JP2008135426A - Laser trimming method for resistor, and laser trimming apparatus used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、0603サイズや0402サイズの微小抵抗チップのレーザトリミング方法とそれに用いるレーザトリミング装置に関するものである。 The present invention relates to a laser trimming method of a micro resistance chip having a size of 0603 or 0402 and a laser trimming apparatus used therefor.
従来のレーザトリミング方法では、休止時間Tとしてレーザパルスを間欠的に抵抗体に照射し、ビームスキャナーにてレーザパルスの照射位置を抵抗体上において一定速で走査していた。したがって、加工速度と休止時間Tにより決定される連続するレーザパルスの照射位置(いわゆるバイトサイズ)は一定となり、そして、電気抵抗値等の測定値が予め設定された最終目標値Rfを超えた時点で、レーザパルス照射を停止してレーザトリミングを終了していた。 In the conventional laser trimming method, a laser pulse is intermittently irradiated to the resistor as the rest time T, and the irradiation position of the laser pulse is scanned on the resistor at a constant speed by a beam scanner. Therefore, the irradiation position (so-called byte size) of the continuous laser pulse determined by the processing speed and the pause time T is constant, and when the measured value such as the electrical resistance value exceeds the preset final target value Rf Then, the laser pulse irradiation was stopped and the laser trimming was finished.
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
上記従来例では、1回のレーザパルス照射により変化する電気抵抗測定値の変化量をΔRtとすると、バイトサイズは一定であるため、レーザトリミング終了後の電気抵抗値はRfからRf+ΔRtの範囲でばらつくので、精度が低かった。 In the above conventional example, if the amount of change in the measured electrical resistance value that changes due to one laser pulse irradiation is ΔRt, the byte size is constant, and thus the electrical resistance value after the end of laser trimming varies in the range of Rf to Rf + ΔRt. So the accuracy was low.
そこで、トリミング中の電気抵抗値が最終目標値に近づいたときに、休止時間Tを変更することでバイトサイズを変更し、レーザトリミングの精度を高くする方法が開発された。すなわち、電気抵抗の最終目標値と、レーザトリミング直後の測定値との差ΔRfmを、ΔRtと関連付けて休止時間Tを決定することでレーザトリミングの精度を高めていた。 In view of this, a method has been developed in which the byte size is changed by changing the pause time T when the electric resistance value during trimming approaches the final target value, and the accuracy of laser trimming is increased. That is, the accuracy of laser trimming is improved by determining the rest time T by associating the difference ΔRfm between the final target value of electrical resistance and the measured value immediately after laser trimming with ΔRt.
しかしながら上記方法では、レーザパルス照射の休止時間Tのみを短くするため、レーザパルス照射部が加熱されやすくなり、マイクロクラックが発生しやすくなる。したがって、レーザパルス照射後の電気抵抗値の変化量が大きくなるので、特に抵抗体の面積が小さい0603サイズや0402サイズのチップ抵抗では、レーザトリミングの精度が低くなる。 However, in the above method, since only the laser pulse irradiation pause time T is shortened, the laser pulse irradiation part is easily heated, and microcracks are easily generated. Therefore, since the amount of change in the electrical resistance value after laser pulse irradiation is large, the accuracy of laser trimming is low particularly in the case of a chip resistor having a small resistor area of 0603 size or 0402 size.
そこで本発明は、0603サイズや0402サイズの微小抵抗のレーザトリミングの精度を高めることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the accuracy of laser trimming of a micro resistance of 0603 size or 0402 size.
上記目的を達成するために本発明は、抵抗体の電気抵抗値を測定しながらレーザパルスを間欠的に照射することにより抵抗体の電気抵抗値の調整を行うレーザトリミング方法であって、レーザパルス照射後の前記抵抗体の電気抵抗値を、直流で測定して目標抵抗値と照合するとともに、前記電気抵抗値を所定の周波数帯の交流で測定し、前記交流で測定した周波数特性と、予め登録しておいた電気抵抗値の周波数特性と照合することにより次のレーザパルスの照射を決定する抵抗体のレーザトリミング方法であるため、交流測定による周波数特性を目標周波数特性と照合することで、レーザトリミング部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルス照射を決定することができるので、その結果レーザトリミングの精度を高めることができる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a laser trimming method for adjusting an electrical resistance value of a resistor by intermittently irradiating a laser pulse while measuring the electrical resistance value of the resistor. The electrical resistance value of the resistor after irradiation is measured with a direct current and collated with a target resistance value, the electrical resistance value is measured with an alternating current in a predetermined frequency band, and the frequency characteristic measured with the alternating current Because it is a laser trimming method of a resistor that determines the irradiation of the next laser pulse by collating with the frequency characteristic of the registered electrical resistance value, by comparing the frequency characteristic by AC measurement with the target frequency characteristic, It is possible to determine whether a large microcrack has occurred in the laser trimming part and to determine the next laser pulse irradiation. It is possible to enhance the accuracy.
