激光微調過(guò)程中如何控制調阻精度
激光調阻機是當前最精密的電阻阻值修調方法之一。其基本原理是將適當功率密度的激光束聚焦在電阻材料上,電阻材料因受高溫在瞬間即被氣化,隨著(zhù)激光束的刻蝕,電阻材料受切割,電阻體的導電截面積減小,阻值上升。
激光在電阻材料上的掃描路徑稱(chēng)為調阻圖形,激光調阻精度與調阻圖形有關(guān)。由于受激光束聚焦控制難易的影響,激光調阻的調阻圖形為普遍為直線(xiàn)或直線(xiàn)的組合。激光調阻的綜合精度取決于激光移動(dòng)速度、激光穩定性因素及激光束聚焦控制難易程度。
采用蛇型修調圖形及單口直修調圖形相結合的方式。本文通過(guò)有效確定蛇型調阻圖形的切割槽長(cháng)度來(lái)控制調阻精度,同時(shí)與單口直修調圖形組合進(jìn)一步提高修調精度。在保證阻值測量精度的前提下,應用該方法對100Ω～2000Ω的鉑薄膜電阻的調阻過(guò)程進(jìn)行控制,激光修調精度可達到0.1%。
1、激光調阻機原理
激光調阻分兩步進(jìn)行,首先進(jìn)行蛇型修調,再進(jìn)行單口直修調。阻值測量系統實(shí)時(shí)監控、在線(xiàn)測量待修調電阻Rt。若Rt的阻值處于可調阻范圍,開(kāi)激光器對其進(jìn)行調阻,否則放棄修調,測量下一個(gè)電阻;在調阻的同時(shí),實(shí)時(shí)、在線(xiàn)檢測其阻值,若已達到調阻粗精度要求,調阻結束,開(kāi)始單口直修調,同時(shí)繼續實(shí)時(shí)、在線(xiàn)檢測阻值,若其已達到阻值調整精度要求,關(guān)激光,否則使激光沿修調方向繼續刻蝕直到阻值達到精度要求。
2、激光調阻機修調切割槽長(cháng)度的控制方法
2.1 修調切口類(lèi)型
電阻修調切口基本形狀包括有:單口直修調,雙口直修調,L形修調,U形修調, L、J、U形修調及其組合。合理選擇這些修調切口類(lèi)型及其組合可以獲得更好的效果。綜合精度、激光掃描速度、穩定性因素及激光束光斑直徑和聚焦穩定性控制難易程度等因素,結合鉑薄膜熱敏電阻制作過(guò)程中的實(shí)際情況。
2.2 測試原理
在電阻測試中采用的是恒流測壓方法。即施加已知的恒定電流I流過(guò)被測電阻Rt,然后測試出電阻兩端的電壓V,根據公式Rt=V/I就可以計算出電阻值,V是具有極高輸入阻抗的電壓表,它對恒流電流源不產(chǎn)生分流作用。當被測電阻阻值較小時(shí),測試的引線(xiàn)電阻和探針與測試點(diǎn)的接觸電阻與被測電阻相比已不能忽略不計,這時(shí)仍使用兩線(xiàn)測試方法必將導致測試誤差大大增大。在這種情況下就必須采用開(kāi)爾芬聯(lián)接方式(或稱(chēng)四線(xiàn)測試方式)來(lái)進(jìn)行測試。
2.3 確定蛇型修調切割槽長(cháng)度
對于鉑薄膜而言,由于其電阻率較小,為了得到一定的電阻阻值,就需要較長(cháng)的蛇型修調切割槽長(cháng)度。紫外激光調阻機是利用for…next循環(huán)來(lái)實(shí)現蛇型修調的,本文通過(guò)激光刻蝕實(shí)驗來(lái)確定蛇形修調切割槽的長(cháng)度,也就是用激光調阻機對鉑薄膜進(jìn)行刻蝕,執行不同的刻蝕命令即增加for...next循環(huán)次數,查看不同for...next循環(huán)次數條件下電阻阻值的變化量,然后利用這些電阻阻值的變化量反向推導出微調一定阻值所需的切割槽長(cháng)度。
2.4 單口直修調
為了進(jìn)一步提高調阻精度,蛇型微調結束后,再進(jìn)行單口直修調,單口直修調與蛇型修調組合在一起,能夠保證鉑薄膜熱敏電阻的阻值精度在0.1%范圍內。由于該方法需測量待修調電阻的阻值,所以調阻速度較慢,一般用在調阻精度要求較高的場(chǎng)合。
3、激光調阻機結論
本文所采用的蛇型修調與單口直修調相結合的復合修調方式能夠有效地保證鉑薄膜熱敏電阻阻值精度在0.1%范圍內,并已應用在100Ω～2000Ω鉑薄膜熱敏電阻的批量生產(chǎn)中。
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