FR2616262A1 - Composants electriques courbes et procede d'ajustement par laser de ces composants - Google Patents

Abstract

Un composant électrique ajusté par laser comprend un substrat et une matière 52' supportée par le substrat. Cette matière comporte deux extrémités et une partie courbe entre elles, définie par des limites intérieure et extérieure courbes 53, 55. Une coupure 56, faite par laser, entre dans la matière au niveau d'une limite, dans une première branche 58, elle comporte une seconde branche courbe 60 qui s'étend entre les limites intérieure et extérieure, et elle sort de la matière au niveau de la même limite, dans une troisième branche 62.

Description

COMPOSANTS ELECTRIQUES COURBES ET PROCEDE

D'AJUSTEMENT PAR LASER DE CES COMPOSANTS

La présente invention concerne l'ajustement par

laser de composants électriques.

On ajuste par laser des résistances constituées

par une matière résistive supportée par un substrat et com-

portant des électrodes aux deux extrémités de la matière,

pour enlever de la matière de façon précise entre les élec-

trodes de façon à obtenir la valeur désirée pour la résis-

tance. En enlevant de la matière, on glène la circulation de

l'électricité, ce qui augmente la résistance.

Des résistances de valeur fixe comportent de fa-

çon caractéristique des plots rectangulaires de matière

résistive sur le substrat, et l'ajustement de ces résistan-

ces rectangulaires a été effectué de façon carectrstique par une coupure en plongée (une seule coupure s'étendant dans

la matière à partir d'un côté, transversalement à la direc-

tion qui s'étend entre les électrodes), une coupure en L (deux branches, l'une s'étendant dans la matière à partir d'un côté, transversalement à la direction définie par les

électrodes, et l'autre s'étendant parallèlement à cette di-

rection), une coupure en U (trois branches, deux s'étendant

à partir d'un côté et transversalement à la direction prin-

cipale, et une branche parallèle à cette direction), ou une coupure par balayage (coupures répétitives en chevauchement

qui enlèvent une grande partie de matière).

On a réalisé des potentiomètres en utilisant des

plots courbes de matière résistive ayant des limites inté-

rieure et extérieure qui sont dés arcs concentriques; la matière est connectée dans le circuit par une électrode fixe à une extrémité, et par un contact tournant qu'on peut

déplacer pour qu'il vienne en contact avec la matière ré-

sistive à diverses positions sur sa longueur de forme cour-

be. On ajuste de façon caractéristique de telles résistan-

ces courbes en effectuant un ensemble de coupures en plon-

gée qui s'étendent radialement à partir de la limite courbe intérieure, et qui sont mutuellement espacées le long du

plot courbe de matière résistive.

On a découvert que des composants électroniques constitués par une matière supportée par un substrat, et définis par des limites intérieure et extérieure courbes, pouvaient avantageusement être ajustés par une coupure qui entre dans la matière au niveau d'une limite, en formant une première branche, qui comporte une seconde branche

courbe qui s'étend entre les limites intérieure et exté-

rieure et suit celles-ci,et qui sort de la matière par une troisième branche, au niveau de la même limite. On évite les micro-fissures et la perturbation de la circulation des électrons qui résultent de la terminaison de coupures en

plongée à l'intérieur de la matière.

Dans des modes de réalisation préférés, les limi-

tes intérieure et extérieure de la matière résistive sont des arcs concentriques; la seconde branche change de rayon

de façon à donner une résistance désirée (par exemple li-

néaire) sur l'étendue de la matière; on mesure la résistan-

ce de la matière avant l'opération d'ajustement; et la lon-

gueur de la première branche est fonction de la résistance; on détermine la valeur de la longueur de la branche en se

référant à une information basée sur des coupures de bran-

ches de différentes longueurs pour un composant ayant la même configuration géométrique que le composant en cours

d'ajustement; et il existe une seconde coupure qui chevau-

che la première, et on mesure la résistance pendant la for-

mation de la seconde branche de la seconde coupure, cette opération se terminant lorsque la résistance désirée a été obtenue. L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre d'un mode de réalisation pré-

féré, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la

description se réfère aux dessins annexés dans lesquels:-

La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un appareil d'ajustement par laser conforme à

l'invention.

