激光調阻的原理、組成、應用以及激光調阻應用案例介紹

激光調阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進行雕刻、實現阻值精密調節的關鍵設備。在便攜電子產品生產中，采用精密激光調阻機作為加工設備，具有極大發展潛力。激光修調是把一束聚焦的相干光在微機的控制下定位到工件上，使工件待調部分的膜層氣化切除以達到規定參數或阻值。調阻時局部溫升使玻璃熔化，氣化部分阻值槽邊緣受到玻璃覆蓋，可填平基體表面被切割的介質。

激光調阻機是利用激光工藝對薄膜或厚膜電阻進行雕刻、實現阻值精密調節的關鍵設備。在便攜電子產品生產中，采用精密激光調阻機作為加工設備，具有極大發展潛力。 

激光調阻機技術含量較高，需要熟練掌握半導體端面泵浦激光器技術、激光聚焦與圖像監控技術、同軸數控軟件與圖像視覺自動識別定位技術、ATE（自動化測試工裝）等技術。

　為了提高厚膜電路的精度，必須進行阻值調整。由于厚膜絲網印刷操作固有的不準確性，基板表面的不均勻及燒結條件的不重復性，厚膜電阻常出現正負誤差，如果阻值超過標稱值將無法修正，但是，一般情況下印刷燒成后阻值低于目標值的大約30%，所以要通過激光調整達到目標值。

　　激光調阻系統及修調技術機理

　　激光修調是把一束聚焦的相干光在微機的控制下定位到工件上，使工件待調部分的膜層氣化切除以達到規定參數或阻值。調阻時局部溫升使玻璃熔化，氣化部分阻值槽邊緣受到玻璃覆蓋，可填平基體表面被切割的介質。

精密激光調阻機不同于低端的激光加工設備，要求結構件、傳動機構等精密、輕巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精細、光斑小、模式好，機械制造、緊密光學制造等行業將受益匪淺。此外，精密激光調阻機的產業化，還能幫助用戶降低電子元件的生產成本，提升競爭力。 

應用案例 

應用背景 

A公司的主要業務是為各種電氣產品提供配套服務。為了滿足家用電器、汽車和其他電氣產品的更高要求，該公司的研發工作主要專注于縮小產品尺寸、提高產品響應速度、延長產品使用壽命，并提高產品可靠性。 

遇到的問題 

很多電路對電阻的阻值要求十分精確，相對誤差要求達到千分之幾甚至萬分之幾。然而由于厚膜絲網印刷操作固有的不準確性，基板表面的不均勻及燒結條件的不重復性，厚膜電阻常出現正負誤差，用現在的制造工藝，相對誤差只能達到5%，甚至更低，所以必須進行電阻微調，達到更高精度。 

現有的操作方式是采用精密電阻人為測量調整，這種方式需要耗費較多人力；或者采用電位器進行阻值調整，但這種方式存在超調，電位器會回彈，產生電路振蕩，在移動或運輸過程中也容易松動，產生參數漂移。 #p#分頁標題#e#

解決方案 

在與客戶協商后，華工激光建議客戶使用激光調阻方案。激光電阻微調是通過短脈沖激光掃描切割，改變電阻的導電截面積，進而把低于目標阻值的電阻體修調到阻值允許的偏差范圍內。 

用激光束按一定軌跡照射在電阻膜片上，基片電阻漿料層受激光照射加熱氣化，形成一定深度的刻痕，從而改變電阻體的導體截面面積和導電體長度，達到微調電阻的目的。同時，對電阻進行動態測量，將測量結果與設定阻值進行比較，并控制激光的掃射運動，達到預定的要求。 

結果比較 

激光調阻的表現證實了該方案的成功性。激光調阻幫助客戶降低了電子元器件的制造成本，提高了生產效率，也提升了其新產品研發能力，縮短了產品開發周期，提升了公司競爭力。

由此可以看到，激光調阻和傳統調阻方法相比，具有較大優勢，在工業生產制造領域具有廣泛的應用前景。

先進的激光修調系統應用了大量的LSI、VLSI電路，以大部分的軟件操作代替許多硬件功能。核心部分是通過硬件直接與激光器、光束定位、分步重復及測量等系統相連接。測量系統由采用精密電橋和矩陣組合的無源網絡組成。

　　先進的激光修調系統具有多種修調功能，可以修調混合集成電路、厚薄膜電阻器網絡、電容網絡、瓷基薄膜集成元件，還可以修調D/A和A/D轉換器的精度，V/F轉換器的頻率，有源濾波器的零點頻率及運算放大器的失調電壓等。同時還具有IEEE488接口，可與其他測試設備進行數據傳輸。

　　先進的激光修調系統主要包括以下幾個部分：

　　（1）激光器部分

　　采用氪激勵的高頻Q開關、Nd:YAG激光器，厚膜修調最小光斑達38μm，脈沖重復頻率為500Hz～50kHz。

　　（2）光束定位系統

　　分為線性馬達式、開環和閉環檢流計式等。控制光束在X和Y方向的位置、速度和加速度。縮短光束定位時間和修調時間，工作效率高。

　　（3）程控衰減系統

#p#分頁標題#e#　　由多個衰減器組成，以控制在衰減后用于光束游動并進入紅外相機的輸出信號。

　　（4）修調設定器

　　它直接與激光器、光束定位器、分步重復臺及測量系統相聯接。它可以通過程序改變Q頻率、刻蝕尺寸和改變切割的修調方向，決定阻值變化，而不影響精度。另外，還具有自動校正功能，在長期工作時可使修調設定值保持穩定。

　　5）阻值及電壓測定裝置

　　采用精密電橋和矩陣組合的測試無源網絡，阻值測量精度可達0.02%，測量時間僅為5ms。這種設計可以防止外界干擾，且由于采用差動測量，自動消除偏離及極性轉換，還可用來測定有源電路修調時的直流電壓。

　　（6）自動功率測量系統

　　激光器功率測量是利用最低限度的中斷通過測量來測定。用微機控制螺形管驅動系統，激光束通過衰減器內的100%反射鏡，射向熱電偶器件，然后送到1個多量程功率計。

　　切割圖形

　　激光調阻時，被切割的電阻體圖形主要有以下幾種：

　　（1）單刀切割電阻法

　　（2）雙刀切割電阻法

　　（3）L型刀口切割電阻法

　　（4）交叉對切電阻法

　　（5）曲線型L刀口的切法

　　（6）曲線型U型刀口的切法

　　在實際工作中，主要應用的是前4種，對于不同的電阻應根據其方數的不同選擇不同的刀口。其中雙切和L型刀口最為常用，而且調過的阻值穩定性好。

精密激光調阻機不同于低端的激光加工設備，要求結構件、傳動機構等精密、輕巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精細、光斑小、模式好，機械制造、緊密光學制造等行業將受益匪淺。此外，精密激光調阻機的產業化，還能幫助用戶降低電子元件的生產成本，提升競爭力。