(57)【要約】【課題】抵抗体のレーザトリミング方法において、レーザパルス照射部に生じるマイクロクラックの有無を判断することでレーザトリミングの精度を高めることが可能なレーザトリミング方法とレーザトリミング装置を提供することを目的とする。【解決手段】抵抗体１０の電気抵抗値を測定しながらレーザパルス３を間欠的に照射することにより抵抗体１０の電気抵抗値の調整を行うレーザトリミング方法であって、レーザパルス３照射後の前記抵抗体１０の電気抵抗値を、直流で測定して目標抵抗値と照合するとともに、前記電気抵抗値を所定の周波数帯の交流で測定し、前記交流で測定した周波数特性と、予め登録しておいた電気抵抗値の周波数特性と照合することにより次のレーザパルス３の照射を決定する抵抗体１０のレーザトリミング方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体の電気抵抗値を測定しながらレーザパルスを間欠的に照射することにより抵抗体の電気抵抗値の調整を行うレーザトリミング方法であって、レーザパルス照射後の前記抵抗体の電気抵抗値を、直流で測定して目標抵抗値と照合するとともに、前記電気抵抗値を所定の周波数帯の交流で測定し、前記交流で測定した周波数特性と、予め登録しておいた電気抵抗値の周波数特性と照合することにより次のレーザパルスの照射を決定する抵抗体のレーザトリミング方法。
【請求項２】
抵抗体の電気抵抗値を測定しながらレーザパルスを間欠的に照射することにより抵抗体の電気抵抗値の調整を行うレーザトリミング装置であって、レーザパルスを間欠的に発振するレーザ発振手段と、前記レーザパルスの経路を制御する光学系制御手段と、抵抗体を搭載しその位置を制御する搬送手段と、前記抵抗体の電気抵抗値を測定する測定手段と、前記測定手段の測定データからトリミング加工条件を演算する演算器と、前記レーザ発振手段、前記光学系制御手段、前記搬送手段、前記測定手段、前記演算器に接続されこれらを制御することにより前記抵抗体に任意のトリミング加工を行いその電気抵抗値を調整する動作制御手段とを備え、前記測定手段が直流抵抗測定器と、所定の周波数帯の周波数特性を測定する交流抵抗測定器とを備えてなり、前記演算器で前記直流抵抗測定器による抵抗値と目標抵抗値とを照合するとともに、前記交流抵抗測定器による周波数特性と、予め登録しておいた目標周波数特性とを照合することにより次のレーザパルスの照射を決定する抵抗体のレーザトリミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、０６０３サイズや０４０２サイズの微小抵抗チップのレーザトリミング方法とそれに用いるレーザトリミング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザトリミング方法では、休止時間Ｔとしてレーザパルスを間欠的に抵抗体に照射し、ビームスキャナーにてレーザパルスの照射位置を抵抗体上において一定速で走査していた。したがって、加工速度と休止時間Ｔにより決定される連続するレーザパルスの照射位置（いわゆるバイトサイズ）は一定となり、そして、電気抵抗値等の測定値が予め設定された最終目標値Ｒｆを超えた時点で、レーザパルス照射を停止してレーザトリミングを終了していた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−３２６１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例では、１回のレーザパルス照射により変化する電気抵抗測定値の変化量をΔＲｔとすると、バイトサイズは一定であるため、レーザトリミング終了後の電気抵抗値はＲｆからＲｆ＋ΔＲｔの範囲でばらつくので、精度が低かった。
【０００５】
そこで、トリミング中の電気抵抗値が最終目標値に近づいたときに、休止時間Ｔを変更することでバイトサイズを変更し、レーザトリミングの精度を高くする方法が開発された。すなわち、電気抵抗の最終目標値と、レーザトリミング直後の測定値との差ΔＲｆｍを、ΔＲｔと関連付けて休止時間Ｔを決定することでレーザトリミングの精度を高めていた。
