KR100858674B1 - 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법 - Google Patents

레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 저항체의 트리밍(trimming)방법에 관한 것으로서, 특히 기판상에 형성된 저항체의 일부분을 레이저빔을 이용하여 제거함으로써 상기 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 가공하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍(trimming)방법에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 저항체에 조사하면서 상기 저항체의 일부분을 제거하는 가공단계; 가공이 진행중인 저항체의 저항치를 측정하는 측정단계; 및 상기 측정단계에서 측정된 저항치와 상기 목표저항치의 차이에 따라 상기 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법에 관한 것이다.

Description

레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법{Method for trimming resistor using laser}
도 1은 기판상에 형성된 저항체를 도시한 도면.
도 2는 저항체의 일부분을 제거한 가공길이와 그 저항체의 저항치의 관계를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법을 구현하기 위한 레이저 가공시스템의 일례를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 인쇄회로기판 11 : 저항체
12 : 레이저에 의해 저항체가 제거된 부분
20 : 제어부 30 : 저항 측정부
40 : 갈바노 스캐너 50 : 레이저 컨트롤러
60 : 레이저 발진기 70 : 컴퓨터
100 : 레이저 가공 시스템
S11 : 제1가공단계 S12 : 제2가공단계
S20 : 측정단계 S30 : 제1비교단계
S40 : 제어단계 S50 : 제2비교단계
본 발명은 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판상에 형성된 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 레이저를 이용하여 정밀하게 가공할 수 있는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB)은 회로 설계에 따라 실장된 부품들과 이 부품들을 전기적으로 연결하도록 형성된 도선 패턴 등으로 구성된다. 상기에서 인쇄회로기판에 실장되는 부품들은 능동 소자인 반도체소자들뿐만 아니라, 이 반도체소자들 사이의 신호 결합을 위해 수동 소자인 저항체 및 커패시터 등이 사용된다.
도 1은 기판상에 형성된 저항체를 도시한 도면이고, 도 2는 저항체의 일부분을 제거한 가공길이와 그 저항체의 저항치의 관계를 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적으로 인쇄회로기판(10)상에 저항체(11)를 형성하기 위해서, 소정의 저항치를 갖는 잉크형태의 페이스트를 인쇄회로기판(10)상에 프린팅함으로써 저항체(11)를 실장하는 방안이 사용되고 있다. 이와 같이 페이스트를 프린팅하여 저항체(11)를 형성하는 경우, 저항체(11)의 저항치를 목표저항치로 변경하기 위해서는 상기 저항체(11)의 일부분을 레이저빔을 이용하여 트리밍(제거)함으로써 그 저항치를 변경하였다.
한편, 저항체의 저항치는 다음과 같은 식에 의해 정해진다.
r = kㆍℓ/s
여기서, r은 저항치, k는 비례상수, ℓ은 저항체의 길이, s는 저항체의 단면적으로, 저항치는 저항체의 길이에 비례하고, 저항체의 단면적에 반비례하도록 되어 있다.
이와 같이 저항치는 단면적에 반비례하므로, 도 1에 도시된 레이저에 의해 저항체가 제거된 부분(12)의 가공길이(d)가 길어질수록, 저항치는 선형적으로 증가하지 않고, 도 2에 도시된 그래프와 같이 아래로 볼록한 2차곡선 형상을 따라 급격하게 증가하게 된다. 예컨대, 레이저에 의해 저항체가 제거된 부분(12)의 가공길이(d1)(d2)가 동일하더라도, 가공 초기단계에서의 저항치 변화량(r1)과 가공이 어느 정도 진행된 상황에서의 저항치 변화량(r2)을 비교할 때, 후자의 저항치 변화량(r2)이 훨씬 크게 된다.