本発明のレーザトリミング方法は、レーザトリミング途中の抵抗体の電気抵抗値を直流で行うとともに、所定の周波数帯の交流で測定し、その周波数特性と予め登録しておいた目標周波数特性と照合することで、レーザパルス照射部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルスの照射を決定するので、0603サイズや0402サイズなどの抵抗体の面積が小さく、特にマイクロクラックの発生しやすいチップ抵抗のレーザトリミングの精度を高める効果を奏する。 In the laser trimming method of the present invention, the electrical resistance value of the resistor in the middle of laser trimming is measured with a direct current, measured with an alternating current in a predetermined frequency band, and the frequency characteristic is compared with a pre-registered target frequency characteristic. Thus, since it is determined whether or not a large microcrack is generated in the laser pulse irradiation portion and the next laser pulse irradiation is determined, the area of the resistor such as the 0603 size or 0402 size is small. There is an effect of increasing the precision of laser trimming of the chip resistance that is likely to occur.
以下、図を用いて本発明のレーザトリミング方法とそれに用いるレーザトリミング装置について説明する。 The laser trimming method of the present invention and the laser trimming apparatus used therefor will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態におけるレーザトリミング装置の構成図である。レーザトリミング装置には、レーザパルスを発振するレーザ光源1が設けられており、レーザ発振制御回路2でその出力は制御されている。また、レーザ光源1の出力側には、レーザ光源1から発振されたレーザパルス3の光路を制御するガルバノメータ型レーザビームスキャナー4が設けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser trimming apparatus according to an embodiment of the present invention. The laser trimming apparatus is provided with a laser light source 1 that oscillates a laser pulse, and its output is controlled by a laser
ガルバノメータ型レーザビームスキャナー4の内部では、レーザ光源1から発振されたレーザパルス3はビームエキスパンダ5で広げられた後、ガルバノメータ6で角度を制御されたスキャナミラー7で所定の方向に反射される。スキャナミラー7で反射されたレーザパルス3はf−θレンズ8で収束してミラー9で反射されてレーザトリミングを行う抵抗体10の所定の位置に照射される。
Inside the galvanometer type
上下駆動機構11の先端には抵抗体10の抵抗値を測定するための複数のプローブ12が設けられており、上下駆動機構11により高さを調整することで、抵抗体10への接離を行う。プローブ12は直流抵抗測定器13と交流抵抗測定器14に電気的に接続されており、レーザトリミング中の抵抗体10の電気抵抗値の直流成分と交流成分を、プローブ12を抵抗体10に接触させることで測定することができる。
A plurality of probes 12 for measuring the resistance value of the
直流抵抗測定器13および交流抵抗測定器14で測定された抵抗体10の電気抵抗値は、電気信号に変換後に出力され、演算器15に入力される。演算器15から出力した電気信号は動作制御装置16に入力されてビームスキャナー制御回路17に制御信号が出力される。演算器15の演算結果をもとに、ビームスキャナー制御回路17でレーザパルス3の抵抗体10への照射条件を制御し、トリミング量の制御を行う。
The electrical resistance value of the
次に図2を用いて本発明のレーザトリミング方法について説明する。 Next, the laser trimming method of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態では、酸化ルテニウムに微量ビスマスなどを添加し、バインダーとしてガラス材料を添加して焼成したいわゆる厚膜抵抗体のレーザトリミング方法を説明する。 In this embodiment, a laser trimming method of a so-called thick film resistor, in which a trace amount of bismuth or the like is added to ruthenium oxide and a glass material is added as a binder and fired, will be described.