【０００６】
しかしながら上記方法では、レーザパルス照射の休止時間Ｔのみを短くするため、レーザパルス照射部が加熱されやすくなり、マイクロクラックが発生しやすくなる。したがって、レーザパルス照射後の電気抵抗値の変化量が大きくなるので、特に抵抗体の面積が小さい０６０３サイズや０４０２サイズのチップ抵抗では、レーザトリミングの精度が低くなる。
【０００７】
そこで本発明は、０６０３サイズや０４０２サイズの微小抵抗のレーザトリミングの精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、抵抗体の電気抵抗値を測定しながらレーザパルスを間欠的に照射することにより抵抗体の電気抵抗値の調整を行うレーザトリミング方法であって、レーザパルス照射後の前記抵抗体の電気抵抗値を、直流で測定して目標抵抗値と照合するとともに、前記電気抵抗値を所定の周波数帯の交流で測定し、前記交流で測定した周波数特性と、予め登録しておいた電気抵抗値の周波数特性と照合することにより次のレーザパルスの照射を決定する抵抗体のレーザトリミング方法であるため、交流測定による周波数特性を目標周波数特性と照合することで、レーザトリミング部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルス照射を決定することができるので、その結果レーザトリミングの精度を高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレーザトリミング方法は、レーザトリミング途中の抵抗体の電気抵抗値を直流で行うとともに、所定の周波数帯の交流で測定し、その周波数特性と予め登録しておいた目標周波数特性と照合することで、レーザパルス照射部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルスの照射を決定するので、０６０３サイズや０４０２サイズなどの抵抗体の面積が小さく、特にマイクロクラックの発生しやすいチップ抵抗のレーザトリミングの精度を高める効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を用いて本発明のレーザトリミング方法とそれに用いるレーザトリミング装置について説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態におけるレーザトリミング装置の構成図である。レーザトリミング装置には、レーザパルスを発振するレーザ光源１が設けられており、レーザ発振制御回路２でその出力は制御されている。また、レーザ光源１の出力側には、レーザ光源１から発振されたレーザパルス３の光路を制御するガルバノメータ型レーザビームスキャナー４が設けられている。
【００１２】
ガルバノメータ型レーザビームスキャナー４の内部では、レーザ光源１から発振されたレーザパルス３はビームエキスパンダ５で広げられた後、ガルバノメータ６で角度を制御されたスキャナミラー７で所定の方向に反射される。スキャナミラー７で反射されたレーザパルス３はｆ−θレンズ８で収束してミラー９で反射されてレーザトリミングを行う抵抗体１０の所定の位置に照射される。
【００１３】
上下駆動機構１１の先端には抵抗体１０の抵抗値を測定するための複数のプローブ１２が設けられており、上下駆動機構１１により高さを調整することで、抵抗体１０への接離を行う。プローブ１２は直流抵抗測定器１３と交流抵抗測定器１４に電気的に接続されており、レーザトリミング中の抵抗体１０の電気抵抗値の直流成分と交流成分を、プローブ１２を抵抗体１０に接触させることで測定することができる。
【００１４】
直流抵抗測定器１３および交流抵抗測定器１４で測定された抵抗体１０の電気抵抗値は、電気信号に変換後に出力され、演算器１５に入力される。演算器１５から出力した電気信号は動作制御装置１６に入力されてビームスキャナー制御回路１７に制御信号が出力される。演算器１５の演算結果をもとに、ビームスキャナー制御回路１７でレーザパルス３の抵抗体１０への照射条件を制御し、トリミング量の制御を行う。
