JPS60219709A

JPS60219709A - レ−ザトリミング装置

Info

Publication number: JPS60219709A
Application number: JP59076244A
Authority: JP
Inventors: 金子　恒雄; 雅雄瀬川; 笠井　則男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1985-11-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、レーザトリミング装置に係り、特に膜抵抗
体の製造に際してその絶縁基体上に形成された抵抗体の
抵抗値を調整し得るようにしたものに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように、近時では、電子機器等の小形軽量化を図
るために、混成集積回路が多く使用されるようになって
きている。この混成集積回路は、一般に、絶縁基板に導
体材料及び抵抗材料を印刷してなる厚膜基板に、リード
線のないチップタイプの受動素子や能動素子を半田付け
して構成されるものである。

第１図は、このような厚膜基板の従来の製造方法を説明
するためのものである。すなわち、第１図（ａ）に示す
ような例えばアルミナ等のセラミック材料で形成された
絶縁基板Ｊ１に、第１図（ｂ）に示すように、一対の配
線導体層１２゜１３を形成する。この配線導体層ｉｚ、
ｉｓは、例えば銀−／ぞラゾウｔ−（Ａｇ／Ｐｄ）粉末
を含む導体イーストを、スクリーン印刷法を用いて印刷
・焼成させることにより形成されるものである。

そして、第１図（ｅ）に示すように、上記一対の配線導
体層１２．１３間に、例えば酸化ルテニウム（ＲｕＯ２
）粉末及びガラスフリットを含む抵抗バースト（例えば
変性ニトリルゴム）を、スクリーン印刷法を用いて印刷
・焼成させることにより、抵抗体１４を形成する。その
後、第１図（ｄ）に示すように、上記配線導体層１２．
１３と、抵抗体１４との重なり合う部分にＹＡＧレーザ
を照射し、抵抗体１４を炭化させて、配線導体層１２，
１３と抵抗体１４とを導通させる接続部１５．１６を形
成する。

この場合、抵抗体１４としては、最終的に所望の抵抗値
（以下最終抵抗値という）を得るために、適切なシート
抵抗値を有するペーストが用いられ、形成後の抵抗値（
以下初期抵抗値という）が上記最終抵抗値以下になるよ
うに、その幅（Ｗ）及び長さくＬ）があらかじめ設計さ
れて形成されるものである。そして、その後、第１図（
、）に示すように、抵抗体１４の成分であるガラスフリ
、トと導体粒子つまり上記酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）
粉末とを飛散させ得る高出力のレーザ光をパルス状に抵
抗体１４の側部から内方に照射して幅（Ｗ′）だけ裁断
する、いわゆるトリば／グ工程を施し、抵抗体１４の幅
（Ｗ）　’に減少させ抵抗値を増加させて、上記最終抵
抗値を得るようにしている。

なお、第２図は、抵抗体１４の幅（Ｗ）に対する裁断量
（Ｗ′〕の割合（Ｗ／β〔チ〕）と抵抗値の変化率（Ｐ
（、％〕ンとの関係を示しているもので、抵抗体１４の
幅（Ｗ）が減少する程、抵抗値が増加することがわかる
ものである。

第３図は上記トリミング工程を行なうための従来のレー
ザトリミング装置を示すもので、以下、第４図に示すフ
ローチャートに基づいて簡単に説明すると、まず、キー
ゲートノアを操作して演算処理回路１８を駆動させスタ
ートさせる（ステップ（Ｓａ））。すると、抵抗体ノ４
の抵抗値がプローブ１９とプリツノ回路２０とでき↑測
され（ステップ（Ｓｂ））　、判定回路２ノによりあら
かじめ設定された最終抵抗値よジも低いか否かが判定さ
れて（ステップＣ３Ｑ））　、その判定結果（ステップ
（Ｓｄ））が演算処理回路ノ８に供給される。そして、
計測値が最終抵抗値よりも低い（ｙＥｓ　）場合、演算
処理回路１８はレーデ光源部２２のＱスイッチ２３を発
振動作させる。

このレーデ光源部２２は、上記Ｑスイッチ２３の外に、
ポンピングランプｚ　（、ＹＡＧロヴドｚ　ｓ　、　ア
バ−チャｚ　６Ｅｔヒ’ａｚ　７　、　ｚ　ｇ等カラ構
成されているものである。

すると、設定回路２９にあらかじめ設定されている電流
がポンピングランデ２４に流れ、ＹＡＧロッド２５から
レーデビームが発生される（ステップ（Ｓｅ））。そし
て、このレーザビームが、Ｘ位置制御機構３０及びＹ位
置制御機構３ノによってＸ−Ｙ方向に位置制御されて対
物レンズ３２で抵抗体１４上に集光され、ここにレーザ
カッティングが行なわれるものである。

