JP2004063797A - Laser trimming device and laser trimming method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ・トリミング装置およびレーザ・トリミング方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
厚膜抵抗体を備えた厚膜回路基板を製造するに際しては、その厚膜抵抗体の抵抗値を微調節するためのレーザ・トリミングが施される。このレーザ・トリミングでは、厚膜抵抗体の端子に探針電極(プローブ)を突き当てることによりその抵抗値を測定しつつ、レーザ光でその一部に切り込みを入れて所望の値まで抵抗値を増大させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、厚膜回路基板には複数個の厚膜抵抗体が備えられているため、上記のレーザ・トリミングにおいては、それら複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値を測定するための複数本の探針電極(プローブ)を1枚の基板上に備えた図6、図7に示されるようなプローブ・カード70が用いられている。なお、図7は、図6の適宜の位置における断面を表している。
【0004】
両図において、プローブ・カード70は、例えば、プリント配線基板72の中央部において厚膜抵抗体40が設けられている領域よりも十分に広い大きさ、図においてはそれが設けられている厚膜回路基板12よりも大きな面積で設けられた開口74の周縁部に、複数本の探針電極76を各々の先端が内周側に向かい且つ下方すなわち厚膜抵抗体40側に向かうように固着したものである。レーザ・トリミングをするに際しては、プローブ・カード70を厚膜回路基板12の上方に配置して探針電極76をその微小径にされた先端において厚膜抵抗体40の端子等に突き当て、開口74を通して図7における上方から厚膜抵抗体40にレーザ光を照射する。
【0005】
しかしながら、このようなプローブ・カード70では、開口74の周縁から内周部に向かって探針電極76が伸びることから、照射されるレーザ光を避けて探針電極76を配置し得る位置が限定される。また、探針電極76の基端がプリント配線基板72に半田付け等で固着されることから、機械的強度等の必要性に基づいて太くされるその基端の配置ピッチが比較的大きくなる。そのため、厚膜回路基板12に多数の厚膜抵抗体40が備えられる場合に、その全てに対応する探針電極76を一枚に設けることは困難である。したがって、1種の厚膜回路基板12に対して複数枚のカード70が必要になることからトリミング工程が複数回に分割され、しかも、その分割数は厚膜抵抗体40の配置密度が高くなるほど多くなることから、近年の厚膜回路の高密度化傾向に伴う加工時間の長時間化や加工費の増大が問題になっていた。
【0006】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、トリミング工数の増大を抑制し得るトリミング装置およびトリミング方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための第1の手段】
斯かる目的を達成するため、第1発明の要旨とするところは、厚膜回路基板上に形成された複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値を目標値に調節するためのレーザ・トリミング装置であって、(a)前記厚膜抵抗体のトリミング量と抵抗値変化量との関係データを予め記憶するための関係記憶手段と、(b)所定の第1位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の端子の各々にその上方から複数本の探針電極を接触させることによって各々の抵抗値を測定するための抵抗値測定装置と、(c)その測定した複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値と前記記憶された関係データとに基づいて、各々の抵抗値を前記目標値に一致させるための各々のトリミング量を決定するトリミング量決定手段と、(d)前記第1位置と前記複数本の探針電極が前記厚膜回路基板上に位置しない第2位置との間で、その厚膜回路基板を前記抵抗値測定装置に対して相対移動させるための移動装置と、(e)前記第2位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の各々を前記決定されたトリミング量だけトリミングするためのトリミング手段とを、含むことにある。
【課題を解決するための第2の手段】
また、前記目的を達成するための第2発明の要旨とするところは、厚膜回路基板上に形成された複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値を目標値に調節するためのレーザ・トリミング方法であって、(a)所定の第1位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の端子の各々にその上方から複数本の探針電極を接触させることによって各々の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、(b)予め記憶された前記厚膜抵抗体のトリミング量と抵抗値変化量との関係データと、前記測定された抵抗値とに基づいて、前記複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値を前記目標値に一致させるための各々のトリミング量を決定するトリミング量決定工程と、(c)前記第1位置から前記複数本の探針電極が前記厚膜回路基板上に位置しない第2位置まで、その厚膜回路基板を前記抵抗値測定装置に対して相対移動させる移動工程と、(d)前記第2位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の各々を前記決定されたトリミング量だけトリミングするトリミング工程とを、含むことにある。
【0008】
【発明の効果】
このようにすれば、探針電極を用いた抵抗値測定が第1位置において為されると、予め記憶されたトリミング量と抵抗値変化量との関係データとその測定値とに基づいてトリミング量が決定されると共に、その探針電極が厚膜回路基板上に位置しない第2位置においてそのトリミング量だけトリミングが為される。そのため、探針電極をどのように配置しても、トリミングするに際してその探針電極が邪魔にならないので、その配置がトリミングとの関連で制限されることがない。したがって、厚膜回路基板上にトリミングの対象となる多数の厚膜抵抗体が高密度に備えられていても、探針電極をその厚膜抵抗体を覆う位置に設け得ることから、1回の抵抗値測定に用い得る探針電極数が増大する。上記により、トリミングの分割回数が少なくなって加工時間が短縮される共に加工費が低減される。
【0009】