La figure 2 est un schéma synoptique de composants

de commande de l'appareil d'ajustement par laser de la figu-

re 1. La figure 3 est une vue en plan schématique d'une

résistance ajustée conformément à l'invention.

La figure 3A est une vue en plan schématique par-

tielle qui illustre un procédé de haute précision pour ajus-

ter une résistance conformément à l'invention.

La figure 4 est une représentation graphique de la longueur de coupe (dl) en fonction du paramètre PRETEST

qui est déterminé par l'appareil de la figure 1 et est em-

ployé dans la commande de l'ajustement par l'appareil de la

figure 1.

La figure 5 est un organigramme qui décrit le procédé employé pour obtenir des coefficients décrivant la

fonction de la figure 4.

La figure 6 est un organigramme qui décrit un

procédé d'ajustement utilisant l'appareil de la figure 1.

La figure 7 est un organigramme qui illustre un procédé d'ajustement de haute précision, employant deux coupures. La figure 8 est une représentation graphique de la valeur de résistance en fonction de la position le long

d'une résistance courbe.

Structure En considérant la figure 1, on voit un appareil

d'ajustement par laser 10, dont la structure et le fonction-

nement sont décrits en détail dans la demande de brevet US 798584, déposée le 15 novembre 1985. L'appareil 10 comprend une source laser 12 de type YAG au néodyme, qui produit un faisceau 14 à 1,06 micron, un dispositif de translation de

faisceau 16, une optique d'expansion de faisceau 18, un ré-

flecteur pivotant pour l'axe X, 20, un réflecteur pivotant pour l'axe Y, 22, un système optique de balayage de type télécentrique 24, et un support mobile 25 qui porte un

substrat 26 sur lequel se trouvent des résistances 28 (fi-

gure 3). Le dispositif de translation de faisceau 16 com-

prend un élément réfringent optiquement plan 30 (un morceau de verre plat) , qui est monté de façon pivotante sur un

galvanomètre 32. Les réflecteurs pivotants 20, 22 compren-

nent des miroirs 34, 36 montés de façon à pivoter autour

d'axes 38, 40, sur les galvanomètres respectifs 42, 44.

L'appareil 10 comprend également des sondes 66, 68, 70, 72, 74, qui sont montées de façon mobile (à l'aide de moyens non représentés), pour venir en contact avec des électrodes 54 à trois emplacements espacés le long d'un plot courbe de matière résistive 52 (figure 3) d'une résistance 28, pour

mesurer la valeur de résistance.

En considérant le schéma synoptique simplifié de

la figure 2, on voit qu'un système d'ajustement 46, compor-

tant l'appareil d'ajustement par laser 10, est commandé par

un ordinateur externe 48 et comprend un mécanisme de trans-

lation de substrat 50, permettant de produire des mouvements importants du substrat 26, de façon que des résistances 28 individuelles soient amenées en position pour le balayage par le faisceau laser focalisé 52 (figure 1). Un circuit de

commande de galvanomètres 54 convertit des signaux de com-

mande numériques en signaux de position analogiques pour les

galvanomètres 32, 42, 44.

En considérant la figure 3, on voit qu'une résis-

tance 28 comprend une matière résistive 52', dont les extré-

mités sont connectées à des électrodes 54, et qui présente des limites intérieure et extérieure 53, 55, définies par des arcs concentriques. Une première coupure par laser 56 'est formée dans la matière résistive 52', conformément à l'invention. La première coupure 56 comporte une première branche radiale 58 (qui entre dans la matière 52' au niveau de la limite extérieure 55), une seconde branche courbe 60 (qui se trouve entre les limites intérieure et extérieure 53, 55 et suit celles-ci), une troisième branche radiale