なお、上記Ｘ位置制御機構３０及びＹ位置制御機構３Ｊ
ｌｌ−ｉ、上記演算処理回路１８の出力が供給される制
御回路３３からの出力信号で制御されるＸ−Ｙ駆動回路
３４によってコントロールされ、レーザビームをＸ−Ｙ
方向に移動させ得るものである。

このようにして、レーザカッティングされた抵抗体１４
は、再びプローグ１９とプリツノ回路２０とによって抵
抗値計測され、判定回路ｚ１で最終抵抗値に到達したか
否かが判定される（ステップ（Ｓｆ））。そして、最終
抵抗値に到達していない場合（ＮＯ）には、演算処理回
路１８は再びステップ（ｓｂ）の処理を行なうようにな
り、最終抵抗値に到達した場合（ＹＥＳ）には、演算処
理回路１８はレーデ光源部２２のＱスイッチ２３０発振
動作を停止させ、レーデビームの発生が停止され、ここ
にレーデカッティングが終了されるものである（ステッ
プ（Ｓｇ））。

一方、上記ステップ（Ｓｄ）で、計測値が最終抵抗値よ
ジも高い（Ｎｏ）場合には、簡単に抵抗値を減少させる
手段がないため、その厚膜基板に不良品の表示を行ない
（ステップ（Ｓｈ））　、不良品として処理するように
しているものである。

このため、極めて歩留りが悪く量産性に欠けるという問
題を有している。そこで、上述したトリミング工程Ｖ′
Ｃよる抵抗値の増加を見込んで最終抵抗値以下の抵抗値
となるように抵抗体Ｉ４の＠（Ｗ）や長さくりを設計す
る必要があるが、スクリーン製版条件や印刷条件の違い
によ！７膜厚が増減することによジ、最終抵抗値に対し
て初期抵抗値が低下しすぎることも多々あるものである
。

そして、初期抵抗値が最終抵抗値よりも低下しすぎた場
合、必然的に上記トリミング工程による裁断ｔ（Ｗ’）
を大きくする必要が生じるが、この裁断量（Ｗ′）を大
きくしすぎると、抵抗体４の電気的特性が劣下し、信号
にドリフト現象が生じたり、ノイズが混入され易くなる
という問題も生じる。

このため、従来では厚膜基板を量産する場合に、量産前
に一旦抵抗体を試し焼きして抵抗値を確認し、これに基
づいて抵抗体の形状、スクリーン製版条件、印刷条件の
変更や、異種の抵抗ペーストをブレンドする等して、初
期抵抗値を修正するようにする必要がらり、作業工数が
多く製造が極めて困［ｔＫなるものである。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情を考慮してなされたもので、抵抗体
の抵抗値を容易に増減させて最終抵抗値を有する抵抗体
を形成することができ、量産化を効果的に促進させ得る
極めて良好なレーデトリミング装置を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明に係るレーザトリミング装置は、絶
縁基体上に形成された抵抗体の抵抗値を計測する計測手
段と、この計測手段で得られた抵抗値が所定の抵抗値よ
りも高い状態で前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及び
ガラス成分を飛散させない程度の低出力のレーデ九を照
射して前記抵抗体の抵抗値を減少させる第１の手段と、
前記計測手段で得られた抵抗値が所定の抵抗値よりも低
い状態で前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及びガラス
成分を飛散させ得る程度の高出力のレーデ尤を照射して
前記抵抗体の抵抗値を増大させる第２の手段とを具備す
ることにより、抵抗体の抵抗値を容易に増減させて最終
抵抗値を有する抵抗体を形成することができ、量産化を
効果的に促進させ得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を説明するに先立ち、この発
明の原理について簡単に説明する。

すなわち、第５図（、）に示すような例えばアルミナ等
のセラミック材料で形成された絶縁基板３５に、第５図
（ｂ）に示すように、一対の配線導体層３６．３７を形
成する。この配線導体層３６．３７は、例えは銀−・！
ラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）粉末を含む導体イーストを、ス
クリーン印刷法奢用いて印刷し、ピーク温度８５０〔℃
〕のもとて１０分間焼成することによジ形成されるもの
である・そして、第５図（Ｃ）に示すように、上記一対の配線導
体層３６　、３７間に、例えば酸化ルテニウムｒＲｕｏ
、）粉末及びガラスフリットを含む抵抗ペースト（例え
ば変性ニトリルゴム）を、スクリーン印刷法を用いて印
刷し、ピーク温度８５０〔℃〕のもとて１０分間焼成す
ることにより、抵抗体３８を形成する。その後、第５図
（ｄ）に示すように、上記配線導体層３６　、　、？　
７と、抵抗体３８との重なり合う部分にＹＡＧレーザを
照射し、抵抗体３８を炭化させて、配線導体層３６゜３
７と抵抗体３８とを導通させる接続部３９゜４Ｑを形成
する。