なお、上記トリミング量と抵抗値変化量との関係データは、トリミングの制御方法との関連で種々の態様を採り得る。例えば、トリミング量は、レーザで切り込む長さ寸法Δaとすることも、切り込み方向における初期寸法xに対する切込み寸法Δxの比(Δx/x)とすることもできる。また、抵抗値変化量は、抵抗値の増分ΔRとすることも、初期抵抗値Rに対する増分ΔRの比(ΔR/R)とすることもできる。
【0010】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記レーザ・トリミング装置は、前記厚膜抵抗体の設計値(例えば、幅寸法、長さ寸法、および目標抵抗値)を予め記憶するための設計値記憶手段を含み、前記関係記憶手段は、切込み方向における初期寸法と切込み寸法との比Δx/xで表される前記トリミング量と、初期抵抗値と増分との比ΔR/Rで表される抵抗値変化量との関係を前記関係データとして記憶するものであり、前記トリミング量決定手段は、前記目標抵抗値と前記測定した抵抗値Rとの差ΔRとその抵抗値Rとの比ΔR/Rに応じた比Δx/xからトリミング量Δxを決定するものである。また、好適には、前記レーザ・トリミング方法は、前記設計値を予め記憶するための設計値記憶工程を含み、前記トリミング量決定工程は、予め記憶された上記比ΔR/Rと比Δx/xとの関係データと、目標抵抗値とRとの差ΔRとからトリミング量Δxを決定するものである。このようにすれば、上記関係データは、厚膜抵抗体の厚さ寸法tや比抵抗(抵抗率)ρに依存せず、電流方向の長さ寸法Lと幅寸法Wの比L/Wに依存するものとなるので、その比が同一である複数個の厚膜抵抗体に対して共通に利用することができる。
【0011】
また、好適には、前記複数本の探針電極は、前記厚膜回路基板を覆うようにその上方に配置されるプローブ・カードに備えられ、且つそのプローブ・カードの中央部に設けられた開口部から下方に向かって突き出した先端部において前記端子に接触させられるものである。このような一般的なプローブ・カードが用いられるレーザ・トリミングにおいては、その探針電極の基部が上記開口部の内周縁よりも外側に固着される構造であることから、その開口部の内周側に多数の厚膜抵抗体が高密度に配設されている場合には、探針電極の中間部が厚膜抵抗体の上に被さる位置関係となり易い。そのため、従来では多数回に分割してトリミングする必要があったので、本発明を適用することによりトリミングの分割回数を少なくする効果が顕著に得られる。
【0012】
また、好適には、前記関係データは、前記複数の厚膜抵抗体の各々をその抵抗値を測定しつつトリミングして得られるものである。すなわち、抵抗値変化量とトリミング量との関係データは、材料固有の抵抗率と厚膜抵抗体の寸法とから理論的に求めることもできるが、実際に測定して得た関係データを用いれば、厚膜形成時の寸法や形状のばらつきに起因する誤差が無くなるので、トリミング後の抵抗値の精度が一層高められる。
【0013】
また、好適には、前記トリミング方法は、前記厚膜回路基板上の厚膜抵抗体のうちの一部をその抵抗値を測定しつつトリミングし、残部を測定値と前記関係データとに基づいてトリミングするものである。このようにすれば、探針電極に邪魔されることなくトリミング可能な厚膜抵抗体については、トリミング中にその抵抗値を監視できることから、トリミング後の抵抗値の精度が高められる利点がある。すなわち、1枚の厚膜回路基板上の厚膜抵抗体をトリミングするに際して、その抵抗値を測定した後に関係データを利用してトリミングする方法と、従来の抵抗値を測定しつつトリミングする方法とを併用することもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例のレーザ・トリミング装置(以下、トリミング装置という)10の構成を説明するための模式図である。図において、トリミング装置10は、トリミング対象である厚膜回路基板(以下、基板という)12を一方向に沿って搬送するためのベルト・コンベア等の搬送装置14のその搬送方向に沿って、第1抵抗値測定器16,レーザ照射機18,第2抵抗値測定器20,およびこれらを制御するための制御装置22等を備えている。本実施例においては、上記の搬送装置14が移動装置に相当する。
【0016】
上記の第1抵抗値測定器16は、搬送装置14によって搬送されてきた基板12を予め定められた一定の位置に固定するための位置決め機構や、その基板12上に形成されている複数個の厚膜抵抗体40(図3、図5参照)の各々の抵抗値を測定するためにその上方に配置されるプローブ・カード24等を備えたものである。第2抵抗値測定器20は、上記の第1抵抗値測定器16と同様に構成されている。
【0017】
また、上記のレーザ照射機18は、例えば波長1(μm)程度の赤外レーザを発生させるYAGレーザ装置であって、例えば、50(μm)程度のビーム径で前記厚膜抵抗体40にレーザ光26を照射するものである。また、レーザ照射機18の出力は例えば1〜10(W)程度、パルスの繰り返し速度(Qレート)は例えば1〜10(kHz)程度である。
【0018】
また、前記の制御装置22は、CPU、ROM、RAM等を備え、予めROMに記憶されたプログラムに従って、RAMの一時記憶機能を利用しつつ上記の第1抵抗値測定器16,レーザ照射機18、および第2抵抗値測定器20を制御する。すなわち、第1抵抗値測定器16および第2抵抗値測定器20のプローブ・カード24を所定の測定位置に移動させることにより、基板12の抵抗値測定処理を実行させると共に、得られた測定値に基づいてその厚膜抵抗体40のトリミング量を決定し、RAMに一時的に記憶する。また、レーザ照射機18から射出されたレーザ光26をトリミング対象となる厚膜抵抗体40の所定位置に、形成される切り込みが上記決定されたトリミング量となるように照射させる。
【0019】
図2は、上記制御装置22の機能を説明する機能ブロック線図である。設計値記憶手段30は、トリミング処理を施そうとする基板12上に形成されている複数個の厚膜抵抗体40の各々の設計値、例えば幅寸法W、長さ寸法L、および目標抵抗値Rm等を記憶する。これらの設計値は、例えば、基板12の品番毎の厚膜抵抗体40の設計値を予め記憶しておき、制御装置22等に設けられた入力装置を操作者が操作して、その基板12の品番を入力することでRAMの所定のアドレスに読み込まれる。上記操作は、例えば搬送装置14によって基板12を搬送している間に、イメージ・リーダ等を用いてその基板12に記録されている品番情報を読み取ることで自動的に行うことができる。また、これらに代えて、個々の厚膜抵抗体40毎の設計値を直接的に入力してもよい。
【0020】
また、関係データ記憶手段32は、予め測定し或いは理論的に(計算により)求められた厚膜抵抗体40のトリミング量と抵抗値変化量との関係データ(詳細については後述する)を例えばRAMに記憶する。この関係データは、基板12上の複数個の厚膜抵抗体40の各々毎に個別のデータとして記憶してもよいが、厚膜抵抗体40の仕様毎すなわち同一の幅寸法Wおよび長さ寸法L毎に共通のデータとして記憶してもよい。また、関係データとしては、例えばトリミングの切込み方向における元の長さ寸法xに対する切込み長さ寸法Δxの比(Δx/x)と元の抵抗値Rに対する抵抗値増分ΔRの比(ΔR/R)とを対応させたものが用いられ得る。このような比を相互に対応させたものは、厚膜抵抗体40の構成材料や厚さ寸法tに依存しない汎用的なデータすなわち厚膜抵抗体40の仕様毎の共通のデータとなる。
