JP2016096290A

JP2016096290A - レーザトリム装置

Info

Publication number: JP2016096290A
Application number: JP2014232486A
Authority: JP
Inventors: 均稲場; Hitoshi Inaba; 浩嗣真田; Hiroshi Sanada; 山口　邦生; Kunio Yamaguchi; 邦生山口; 長友　憲昭; Kensho Nagatomo; 憲昭長友
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-05-26

Abstract

【課題】フレキシブル電子デバイスを吸着しても撓みや浮きの発生を抑制でき、高精度なレーザトリミングが可能なレーザトリム装置を提供すること。【解決手段】表面に電子デバイス２が載置されると共に複数の吸着孔を有した吸着プレート３と、吸着孔に接続され吸着孔内を負圧にして吸着プレートの表面に電子デバイスを吸着する吸引機構と、吸着された電子デバイスの抵抗値を測定可能な抵抗測定機構５と、吸着された電子デバイスの一部にレーザ光Ｌを出射してトリミングを行うレーザ照射機構６とを備え、吸着プレートが、表面に多孔質セラミックスプレート７を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、サーミスタ素子等の電子デバイスの抵抗膜等にレーザ光を照射してトリミングを行うレーザトリム装置に関する。

従来、温度検出用や温度補償用として用いられている薄膜あるいは厚膜タイプのサーミスタとしては、絶縁性基板上に感温抵抗膜であるサーミスタ部を形成し、その両端に端子電極部を形成した構造のものが知られている。このようなサーミスタを含む感温抵抗膜等の抵抗値精度を向上させる手段として、従来、抵抗薄膜である感温抵抗膜（サーミスタ膜）やその表面に形成された櫛歯電極をレーザトリミングして調整する方法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。また、従来のレーザトリミング方法としては、抵抗をモニタリングしながら、感温抵抗膜から形成された抵抗値調整用抵抗パターンを直接レーザトリミングすることで、所望の抵抗特性に調整することが行われている。

近年、フレキシブル基板である樹脂フィルム上に薄膜状のサーミスタ材料及び電極を形成したフィルム型サーミスタセンサが開発され、温度センサ等に広く採用されるようになった。このようなフィルム型サーミスタセンサについても、レーザトリミングにより抵抗値調整を行うことが必要である。

特開平１０−１８９３０８号公報特開平１１−２２４８０６号公報実開昭５７−２００３８４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、フィルム型サーミスタセンサのようなフレキシブル電子デバイスについてレーザトリミングを行う場合、フィルムをフラットに載置面に固定しなければならず、浮きや撓みが発生するとレーザ光の焦点がずれてトリム精度が低下してしまう不都合がある。例えば、特許文献３に記載のレーザ加工装置のように、複数の吸着孔が間隔を空けて形成された吸着プレート上にフレキシブル電子デバイスを載置し、これを真空吸着した状態でレーザ加工を行う装置を使用した場合、吸着孔にフィルムが真空吸着されると、柔軟なフィルムが吸着孔の部分に局所的に引っ張られて撓んでしまう問題があった。このようにフィルムが撓んで浮きが生じると、浮いた部分でレーザ光の焦点がずれてトリム精度が低下してしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、フレキシブル電子デバイスを吸着しても撓みや浮きの発生を抑制でき、高精度なレーザトリミングが可能なレーザトリム装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るレーザトリム装置は、表面に電子デバイスが載置されると共に複数の吸着孔を有した吸着プレートと、前記吸着孔に接続され前記吸着孔内を負圧にして前記吸着プレートの表面に前記電子デバイスを吸着する吸引機構と、吸着された前記電子デバイスの抵抗値を測定可能な抵抗測定機構と、吸着された前記電子デバイスの一部にレーザ光を出射してトリミングを行うレーザ照射機構とを備え、前記吸着プレートが、表面に多孔質セラミックスプレートを有していることを特徴とする。