【００１５】
次に図２を用いて本発明のレーザトリミング方法について説明する。
【００１６】
本実施の形態では、酸化ルテニウムに微量ビスマスなどを添加し、バインダーとしてガラス材料を添加して焼成したいわゆる厚膜抵抗体のレーザトリミング方法を説明する。
【００１７】
図２は本発明のレーザトリミング方法の処理フローを示している。まず初めにレーザトリミングを開始し（２０）、Ｘ−Ｙステージにより抵抗体１０を所定の位置に搬入する（２１）。次に抵抗体１０の所定の位置にレーザパルス３の照射位置を決定し（２２）、上下駆動機構１１により測定用プローブ１２を下降させ抵抗体１０の外部電極に接触させる（２３）。そしてレーザパルス３を抵抗体１０に照射し（２４）、測定用プローブ１２を介して直流抵抗測定器１３および交流抵抗測定器１４で抵抗体１０の直流での電気抵抗値と、交流での電気抵抗値を測定する（２５）、（２６）。
【００１８】
測定された交流での電気抵抗値は、演算器１５で演算され、周波数特性ΔＲＦnとして出力される（２７）。
【００１９】
次に、直流抵抗測定器１３で測定された抵抗体１０の直流での電気抵抗値Ｒｍと、最終の調整目標抵抗値Ｒｚとの差分を求める（２８）。ここで差分Ｒｚ−Ｒｍが所定の抵抗値Ｒ１を超えている場合、再度レーザパルス３を照射するのであるが、その前に、目標とする予め登録されている周波数特性と、（２７）で出力された抵抗体１０の周波数特性と比較、照合を行う。そしてその照合結果を基に、再度レーザパルス３を照射するか否かを決定する（２９）。また、差分Ｒｚ−Ｒｍが所定の抵抗値Ｒ１以下となれば、レーザパルス３の照射を停止してレーザトリミングを終了する（３０）。
【００２０】
次に周波数特性の照合について説明する。レーザパルス３を照射毎に直流での電気抵抗値を測定するとともに、交流での電気抵抗値の測定を行い（２６）、演算器１５にて図３に示す周波特性ΔＲｆnを演算して求める。ΔＲｆnはｎ回のレーザパルスを照射した後の周波数特性である。
【００２１】
ここで、測定周波数は数ヘルツから最大数１０００ＫＨz程度とし、具体的には測定した周波数帯域での電気抵抗の揺らぎで定義してもよいし、周波数成分の微分値ｄＲ／ｄｆとして定義してもよい。図３の例では、２つの抵抗体１０における高周波特性ΔＲｆ1とΔＲｆ2の一例であり、測定周波数帯域における電気抵抗値のＰ−Ｖとしたものである。
【００２２】
照合する周波数特性は、予め目標仕様ΔＲｆとして演算器１５に登録しておく。演算器１５内では、目標仕様ΔＲｆと、抵抗体１５の周波数特性ΔＲｆnとを比較し、所定の範囲に入っているかどうかを判断する（２９）。所定の範囲に入っている場合、レーザパルス３によるマイクロクラックの発生は少ないと判断し、調整目標抵抗値Ｒｚとなるように再度レーザパルス３を照射してトリミングを継続する。一方、抵抗体１０の周波数特性ΔＲｆnが目標仕様ΔＲｆに対し所定の範囲を超えている場合は、マイクロクラックが発生していると判断し、以降のレーザトリミングを中止する。
【００２３】
また、抵抗体１０の周波数特性ΔＲｆnが目標仕様ΔＲｆに対し所定の範囲を超えている場合においても、ｎ回めのレーザパルス照射後の抵抗体１０の周波数特性ΔＲｆnと、（ｎ＋１）回目のレーザパルス照射後の抵抗体１０の周波数特性ΔＲｆn-1とを比較して、一定の関係がある場合、調整目標抵抗値Ｒｚに補正をかけることでレーザトリミングを継続してもよい。
【００２４】
上記のように、直流での電気抵抗値とともに交流での電気抵抗値を測定することにより求めた周波数特性ΔＲｆnから、レーザパルス３の照射による抵抗体１０に生じるマイクロクラックの有無を判断できるため、マイクロクラックによるレーザトリミング終了後の抵抗ドリフトを防止することができるので、その結果レーザトリミングの精度を高めることができる。
【００２５】