【0021】
これに代えて、切込み長さΔxと抵抗値増分ΔRとを対応させたものも用い得るが、これは切込み方向における元の長さ寸法xや元の抵抗値R等に依存するので、厚膜抵抗体40の各々毎の個別データとなる。また、抵抗値Rとそれを目標抵抗値Rmまで増大させるために必要な切込み長さΔxとを対応させたものを、厚膜抵抗体40毎の個別データとして用いてもよい。
【0022】
また、抵抗値測定手段34は、前記第1抵抗値測定器16を制御して、その第1抵抗値測定器16が設けられている抵抗値測定ステージに位置させられた基板12上の厚膜抵抗体40の各々のトリミング前の抵抗値Rを測定する。この抵抗値測定ステージでは、例えば全ての厚膜抵抗体40の抵抗値が測定されるが、トリミングは実施されない。本実施例においては、上記の抵抗値測定ステージが第1位置に相当する。
【0023】
トリミング量決定手段36は、上記の測定された抵抗値Rおよび前記の関係データ等に基づいて、厚膜抵抗体40の各々のトリミング量を決定し且つRAMに記憶する。例えば、関係データがΔx/xとΔR/Rとを対応させたものである場合には、抵抗値Rおよび目標値Rmからこれらの差すなわち要求される抵抗値変化量ΔRが算出され、ΔR/Rと切込み方向における元の長さ寸法xとからトリミング量Δxが決定されることとなる。なお、図においては上記のように目標値Rmがトリミング量の決定段階で利用される場合を示している。トリミング手段38は、レーザ照射機18を制御して、その下方すなわちトリミング・ステージに位置させられた基板12上の複数の厚膜抵抗体40の各々にレーザ光26を照射させ、上記決定されたトリミング量だけトリミングを実施させる。本実施例においては、このトリミング・ステージが第2位置に相当する。
【0024】
図3(a),(b)は、前記の関係データ記憶手段32によってRAMに記憶される関係データの一例を説明する図である。(a)は厚膜抵抗体40の幅方向(電流方向に垂直な方向)に直線的に切込む「直線カット」と称されるトリミング形状の場合の関係データを、(b)は幅方向に小さく切込みを入れた後、その先端から長さ方向すなわち電流方向に切り込む「Lカット」と称されるトリミング形状の場合の関係データを、それぞれ示している。(a)においては横軸が幅寸法Wと切込み長さ寸法ΔWとの比ΔW/Wに、(b)においては横軸が長さ寸法Lと電流方向における切込み長さ寸法ΔLとの比ΔL/Lにそれぞれ設定されているが、縦軸は何れも抵抗値増分ΔRと元の抵抗値Rとの比ΔR/Rである。
【0025】
なお、(a)には変化率の異なる2本の曲線A,Bが示されている。曲線Aは、長さ寸法Lに対して幅寸法Wが十分に大きい(L<<W)場合のデータの一例であり、曲線Bは長さ寸法Lに対して幅寸法Wが十分に小さい(L>>W)場合のデータの一例である。この図に示されるように、厚膜抵抗体40のトリミング量と抵抗値変化量との関係は、その形状に基づいて幾何学的に決定されるものであるので、長さ寸法Lと幅寸法Wとの比が同一であれば、厚膜抵抗体40の構成材料に拘わらず略同一の曲線が得られるので、基板12に要求される厚膜抵抗体40の抵抗値公差次第で、その寸法毎に共通の曲線関係を用いることができる。なお、電流方向に相互に離隔する2位置において幅方向の両側から互い違いに切り込む「Zカット」と称されるトリミング形状の場合にも、上記の直線カットと同様な形状の関係データが得られる。
【0026】
また、(b)にも変化率(傾き)の異なる2本の直線C,Dが示されている。これらの直線C,Dの傾きは、幅寸法Wに対する幅方向における切込み長さ寸法ΔWの比ΔW/Wに応じて決まるものである。幅方向の切込みが深くなってΔW/Wが大きくなるほど傾きが大きくなるので、電流方向における切込み長さ寸法ΔLに対する抵抗値増分ΔRの増大率が大きくなる。図に示す2本の直線C,Dでは、直線Cの方が切込み深さΔWが相対的に大きい場合を示している。
【0027】
また、図に示されるように、Lカットでは切込み長さ寸法を大きくしても抵抗値の増大率ΔR/Rが一定の傾きに維持されるが、直線カットでは切込み長さ寸法が大きくなるほど増大率ΔR/Rの傾きが大きくなる。そのため、厚膜抵抗体40のトリミング形状は、これらの変化特性を考慮して、抵抗値公差と加工速度との兼ね合い等から適宜定められるものであり、予め定められたトリミング形状に応じた関係データが前記の関係データ記憶手段32によってRAMに記憶されることとなる。
【0028】
なお、上記のような関係データは、例えば、加工対象となる基板12と同一仕様のダミー基板を用意し、前記抵抗値測定手段34で抵抗値を測定しつつ、前記トリミング手段38によって厚膜抵抗体40をトリミングすることで取得される。抵抗値の測定は、要求される抵抗値公差が得られるように適宜定められた周期で行えばよい。また、この関係データの取得および記憶は、多数の基板12をトリミングするに先立って、関係データ取得用に特に製造したダミー基板を用いて行っても良いが、基板12の量産段階において、最初に工程を流されてきた半製品を用いて行うこともできる。また、上記トリミングは、厚膜抵抗体40の所望の抵抗値を得ることを目的とするものではなく、トリミング量と抵抗値変化量との関係を得ることが目的であるので、必ずしも抵抗値を測定しつつトリミングする必要はない。
【0029】
前記のトリミング量決定手段36はこのような関係データを用いてトリミング量を決定する。すなわち、算出された抵抗値増分ΔRと元の抵抗値Rのと比がΔR/R=kであれば、それに対応する比ΔW/W=mが図3(a)に例示されるように前記関係データから得られる。幅寸法Wは制御装置22に予め入力されているので、式ΔW=mWにm、Wの値を代入することでトリミング量が決定されるのである。
【0030】
図4は、以上のように構成されたトリミング装置10を用いたトリミング方法の一例を説明する工程図である。図に示される工程は、前述したように関係データが記憶された後に行われる量産段階のものである。図において、搬入工程42では、焼成工程を経て厚膜抵抗体40が形成された基板12が、第1抵抗値測定器16の備えられた抵抗値測定ステージまで搬送装置14によって運び込まれる。次いで、抵抗値測定工程44においては、基板12が所定の位置に固定された後、プローブ・カード24がその上方の所定高さ位置に配置され、且つ図5に示されるようにその複数本のプローブ(探針電極)46が複数例えば基板12上の全ての厚膜抵抗体40の端子48に接触させられて、各々の抵抗値が測定される。
【0031】