따라서, 인쇄회로기판의 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 레이저빔을 이용하여 가공하는 과정에서, 가공 초기단계부터 마무리단계까지 동일한 가공속도로 저항체를 트리밍하는 경우, 가공의 정확성이 떨어지게 된다. 일반적으로 가공속도와 가공오차는 비례하는 경향을 나타내는데, 가공 초기단계와 가공 마무리단계에서 동일한 속도로 가공하여 그 가공오차가 동일하더라도, 상기 언급한 바와 같이 가공 마무리단계에서의 가공오차는 상대적으로 큰 저항치 변화를 초래한다. 결국, 저항체는 목표저항치에 훨씬 못미치거나 목표저항치를 훨씬 상회하는 저항치를 가지도록 가공되어, 저항체가 정확한 목표저항치를 가지도록 가공하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 레이저빔을 이용하여 저항체의 일부분을 제거하는 도중 그 가공속도를 변경함으로써, 저항체가 목표저항치에 보다 근접한 저항치를 가지도록 정밀하게 가공할 수 있는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍(trimming)방법은, 기판상에 형성된 저항체의 일부분을 레이저빔을 이용하여 제거함으로써 상기 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 가공하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍(trimming)방법에 있어서, 상기 레이저빔을 상기 저항체에 조사하면서 상기 저항체의 일부분을 제거하는 가공단계; 가공이 진행중인 저항체의 저항치를 측정하는 측정단계; 및 상기 측정단계에서 측정된 저항치와 상기 목표저항치의 차이에 따라 상기 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어단계는, 상기 측정된 저항치와 상기 목표저항치의 차이가 작아짐에 따라 상기 레이저빔의 가공속도를 느리게 한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러와 그 미러들을 각각 회전시키는 한 쌍의 모터를 구비하여 상기 미러에 입사되는 레이저빔을 원하는 각도로 편향시켜 출사시키기 위한 갈바노 스캐너의 구동속도를 제어함으로써, 상기 레이저빔의 가공속도를 변경시킨다.
이하, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법을 구현하기 위한 레이저 가공시스템의 일례를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법의 순서도다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법을 구현하기 위한 레이저 가공시스템(100)은, 레이저 컨트롤러(50)와, 레이저 발진기(60)와, 갈바노 스캐너(40)와, 제어부(20)와, 저항 측정부(30)를 포함한다.
상기 레이저 컨트롤러(50)는, 후술할 레이저 발진기(60)로부터 레이저빔을 출사시키기 위한 레이저 온신호 및 출사되는 레이저빔을 정지시키기 위한 레이저 오프신호를 발생시켜 레이저 발진기(60)측으로 전송함으로써, 레이저 발진기(60)를 제어한다.
상기 레이저 발진기(60)는, 레이저빔을 발생시킨다. 가공하고자 하는 저항체의 재질이나 가공하는 방법 등에 따라 다양한 파장, 예컨대 자외선, 가시광 또는 적외선 등의 파장 중 원하는 가공에 가장 적합한 파장을 갖는 레이저빔을 발생하는 레이저 발진기(60)가 선택된다. 또한, 저항체의 재질 또는 가공방법에 가장 적합하도록 레이저빔의 출력 및 주파수가 조정된다.
상기 갈바노 스캐너(40)는, 입사하는 레이저빔을 기판(10)상의 원하는 위치로 편향시키기 위한 것으로서, 레이저빔을 반사시키는 미러(미도시)와 그 미러를 일정 각도 범위 내에서 왕복 회동시키는 모터(미도시)를 구비한다. 상기 갈바노 스캐너(40)는 통상적으로 입사된 레이저빔을 X축 방향으로 제어하기 위한 X축 갈바노 스캐너와, 입사된 레이저빔을 Y축 방향으로 제어하기 위한 Y축 갈바노 스캐너를 포함한다. 본 명세서에서의 갈바노 스캐너(40)는 X축 갈바노 스캐너 및 Y축 갈바노 스캐너를 묶은 한 쌍을 의미한다.
상기 제어부(20)는, 갈바노 스캐너(40)에 장착된 미러의 속도 또는 각도를 제어하기 위한 것으로서, 레이저 가공시스템(100)을 전체적으로 컨트롤하는 컴퓨터(70) 내에 장착된다. 미러의 각도 및 속도에 관한 디지털 명령신호가 제어부(20)로부터 출력되고, 각도 및 속도에 관한 디지털 명령신호는 D/A 변환기(미도시)를 거쳐 아날로그 명령신호로 변환되어 갈바노 스캐너(40)측에 전송됨으로써, 상기 제어부(20)에 의한 갈바노 스캐너(40)의 제어가 가능하게 된다.
