时钟信号。

本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置，采用第一方向激光控制电路、第二方向激光控制电路、时钟信号发生电路和脉冲输出电路等硬件电路，实现了对激光调阻机的阻值修调过程的控制，使得本发明所公开的用于激光调阻机的激光调阻控制装置，不再依赖于计算机等的操作系统，提高了激光调阻机的测量电阻的效率。

具体的，所述第一方向激光控制电路101可以包括：第一方向目标长度生成器、第一方向吃进尺寸(BITE_SIZE)生成器和第一方向脉冲率(Q_RATE)生成器。

所述第二方向激光控制电路102可以包括：第二方向目标长度生成器、第二方向吃进尺寸生成器和第二方向脉冲率生成器。

所述时钟信号发生电路100可以包括：2MHz时钟发生器。

所述脉冲输出电路103可以包括：测量同步脉冲输出电路和激光脉冲输出电路。

下面结合附图按功能说明其原理：

图2为激光调阻控制装置第一部分电路图；图3为激光调阻控制装置第二部分电路图；图4为激光调阻控制装置第三部分电路图；图5为激光调阻控制装置第四部分电路图；图6为激光调阻控制装置第五部分电路图。

图3构成2MHz时钟发生器。如图3所示，由555时基电路U1及R1、R2、C1和C2组成2MHz方波振荡器，其产生的方波信号提供时钟给BCUX及BCUY(第一向激光控制单元和第二向激光控制单元，下文中称为X向激光控制单元和Y向激光控制单元)电路，以产生Q_RATE、BITE_SIZE、切割目标长度计数和电阻测试同步信号。其中，U1_PIN3为方波输出端；U1_PIN4为振荡器开关控制端。

激光控制单元(BCUX、BCUY)：主要由命令控制寄存器、可编程计数定时器和激光调阻逻辑阵列器件组成。

命令控制寄存器：U101和U201。其中U101为X向命令控制寄存器，U201为Y向命令控制寄存器。命令数据格式为：

D8  COUNTER0门控GATE0控制位，D8＝1时有效

D9  COUNTER2门控GATE2控制位，D9＝1时有效

D10 COUNTER1门控GATE1控制位(结合组合控制逻辑)，D10＝1时有效

D11 PENDING扩展控制位，以组合控制激光输出方式(调阻方式、BLAST方式、CUT方式)

D12 BLAST方式式激光脉冲输入位，D12由低跳变高时输出一激光脉冲(激光调阻时不用此模式)

D13 保留

D14 扫描方向控制位

D15 2MHz方波振荡器开闭控制位，D15＝1时振荡器打开

其中，D10、D11、D12通过组合可以控制机器工作方式

D12 D11 D10

0   ×  0------COUNTER1无效，无激光脉冲输出

1   ×  1------BLAST，当D12由低跳变高时输出一激光脉冲

×  0   1------正常激光调阻工作方式。只要符合如下条件时，有激光脉冲输出

A：测量比较器被复位(测量单元比较器无输出)

B：X向目标长度计数器(COUNTER2)无输出

C：Y向目标长度计数器(COUNTER2)无输出

注：当测量比较器被屏蔽(失效)时，激光脉冲输出仅受目标长度计数器(COUNTER2)有无输出控制，所以此方式也可以作为打标工作方式。

×  1  1------CUT工作方式，激光脉冲输出不受测量比较器输出、目标长度计数器(COUNTER2)输出控制。

可编程计数定时器：通过对U104、U204的编程实现X向、Y向的Q_RATE生成(激光脉冲频率可编程)、BITE_SIZE生成(激光吃进尺寸可编程即相邻激光脉冲间的激光扫描脉冲数可编程)和激光切割目标长度生成(激光切割长度限止可编程)。

U104、U204为可编程计数定时器IC，U104控制X向，U204控制Y向。可编程计数定时器IC型号为8254，其具有3个独立的16位计数器和6个可编程计数器模式(8254数据资料及应用见附件)。CPU单元通过EST总线对U104及U204进行写操作编程，Q_RATE生成器、BITE_SIZE生成器和切割目标长度生成器分别对应一个计数器。其中，BITE_SIZE生成器对应计数器0(COUNTER0)，采用模式3方式(方波发生器)；Q_RATE生成器对应计数器1(COUNTER1)，采用模式3方式(方波发生器)；切割目标长度生成器对应计数器2(COUNTER2)，采用模式0工作方式(计数中断方式)。U107、U108、U109、U207、U208、U209等电路对2MHz方波时钟进行压频控制并生成1MHz时钟，其受激光调阻GAL逻辑器件控制输出。设X向、Y向激光最大扫描尺寸为

X_MAXSIZE＝83.22818mm(3276.7mils)，Y_MAXSIZE＝83.22818mm

(3276.7mils)

其对应的16位DA转换数据为FFFFH(65535)。

Q_RATE生成器：由U104、U204的计数器1(COUNTER1)完成，被设置成模式3方式，根据图2至图6，其时钟输入端CLK1＝1MHz；设激光脉冲频率为F，则COUNTER1的初始化数值为N1＝1000000/F。

BITE_SIZE生成器：由U104、U204的计数器0(COUNTER0)完成，被设置成模式3方式，根据图2至图6，其时钟输入端CLK0＝2MHz；设BITE_SIZE＝Amils，则COUNTER0的初始化数值为N0＝100000/(F×A)。

切割目标长度生成器：由U104、U204的计数器2(COUNTER2)完成，被设置成模式0方式，根据图2至图6，其时钟输入端CLK2＝OUT0(COUNTER0输出)；设激光切割限止长度为Lmm，则COUNTER2的初始化数值为N2＝65535/83.22818×L。当COUNTER2计数值＝N2时，OUT2(COUNTER2输出)由低变高。