62 (qui sort de la matière 52' au niveau de la limite exté-

rieure 53), et des transitions ou des coins courbes 64 en-

tre elles. La première branche 58 a une longueur égale à dl. Sur la figure 3A, une seconde coupure par laser 76,

disposée en chevauchement, qui se termine avant la troisiè-

me branche 62 de la première coupure 56; est représentée en pointillés. Fonctionnement

De façon générale, après une procédure de carac-

térisation initiale, dans laquelle on établit une base de données en ajustant des résistances 28 et en mesurant des

changements de valeur de résistance résultants (comme dé-

crit en détail ci-après), on ajuste des résistances 28 in-

dividuelles en mesurant la valeur de résistance initiale, RRES, et en effectuant l'ajustement de façon à obtenir la valeur de résistance désirée DRES, qui est supérieure à RRES. Pour le fonctionnement, on monte sur le support un substrat 26 qui porte des résistances 28 à-ajuster par exposition au faisceau laser focalisé 52. Le mécanisme

de translation de substrat 50 déplace des résistances in-

dividuelles 28 sur le support 25, pour les amener en ali-

gnement avec le système optique de balayage de type télé-

centrique 24, et on utilise les galvanomètres 32, 42, 44

pour diriger de façon rapide et précise le faisceau foca-

lisé 52 vers la résistance 28 particulière qui doit être ajustée. Le galvanomètre 42 fait pivoter le miroir 34, de

façon que le faisceau focalisé 52 se déplace dans la direc-

tion X sur la tranche 26, et le galvanomètre 44 fait pivo- ter le miroir 36 de façon que le faisceau focalisé 52 se déplace dans la direction Y, le tout s'effectuant sous la commande de l'ordinateur 48. En fonction de la position en

pivotement du miroir 34, le galvanomètre 32 ajuste l'élé-

ment réfringent 30 pour produire une translation latérale du faisceau 14, de la valeur nécessaire pour que ce dernier

soit réfléchi par le miroir 34 vers le centre 56 de la pu-

pille 45, comme décrit en détail dans la demande de brevet précitée. On utilise à la fois pour la création de la base de données et pour l'opération d'ajustement, un paramètre appelé PRETEST, qui est défini comme étant le pourcentage de différence entre la valeur de résistance mesurée, RRES, et la valeur désirée, DRES, et qui est donné par la formule suivante:

RRES - DRES

PRETEST DRES x 100 (PRETEST est donc toujours négatif pour l'ajustement par laser.) A la première étape, on établit la formule qui représente dl en fonction de PRETEST (voir la figure 4), en déterminant les valeurs dl qui conduisent aux valeurs PRETEST suivantes, qu'on désigne par c: -3%, 8%, -13%,

-18%, -23%, -28%, -33%, -38%.

En considérant la figure 5, on note qu'on utilise une résistance différente pour chaque valeur de c. Les sondes 66, 74 viennent en contact avec les électrodes 54 d'une résistance 28 à ajuster, et on mesure sa valeur, RRES. On détermine DRES par la formule suivante:

DRES RRES

1+ C Cette valeur DRES donne la valeur de résistance finale (après ajustement d'une coupure à trois branches) qui est associée avec î, pour une valeur RRES donnée. On ajuste initialement la résistance 28 avec le plus petit pas de dl que permet l'appareil, et on mesure la valeur de résistance résultante, RRES, et on la compare avec DRES. Dans cette

opération de coupure, le faisceau laser entre dans la ma-

tière résistive 52'au niveau de la limite 55 et il forme

les trois branches 58, 60, 62 de la coupure 56, comme're-

présenté sur la figure 3, les première et troisième bran-

ches 58, 62 ayant une longueur égale à dl, et la seconde branche 60 ayant un rayon constant et suivant les limites intérieure et extérieure 53, 55. Ceci se poursuit, dl étant incrémenté d'un pas à chaque coupure successive, jusqu'à ce que RRES soit supérieure à DRES. La valeur dl qui existait juste avant cette coupure définit la plus grande coupure

qu'on peut effectuer, en maintenant la valeur de la résis-

tance inférieure à la valeur attendue. Cette valeur dl fournit une paire de données pour la relation donnant dl en

fonction de PRETEST, représentée sur la figure'4.