このレーザトリム装置では、吸着プレートが、表面に多孔質セラミックスプレートを有しているので、多数の微細な吸着孔が表面全体に形成されている多孔質セラミックスプレートに電子デバイスが高い平坦性を有して密着され、撓みや浮きを抑制することができる。また、表面に局所的又は部分的に吸着孔が形成された従来の吸着プレートでは、吸着孔部分と吸着孔がない部分とでレーザ光の熱吸収に差が生じてしまい温度分布が不均一になるのに対し、本発明では、微細な吸着孔が多孔質セラミックスプレートの表面全体に一様に形成されているので、温度分布が生じ難く、照射されたレーザ光の熱吸収が表面全体で良好になると共に、表面全体で高い温度均一性が得られる。したがって、安定した温度で抵抗値を測定することができ、高い平坦性によってレーザ光の焦点が合い、高い精度のレーザトリミングが可能になる。

第２の発明に係るレーザトリム装置では、第１の発明において、前記多孔質セラミックスプレートの表面に前記トリミングを行う前記電子デバイスとは別に前記電子デバイスの基準素子が設置され、前記抵抗測定機構が、前記基準素子の抵抗値も測定可能であることを特徴とする。
すなわち、このレーザトリム装置では、多孔質セラミックスプレートの表面にトリミングを行う電子デバイスとは別に電子デバイスの基準素子が設置され、抵抗測定機構が、基準素子の抵抗値も測定可能であるので、同じ多孔質セラミックスプレートの表面に設置された基準素子の抵抗値に基づいて電子デバイスの抵抗値が所定の抵抗特性となるようにトリミング量を求めることが可能になる。

第３の発明に係るレーザトリム装置では、第１又は第２の発明において、前記電子デバイスが、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成された抵抗膜と、前記抵抗膜に接続されて前記絶縁性フィルム上に形成された一対の電極とを備えた素子であることを特徴とする。
すなわち、このレーザトリム装置では、電子デバイスが、絶縁性フィルムと、絶縁性フィルム上に形成された抵抗膜と、抵抗膜に接続されて絶縁性フィルム上に形成された一対の電極とを備えた素子であるので、多孔質セラミックスプレート上に高い平坦性をもって絶縁性フィルムを吸着することができ、抵抗膜又は電極を正確にレーザトリミングして高い精度で抵抗値調整を行うことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るレーザトリム装置によれば、吸着プレートが、表面に多孔質セラミックスプレートを有しているので、フレキシブル電子デバイスであっても撓みや浮きを抑制することができると共に高い温度均一性が得られ、高精度なレーザトリミング及び抵抗値調整が可能になる。

本発明に係るレーザトリム装置の一実施形態を示す概略的な全体の構成図である。本実施形態において、吸着プレートを示す断面図である。本実施形態において、レーザトリミングされたフレキシブル電子デバイスを示す平面図である。

以下、本発明に係るレーザトリム装置における一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。

本実施形態のレーザトリム装置１は、図１及び図２に示すように、表面に電子デバイス２が載置されると共に複数の吸着孔を有した吸着プレート３と、吸着孔に接続され吸着孔内を負圧にして吸着プレート３の表面に電子デバイス２を吸着する吸引機構４と、吸着された電子デバイス２の抵抗値を測定可能な抵抗測定機構５と、吸着された電子デバイス２の一部にレーザ光Ｌを出射してトリミングを行うレーザ照射機構６とを備えている。

上記吸着プレート３は、表面に多孔質セラミックスプレート７を有している。すなわち、吸着プレート３は、複数の貫通孔８ａが形成された吸着用ステージ８と、吸着用ステージ８上に設置された多孔質セラミックスプレート７とを備えている。この多孔質セラミックスプレート７は、アルミナで形成されており、数μｍ〜十数μｍ径の微細な吸着孔が多数形成されている。

なお、吸着用ステージ８及び多孔質セラミックスプレート７は、受け部材９に支持されている。この受け部材９には、吸着用ステージ８の貫通孔８ａに接続された吸引用孔９ａが形成されている。
上記吸着用ステージ８は、温度調整機構（図示略）によって一定の温度に調整されている。
上記吸引機構４は、上記吸引用孔９ａと、吸引用孔９ａに接続された真空ポンプ等の吸引源１０とを備えている。

上記レーザ照射機構６は、例えば波長５３２ｎｍのレーザ光Ｌを出射するＳＨＧレーザ（図示略）と、ＳＨＧレーザからのレーザ光Ｌを電子デバイス２に向けて光路変更するガルバノミラー（図示略）とを備えている。