激光调阻逻辑阵列器件：由U103、U203GAL逻辑阵列器件组成。其主要完成激光调阻过程中COUNTER0、COUNTER1及COUNTER2的开启及关闭从而实现激光扫描及激光脉冲输出逻辑。其输入及输出见图2至图6，逻辑方程见下：

/**Inputs**/

PIN    1＝D9；

PIN    2＝D8；

PIN    3＝PENDING；工作方式输入逻辑(D11)

PIN    4＝PE；     D触发器输出(D10受控输出)

PIN    5＝BLAST；  D12输入逻辑

PIN    6＝CRESET； 复位信号输入

PIN    7＝DESTOUT；COUNTER2计数溢出输出(溢出输出高电平)

PIN    9＝COMP；     测量单元电压比较器输出逻辑

PIN    14＝POK；     激光脉冲输出控制逻辑

PIN    18＝PULSE_IN；COUNTER1激光脉冲率输入

/**Outputs**/

PIN    19＝！P6；D触发器复位控制逻辑输出

PIN    15＝！G2；COUNTER2门控GATE2信号，控制目标长度计数

PIN    16＝！G1；COUNTER1门控GATE1信号，控制激光脉

冲率生成

PIN    13＝！G0；COUNTER0门控GATE0信号，控制激光扫

描脉冲输出

PIN    12＝！PLUSE_OUT；激光脉冲率输出

PIN    17＝！PULSE_OK；激光脉冲输出控制逻辑

/**Logic Equations**/

G0＝！D8#DESTOUT#！COMP&！PENDING；

COUNTER0门控输入逻辑

G2＝！COMP&！PENDING#！D9#DESTOUT&！PENDING；

COUNTER2门控输入逻辑

G1＝！COMP&！PENDING#DESTOUT&！PENDING#！PE；

COUNTER1门控输入逻辑

P6＝！COMP&！PENDING#DESTOUT&！PENDING#！CRESET；U102

复位输入逻辑

PLUSE_OUT＝BLAST#PE&！PULSE_IN；激光脉冲率输出逻辑

PULSE_OK ＝！PE&！BLAST；激光脉冲允许输出逻辑

由图2至图6可知：

COUNTER0门控

GATE0＝PIN13＝！G0＝D8·(！DESTOUT·COMP+！DESTOUT·PENDING)

当PENDING＝0，D8＝1时，若电压比较器有负输出或COUNTER2目标长度计数溢出，GATE0＝0，COUNTER0被关闭，则被停止激光扫描图2至图6中，U104及U204的COUNTER0生成的方波信号经U107C和U207C反相处理成X、Y向的激光扫描信号。

COUNTER1门控

GATE1＝PIN16＝！G1＝PE·(！DESTOUT·COMP+PENDING)

当PE＝1，PENDING＝0时，若电压比较器有负输出或COUNTER2目标长度计数溢出，GATE1＝0，COUNTER1被关闭，则停止Q_RATE方波信号输出(PE是在激光控制命令写入时通过D10由U102置入)

图2至图6中，U103_PIN12和U203_PIN12分别输出Q_RATE方波信号。

COUNTER2门控

GATE2＝PIN15＝！G2＝D9·(COMP+PENDING)·(！DESTOUT+PENDING)

当PENDING＝0，D9＝1时，若电压比较器有负输出或COUNTER2目标长度计数溢出，GATE2＝0，COUNTER2被关闭，则停止长度计数

图2至图6中，U105A、U107B和U205A、U207B分别对X、Y向的COUNTER2输出(OUT2)进行延时处理，生成负脉冲信号(DESTX_INT、DESTY_INT)到EST总线供CPU产生中断。

图7为脉冲输出电路图(MSYN&LP)：由于电阻具有TCR(电阻温度系数)，所以在激光脉冲撞击电阻表面时，对电阻的实测是非常不准确的。在高速发射激光脉冲时，必须利用其脉冲间隔来进行电阻的测量，实现激光与测量的同步。

上述脉冲由U105、U205、U207、U301、U302处理生成。其中，U105、U205、U302为单稳态延时电路，其对Q_RATE方波信号处理成所需要的脉冲；U207为反相电路。U301控制激光Q脉冲的输出使能。

由上述时序及逻辑方程可知：当进行激光调阻时，调阻逻辑是先对电阻进行测量(判断是否有电压比较负输出)，若比较器无负输出，则输出后续的激光脉冲；否则停止激光扫描及停止激光脉冲输出。

图8为复位电路电路图：由R301、C301、U301C、U301D组成，完成自动上电复位和系统复位。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种用于激光调阻机的激光调阻控制装置，其特征在于，包括：第一方向激光控制电路、第二方向激光控制电路、时钟信号发生电路和脉冲输出电路；

所述第一方向激光控制电路，与所述脉冲输出电路相连，用于控制激光在第一方向上的脉冲输出；所述第二方向激光控制电路，与所述脉冲输出电路相连，用于控制激光在第二方向上的脉冲输出；所述第一方向与所述第二方向相互垂直；所述时钟信号发生电路分别与所述第一方向激光控制电路和所述第二方向激光控制电路相连，为所述第一方向激光控制电路和所述第二方向激光控制电路提供时钟信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一方向激光控制电路包括：第一方向目标长度生成器、第一方向吃进尺寸生成器和第一方向脉冲率生成器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二方向激光控制电路包括：第二方向目标长度生成器、第二方向吃进尺寸生成器和第二方向脉冲率生成器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟信号发生电路包括：2MHz时钟发生器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲输出电路包括：测量同步脉冲输出电路和激光脉冲输出电路。

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