上記の例は、目標とする周波数特性ΔＲｆを予め登録する一例であるが、抵抗体１０のレーザトリミング前に、周波数特性ΔＲｆを測定し、各々の抵抗体１０毎の目標とする周波数特性ΔＲｆとして登録しておいてもよい。上記のように個別の目標値を設定することで、抵抗体１０のロットなどが変わったときのばらつきを解消することができる。
【００２６】
上記のようにレーザパルス照射後の電気抵抗値の周波数特性から抵抗体１０のマイクロクラックの有無を判断できるのは、レーザパルス照射後の電気抵抗値の変化量が抵抗体１０の内部構造に影響を受けるからである。図４にレーザパルス照射後の抵抗体１０の模式図を示す。図４（ａ）は抵抗体１０のレーザパルス照射部の模式図、図４（ｂ）、（ｃ）はレーザパルス照射部直下の抵抗体１０の断面の模式図をそれぞれ示している。
【００２７】
レーザパルスを照射することにより、レーザパルス照射部３１はレーザパルス照射時間とその間の休止時間Ｔとで間欠的に抵抗体１０に照射され、スキャナミラー７で走査されることから図４（ａ）に示す外観を呈す。レーザパルス照射部３１の周辺には熱影響部３２とマイクロクラック３３が生じることになる。そのレーザパルス照射部３１の直下は、レーザパルス３の照射条件により、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すような模式図の断面構造となる。
【００２８】
図４（ｃ）はレーザパルス３の照射により抵抗体１０の内部構造が大きく変化している場合の一例を示している。すなわち、主材料である酸化ルテニウム３６に、ガラスや微量添加物であるビスマスなどの偏析３７が増加し、さらに、表面からのマイクロクラック３８が発生している。したがって、通電したとき抵抗体１０を流れる電流Ｉの経路は乱れ、その結果レーザパルス３照射後の抵抗変化量は大きくなる。
【００２９】
上記に対し、図４（ｂ）は、レーザパルス３の照射により抵抗体１０の内部構造がほとんど変化していない一例を示している。主材料である酸化ルテニウム３４に分散して微量添加物のビスマスやガラスなどのバインダー３５が偏析しており、通電したとき電流Ｉの経路が乱れない。したがって、レーザパルス３照射後の抵抗変化は小さく安定することとなる。
【００３０】
上述したように、レーザパルス３照射後に抵抗体１０の周波数特性から、レーザパルス３照射による抵抗体１０への影響を推定することができるため、レーザトリミングの精度を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係るレーザトリミング方法は、レーザトリミング途中の抵抗体の電気抵抗値を直流で行うとともに、所定の周波数帯の交流で測定し、その周波数特性と予め登録しておいた目標周波数特性と照合することで、レーザパルス照射部に大きなマイクロクラックが生じているか否かを判断し、次のレーザパルスの照射を決定するので、特に抵抗体の面積が小さく、マイクロクラックの発生しやすい０６０３サイズや０４０２サイズなどのチップ抵抗のトリミング方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態におけるレーザトリミング装置の構成図
【図２】本発明の一実施の形態におけるレーザトリミング方法を示す処理フロー図
【図３】上記処理フロー図による抵抗体の周波数特性の一例を示す図
【図４】レーザパルス照射部の外観と内部を示す模式図、（ａ）レーザパルス照射部の模式図、（ｂ）レーザパルス照射部直下の抵抗体の断面の模式図、（ｃ）レーザパルス照射部直下の抵抗体の断面の模式図
【符号の説明】
【００３３】
１  レーザ光源
２  レーザ発振制御回路
３  レーザパルス
９  ミラー
１０  抵抗体
１１  上下駆動機構
１２  測定用プローブ
１３  直流抵抗測定器
１４  交流抵抗測定器
１５  演算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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