On utilise ensuite une nouvelle résistance 28 (ayant la même configuration géométrique), pour la valeur " suivante, et ainsi de suite jusqu'à ce qu'on ait utilisé

tous les. On utilise ensuite la base de données résul-

tante, à huit données, contenant des valeurs dl pour chaque dans le but de produire des coefficients A et B dans l'approximation polynômiale suivante de la relation donnant dl en fonction de PRETEST: dl = A |PRETEST |B Plus précisément, on utilise une régression linéaire de log dl en fonction de log A plus B fois log PRETEST, avec les huits valeurs de la base de données, pour obtenir A et B. Les coefficients A, B qu'on vient de calculer sont

des constantes qui ne seront pas actualisées pendant un tra-

vail portant sur la même configuration géométrique, la même matière résistive 52' et la même valeur DRES. En considérant la figure 6, on note que pendant

l'ajustement réel, lorsque l'appareil 46 ajuste des résis-

tances 28 individuelles, il mesure la résistance initiale RRES, il utilise A, B pour déterminer dl, et il forme de façon continue la coupure 56, sans s'arrêter. La première

branche 58 est coupée sur une distance égale à dl. La se-

conde branche 60 est ensuite coupée de façon coaxiale par rapport aux limites intérieure et extérieure 53, 55, et à un rayon constant correspondant à la distance désirée, et la troisième branche 62 est formée sur la même distance que dl. L'ajustement par une seule coupure, comme décrit

ci-dessus, conduit à une précision de +1,5%.

Un procédé d'ajustement faisant intervenir deux coupures est représenté sur la figure 3A et décrit sur la figure 7, et on peut l'utiliser pour obtenir une précision de +0,3%. Dans ce procédé, on forme une première coupure 56 de la même manière que sur la figure 6, à l'exception du fait que la valeur DRES qui est utilisée pour déterminer dl est réduite d'environ 2%, pour garantir que la valeur de résistance résultante après la première coupure ne soit pas

supérieure à DRES. On commence ensuite à effectuer une se-

conde coupure 76, qui chevauche la coupure 56, et on mesure continuellement la valeur de résistance, RRES, et on la compare à DRES, pendant la seconde branche. Lorsque RRES

atteint DRES, on met fin à la seconde branche, ce qui con-

duit à une valeur de résistance finale égale à DRES +0,3%.

Le diamètre du faisceau, et la coupure résultante, mesurent environ 50 microns, et la valeur de chevauchement par la

seconde coupure 76 est par exemple d'environ 5-10 microns.

Un procédé d'ajustement dans lequel on fait varier

le rayon de la seconde branche, pour tenir compte d'une va-

riation de la résistance le long de la matière résistive 52, est illustré et décrit sur la figure 8. Sur la figure 8, le premier point de données qui est tracé représente la résis- tance entre l'électrode 66 et l'électrode 68; le second

point de données qui est tracé représente la résistance en-

tre l'électrode 66 et l'électrode 70, et ainsi de suite. Les

points de données sont reliés par des lignes continues 78.

Le point de données final (résistance entre les électrodes

66, 74), est relié à l'origine par la ligne en pointillés 80.

Avant l'opération d'ajustement, on mesure la résistance dans quatre parties de la matière 52f, en utilisant les sondes 66, 68, 70, 72, 74, comme représenté sur la figure 8. Pendant

l'opération de coupe de la seconde branche 60, on fait va-

rier le rayon pour compenser des différences de résistances; à titre d'exemple, on augmente le rayon dans des parties qui correspondent à celles dans lesquelles la ligne continue 78

se trouve au-dessus de la ligne en pointillés 80, et on di-

minue le rayon o la ligne continue de la figure 8se trouve

au-dessous de la ligne en pointillés 80.

