(57)【要約】【課題】ＹＡＧパルスレーザを用いて抵抗器の抵抗値を調整する抵抗調整方法及び抵抗調整装置に於いて、高速に幅広のトリミング用のカット溝を形成する。【解決手段】抵抗器の抵抗値を調整する抵抗調整方法及び抵抗調整装置にＹＡＧパルスレーザ光を用いて光ファイバ２５のコア径を選択して抵抗器１０の抵抗膜３上の抵抗調整部６にカット溝７を形成する。【選択図】      図１
2005072086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体のパターンの一部にパルスレーザ光を照射し、該パターンをカットさせて、該抵抗体の抵抗値を調整する抵抗調整方法に於いて、
上記パルスレーザ光を発振するレーザ発振器から出射光学系に至る光路を光ファイバと成し、該光ファイバのコア直径を選択して、上記抵抗体のパターンのカット幅を定めて抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする抵抗調整方法。
【請求項２】
前記光ファイバのコア直径を４００μｍ乃至８００μｍに選択して前記抵抗体のパターンの幅を４００μｍ乃至８００μｍに定めて抵抗体の抵抗値を調整して成ることを特徴とする請求項１記載の抵抗調整方法。
【請求項３】
前記パルスレーザ光のパルス幅を１００μｓと成し、パルス間隔を７００μｓ、１秒に９パルスを出射させて速度を２ｍｍ／ｓｅｃ以上と成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の抵抗調整方法。
【請求項４】
前記レーザ光にＹＡＧパルスレーザを用い、加工点のフルエンスを１ｃｍ２あたり１５Ｊ前後と成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項記載の抵抗調整方法。
【請求項５】
抵抗体のパターンの一部にパルスレーザ光を照射し、該パターンをカットさせて、該抵抗体の抵抗値を調整する抵抗調整装置に於いて、
上記パルスレーザ光を発振するレーザ発振器から出射光学系に至る光路を光ファイバと成し、該光ファイバのコア直径を４００μｍ乃至８００μｍ選択して、上記抵抗体のパターンのカット幅を４００μｍ乃至８００μｍと成したことを特徴とする抵抗調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧電源、ＴＶ受像機、ＣＲＴディスプレイ等の高電圧回路に用いられる高圧用抵抗器や厚膜集積回路を、トリミングして抵抗特性を調整する、抵抗調整方法及び抵抗調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，この種の高圧用抵抗器は、アルミナ等の絶縁性の基板に複数の端子電極を形成し、これら端子電極間に印刷、焼成により形成された抵抗体膜を形成し、そして、所定の抵抗値を得るために、サンドブラスト法やレーザトリミング法により抵抗体膜に形成された抵抗値調整部の一部をトリミングして所定の抵抗値に調整した抵抗調整方法及び抵抗調整装置が用いられている。
【０００３】
サンドブラスト法は、アルミナ粉を高い圧力で吹き付けて抵抗体膜の一部を除去する方法であり、幅の広いトリミング溝を形成することができる。従来のサンドブラスト法は、４００μｍ乃至６００μｍのノズルから高空気圧でアルミナを抵抗体に噴射してパターンをカットさせている。
【０００４】
図６はカットされる高圧用等の抵抗器１０の平面図であり、アルミナ等のセラミックからなる矩形状の絶縁性の基板１を備え、基板１の両端部にＡｇ系導体ペーストを印刷・焼成して形成した端子電極２，２が形成され、端子電極２，２間に酸化ルテニウムを主体とする抵抗体ペーストを印刷・焼成して形成した抵抗膜３が形成され、この抵抗膜３の中に抵抗値調整部６が形成され、ここにカット溝７ａが形成される。これら抵抗膜３の抵抗値調整部６を覆うように必要に応じてガラスコート膜４が被覆され、端子電極２，２にリード端子５，５が半田付け等により固定されている。又、通常、基板１全体を覆うように外装樹脂が被覆される。そして、この高圧用の抵抗器は４００μｍ乃至６００μｍの直径のノズルから高空気圧でアルミナ粉末を噴射し、抵抗膜を削り取ることで加工幅のカット溝７ａ（４００μｍ乃至６００μｍ）を１秒あたり０．８ｍｍ前後の速度で加工している。