ここで、第５図（、）にハヴチングで示すように、上記
抵抗体３８に対して、そのガラス成分と導体粒子つ″！
ジ酸化ルテニウム（ＲｕＯ□）粒子とを飛散させない程
度の低出力のＹＡＧレーザを、配線導体層３６．３７間
を往復させるように照射していくと、レーザ照射回数に
応じて抵抗体３８の抵抗値（初期抵抗値）を減少させる
ことができるものである。この理由は、絶縁基板３５上
に一旦焼結された抵抗体３８に、上記のような低出力の
ＹＡＧレーザを照射すると、導体粒子である酸化ルテニ
ウム（ＲｕＯ２）粒子とガラス成分とが分離し、導体粒
子同志が互いに集結して、抵抗体３８の導体化が促進さ
れるようになるからである。この場合、ＹＡＧレーザと
しては、例えば出力１５（：Ａ）、照射スピード３０〔
關／度〕の条件で抵抗体３８の表面に照射したときが、
実験的に良好な結果を得ることができた。

ここにおいて、第６図乃至第８図はそれぞれ実験的に得
られた、ＹＡＧレーザの照射回数（財）と抵抗値（Ｒ）
との関係を示すものである。すなわち、第６図は、シー
ト抵抗値１００［Ω〕の抵抗体にＹＡＧレーザを照射し
た場合を示すもので、レーデ照射前に１２０〔Ω〕であ
った抵抗値が照射回数（財）に応じて減少し、５回照射
後には２０〔Ω〕にまで低下した。また、第７図は、シ
ート抵抗値１０〔ｋΩ〕の抵抗体にＹＡＧレーザを照射
した場合を示すもので、レーデ照射前に１１［ｋＱ］で
あった抵抗値が、５回照射後には３．５（ｋΩ）Ｋまで
低下した。さらに、第８図は、シート抵抗値ｌ　００　
（１ｃＱ　：）の抵抗体について示すもので、ＹＡＧレ
ーザ４回照射後には３５〔ｋΩ〕にまで抵抗値が低下し
た。

そして、上記のようなＹＡＧレーザ照射による抵抗体１
４の抵抗値の減少特性は、ＹＡＧレーザの照射出力や照
射スピード等を変えることにより、適宜変化させること
ができ、高範囲に嫂りて抵抗体３８の抵抗値を減少させ
ることができるものである。また、抵抗体３８の膜厚に
かかわらず、抵抗値を減少させ得るものでおる。

以下、上記のような原理に基づく、この発明の一実施例
について図面を参照して詳細に説明する。すなわち、第
９図及び第１０図はこの実施例で説明するレーデトリミ
ング装置とその動作のフローチャートを示すものである
。まず、キーゲート４１を操作して演算処理回路４２を
駆動させスタートさせる（ステップ（Ｓ＋））。すると
、抵抗体３８の抵抗値がプローブ４３とプリツノ回路４
４とで計測され（ステップ（Ｓｃ））、判定回路４５に
よりｈらかしめ設定された最終抵抗値よりも低いか否か
が判定されて（ステップ（ＢＳ））、その判定結果が演
算処理回路イ２に供給される。そして、計測値が最終抵
抗値よりも低い（ＹＥＳ）場合、演算処理回路４２はレ
ーデ光源部４６の例えばクリプトンランプ等のポンピン
グランデ４７に流れる電流を高い値（つまリレーデ高出
力に対応）に設定するとともに、Ｑスイッチ４８を発振
動作させる。このＶ−デ尤源部４６は、上記ポンピング
ランデ４１及びＱスイッチ４８の外に、ＹＡＧロッド４
９．アパーチャ５０及び鏡５１．５２等から構成されて
いるものである◇ すると、上記ＹＡＧロッド４９から、上記抵抗体３８を
裁断つまクレーザカッティングするのに十分な高出力の
レーデビームが発生される（ステラ７’（Ｓ４））。そ
して、このレーデビームが、Ｘ位置制御機構５３及びＹ
位置制御機構５４によってＸ−Ｙ方向に位置制御されて
対物・　し／ズ５５で抵抗体３８上に集光され、ここに
レーザカッティングが行なわれるものでおる（ステ、ゾ
（Ｓ−）。なお、上記Ｘ位置制御機構５３及びＹ位置制
御機構５４は、上記演算処理回路４Ｚの出力が供給され
る制御回路５６からの出力信号で制御されるＸ−Ｙ駆動
回路５２によってコントロールさし、レーデビームをＸ
−Ｙ方向に移動させ得るものである。