上記の図5は、上記抵抗値の測定中の状態をプローブ・カード24の上方から見た状態で示した図である。図において、プローブ・カード24は、例えば、中央部に略矩形の開口50を備えたプリント配線基板52と、その開口50の周縁部に先端が内周側に向かう向きで半田付け等で固着された上記複数本のプローブ46とを備えている。プリント配線基板52は、例えば略矩形を成すアルミナ製薄板であり、図におけるその下端部に設けられた端子部54において前記第1抵抗値測定器16或いは第2抵抗値測定器20に取り付けられ且つその電気系統に接続される。
【0032】
上記複数本のプローブ46は、図7に示される従来のトリミング方法で用いられるプローブ76と同様に、その先端部に例えば直径0.3(mm)程度の細い接触部56を備えたものであり、開口50から下方に向かって突き出したその接触部56の先端が弾性的に端子48に押付けられることでそれらの間の導通が確保されている。本実施例においては、基板12に備えられている多数の厚膜抵抗体40の全ての端子48に、プローブ46がその接触部56において接触させられており、前記の抵抗値測定工程44では、この一枚のプローブ・カード24で全ての抵抗値が測定される。
【0033】
なお、上記のように全ての厚膜抵抗体40に対してプローブ46が配置された結果として、図5に示されるように一部の厚膜抵抗体40は、他の厚膜抵抗体40の端子48に接触させられたプローブ46が被さる位置関係にある。しかしながら、本実施例においては、この抵抗値測定工程44においてトリミング(レーザ光26の照射)を実施しないので、プローブ46が厚膜抵抗体40上に位置しても何ら支障が無い。
【0034】
図4に戻って、トリミング量決定工程58においては、測定された抵抗値と予め記憶された前記関係データとに基づいて、基板12上に備えられた複数個の厚膜抵抗体40の各々のトリミング量、例えば直線カットの場合には幅方向の切込み深さΔWが全て決定される。次いで、移動工程60においては、抵抗値を測定された基板12が、搬送装置14によって、レーザ照射器18の備えられたトリミング・ステージに送られる。すなわち、第1抵抗値測定器16に対して相対移動させられる。
【0035】
次いで、トリミング工程62においては、基板12をトリミング・ステージの所定位置に位置決めした後、その基板12上の複数個の厚膜抵抗体40の各々にレーザ光26を照射してトリミングを施す。このとき、厚膜抵抗体40の抵抗値はトリミング中には測定されず、レーザ光26の出力や照射位置等は各々のトリミング量がトリミング量決定工程58において決定された値となるように、記憶されたデータに従って制御される。また、この段階では、基板12が所定位置に位置決めされることで、抵抗値測定ステージにおいて得た測定値と1対1の対応関係で厚膜抵抗体40が特定される。
【0036】
また、上記のトリミングの実施中においては、前記の図1に示されるように、基板12とレーザ照射器18との間にレーザ光26の進路を妨げるものが何ら存在しない。すなわち、図7に示される従来のトリミング方法の場合のようなプローブ・カード70の基板72やプローブ76等が、基板12の上方に位置しない状態でトリミングが実施される。そのため、前述した図5に示されるように、抵抗値の測定中においてプローブ46が厚膜抵抗体40に被さる位置関係となっていても、そのようなプローブ46の配置状態とされていることは、何らトリミングの妨げとはならない。すなわち、基板12の上方に障害物が何ら存在しないので、全ての厚膜抵抗体40を、工程を分割することなく1回のトリミング工程でその抵抗値を調節できる。
【0037】
上記のようにしてトリミングを終えた後、抵抗値測定工程64においては、トリミング・ステージから第2抵抗値測定器20が設けられている位置まで基板12が移動させられた後、抵抗値測定工程44と同様にして、トリミング後の抵抗値が測定される。この工程でトリミング後の抵抗値データが取得され且つ記録されると、一連のトリミング処理が完了するので、送出工程66において、基板12が次工程に送られる。なお、抵抗値測定工程64は、厚膜抵抗体40の抵抗値が公差内に留まっていることが工程能力上明らかであれば実施する必要はない。
【0038】
ここで、本実施例においては、プローブ46を用いた抵抗値測定が抵抗値測定ステージにおいて為されると、予め記憶されたトリミング量と抵抗値変化量との関係データとその測定値とに基づいてトリミング量が決定された後、そのプローブ46が基板12上に位置しないトリミング・ステージにおいてトリミングが為される。そのため、プローブ46をどのように配置しても、トリミングするに際してそのプローブ46が邪魔にならないので、その配置がトリミングとの関連で制限されることがない。したがって、基板12上にトリミングの対象となる多数の厚膜抵抗体40が高密度に備えられていても、図5に示されるようにプローブ46をその厚膜抵抗体40を覆う位置にも設け得ることから、1回の抵抗値測定に用い得るプローブ46数が増大する。上記により、トリミングの分割回数が少なくなって加工時間が短縮される共に加工費が低減される利点がある。
【0039】
また、本実施例においては、厚膜抵抗体40の設計値が予め記憶されると共に、切込み方向における初期寸法と切込み寸法との比(例えばΔW/W)で表されるトリミング量と、初期抵抗値と増分との比ΔR/Rで表される抵抗値変化量との関係が「関係データ」として利用され、トリミング量決定手段36は、目標抵抗値Rmと測定した抵抗値Rとの差ΔRとその抵抗値Rとの比ΔR/Rに応じた比ΔW/Wからトリミング量ΔWを決定するので、関係データの汎用性が高いことから、必ずしも個々の厚膜抵抗体40についてデータを取得しておく必要がないので、その関係データの取得が容易になる利点がある。
【0040】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施できる。
【0041】
例えば、実施例においては、基板12が搬送装置14によって一方向に沿って送られることにより、その基板12と第1抵抗値測定器16とが相対移動させられていたが、反対に、基板12が一定の位置に留められたまま、抵抗値測定器16およびレーザ照射器18を移動させて、抵抗値の測定とトリミングとを順次に実施するようにしても良い。
【0042】
また、実施例においては、トリミング量決定工程58において、予め記憶された関係データと測定された抵抗値とに基づいて、トリミング量すなわち切込み深さΔWが決定され且つ記憶されていたが、トリミング量は、トリミング工程において複数個の厚膜抵抗体40の各々を加工する際に順次に決定しても良い。すなわち、抵抗値測定工程44において測定された抵抗値をRAMに記憶し、これを加工時にトリミング量に変換してもよいのである。
【0043】
また、実施例においては、基板12上の全ての厚膜抵抗体40が予め抵抗値を測定され、且つ抵抗値を同時に測定していない状態でトリミングを施していたが、プローブ46がトリミングの妨げとならない厚膜抵抗体40は、従来と同様に抵抗値を測定しつつトリミングしても良い。
【0044】
また、実施例においては、トリミング量と抵抗値変化量との関係データを、基板12上の厚膜抵抗体40を実際にトリミングしつつその抵抗値変化を測定することで取得していたが、材料固有の抵抗率や各部の寸法等に基づいて理論的に得られる関係データを利用することもできる。