【０００５】
一方、従来のレーザトリミング法は図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示す様に、基板１上に形成した抵抗膜３の抵抗値調整部６にはレーザ光を用いて抵抗膜３を蒸発させてカット溝７ｂ、７ｃを形成している。図７及び図８は従来の抵抗器及びレーザトリミング法によって抵抗器を調整するための抵抗調整方法を示すものであり、図７（Ａ）は抵抗器の平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の拡大図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）のＢ部の拡大図であり、図８はレーザトリミング法に用いる収束光学系を示す斜視図である。
【０００６】
図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）の抵抗器１０を説明する前に図８を用いてレーザトリミング方法を説明する。尚、図６との対応部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０００７】
図８に於いて、１０は被調整体と成る基板１上に形成された抵抗器を示す。ＹＡＧ（ヤグ）レーザ１１をＣＷ発振させてレーザ光１２を第一の透過ミラーＭ１及び第二の反射ミラーＭ２の光軸調整ミラーを介してビームエキスパンダ１３に入射させ、エキスパンダされたレーザ光１２は４５度反射固定ミラーＭ３で反射されてＸ及びＹ軸オプティカルスキャナ１４Ｘ，１４Ｙの光学系を介してスキャンレンズ１５に入射させる、スキャンレンズ１５のレーザ光はダイクロックミラー１６及びシールドガラス１７を介して抵抗器１０の抵抗膜３に形成した抵抗値調整部６にレーザ光１２を照射して抵抗膜３を飛散させてカット溝７ｂ，７ｃを形成している。
【０００８】
上述のレーザ光１２により形成した抵抗器１０を示す図７（Ａ）の抵抗膜３上に形成した抵抗調整部６のカット溝７ｂ，７ｃは図７（Ｂ）に示す様にカット溝７ｂ、７ｃのトリミング幅が狭く略４０μｍ程度が限界となっている。このカット溝７ｃは図７（Ｃ）に示す様に抵抗調整部６の抵抗膜３をレーザ光１２の熱によってスキャン方向に順次飛散させている。この様な構成は特許文献１に開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許公開２０００−２１６０１３号公報（図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような高圧用の抵抗器は数ＫＶ〜数十ＫＶの高電圧で使用されるため、抵抗値調整部に加わる電位差（電圧）も数１００Ｖ〜数ＫＶと高い値となり、抵抗値調整部６に施すトリミングは、高電圧に耐えられる高い絶縁性を有することが重要となる。このため、この種の高圧用抵抗器では、カット溝の幅を広く（略４００乃至６００μｍ）形成することができ、高い絶縁性を得ることのできるサンドブラスト法によるトリミング法ではカット部７ａの耐圧は２ＫＶ程度の値が取れるため多用されている。然しながら、サンドブラスト法では、トリミング速度が０．８ｍｍ／秒と遅く、トリミング後に洗浄作業等が必要であり製造コストが高くなるという問題、更に、アルミナ粉末の飛散や高精度に抵抗値を調整することができないという問題があった。
【００１１】
一方、従来のＹＡＧやＣＯ２のレーザをＣＷ発振させたトリミング法ではトリミング速度の高速化（１０乃至３０ｍｍ／ｓ）や抵抗値を高精度に調整できるが、レーザトリミング法により抵抗値調整された従来の高圧用抵抗器では、トリミング用のカット溝７ｂ，７ｃの幅が４０μｍと狭いために加工部の耐圧は２５０乃至３００Ｖであり、高い絶縁性を得ることができないという問題があった。即ち、従来のレーザトリミング法により直線状のカット溝７ｂ，７ｃを形成した場合、実使用時の高電圧が印加された状態でカット溝７ｂ，７ｃにリーク電流が流れ、抵抗値が大幅に低下し特性不良になるという問題があった。更に、レーザ光の収束光学系が複雑化する問題があった。
【００１２】
