鉑薄膜熱敏電阻激光微調(diào)過程中的調(diào)阻精度控制

本文格式為Word版，下載可任意編輯——鉑薄膜熱敏電阻激光微調(diào)過程中的調(diào)阻精度控制

摘要:本文提出了一種基于激光刻蝕路徑的修調(diào)電阻精度操縱方法。該方法通過確定蛇型修調(diào)的切割長度并將其與單口直修調(diào)組合來實(shí)現(xiàn)對(duì)修調(diào)精度的操縱。在保證阻值測(cè)量精度的條件下,應(yīng)用該法在100Ω～2000Ω的鉑薄膜熱敏電阻的阻值修調(diào),激光修調(diào)精度可達(dá)成0.1%。

關(guān)鍵詞:熱敏電阻;激光微調(diào);精度操縱

前言

激光調(diào)阻是當(dāng)前最細(xì)致的電阻阻值修調(diào)方法之一。其根本原理[1]是將適當(dāng)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,隨著激光束的刻蝕,電阻材料受切割,電阻體的導(dǎo)電截面積減小,阻值上升。

激光在電阻材料上的掃描路徑稱為調(diào)阻圖形,激光調(diào)阻精度與調(diào)阻圖形有關(guān)。由于受激光束聚焦操縱難易的影響,激光調(diào)阻的調(diào)阻圖形為普遍為直線或直線的組合。激光調(diào)阻的綜合精度取決于激光移動(dòng)速度、激光穩(wěn)定性因素及激光束聚焦操縱難易程度。本文采用蛇型修調(diào)圖形及單口直修調(diào)圖形相結(jié)合的方式。本文通過有效確定蛇型調(diào)阻圖形的切割槽長度來操縱調(diào)阻精度,同時(shí)與單口直修調(diào)圖形組合進(jìn)一步提高修調(diào)精度。在保證阻值測(cè)量精度的前提下,應(yīng)用該方法對(duì)100Ω～2000Ω的鉑薄膜電阻的調(diào)阻過程舉行操縱,激光修調(diào)精度可達(dá)成0.1%。

本文以ESI4900型紫外激光調(diào)阻機(jī)為測(cè)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)鉑薄膜熱敏電阻器激光調(diào)阻過程中的調(diào)阻精度操縱舉行研究。

1、激光調(diào)阻原理

激光調(diào)阻分兩步舉行,首先舉行蛇型修調(diào),再舉行單口直修調(diào)。阻值測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線測(cè)量待修調(diào)電阻Rt。若Rt的阻值處于可調(diào)阻范圍,開激光器對(duì)其舉行調(diào)阻,否那么放棄修調(diào),測(cè)量下一個(gè)電阻;在調(diào)阻的同時(shí),實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)其阻值,若已達(dá)成調(diào)阻粗精度要求,調(diào)阻終止,開頭單口直修調(diào),同時(shí)持續(xù)實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)阻值,若其已達(dá)成阻值調(diào)整精度要求,關(guān)激光,否那么使激光沿修調(diào)方向持續(xù)刻蝕直到阻值達(dá)成精度要求。

2、修調(diào)切割槽長度的操縱方法

2.1修調(diào)切口類型

電阻修調(diào)切口根本外形包括有:單口直修調(diào),雙口直修調(diào),L形修調(diào),U形修調(diào),L、J、U形修調(diào)及其組合。

合理選擇這些修調(diào)切口類型及其組合可以獲得更好的效果。表1為主要幾種根本修調(diào)切口類型特點(diǎn)和性能對(duì)照表。

綜合精度、激光掃描速度、穩(wěn)定性因素及激光束光斑直徑和聚焦穩(wěn)定性操縱難易程度等因素,結(jié)合鉑薄膜熱敏電阻制作過程中的實(shí)際處境,本文采用蛇型修調(diào)圖形及單口直修調(diào)圖形相結(jié)合的方式,激光切割路徑如圖2-1所示。

圖2-1激光切割路徑圖

2.2測(cè)試原理

在電阻測(cè)試中采用的是恒流測(cè)壓方法。即施加已知的恒定電流I流過被測(cè)電阻Rt,然后測(cè)試出電阻兩端的電壓V,根據(jù)公式Rt=V/I就可以計(jì)算出電阻值,如圖2-2。圖中I是程序操縱恒流電流源。V是具有極高輸入阻抗的電壓表,它對(duì)恒流電流源不產(chǎn)生分流作用。