【0045】
また、実施例においては、プリント配線基板52の開口50内に露出させられた先端部の接触部56において端子48に接触させられる複数本のプローブ46が備えられたプローブ・カード24を用いて抵抗値を測定していたが、プローブ46は、抵抗値測定装置16,20に直接固定されるものであってもよい。また、本発明においては、プローブ・カード24がレーザ光26を透過させるものである必要がないので、開口50を有していないプリント配線基板の裏面側(基板12側)にその裏面に対して垂直に立設されたプローブを有するプローブ・カードも用いることができる。すなわち、抵抗値を測定するためのプローブは、可及的に多くの厚膜抵抗体40の抵抗値を同時に測定することができるものであれば、適宜の構造・形式のものを用い得る。
【0046】
また、搬送装置14は、実施例で示したコンベア型のものに限られず、基板12を挟持して一枚ずつ移動させるロボット型のもの等適宜のもので構成し得る。
【0047】
また、実施例では、基板12上の全ての厚膜抵抗体40が1回の抵抗値測定工程44およびトリミング工程62で全て処理されていたが、高密度実装されている等の理由により一回で測定やトリミングが困難な場合には、2回以上に工程を分割してもよい。この場合にも、厚膜抵抗体40とプローブ46との立体的な交叉状態すなわちプローブ46が被さる位置関係となることが差し支えないことに基づき、従来に比較して工数を少なくできる利点がある。
【0048】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のレーザ・トリミング装置の全体構成を説明する図である。
【図2】図1に示される制御装置の機能を説明する機能ブロック線図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれトリミング量と抵抗値変化量との関係データの一例を説明する図である。
【図4】図1のレーザ・トリミング装置を用いたトリミング方法の一例を説明する工程図である。
【図5】図1のレーザ・トリミング装置における抵抗値の測定状態を説明するための平面図である。
【図6】従来のレーザ・トリミング装置におけるトリミング方法を説明するための平面図である。
【図7】図6の適宜の位置における断面図である。
【符号の説明】
10:レーザ・トリミング装置
12:厚膜回路基板
14:搬送装置(移動装置)
16:第1抵抗値測定器(抵抗値測定装置)
18:レーザ照射器
22:制御装置
24:プローブ・カード
26:レーザ光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a laser trimming device and a laser trimming method.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing a thick-film circuit board having a thick-film resistor, laser trimming is performed to finely adjust the resistance value of the thick-film resistor. In this laser trimming, while the resistance value is measured by abutting a probe electrode (probe) against the terminal of a thick film resistor, a cut is made in a part of the resistance with a laser beam to increase the resistance value to a desired value. Increase.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a thick film circuit board is provided with a plurality of thick film resistors. In the laser trimming, a plurality of thick film resistors for measuring the resistance value of each of the plurality of thick film resistors are used. A
[0004]
In both figures, the
[0005]
However, in such a
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a trimming device and a trimming method capable of suppressing an increase in the number of trimming steps.
[0007]
[First means for solving the problem]
In order to achieve the above object, the gist of the first invention is to provide laser trimming for adjusting the resistance value of each of a plurality of thick film resistors formed on a thick film circuit board to a target value. An apparatus for storing (a) relational data for preliminarily storing relational data between a trimming amount and a resistance change amount of the thick-film resistor; and (b) the thickness control means disposed at a predetermined first position. A resistance value measuring device for measuring a resistance value by bringing a plurality of probe electrodes into contact with each of the terminals of the plurality of thick film resistors on the membrane circuit board from above, (c) Trimming amount determination for determining each trimming amount for