図2は本発明のレーザトリミング方法の処理フローを示している。まず初めにレーザトリミングを開始し(20)、X−Yステージにより抵抗体10を所定の位置に搬入する(21)。次に抵抗体10の所定の位置にレーザパルス3の照射位置を決定し(22)、上下駆動機構11により測定用プローブ12を下降させ抵抗体10の外部電極に接触させる(23)。そしてレーザパルス3を抵抗体10に照射し(24)、測定用プローブ12を介して直流抵抗測定器13および交流抵抗測定器14で抵抗体10の直流での電気抵抗値と、交流での電気抵抗値を測定する(25)、(26)。
FIG. 2 shows a processing flow of the laser trimming method of the present invention. First, laser trimming is started (20), and the
測定された交流での電気抵抗値は、演算器15で演算され、周波数特性ΔRFnとして出力される(27)。
The measured electric resistance value at alternating current is calculated by the
次に、直流抵抗測定器13で測定された抵抗体10の直流での電気抵抗値Rmと、最終の調整目標抵抗値Rzとの差分を求める(28)。ここで差分Rz−Rmが所定の抵抗値R1を超えている場合、再度レーザパルス3を照射するのであるが、その前に、目標とする予め登録されている周波数特性と、(27)で出力された抵抗体10の周波数特性と比較、照合を行う。そしてその照合結果を基に、再度レーザパルス3を照射するか否かを決定する(29)。また、差分Rz−Rmが所定の抵抗値R1以下となれば、レーザパルス3の照射を停止してレーザトリミングを終了する(30)。
Next, a difference between the direct current electric resistance value Rm of the
次に周波数特性の照合について説明する。レーザパルス3を照射毎に直流での電気抵抗値を測定するとともに、交流での電気抵抗値の測定を行い(26)、演算器15にて図3に示す周波特性ΔRfnを演算して求める。ΔRfnはn回のレーザパルスを照射した後の周波数特性である。
Next, verification of frequency characteristics will be described. Each time the laser pulse 3 is irradiated, the electrical resistance value at DC is measured and the electrical resistance value is measured at AC (26), and the
ここで、測定周波数は数ヘルツから最大数1000KHz程度とし、具体的には測定した周波数帯域での電気抵抗の揺らぎで定義してもよいし、周波数成分の微分値dR/dfとして定義してもよい。図3の例では、2つの抵抗体10における高周波特性ΔRf1とΔRf2の一例であり、測定周波数帯域における電気抵抗値のP−Vとしたものである。
Here, the measurement frequency is from several hertz to a maximum of several thousand kHz, and may be specifically defined by fluctuations in electrical resistance in the measured frequency band, or may be defined as a differential value dR / df of the frequency component. Good. In the example of FIG. 3, it is an example of the high-frequency characteristics ΔRf 1 and ΔRf 2 of the two
照合する周波数特性は、予め目標仕様ΔRfとして演算器15に登録しておく。演算器15内では、目標仕様ΔRfと、抵抗体15の周波数特性ΔRfnとを比較し、所定の範囲に入っているかどうかを判断する(29)。所定の範囲に入っている場合、レーザパルス3によるマイクロクラックの発生は少ないと判断し、調整目標抵抗値Rzとなるように再度レーザパルス3を照射してトリミングを継続する。一方、抵抗体10の周波数特性ΔRfnが目標仕様ΔRfに対し所定の範囲を超えている場合は、マイクロクラックが発生していると判断し、以降のレーザトリミングを中止する。
The frequency characteristic to be verified is registered in advance in the
また、抵抗体10の周波数特性ΔRfnが目標仕様ΔRfに対し所定の範囲を超えている場合においても、n回めのレーザパルス照射後の抵抗体10の周波数特性ΔRfnと、(n+1)回目のレーザパルス照射後の抵抗体10の周波数特性ΔRfn-1とを比較して、一定の関係がある場合、調整目標抵抗値Rzに補正をかけることでレーザトリミングを継続してもよい。
Even when the frequency characteristic ΔRf n of the
上記のように、直流での電気抵抗値とともに交流での電気抵抗値を測定することにより求めた周波数特性ΔRfnから、レーザパルス3の照射による抵抗体10に生じるマイクロクラックの有無を判断できるため、マイクロクラックによるレーザトリミング終了後の抵抗ドリフトを防止することができるので、その結果レーザトリミングの精度を高めることができる。
As described above, since it is possible to determine the presence / absence of microcracks generated in the
上記の例は、目標とする周波数特性ΔRfを予め登録する一例であるが、抵抗体10のレーザトリミング前に、周波数特性ΔRfを測定し、各々の抵抗体10毎の目標とする周波数特性ΔRfとして登録しておいてもよい。上記のように個別の目標値を設定することで、抵抗体10のロットなどが変わったときのばらつきを解消することができる。
The above example is an example in which the target frequency characteristic ΔRf is registered in advance, but the frequency characteristic ΔRf is measured before laser trimming of the