本発明は上述の課題を解決するために成されたものであり、ＹＡＧパルスレーザトリミング法により短時間で高精度の抵抗値調整を行うことができ、抵抗値調整部で高い絶縁性を得ることができると共にカット溝幅をファイバのコア径で定められる抵抗調整方法及び抵抗調整装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の抵抗調整方法は抵抗体のパターンの一部にパルスレーザ光を照射し、パターンをカットさせて、抵抗体の抵抗値を調整する抵抗調整方法に於いて、パルスレーザ光を発振するレーザ発振器から出射光学系に至る光路を光ファイバと成し、光ファイバのコア直径を選択して、抵抗体のパターンのカット幅を定めて抵抗体の抵抗値を調整する様にしたものである。
【００１４】
本発明の抵抗調整方法は、光ファイバの直径を４００μｍ乃至８００μｍに選択して抵抗体のパターンの幅を４００μｍ乃至８００μｍに定めて抵抗体の抵抗抵値を調整して成るものである。
【００１５】
本発明の抵抗調整方法は、パルスレーザ光のパルス幅を１００μｓと成し、パルス間隔を７００μｓ、１秒に９パルスを出射させて速度を２ｍｍ／ｓｅｃ以上と成したものである。
【００１６】
本発明の抵抗調整方法は、レーザ光にＹＡＧパルスレーザを用い、加工点のフルエンスを１ｃｍ２あたり１５Ｊ前後と成したものである。
【００１７】
本発明の抵抗調整装置は、抵抗体のパターンの一部にパルスレーザ光を照射し、パターンをカットさせて、抵抗体の抵抗値を調整した抵抗調整装置に於いて、パルスレーザ光を発振するレーザ発振器から出射光学系に至る光路を光ファイバと成し、光ファイバのコア直径を４００μｍ乃至８００μｍ選択して、抵抗体のパターンのカット幅を４００μｍ乃至８００μｍと成したものである。
【００１８】
上記の構成によれば、レーザトリミングにより形成されたトリミング溝は４００μｍ乃至８００μｍに形成されるので図７（Ｂ）の様に、カット溝に高電圧が集中してリークすることがなく、抵抗値調整部６で高い耐絶縁性を得ることができる。すなわち、ＹＡＧパルスレーザにより短時間にかつ高精度にカット幅の大きいものが得られ、簡単な光学収束系でカット幅を任意に設定できる抵抗値調整方法及び抵抗調整装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１形態例を示す構成を図１乃至図５によって説明する。尚、図６乃至図８の従来構成との対応部分には同一符号を付して説明する。
図１は本発明の一形態例に係る抵抗器の平面図、図２は本発明の他の形態例に係る抵抗器の平面図及び抵抗値調整部の部分拡大平面図である。
【００２０】
本形態の高圧用抵抗器は、図１に示す様にアルミナ等のセラミックからなる矩形状の絶縁性の基板１を備えている。基板１の両端部にＡｇ系導体ペーストを印刷・焼成して形成した端子電極２，２が形成され、端子電極２，２間に酸化ルテニウムを主体とする抵抗体ペーストを印刷・焼成して形成した抵抗膜３が形成され、この抵抗膜３の略中央位置に抵抗値調整部６が形成され、端子電極２，２にリード端子５，５が半田付け等により固定されている。また、通常、基板１全体を覆うように外装樹脂（図示省略）が被覆される。そして、この高圧用抵抗器１０は短時間で高精度の抵抗値調整が可能なＹＡＧパルスレーザのトリミングによりその抵抗値が調整される。
【００２１】
図２（Ａ）の抵抗器１０は抵抗膜３中に抵抗値調整部６を２箇所設けたものである。図２（Ａ）は抵抗器の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ部の拡大図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）のＢ部の拡大図であり、図３はレーザトリミング法に用いる収束光学系を示す略線図である。基板１の両端部に印刷・焼成して端子電極２，２が形成され、端子電極２，２間に抵抗体ペーストを印刷・焼成した抵抗膜３が形成されこの抵抗膜３の略中央位置に２個の抵抗値調整部６ａ，６ｂが形成され、抵抗膜３の形成領域に抵抗膜３を覆うように必要に応じてガラスコート膜４が被覆され端子電極２，２にリード端子５，５が半田付け等により固定されている。又、通常、基板１全体を覆うように外装樹脂（図示省略）が被覆される。そして、この高圧用抵抗器は短時間で高精度の抵抗値調整が可能なＹＡＧパルスレーザのトリミングにより図７（Ｃ）の様にレーザ光１２でカット溝７の抵抗値が調整される。上述の構成では基板１上に抵抗膜３だけを形成したが厚膜集積回路内の抵抗体パターンであってもよい。