matching each resistance value to the target value based on the measured resistance values of the plurality of thick film resistors and the stored relation data. Means, (d) the first position and the plurality A moving device for relatively moving the thick film circuit board with respect to the resistance value measuring device between a second position at which the probe electrode of the thick film circuit board is not positioned on the thick film circuit board; Trimming means for trimming each of the plurality of thick film resistors on the thick film circuit board arranged at two positions by the determined amount of trimming.
[Second means for solving the problem]
The gist of the second invention for achieving the above object is that a laser for adjusting the resistance of each of a plurality of thick film resistors formed on a thick film circuit board to a target value. A trimming method, wherein (a) contacting a plurality of probe electrodes from above each of the terminals of the plurality of thick film resistors on the thick film circuit board arranged at a predetermined first position. A resistance value measuring step of measuring each resistance value, and (b) a relation between a trimming amount of the thick film resistor and a resistance value change amount stored in advance, and the measured resistance value. A trimming amount determining step of determining a trimming amount for matching each resistance value of the plurality of thick film resistors to the target value; and (c) searching the plurality of thick film resistors from the first position. Second position where the needle electrode is not located on the thick film circuit board And (d) moving the thick film circuit board relative to the resistance value measuring device until: (d) moving the plurality of thick film resistors on the thick film circuit board arranged at the second position. Trimming each of them by the determined amount of trimming.
[0008]
【The invention's effect】
With this configuration, when the resistance value measurement using the probe electrode is performed at the first position, the trimming amount is determined based on the relation data between the trimming amount and the resistance value change amount stored in advance and the measured value. Is determined, and trimming is performed by the trimming amount at a second position where the probe electrode is not positioned on the thick film circuit board. Therefore, no matter how the probe electrodes are arranged, the probe electrodes do not hinder the trimming, so that the arrangement is not limited in relation to the trimming. Therefore, even if a large number of thick film resistors to be trimmed are provided at high density on the thick film circuit board, the probe electrode can be provided at a position covering the thick film resistor, so that one time The number of probe electrodes that can be used for resistance value measurement increases. As described above, the number of times of trimming is reduced, so that the processing time is shortened and the processing cost is reduced.