このようにして、レーデカッティングされた抵抗体３８
は、再びプローブ４３とプリツノ回路４４とによって抵
抗値計測され、判定回路４５で最終抵抗値に到達したか
否かが判定される（ステ、デ（Ｓａ））。そして、最終
抵抗値に到達していない場合（ＮＯ）には、演算処理回
路４Ｚは再びステップ（Ｓ２）の処理を行なうようにな
り、最終抵抗値に到達した場合（ＹＥＳ　）には、演算
処理回路４２は制御回路６６に対してレーザビームのＸ
−Ｙ方向の移動を停止させるように制御を施すとともに
、図示しない機械式シャッターを対物レンズ５５と抵抗
体３８との間に介在させてＹＡＧレーザが抵抗体３８に
照射されないようにして、ここにレーザカッティングが
終了されるものでおる（ステップ（Ｓｖ））。

一方、上記ステップ（Ｓ３）で、計測値が最終抵抗値よ
りも高い（ＮＯ）場合、演算処理回路４２は、上記ポン
ピングランプ４７に流れる電流を低い値（つ壕クレープ
低出力に対応）に設定するとともに、Ｑスイッチ４８を
発振動作させる。すると、上記ＹＡＧロッド４９から低
出力のレーザビームが発生され（ステップ（Ｓｓ　））
、該レーデビームが、Ｘ位置制御機構５３．Ｘ位置制御
機構５４及び対物レンズ５５を介して抵抗体３８上に集
光されかつ走査されて、ここに抵抗値が減少されるもの
である（ステップ（Ｓ、）八このようにして、抵抗値が
減少された抵抗体３８は、再びプローブ４３とブリ、ゾ
回路４４とによって抵抗値計測され、判定回路４５で最
終抵抗値に到達したか否かが判定される（ステ、デ（Ｓ
ｌ。））。そして、最終抵抗値に到達していない場合（
ＮＯ）には、演算処理回路４２は再びステップ（Ｓ２）
の処理を行なうようになり、最終抵抗値に到達した場合
（ＹＥＳ　）には、ステップ（Ｓ７）つまりレーザビー
ムをシャッターで遮光するとともにＸ−Ｙ方向の移動が
停止されるようになるものである。

したがって、上記実施例のような構成によれば、低出力
ＹＡＧレーデ照射による抵抗体３８の抵抗値減少工程と
、前述したトリミング工程（つまジ抵抗値増加）とを選
択的に使用することにより、絶縁基板３５に印刷・焼成
された抵抗体３８の初期抵抗値が最終抵抗値より高くて
も低くても、抵抗体３８の抵抗値を最終抵抗値に一致さ
せることができるものである。すなわち、第１１図に示
すように、抵抗体３８の初期抵抗値が最終抵抗値（ＲＯ
＞よりも高い（Ｒ＋　）であった場合には、低出力ＹＡ
Ｇレーザ照射によって抵抗値を減少させ最終抵抗値（Ｒ
ｏ）に近づけることができ、また抵抗体１４の初期抵抗
値が最終抵抗値（Ｒｏ　）よりも低い（Ｒ２）であった
場合には、前記トリミング工程によって抵抗値を増加さ
せ最終抵抗値（Ｒｏ　）に近づけることができるもので
ラフ、抵抗体３８の初期抵抗値に対する管理幅を従来に
比して広くとることができ、歩留ジを向上させることが
できるものでおる。例えば、所望の初期抵抗値を得るた
めに、抵抗体３８の幅や長さを厳密に規定して印刷する
必要がなくなり、種々の抵抗体３８を全て同一形状にし
て印刷形成してしまうことも可能となり、製作を極めて
容易化することができるからである。

１だ、置屋化に際しては、従来のように、抵抗体１４の
試し焼き等の工程が一切不要になり、所産化を効果的に
促進させることができるものである。さらに、抵抗体３
８の印刷精度を向上させるために、印刷工程の最初に抵
抗体３８を印刷形成することもできる。すなわち、抵抗
体３８の形成後に、他の部分の焼成工程によって抵抗体
３８の抵抗値が増加しても、後から抵抗値を減少させる
ことができるからである。