圖2-2測(cè)試原理圖

當(dāng)被測(cè)電阻阻值較小時(shí),測(cè)試的引線電阻和探針與測(cè)試點(diǎn)的接觸電阻與被測(cè)電阻相比已不能疏忽不計(jì),這時(shí)仍使用兩線測(cè)試方法必將導(dǎo)致測(cè)試誤差大大增大。在這種處境下就務(wù)必采用開爾芬聯(lián)接方式(或稱四線測(cè)試方式)來舉行測(cè)試,如圖2-3。

圖2-3開爾芬連接測(cè)試原理圖

圖2-3中用字母r1、r2、r3、r4表示引線電阻和探針與測(cè)試點(diǎn)接觸電阻。由于流過測(cè)試回路的電流為零,在r3、r4上的壓降也為零,而施加電流I是恒流源在r1、r2上的壓降也不影響施加電流在被測(cè)電阻Rt上的壓降,因而電壓表可以切實(shí)地測(cè)出Rt兩端的電壓值,從而也切實(shí)地測(cè)出了Rt的電阻值。鮮明測(cè)試結(jié)果與r1、r2、r3、r4的大小無關(guān)。這正是開爾芬聯(lián)接方式的優(yōu)點(diǎn)。

按照作用和電位上下這四條線分別被稱為高電位施加線(HF)、高電位檢測(cè)線(HS)、低電位施加線(LF)低電位檢測(cè)線(LS)。在探卡上HF、HS統(tǒng)稱為高電位腳(HIGHPINorHP),LF、LS統(tǒng)稱為低電位腳(LOWPINorLP)。

2.3確定蛇型修調(diào)切割槽長度

對(duì)于鉑薄膜而言,由于其電阻率較小,為了得到確定的電阻阻值,就需要較長的蛇型修調(diào)切割槽長度。ESI4990型紫外激光調(diào)阻機(jī)是利用for…next循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蛇型修調(diào)的,其命令是這樣的:

xy50MM50MM

str1-0.2%

fori=1,2

trimup1800UM

hopright40UM

hopup100UM

trimdown1800UM

hopright40UM

hopdown100UM

nexti

本文通過激光刻蝕測(cè)驗(yàn)來確定蛇形修調(diào)切割槽的長度,也就是用激光調(diào)阻機(jī)對(duì)鉑薄膜舉行刻蝕,執(zhí)行不同的刻蝕命令即增加for...next循環(huán)次數(shù),查看不同for...next循環(huán)次數(shù)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(dǎo)出微調(diào)確定阻值所需的切割槽長度。以阻值1000Ω為例,舉行測(cè)驗(yàn),測(cè)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

通過表2的測(cè)驗(yàn)結(jié)果可知循環(huán)次數(shù)每增加一次,電阻阻值增加大約8Ω,阻值為1000鉑薄膜熱敏電阻所需要的最大修調(diào)量不超過20%,也就是200Ω,故循環(huán)次數(shù)可以定位25次,考慮到其它因素的影響,循環(huán)次數(shù)再增加20%,30次循環(huán)能得志阻值修調(diào)的需要。這樣就確定了蛇型微調(diào)切割槽的長度。假設(shè)循環(huán)次數(shù)缺乏,會(huì)導(dǎo)致調(diào)阻結(jié)果小于目標(biāo)值,未完成微調(diào)。假設(shè)循環(huán)次數(shù)過多,可能會(huì)展現(xiàn)激光刻蝕路徑騰躍到其它待修調(diào)電阻上,因而產(chǎn)生廢品。

2.4單口直修調(diào)

為了進(jìn)一步提高調(diào)阻精度,蛇型微調(diào)終止后,再舉行單口直修調(diào),其命令是這樣的:

xy50MM50MM

str1-0.05%,trimdown1800UM

測(cè)驗(yàn)證明,單口直修調(diào)與蛇型修調(diào)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(nèi)。由于該方法需測(cè)量待修調(diào)