激光調阻機調節電阻后阻值產(chǎn)生漂移的原因
在濺射壓力傳感器的生產(chǎn)工藝中,需要使用激光調阻機來(lái)修正橋臂電阻的阻值,使橋臂電阻之間的阻值匹配,這個(gè)調節電阻匹配的過(guò)程和一般的片式電阻器的調整過(guò)程基本相同,因此,在壓力傳感器的調阻過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題可以從片式電阻的調阻原理和阻值漂移的原因來(lái)分析。
激光調阻機是一種精密的激光微調設備,它通過(guò)短脈沖激光掃描切割,改變電阻體的導電截面積,達到把低于目標阻值的電阻體修調到阻值允許的偏差范圍內,適用于片狀電阻的快速大規模生產(chǎn)。它的主要構成為:一臺輸出脈沖頻率可調的調Q脈沖Nd:YAG激光器, 輸出波長(cháng)為1.06μm激光,經(jīng)兩軸偏轉后,由光學(xué)系統匯聚成25μm直徑的光斑,照射到載臺上的片式電阻基片上;娮铦{料層受激光加熱氣化,形成一定深度的刻痕,從而改變了電阻體的導電截面積和導電長(cháng)度。高速高精度在線(xiàn)電阻測量系統,測量電阻器的阻值,當阻值達到標稱(chēng)值時(shí),由電控開(kāi)關(guān)關(guān)斷激光,完成此片式電阻的修整過(guò)程,全過(guò)程用時(shí)5-20ms。由一臺X-Y方向激光掃描振鏡完成一行電阻器的修調。然后,運動(dòng)控制系統驅動(dòng)載片臺向前運動(dòng)一個(gè)行距的位置,重復上述過(guò)程完成第二行調阻,依此類(lèi)推,直至調完一片。所有上述工作在一臺計算機統一控制下,協(xié)調高效地進(jìn)行。
電阻器調整后阻值產(chǎn)生漂移的原因
激光微調電阻阻值是片式電阻生產(chǎn)工藝過(guò)程中的關(guān)鍵工序之一,高能量密度的激光束加熱除了去除部分電阻體外,也引起切口周?chē)娮梵w組織的一些變化,從而導致電阻器調整后阻值產(chǎn)生漂移,生產(chǎn)中必須制定相應的激光加工工藝。分析阻值漂移的原因,歸結起來(lái)如下:
1、激光調整除了使電阻層部分脫落外,還使薄膜切口周邊區段受熱。薄膜的加熱——冷凝循環(huán)通常伴隨著(zhù)薄膜受熱區的退火、氧化和熔化,還可能使薄膜和片基上形成裂紋。激光蒸發(fā)過(guò)程伴隨著(zhù)熔體濺射,其液滴可能落入切口。
2、薄膜阻值產(chǎn)生漂移的基本原因是切口周?chē)嬖谑軣釁^,該受熱區的尺寸與激光輻射焦點(diǎn)的高斯分布特點(diǎn)有關(guān)。隨著(zhù)光斑尺寸、作用時(shí)間和光斑重疊率的減小,阻值的穩定性增加。依穩定性要求確定的切口最佳幾何形狀為:L型切口。
3、在厚膜電阻器中,切口周邊形成的裂紋可能成為影響阻值穩定性差的又一個(gè)重要原因。這些裂紋位于電阻器的受熱區內,裂紋的形成與調阻過(guò)程終止瞬間等離子體消失在薄膜內引起的猝法吸收有關(guān),在切口末端難以消除。為減小這些裂紋的影響,采用J型切口是比較適宜的,其末端的裂紋處于電阻器不工作的部位。除裂紋外,電阻層在調阻過(guò)程中的組成成分變化也影響到阻值的漂移。
4、影響調阻結果的另一個(gè)因素是切口光潔度,它決定了通過(guò)電阻器的漏電電流。厚膜電阻器的漏泄電阻與YAG激光器的脈沖重復頻率和聲頻調制及抽運功率有關(guān)。激光的脈沖功率降低,蒸發(fā)產(chǎn)物中的液相部分將增加,切口光潔度下降。優(yōu)化激光加工工藝參數,減少熔體份量并消除熔體的濺射,可降低電阻器的漏泄電流。
激光精密加工在諸如薄膜電路的功能微調、壓電石英諧振腔和單層濾波器的微調、光掩膜的修正、具有分布參數的超高頻電路的微調、光學(xué)度盤(pán)和分劃板的刻制等工業(yè)領(lǐng)域將得到越來(lái)越廣泛的應用。