상기 저항 측정부(30)는, 레이저빔에 의해 일부분이 트리밍된 저항체(11)의 저항치를 측정하기 위한 것이다. 저항 측정부(30)로부터 발생된 소정의 전류를 저항체(11)의 양단에 인가함으로써, 그 저항체(11)의 저항치를 측정할 수 있다. 또한, 일정 샘플링(sampling) 주기로 저항체(11)의 양단에 전류를 반복적으로 인가함으로써, 레이저를 이용하여 저항체(11)를 트리밍하는 도중에 그 저항체(11)의 저항치를 실시간으로 측정하는 것이 가능하다.
상기 저항 측정부(30)에 의해 측정된 저항체(11)의 저항치는 컴퓨터(70)측으 로 보내어져 측정된 저항치와 목표저항치의 차이가 계산되고, 그 차이값이 레이저빔의 가공속도를 변경하는 기준이 되는 변경기준값 이내에 있는지 확인한다. 측정된 저항치와 목표저항치의 차이가 변경기준값보다 큰 경우 아직 제거할 부분이 많이 남아있다는 것을 의미하므로 기존의 가공속도가 그대로 유지되며, 측정된 저항치와 목표저항치의 차이가 변경기준값보다 작은 경우 가공의 마무리 단계에 이르렀음을 의미하므로 정밀한 가공을 위해 가공속도가 늦춰진다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 레이저 가공시스템을 이용하여, 본 실시예의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법을 수행하는 원리를, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명하기로 한다.
우선, 기판(10)상에 형성된 저항체(11)에 레이저빔을 조사하면서 상기 저항체(11)의 일부분을 제거하는 가공을 수행한다(제1가공단계, S11). 이때, 레이저빔은 소정의 제1가공속도로 저항체(11)상을 진행하게 된다.
이후, 레이저 가공이 진행중인 저항체(11)의 양단에 전류를 인가함으로써, 가공중인 저항체(11)의 저항치를 측정한다(측정단계, S20). 가공 초기 단계에서 측정된 저항치는 목표저항치보다 훨씬 작은 값을 가지다가 가공이 마무리되는 단계에서는 측정 저항치는 목표저항치에 점점 근접하게 된다. 이와 같이 측정된 저항치는 저항 측정부(30)로부터 컴퓨터(70)로 전송된다.
컴퓨터(70)에서는 목표저항치에서 측정 저항치를 뺀 값과 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 기준이 되는 변경기준값을 비교하게 된다(제1비교단계, S30). 본 실시예에서는 상기 변경기준값으로 목표저항치의 3% 값을 설정하였다. 목표저항치 에서 측정 저항치를 뺀 값이 변경기준값(목표저항치의 3% 값)보다 크면, 제1가공속도를 그대로 유지한 채 계속해서 저항체(11)의 트리밍을 진행하고, 목표저항치에서 측정 저항치를 뺀 값이 변경기준값보다 작게 되면, 제1가공속도보다 낮은 제2가공속도로 레이저빔의 가공속도를 변경한 후 저항체(11)의 트리밍을 진행하게 된다.
레이저에 의해 저항체(11)가 제거되는 부분이 길어질수록 그 저항체(11)의 저항치는 증가하게 되는데, 레이저 가공 진행 중 목표저항치에서 측정 저항치를 뺀 값이 변경기준값보다 작게 되면, 레이저빔의 가공속도가 느리게 되도록 제어한다(제어단계, S40). 레이저빔의 가공속도가 느려지게 되면, 일정한 샘플링 주기하에서 단일 길이를 트리밍하는데 있어서 보다 많은 횟수의 샘플링을 실행할 수 즉, 저항치를 보다 많은 횟수로 측정하여 목표저항치와 비교하면서 가공할 수 있으므로, 레이저빔의 가공속도가 빠른 경우보다 정밀하게 트리밍하는 작업이 가능하게 된다.
제1가공속도보다 느린 제2가공속도로 저항체(11)의 가공을 진행하면서도 계속해서 실시간으로 저항체(11)의 저항치를 측정한다(측정단계, S20).