【００２２】
本発明は上述の様に成されたために、レーザトリミング法により短時間で高精度の抵抗値調整を行うことができ、抵抗値調整部７で高い絶縁性を得ることができると共にカット溝幅をファイバのコア径で定められる抵抗調整方法及び抵抗調整装置を提供することができる。
【００２３】
本形態の高圧用の抵抗器のレーザトリミングによる抵抗値調整方法及び抵抗調整装置は図３に示すようなレーザトリミング装置３５でお行われる。レーザ電源２１に接続されたレーザ発振器２３はＹＡＧレーザ２０からのレーザ光をレーザ発振器２３でパルス発振し、出力する、その出力側は、順次、光ファイバ入射用の光コネクタ２４を介して光ファイバ２５及び出射光学系２７に結合された光コネクタ２７に接続されていて、これら経路を通して発振パルスは出射光学系２７に与えられる。又、出射光学系２７の光軸上の前方には、抵抗器１０を載置するＸ、Ｙテーブル２８Ｘ、２８Ｙが設けられている。Ｘ、Ｙテーブル２８Ｘ、２８Ｙの上方には、抵抗器１０の各端子部２、２の抵抗値を測定するためのプローブ２９ａ、２９ｂが配置されている。プローブ２９ａ、２９ｂは抵抗測定部３１に接続され、Ｘ、Ｙテーブル２８Ｘ、２８ＹはＸＹテーブルコントローラ３０に接続されている。出射光学系２７には後述するも出射レンズを有している。
【００２４】
抵抗測定部３１、ＸＹテーブルコントローラ３０、レーザ電源２１、操作部３２、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ３３、ＣＲＴ等の表示部３４はメインコントローラ２２により制御されている。
【００２５】
図４（Ａ）、（Ｂ）は本例に用いる光ファイバ２５の断面構成を示すもので、コア部４０とクラッド部４１より成るコア部４０の直径ｄ１をレーザトリミングのカット溝７のカット幅の４００μｍ乃至８００μｍ選択する。この様にコア部４０を選択した光ファイバ２５を光コネクタ２４及び２６の両端に接続し、例えば、図４（Ｂ）の様に分布屈折率光ファイバレンズ４３を有する光コネクタ２４を介してレーザ光を入射させる。
【００２６】
図５は出射光学系２７を示すもので光ファイバ２５のコア部４０の径ｄ１（ｍｍ）から出射したレーザ光は第一レンズ４４及び第二レンズ４５により平行光となされ、保護ガラス４６を介して抵抗器１０にスポット径ｄ２（ｍｍ）のスポットを結ぶ、ここでｆ１は第一レンズ４４の焦点距離（ｍｍ）、ｆ２は第二レンズ４５の焦点距離（ｍｍ）、ｂは焦点深度（ｍｍ）、Φは光ファイバ２５の出射拡がり角度、ＷＤは出射光学系２７から焦点深度ｂまでのワークディスタンスである。ここで、抵抗器１０のスポット径ｄ２はｄ２＝ｄ１×ｆ２／ｆ１で与えられる。
第二レンズの焦点距離によってスポット径ｄ２やワークディスタンスＷＤが変化する。第二レンズ４５の焦点距離ｆ２を短くするとスポット径ｄ２を小さくすることができる。第一レンズ４４の焦点距離ｆ１を長くしてもスポット径ｄ２を小さくすることができるが、光ファイバ２５の出射拡がり角度Φがあるためレンズ径が大きくなることになる。
【００２７】
上述の構成により、レーザ発振器２３から出力されたレーザ光として、パルスレーザ光１２のパルス幅を１００μｓと成し、パルス間隔を７００μｓ、１秒に９パルスを出射させて速度を２ｍｍ／ｓｅｃと成した場合の加工点（カット溝７位置）のフルエンスは略１５Ｊ／ｃｍ２であつた。これらのレーザ光１２は、光ファイバ入射光学系の光コネクタ２４により光ファイバ２５に入射して伝送される。このレーザ光１２は光コネクタ２６及び出射光学系２７に入射し、第一レンズ４４及び第二レンズ４５により平行光となされ、保護ガラス４６により、調整する抵抗値に応じて所定位置の抵抗器１０に形成された抵抗値調整部６に集光するように加工点に正確に位置決めされる。
【００２８】