上記電子デバイス２は、図３に示すように、絶縁性フィルム１１と、絶縁性フィルム１１上に形成された抵抗膜１２と、抵抗膜１２に接続されて絶縁性フィルム１１上に形成された一対の電極１３とを備えた素子である。本実施形態では、電子デバイス２として、抵抗膜１２が薄膜サーミスタ部とされたフィルム型サーミスタセンサが採用される。
上記絶縁性フィルム１１は、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで矩形状に形成されている。なお、絶縁性フィルム１１としては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート等でも構わない。

上記抵抗膜１２は、例えばＴｉＡｌＮのサーミスタ材料で形成されている薄膜サーミスタ部である。特に、この薄膜サーミスタ部は、一般式：Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
上記電極１３は、抵抗膜１２の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極１３ｂと、一対の櫛型電極１３ｂに接続され絶縁性フィルム１１の表面にパターン形成された一対の端子電極１３ａとで構成されている。
上記端子電極１３ａ及び櫛型電極１３ｂは、例えば抵抗膜１２上に形成された膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍで形成された電極層とを有している。

また、本実施形態のレーザトリム装置１は、多孔質セラミックスプレート７の表面にトリミングを行う電子デバイス２とは別に電子デバイスの基準素子２Ａが設置されている。この基準素子２Ａは、測定対象の電子デバイス２と同じ構造のものが採用される。
上記抵抗測定機構５は、基準素子２Ａの抵抗値も測定可能である。
この抵抗測定機構５は、抵抗計測器本体１４と、抵抗計測器本体１４に一対の測定用配線５ｂを介して接続されている一対の測定用プローブ５ａと、抵抗計測器本体１４に一端が接続され基準素子２Ａの一対の端子電極１３ａに他端が接続された一対の基準素子用配線５ｃとを備えている。

上記一対の測定用プローブ５ａは、測定用の電子デバイス２の一対の端子電極１３ａに接触させて電子デバイス２の抵抗値を測定する端子である。
上記抵抗計測器本体１４は、レーザ照射機構６の制御を行う機能も有しており、測定した抵抗値に基づいてレーザ照射機構６を制御してレーザトリミングを行う。

このレーザトリム装置１による電子デバイス２のレーザトリミング方法について以下に説明する。
まず、図１に示すように、複数の電子デバイス２が形成された大判の絶縁性フィルム１１を、多孔質セラミックスプレート７上に載置すると共に、吸引機構４により絶縁性フィルム１１を真空吸着する。

この際、吸引用孔９ａ及び貫通孔８ａを介して、多孔質セラミックスプレート７内にある多数の吸着孔内の空気が吸引されて負圧とされることで、多孔質セラミックスプレート７の表面に絶縁性フィルム１１が吸着される。
この状態で、基準素子２Ａの抵抗値を計測すると共に、大判の絶縁性フィルム１１上の複数の電子デバイス２のうち任意の一つを選択し、その端子電極１３ａに測定用プローブ５ａを当接し、抵抗値を計測する。

次に、抵抗計測器本体１４は、得られた基準素子２Ａの抵抗値と測定対象の電子デバイス２の抵抗値とに基づいて、測定対象の電子デバイス２の抵抗膜１２又は櫛形電極１３のトリミング量を算出する。この際、抵抗計測器本体１４は、基準素子２Ａの抵抗値に基づいて電子デバイス２の抵抗値が所定の抵抗特性となるようにトリミング量を算出する。なお、基準素子２Ａの抵抗値によって多孔質セラミックスプレート７の表面温度及び周囲温度を算出し、これらの温度から測定対象の電子デバイス２の抵抗値について温度補償を行っても構わない。

そして、算出されたトリミング量に基づいて、抵抗計測器本体１４はレーザ照射機構６を制御して抵抗膜１２又は櫛形電極１３の所定位置にレーザ光Ｌを照射し、所定のトリミング量でレーザトリミングを行うことで抵抗値調整が行われる。例えば、図３に示すように、抵抗膜１２の一部をレーザトリミングして抵抗膜１２を線状に除去したトリミング部Ｘを形成する。