[0009]
Note that the relationship data between the trimming amount and the resistance value change amount can take various forms in relation to the trimming control method. For example, the trimming amount can be a length dimension Δa cut by a laser or a ratio (Δx / x) of the cut dimension Δx to the initial dimension x in the cut direction. Further, the amount of change in the resistance value may be an increment ΔR of the resistance value or a ratio (ΔR / R) of the increment ΔR to the initial resistance value R.
[0010]
Other aspects of the invention
Here, preferably, the laser trimming device includes a design value storage unit for previously storing design values (for example, a width dimension, a length dimension, and a target resistance value) of the thick film resistor, The relation storage means stores the trimming amount represented by a ratio Δx / x between an initial dimension and a cut dimension in a cutting direction and a resistance change amount represented by a ratio ΔR / R between an initial resistance value and an increment. The relationship is stored as the relationship data, and the trimming amount determining means includes a ratio Δx corresponding to a ratio ΔR / R between the difference ΔR between the target resistance value and the measured resistance value R and the resistance value R. / X is used to determine the trimming amount Δx. Preferably, the laser trimming method includes a design value storage step for storing the design value in advance, and the trimming amount determining step includes the ratio ΔR / R and the ratio Δx / x stored in advance. And the difference ΔR between the target resistance value and R to determine the trimming amount Δx. In this way, the relational data does not depend on the thickness t or the specific resistance (resistivity) ρ of the thick-film resistor, but is expressed by the ratio L / W of the length L and the width W in the current direction. Therefore, the ratio can be commonly used for a plurality of thick film resistors having the same ratio.
[0011]
Preferably, the plurality of probe electrodes are provided on a probe card disposed above the thick film circuit board so as to cover the thick film circuit board, and an opening provided at a central portion of the probe card. The terminal is brought into contact with the terminal at the tip protruding downward from the portion. In laser trimming using such a general probe card, the base of the probe electrode is fixed outside the inner peripheral edge of the opening. When a large number of thick film resistors are arranged at a high density on the side, the positional relationship is likely to be such that the intermediate portion of the probe electrode covers the thick film resistor. Therefore, conventionally, it was necessary to perform trimming by dividing into a large number of times. By applying the present invention, the effect of reducing the number of times of trimming can be remarkably obtained.
[0012]
Preferably, the relation data is obtained by trimming each of the plurality of thick film resistors while measuring their resistance values. That is, the relationship data between the resistance change amount and the trimming amount can be theoretically obtained from the resistivity specific to the material and the dimensions of the thick-film resistor, but if the relationship data obtained by actually measuring is used. In addition, since errors due to variations in dimensions and shapes at the time of forming a thick film are eliminated, the accuracy of the resistance value after trimming is further improved.
[0013]
Preferably, the trimming method trims a part of the thick-film resistor on the thick-film circuit board while measuring its resistance value, and trims the remainder based on the measured value and the relationship data. It is to trim. With this configuration, the resistance of the thick film resistor that can be trimmed without being disturbed by the probe electrode can be monitored during the trimming, so that there is an advantage that the accuracy of the resistance value after the trimming can be improved. That is, when trimming a thick-film resistor on a single thick-film circuit board, a method of measuring the resistance value and then trimming using related data, and a conventional method of trimming while measuring the resistance value are used. Can also be used in combination.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a laser trimming device (hereinafter, referred to as a trimming device) 10 according to one embodiment of the present invention. In the figure, a
[0016]
The first resistance
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating functions of the
[0020]
The relational data storage means 32 stores relational data (which will be described in detail later) between the trimming amount and the resistance value change amount of the
[0021]
Instead of this, the one in which the cut length Δx is associated with the resistance increment ΔR may be used, but this depends on the original length dimension x in the cut direction, the original resistance value R, and the like. It becomes individual data for each of the
[0022]
Further, the resistance value measuring means 34 controls the first resistance
[0023]
The trimming
[0024]
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of relation data stored in the RAM by the relation
[0025]
(A) shows two curves A and B having different rates of change. Curve A is an example of data when the width W is sufficiently large (L << W) with respect to the length L, and the curve B is sufficiently small with respect to the length L ( L >> W) is an example of data. As shown in this figure, the relationship between the amount of trimming of the
[0026]
Also, (b) also shows two straight lines C and D having different rates of change (gradients). The inclination of these straight lines C and D is determined according to the ratio ΔW / W of the cut length dimension ΔW in the width direction to the width dimension W. Since the inclination increases as the depth of cut in the width direction increases and ΔW / W increases, the rate of increase of the resistance value increment ΔR with respect to the cut length dimension ΔL in the current direction increases. Of the two straight lines C and D shown in the figure, the straight line C shows a case where the cutting depth ΔW is relatively large.