上記のようにレーザパルス照射後の電気抵抗値の周波数特性から抵抗体10のマイクロクラックの有無を判断できるのは、レーザパルス照射後の電気抵抗値の変化量が抵抗体10の内部構造に影響を受けるからである。図4にレーザパルス照射後の抵抗体10の模式図を示す。図4(a)は抵抗体10のレーザパルス照射部の模式図、図4(b)、(c)はレーザパルス照射部直下の抵抗体10の断面の模式図をそれぞれ示している。
As described above, the presence or absence of microcracks in the
レーザパルスを照射することにより、レーザパルス照射部31はレーザパルス照射時間とその間の休止時間Tとで間欠的に抵抗体10に照射され、スキャナミラー7で走査されることから図4(a)に示す外観を呈す。レーザパルス照射部31の周辺には熱影響部32とマイクロクラック33が生じることになる。そのレーザパルス照射部31の直下は、レーザパルス3の照射条件により、図4(b)や図4(c)に示すような模式図の断面構造となる。
By irradiating the laser pulse, the laser pulse irradiating unit 31 is intermittently irradiated on the
図4(c)はレーザパルス3の照射により抵抗体10の内部構造が大きく変化している場合の一例を示している。すなわち、主材料である酸化ルテニウム36に、ガラスや微量添加物であるビスマスなどの偏析37が増加し、さらに、表面からのマイクロクラック38が発生している。したがって、通電したとき抵抗体10を流れる電流Iの経路は乱れ、その結果レーザパルス3照射後の抵抗変化量は大きくなる。
FIG. 4C shows an example in which the internal structure of the
上記に対し、図4(b)は、レーザパルス3の照射により抵抗体10の内部構造がほとんど変化していない一例を示している。主材料である酸化ルテニウム34に分散して微量添加物のビスマスやガラスなどのバインダー35が偏析しており、通電したとき電流Iの経路が乱れない。したがって、レーザパルス3照射後の抵抗変化は小さく安定することとなる。
On the other hand, FIG. 4B shows an example in which the internal structure of the
上述したように、レーザパルス3照射後に抵抗体10の周波数特性から、レーザパルス3照射による抵抗体10への影響を推定することができるため、レーザトリミングの精度を高めることが可能となる。
As described above, since the influence on the
本発明に係るレーザトリミング方法は、レーザトリミング途中の抵抗体の電気抵抗値を直流で行うとともに、所定の周波数帯の交流で測定し、その周波数特性と予め登録しておいた目標周波数特性と照合することで、レーザパルス照射部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルスの照射を決定するので、特に抵抗体の面積が小さく、マイクロクラックの発生しやすい0603サイズや0402サイズなどのチップ抵抗のトリミング方法に有用である。 In the laser trimming method according to the present invention, the electrical resistance value of the resistor in the middle of laser trimming is measured with a direct current and measured with an alternating current in a predetermined frequency band, and the frequency characteristic is compared with a target frequency characteristic registered in advance. Thus, it is determined whether or not a large microcrack is generated in the laser pulse irradiation portion, and the next laser pulse irradiation is determined. Therefore, the area of the resistor is small, and the 0603 size in which microcracks are easily generated This is useful for a trimming method of chip resistance such as 0402 size.
1 レーザ光源
2 レーザ発振制御回路
3 レーザパルス
9 ミラー
10 抵抗体
11 上下駆動機構
12 測定用プローブ
13 直流抵抗測定器
14 交流抵抗測定器
15 演算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser
Claims (2)
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JP2006318242A JP2008135426A (en) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | Laser trimming method for resistor, and laser trimming apparatus used for the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011077336A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Omron Corp | Laser beam machining device and laser beam machining method |
-
2006
- 2006-11-27 JP JP2006318242A patent/JP2008135426A/en active Pending
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