一方、加工点に位置する抵抗器１０の端子部２，２間に設置された一対のプローブ２９ａ、２９ｂと、抵抗測定部３１により、随時に抵抗器１０の端子２，２間の抵抗値が測定され、その測定結果はメインコントローラ２２に入力される。メインコントローラ２２により抵抗器１０の調整箇所、加工点を決定し、Ｘ、Ｙテーブル２８Ｘ，２８Ｙにより所定の位置に位置決めし、抵抗調整部７の加工点を詳細に位置決めする。その個所にＹＡＧレーザ２０のパルス発振器２３からのパルスレーザ光１２を照射して、抵抗器１０の抵抗調整部７を任意のパターンによるトリミング加工を行なう。
【００２９】
次に本装置の抵抗調整方法について説明する。まず、予め測定された抵抗器１０上の抵抗膜３の抵抗値を測定する。次に、その測定結果と抵抗基準値とを比較する。この比較により抵抗器１０の抵抗値の調整の有無をメインコントローラ（ＣＰＵ）２２が判別する。その結果、調整を必要とする場合は、調整箇所と加工点との位置決めを行なう（粗位置決め）。次に抵抗値調整部６の加工点の精密な位置決めを行なう（精密位置決め）。その位置決めにもとづき、所定のショット数、例えば、パルスレーザ光のパルス幅を１００μｓと成し、パルス間隔を７００μｓ、１秒に９パルスを出射させて、速度を２ｍｍ／ｓｅｃのレーザ照射をおこない、抵抗値調整部６の部分除去加工または切断加工をおこなうことでカット溝７を形成する。この加工後は抵抗測定部３１により抵抗器１０の抵抗値の測定をおこなう。抵抗器１０の基準値と比較し、基準値に到達しない場合は、再び、これらのシーケンスにより再加工を行う。
【００３０】
このように本装置では、抵抗器１０を所定の位置にセットした後は、抵抗値の調整が必要な場合は、手動或いは自動的にレーザ光の照射によりトリミングが行えるように設定される。上述の構成の抵抗調整方法に依って得た抵抗器１０のサンプル１乃至１０の７０度（Ｃ）及び４０度（Ｃ）で連続４０００Ｖ、及び２０００Ｖの高温負荷寿命試験及び耐湿負荷寿命試験の結果を図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す。又、本発明の抵抗調整方法及びサンドプラスト方法の電圧特性及び短時間過負荷試験の結果を図１０（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）（Ｄ）に示す。これらの結果から解かる様に加工部の耐圧は２０００Ｖ乃至４０００Ｖが得られている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、レーザトリミングにより形成されたトリミング溝は４００μｍ乃至８００μｍに形成されるのでカット溝に高電圧が集中してリークすることがなく、抵抗値調整部で高い耐絶縁性を得ることができる。すなわち、ＹＡＧパルスレーザにより短時間にかつ高精度にカット幅の大きいものが得られ、簡単な光学収束系でカット幅を任意に設定できる抵抗値調整方法及び抵抗調整装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１形態例を示す抵抗器の平面図である。
【図２】本発明の他の形態例を示す抵抗器の平面図及び拡大図である。
【図３】本発明の抵抗値調整装置を示す系統図である。
【図４】本発明の抵抗値調整装置に用いる光ファイバの断面図及びレーザの結合方法を示す説明図である。
【図５】本発明の出射光学系の説明図である。
【図６】従来の抵抗器の平面図である。
【図７】従来の他の抵抗器の平面図である。
【図８】従来の光学系の斜視図である。
【図９】本発明及び従来の試験結果表である。
【図１０】本発明及び従来の他の試験結果表である。
【符号の説明】
１‥‥基板、３‥‥抵抗膜、６‥‥抵抗調整部、７、７ａ、７ｂ、７ｃ‥‥カット溝、１２‥‥パルスレーザ光、２２‥‥メインコントローラ、２５‥‥光ファイバ、２７‥‥出射光学系
【図１】
2005072086.tif 000003
【図２】
2005072086.tif 000004
【図３】
2005072086.tif 000005
【図４】
2005072086.tif 000006
【図５】
2005072086.tif 000007
【図６】
2005072086.tif 000008
【図７】
2005072086.tif 000009
【図８】
2005072086.tif 000010
【図９】
2005072086.tif 000011
【図１０】
2005072086.tif 000012