ここで、上記ＹＡＧレーザの出力は、抵抗値減少用とト
リミング工程用とで２種類必要となるが、これは例えば
ＹＡＧレーザの発生装置自体のポンピングランプを流れ
る電流値を切換えて高出力及び低出力を得るようにした
り、またトリミング工程用の高出力ＹＡＧレーザを照射
回数。

照射スピード及び照射距離等を制御することにより、抵
抗値減少用として使用したりすることも可能なものであ
る。また、抵抗値減少用のＹＡＧレーザは、第５図（−
）に示したように、抵抗体３８に対して図中横方向に走
査させるだけでなく、斜め方向及び縦方向に走査させる
ようにしてもよく、さらには横方向走査と縦方向走査と
を組み合わせて格子状やクランク状となるように走査し
たり、抵抗体３８の全面をいちどきに照射するようにし
てもよいものである。

また、上記実施例は、抵抗体３８の抵抗値を測定し、こ
の測定結果に基づいてＹＡＧレーザを高出力及び低出力
に自動的に切換えるもので説明したが、これに限らず、
抵抗値の測定結果に基づいて使用者が手動でＹＡＧレー
ザを高出力及び低出力に切換えるようにしてもよいこと
はもちろんである。また、レーデビームとしては、ＹＡ
Ｇレーザに限るものではない。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

〔発明の効果〕

したがって、以上詳述したようにこの発明によれば、抵
抗体の抵抗値を容易に増減させて最終抵抗値を有する抵
抗体を形成することができ、量産化を効果的に促進させ
得る極めて良好なレーザトリミング装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は膜抵抗体の製造方法を説明するための平面図、
第２図は同製造方法のレーデトリミング工程を説明する
ための特性曲線図、第３図及び第４図はそれぞれ従来の
レーデトリミング装置を示すブロック構成図及びその動
作を説明するためのフローチャート、第５図はこの発明
の詳細な説明するための平面図、第６図乃至第８図はそ
れぞれ同原理のレーデ照射回数と抵抗体の抵抗値の変化
とを示す特性曲線図、第９図及び第１Ｏ図はそれぞれこ
の発明に係るレーザトリミング装置の一実施例を示すプ
ロ、り構成図及びその動作を説明するためのフローチャ
ート、第１１図は同実施例の抵抗値の修正手段を説明す
るための図である。１１・・・絶縁基板、１２．１３・・・配線導体層、１
４・・・抵抗体１．１５　、１６・・・接続部、１７・
・・キー＆−ド、１８・・・演算処理回路、ノ９・・・
プローブ、２０・・・プリツノ回路、２１・・・判定回
路、２２・・・レーデ光源部、２３・・・Ｑスイッチ、
２４・・・ポンピングランデ、２５・・・ＹＡＧロッｒ
、ｚｅ・・・ア・９−チャ、２７．２８・・・鏡、２９
・・・設定回路、３０・・・Ｘ位置制御機構、３ノ・・
・Ｙ位置制御機構、３２・・・対物レンズ、３３・・・
制御回路、３４・・・Ｘ−Ｙ駆動回路、３５・・・絶縁
基板、３６゜３７・・・配線導体層、３８・・・抵抗体
、３９．４０・・・接続部、４１・・・キーメート、４
２・・・演算処理回路、４３・・・プローブ、４４・・
・プリツノ回路、４５・・・判定回路、４６・・・レー
ザ光源部、４７・・・ポンピングランデ、４８・・・Ｑ
スイッチ、４９・・・ＹＡＧ口、ド、５０・・・アパー
チャ、５１．５２・・・鏡、５３・・・Ｘ位置制御機構
、５４・・・Ｙ位置制御機構、５５・・・対物レンズ、
５６・・・制御回路、５７・・・Ｘ−Ｙ駆動回路。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図（ａ）　（ｂ）（Ｃ）　（ｄ）（ｅ）第３図第４図第５図（ａ）　（ｂン（ｃ）　（ｄ）（ｅ）第６図　第７図Ｏ豐２ｏ１−斗第８図ＲｋΩ 第９図し−”フ′Ｎ、１丁　１　トリξシフ。

Claims

【特許請求の範囲】

絶縁基体上に形成された抵抗体の抵抗値を計測する計測
手段と、この計測手段で得られた抵抗値が所定の抵抗値
よりも高い状態で前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及
びガラス成分を飛散させない程度の低出力のレーデ光を
照射して前記抵抗体の抵抗値を減少させる第１の手段と
、前記計測手段で得られた抵抗値が所定の抵抗値よジも
低い状態で前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及びガラ
ス成分を飛散させ得る程度の高出力のレーデ光を照射し
て前記抵抗体の抵抗値を増大させる第２の手段とを具備
してなることを特徴とするレーザトリミング装置。