このように本実施形態のレーザトリム装置１では、吸着プレート３が、表面に多孔質セラミックスプレート７を有しているので、多数の微細な吸着孔が表面全体に形成されている多孔質セラミックスプレート７に電子デバイス２が高い平坦性を有して密着され、撓みや浮きを抑制することができる。また、微細な吸着孔が多孔質セラミックスプレート７の表面全体に一様に形成されているので、温度分布が生じ難く、照射されたレーザ光Ｌの熱吸収が表面全体で良好になると共に、表面全体で高い温度均一性が得られる。したがって、安定した温度で抵抗値を測定することができ、高い平坦性によってレーザ光Ｌの焦点が合い、高い精度のレーザトリミングが可能になる。

特に、電子デバイス２が、絶縁性フィルム１１と、絶縁性フィルム１１上に形成された抵抗膜１２と、抵抗膜１２に接続されて絶縁性フィルム１１上に形成された一対の電極１３とを備えた素子であるので、多孔質セラミックスプレート７上に高い平坦性をもって絶縁性フィルム１１を吸着することができ、抵抗膜１２又は電極１３を正確にレーザトリミングして高い精度で抵抗値調整を行うことができる。

また、多孔質セラミックスプレート７の表面にトリミングを行う電子デバイス２とは別に電子デバイスの基準素子２Ａが設置され、抵抗測定機構５が、基準素子２Ａの抵抗値も測定可能であるので、同じ多孔質セラミックスプレート７の表面に設置された基準素子２Ａの抵抗値に基づいて電子デバイス２の抵抗値が所定の抵抗特性となるようにトリミング量を求めることが可能になる。

次に、本発明に係るレーザトリム装置について、上記実施形態に基づいて実際にレーザトリミングを行った結果を説明する。

本発明の実施例では、直径２００ｍｍの吸着用ステージ上に、直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍ、吸着孔径１０μｍのアルミナ多孔質セラミックスプレートを設置したものを使用した。このアルミナ多孔質セラミックスプレートの表面に、フィルム型サーミスタセンサであるフレキシブルな上記の電子デバイスが複数形成された大判の絶縁性フィルムを吸着させ、抵抗値を測定すると共に、レーザトリミングを行った。

なお、比較のため、多孔質セラミックスプレートを使用せず、吸着用ステージに上記大判の絶縁性フィルムをテープ止めして、同様に抵抗値を測定すると共に、レーザトリミングを行った。
この結果、比較例では、大判の絶縁性フィルム内の温度分布が２５℃±０．５℃と安定せず、トリムによる抵抗値精度は目標値に対して２．０％であったのに対し、本発明の実施例では、大判の絶縁性フィルム内の温度分布が２５℃±０．０５℃と安定し、トリムによる抵抗値精度は目標値に対して０．３％となった。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１…レーザトリム装置、２…電子デバイス、２Ａ…基準素子、３…吸着プレート、４…吸引機構、５…抵抗測定機構、６…レーザ照射機構、７…多孔質セラミックスプレート、１１…絶縁性フィルム、１２…抵抗膜、１３…電極、Ｌ…レーザ光

Claims

表面に電子デバイスが載置されると共に複数の吸着孔を有した吸着プレートと、
前記吸着孔に接続され前記吸着孔内を負圧にして前記吸着プレートの表面に前記電子デバイスを吸着する吸引機構と、
吸着された前記電子デバイスの抵抗値を測定可能な抵抗測定機構と、
吸着された前記電子デバイスの一部にレーザ光を出射してトリミングを行うレーザ照射機構とを備え、
前記吸着プレートが、表面に多孔質セラミックスプレートを有していることを特徴とするレーザトリム装置。
請求項１に記載のレーザトリム装置において、
前記多孔質セラミックスプレートの表面に前記トリミングを行う前記電子デバイスとは別に前記電子デバイスの基準素子が設置され、
前記抵抗測定機構が、前記基準素子の抵抗値も測定可能であることを特徴とするレーザトリム装置。
請求項１又は２に記載のレーザトリム装置において、
前記電子デバイスが、絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルム上に形成された抵抗膜と、
前記抵抗膜に接続されて前記絶縁性フィルム上に形成された一対の電極とを備えた素子であることを特徴とするレーザトリム装置。