이후, 측정 저항치가 목표저항치와 동일한지 여부를 비교한다(제2비교단계, S50). 측정 저항치와 목표저항치가 정확히 동일하게 되도록 가공하는 것은 어렵기 때문에, 실질적으로는 측정 저항치와 목표저항치의 차가 미리 정해진 오차범위 내에 있을 경우 이를 동일하다고 판단하게 된다. 측정 저항치가 목표저항치에 다다르지 못하면 계속해서 제2가공속도로 가공을 진행하고, 측정 저항치가 목표저항치와 실질적으로 동일하게 되면 가공을 완료한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리 밍방법은, 레이저를 이용하여 저항체를 트리밍하는 과정 중에 저항체의 저항치를 실시간으로 측정하여, 정밀도를 요하는 가공의 마무리단계에서는 초기 가공속도보다 느린 가공속도로 저항체를 트리밍(제거)함으로써, 인쇄회로기판상에 형성된 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 정밀하게 가공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 가공의 초기단계에서는 빠른 가공속도로 가공하고 가공의 마무리단계에서는 느린 가공속도로 가공하는 방식을 병행함으로써, 높은 가공 정밀도를 유지함과 동시에 단일 저항체의 가공에 소요되는 시간 역시 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 기준이 되는 변경기준값을 목표저항치의 3% 값을 설정하였으나, 저항체의 재질 또는 형상에 따라 이러한 변경기준값은 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 변경기준값은 목표저항치의 1% 값이 될 수도 있고, 목표저항치의 5% 값이 될 수도 있으며, 주어진 가공환경에 따라 가장 적합한 변경기준값을 설정하여 가공에 이용할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 가공 초기단계에서는 제1가공속도로 저항체를 트리밍하고 가공 마무리단계에서는 제1가공속도보다 느린 제2가공속도로 저항체를 트리밍하는 즉, 가공속도를 2단계에 걸쳐 제어하였으나, 상기 변경기준값을 복수 개 마련하여 3단계 이상에 걸쳐 가공속도를 제어하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에 있어서, 빠른 가공속도에서 느린 가공속도로 가공속도를 변경하면서 저항체를 트리밍하였으나, 측정된 저항치가 목표저항치에 훨씬 못미칠 정도도 작은 경우에는 가공속도를 더 빠르게 하여 가공을 빠르게 진행하였다가 측정된 저항치가 목표저항치에 접근할수록 다시 가공속도를 느리게 제어(예컨대, 제1가공속도 -> 제1가공속도보다 빠른 제2가공속도 -> 제1가공속도보다 느린 제3가공속도)하는 것도 가능하다.
이상 바람직한 실시예들 및 변형례에 대해 설명하였으나, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법은 상술한 예들에 한정되는 것은 아니며, 그 예들의 변형이나 조합에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법이 구체화될 수 있다.
본 발명의 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법은, 저항체를 트리밍하는 과정 중에 저항체의 저항치를 실시간으로 측정하여 저항체를 트리밍하는 속도를 제어함으로써, 인쇄회로기판상에 형성된 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 정밀하게 가공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 높은 가공 정밀도를 유지함과 동시에 단일 저항체의 가공에 소요되는 시간 역시 절감할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

  1. 기판상에 형성된 저항체의 일부분을 레이저빔을 이용하여 제거함으로써 상기 저항체가 원하는 목표저항치를 가지도록 가공하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍(trimming)방법에 있어서,
    상기 레이저빔을 상기 저항체에 조사하면서 상기 저항체의 일부분을 제거하는 가공단계;
    가공이 진행중인 저항체의 저항치를 측정하는 측정단계; 및
    상기 측정단계에서 측정된 저항치와 상기 목표저항치의 차이에 따라 상기 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 제어단계;를 포함하며,
    상기 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러와 그 미러들을 각각 회전시키는 한 쌍의 모터를 구비하여 상기 미러에 입사되는 레이저빔을 원하는 각도로 편향시켜 출사시키기 위한 갈바노 스캐너의 구동속도를 제어함으로써, 상기 레이저빔의 가공속도를 변경시키는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    상기 측정된 저항치와 상기 목표저항치의 차이가 작아짐에 따라 상기 레이저빔의 가공속도를 느리게 하는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 저항체의 트리밍방법.
  3. 삭제
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