D'autres modes de réalisation de l'invention en-

trent dans le cadre des revendications qui suivent. On

pourrait par exemple employer l'invention avec des compo-

sants électriques autres que des résistances, et pour effec-

tuer un ajustement dans le but d'obtenir des caractéristi-

ques électriques autres que la valeur de résistance (par exemple une tension, une fréquence ou une certaine autre caractéristique qui dépend de l'ajustement). De plus, au lieu d'utiliser l'ensemble comprenant trois galvanomètres

et un système optique télécentrique à balayage décrit ci-

dessus, on pourrait utiliser un ensemble comprenant deux

galvanomètres et un système de balayage non télécentrique.

Il va de soi que de nombreuses autres modifica-

tions peuvent être apportées au dispositif et au procédé

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décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

1 1

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   - 1. Composant électrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (26) et une matière (52') supportée par le substrat (26), cette matière ayant deux extrémités et une partie courbe entre elles, définie par des limites intérieure et extérieure courbes (53, 55), cette matière (52') présentant une coupure (56) qui entre dans la matière au niveau de l'une des limites, dans une première branche (58), qui comporte une seconde branche courbe (60) qui se trouve entre les limites intérieure et extérieure (53, 55) et suit ces limites, et qui sort de la matière-au niveau de

   la même limite, dans une troisième branche (62).
2. 2. Composant selon la revendication 1, caractéri-

   sé en ce qu'il consiste en une résistance (28) et les limi-

   tes intérieure et extérieure (53, 55) sont des arcs concen-

   triques.
3. 3. Composant selon la revendication 2, caractéri-

   sé en ce que la seconde branche courbe (60) change de rayon de façon à procurer la résistance désirée sur l'étendue de

   la matière (52').
4. 4. Procédé d'ajustement par laser d'un composant électrique, caractérisé en ce que: on fournit une matière (52') supportée par un substrat (26), cette matière ayant deux extrémités et une partie courbe entre elles, définie par des limites intérieure et extérieure courbes (53, 55), et on coupe cette matière (52') par une coupure (56) qui

   entre dans la matière au niveau d'une limite, dans une pre-

   mière branche (58), qui comporte une seconde branche courbe

   (60) qui se trouve entre les limites intérieure et exté-

   rieure (53, 55) et suit ces limites, et qui sort de la ma-

   tière au niveau de la même limite, dans une troisième

   branche (62).
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de coupe est une opération de coupe

   continue.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composant est une résistance (28), et en ce

   qu'il comprend en outre la mesure de la valeur de la résis-

   tance de la matière (52') avant l'opération de coupe, et en ce que la longueur de la première branche (58) est fonction de la valeur de résistance mesurée; cette longueur étant

   sélectionnée de façon à obtenir la valeur de résistance dé-

   sirée.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de la longueur (dl) de la première

   branche (58) de la coupure (56) est déterminée par référen-

   ce à une information basée sur des coupures de branches de

   différentes longueurs d'un composant ayant la même configu-

   ration géométrique que le composant qui est ajusté.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'information précitée est la longueur de la

   branche (58) en fonction d'un paramètre appelé PRETEST.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'information précitée est de la forme suivante: la longueur est égale à AiPRETESTIB, en désignant par A et

   B des constantes qui sont déterminées par des coupures as-

   sociées à des valeurs PRETEST sélectionnées et des valeurs

   DRES imposées.
10. 10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les limites intérieure et extérieure (53, 55)

    sont des arcs concentriques.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par l'existence d'une seconde coupure (76) qui chevauche la

    première coupure (56), et par le fait que pendant l'opéra-

    tion de coupe d'une seconde branche de la seconde coupure, on mesure la valeur de résistance, et la seconde branche de la seconde coupure (76) se termine après que la valeur de

    résistance désirée a été obtenue.
12. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'opération de mesure de la valeur de résistance comprend la mesure de la valeur de résistance en différentes parties le long de la matière (52'), et en ce qu'on fait

    varier.le rayon de la seconde branche (60) pendant l'opéra-

    tion de coupure, pour compenser des différences de valeur de résistance dans les différentes parties.