[0027]
Further, as shown in the figure, the rate of increase in resistance value ΔR / R is maintained at a constant slope in the L cut even when the cut length is increased, but increases as the cut length increases in the straight cut. The slope of the rate ΔR / R increases. For this reason, the trimming shape of the
[0028]
The above-mentioned relational data is obtained, for example, by preparing a dummy substrate having the same specifications as the
[0029]
The trimming
[0030]
FIG. 4 is a process diagram illustrating an example of a trimming method using the
[0031]
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the resistance value is being measured as viewed from above the
[0032]
The plurality of
[0033]
As a result of the arrangement of the
[0034]
Returning to FIG. 4, in the trimming
[0035]
Next, in a trimming
[0036]
In addition, during the above-described trimming, there is no obstacle between the
[0037]
After the trimming is completed as described above, in the resistance
[0038]
Here, in the present embodiment, when the resistance value measurement using the
[0039]
In the present embodiment, the design value of the
[0040]
As described above, the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in other embodiments.
[0041]
For example, in the embodiment, the
[0042]
In the embodiment, the trimming amount, that is, the cutting depth ΔW is determined and stored in the trimming
[0043]
In the embodiment, all the thick-
[0044]
In the embodiment, the relationship data between the trimming amount and the resistance value change amount is obtained by measuring the resistance value change while actually trimming the
[0045]
Further, in the embodiment, the resistance is determined by using the
[0046]
Further, the
[0047]
Further, in the embodiment, all the
[0048]
Although not specifically exemplified, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a laser trimming device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating functions of a control device shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of relation data between a trimming amount and a resistance value change amount.
FIG. 4 is a process diagram illustrating an example of a trimming method using the laser trimming device of FIG.
FIG. 5 is a plan view for explaining a measurement state of a resistance value in the laser trimming device of FIG. 1;
FIG. 6 is a plan view for explaining a trimming method in a conventional laser trimming device.
FIG. 7 is a sectional view at an appropriate position in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
10: Laser trimming device
12: Thick film circuit board
14: Transfer device (moving device)
16: 1st resistance value measuring device (resistance value measuring device)
18: Laser irradiator
22: Control device
24: Probe card
26: Laser light
Claims (2)
前記厚膜抵抗体のトリミング量と抵抗値変化量との関係データを予め記憶するための関係記憶手段と、
所定の第1位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の端子の各々にその上方から複数本の探針電極を接触させることによって各々の抵抗値を測定するための抵抗値測定装置と、
その測定した複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値と前記記憶された関係データとに基づいて、各々の抵抗値を前記目標値に一致させるための各々のトリミング量を決定するトリミング量決定手段と、
前記第1位置と前記複数本の探針電極が前記厚膜回路基板上に位置しない第2位置との間で、その厚膜回路基板を前記抵抗値測定装置に対して相対移動させるための移動装置と、
前記第2位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の各々を前記決定されたトリミング量だけトリミングするためのトリミング手段と
を、含むことを特徴とするレーザ・トリミング装置。A laser trimming apparatus for adjusting a resistance value of each of a plurality of thick film resistors formed on a thick film circuit board to a target value,
Relationship storage means for storing in advance the relationship data between the amount of trimming of the thick film resistor and the amount of change in resistance,
A plurality of probe electrodes are brought into contact with each of the terminals of the plurality of thick-film resistors on the thick-film circuit board arranged at a predetermined first position from above to measure respective resistance values. A resistance value measuring device for
Trimming amount determination for determining each trimming amount for matching each resistance value to the target value based on the measured resistance values of the plurality of thick film resistors and the stored relation data. Means,
A movement for relatively moving the thick film circuit board with respect to the resistance value measuring device between the first position and the second position where the plurality of probe electrodes are not positioned on the thick film circuit board; Equipment and
Trimming means for trimming each of the plurality of thick film resistors on the thick film circuit board disposed at the second position by the determined amount of trimming. Trimming device.
所定の第1位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の端子の各々にその上方から複数本の探針電極を接触させることによって各々の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、
予め記憶された前記厚膜抵抗体のトリミング量と抵抗値変化量との関係データと、前記測定された抵抗値とに基づいて、前記複数個の厚膜抵抗体の各々の抵抗値を前記目標値に一致させるための各々のトリミング量を決定するトリミング量決定工程と、
前記第1位置から前記複数本の探針電極が前記厚膜回路基板上に位置しない第2位置まで、その厚膜回路基板を前記抵抗値測定装置に対して相対移動させる移動工程と、
前記第2位置に配置された前記厚膜回路基板上の前記複数個の厚膜抵抗体の各々を前記決定されたトリミング量だけトリミングするトリミング工程と
を、含むことを特徴とするレーザ・トリミング方法。A laser trimming method for adjusting a resistance value of each of a plurality of thick film resistors formed on a thick film circuit board to a target value,
A plurality of probe electrodes are brought into contact with each of the terminals of the plurality of thick-film resistors on the thick-film circuit board arranged at a predetermined first position from above to measure respective resistance values. A resistance value measuring step,
The resistance value of each of the plurality of thick film resistors is set to the target value based on the relation data between the trimming amount and the resistance value change amount of the thick film resistor stored in advance and the measured resistance value. A trimming amount determining step of determining each trimming amount to match the value,
A moving step of relatively moving the thick film circuit board with respect to the resistance value measuring device from the first position to a second position where the plurality of probe electrodes are not positioned on the thick film circuit board;
Trimming each of the plurality of thick-film resistors on the thick-film circuit board disposed at the second position by the determined amount of trimming. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
JP2009277834A (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Taiyosha Electric Co Ltd | Method of manufacturing chip resistor, and chip resistor |
-
2002
- 2002-07-29 JP JP2002220248A patent/JP2004063797A/en active Pending
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