УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ
DEVICE FOR THICK-FILM RESISTOR TRIMMING

Изобретение относится к микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении прецизионных пленочных резисторов.
Известно устройство для подгонки резисторов (патент РФ №2012936, МПК Н01С 17/22, опубл. 15.05.94. Бюл. №9), содержащее подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, подключенный к нему сигнальным входом, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами источника опорного напряжения и измерителя сопротивления соответственно, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу блока сравнения, генераторы факельного разряда, элементы И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход связан с входом одноименного генератора факельного разряда, блок управления, связанный каждым из разрядных выходов с вторым входом одноименного элемента И, а тактовый выход блока управления подключен к управляющему входу измерителя сопротивления, при этом каждый генератор факельного разряда снабжен разрядным рабочим электродом, имеющим индивидуальный установочный зазор между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора, и все рабочие электроды размещены с фиксированным промежутком между собой.
Недостатками данного устройства являются низкие точность и стабильность процесса подгонки, связанные с необходимостью использования группы рабочих электродов, каждый из которых должен иметь индивидуальный установочный зазор между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для подгонки толстопленочных резисторов (АС №1827687 А1, МПК Н01С 17/22, опубл. 15.07.93. Бюл. №26), содержащее подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, подключенный к нему сигнальным входом, источник опорного напряжения, устройство сравнения, связанное первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу блока сравнения, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и генератор факельного разряда, элементы И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход связан с одноименным входом цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенные мультивибратор и регистр сдвига, связанный каждым своим выходом с вторым входом одноименного элемента И, выход мультивибратора подключен также к управляющему входу измерителя сопротивления, рабочие электроды, имеющие индивидуальный установочный зазор между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора, при этом оно содержит коммутатор, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора факельного разряда, каждый из управляющих входов связан с выходом одноименного элемента И, а каждый из выходов подключен к одноименному рабочему электроду.
Недостатками данного устройства являются низкие точность и стабильность процесса подгонки, связанные с необходимостью использования группы рабочих электродов, каждый из которых должен иметь индивидуальный установочный зазор между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора.
В основу изобретения поставлена задача повысить точность и стабильность факельной подгонки пленочных резисторов с помощью разрядов различной мощности, используя один рабочий электрод.
Данная задача решается в устройстве для подгонки толстопленочных резисторов, содержащем подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, подключенный к нему сигнальным входом, источник опорного напряжения, устройство сравнения, связанное первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу устройства сравнения, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и генератор факельного разряда, снабженный разрядным рабочим электродом, установленным с зазором между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора, первую группу элементов И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенные мультивибратор и регистр сдвига, связанный каждым своим выходом со вторым входом одноименного элемента И первой группы, выход мультивибратора подключен также к управляющему входу измерителя сопротивления, согласно изобретению в него дополнительно введены блок хранения данных, вход которого подключен к выходу мультивибратора, элемент ИЛИ, связанный каждым своим входом с выходом одноименного элемента И первой группы, вторая группа элементов И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу блока хранения данных, а вторые входы элементов И второй группы объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, а каждый из их выходов связан с одноименным входом цифроаналогового преобразователя.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит источник опорного напряжения 1, устройство сравнения 2, измеритель сопротивления 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, мультивибратор 5, регистр сдвига 6, первую группу элементов И 7-1…7-n, блок хранения данных 8, вторую группу элементов И 9-1…9-n, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, генератор факельного разряда 11, рабочий электрод 12, подгоняемый резистор 13, подложкодержатель 14, элемент ИЛИ 15.
В устройстве последовательно соединены подгоняемый резистор 13, измеритель сопротивления 3, устройство сравнения 2 и АЦП 4, а также ЦАП 10 и генератор факельного разряда 11. Последний снабжен разрядным рабочим электродом 12, установленным с зазором между вершиной излучающего конуса и поверхностью резистора 13, который закреплен на подложкодержателе 14. Выход источника опорного напряжения 1 связан с первым входом устройства сравнения 2. Первый вход каждого из элементов И первой группы 7-1…7-n подключен к одноименному выходу АЦП 4. Вход регистра сдвига 6 и управляющий вход измерителя сопротивления 3 объединены и подключены к выходу мультивибратора 5. Каждый из выходов регистра сдвига 6 связан со вторым входом одноименного элемента И первой группы 7-1…7-n.
В устройстве дополнительно введены блок хранения данных 8, элемент ИЛИ 15 и вторая группа элементов И 9-1…9-n. Вход блока хранения данных 8 также подключен к выходу мультивибратора 5, а каждый из его выходов связан с первым входом одноименного элемента И второй группы 9-1…9-n. Вторые входы элементов И второй группы 9-1…9-n объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ 15, каждый вход которого подключен к выходу одноименного элемента И первой группы 7-1…7-n. Каждый из выходов элементов И второй группы 9-1…9-n связан с одноименным входом цифроаналогового преобразователя 10.
Устройство работает по двухтактной схеме следующим образом.
В течение первого такта всех циклов подгонки с помощью измерителя сопротивления 3 измеряется сопротивление подгоняемого резистора 13. При этом измеритель сопротивления 3 формирует постоянное напряжение, пропорциональное этому сопротивлению, которое сохраняется на протяжении двух тактов. Команда об измерении значения подгоняемого резистора и поддержании неизменным полученного уровня выходного напряжения измерителя сопротивления 3 подается от мультивибратора 5. Его выходные сигналы имеют прямоугольную форму. При «нулевых» уровнях этих импульсов (первый такт) в устройстве для подгонки резисторов происходит измерение сопротивления подгоняемого резистора 13 и формирование пропорционального ему выходного напряжения измерителя 3. Вместе оба эти процесса занимают незначительную часть первого такта, поэтому большая часть первого такта и весь второй такт (т.е. практически два такта) на выходе измерителя сопротивления 3 поддерживается сформированное постоянное напряжение. Измеритель сопротивления 3, формирующий напряжение, пропорциональное величине сопротивления, может быть реализован на базе мостовой схемы или готового цифрового измерителя сопротивления.
В устройстве сравнения 2, реализованном на базе вычитателя напряжения, определяется разность выходных напряжений измерителя сопротивления 3 и источника опорного напряжения 1 (последнее пропорционально предельному значению сопротивления подгоняемого резистора 13). АЦП 4 формирует цифровой код, пропорциональный его входному напряжению (разностному сигналу на выходе устройства сравнения 2). АЦП 4 содержит n - разрядов, причем «вес» каждого последующего разряда, начиная со второго, меньше предыдущего в два раза.
В первоначальный момент работы устройства (в течение первого цикла подгонки) по команде от мультивибратора 5 на первом выходе регистра сдвига 6 формируется логическая «1», которая поступает на второй вход элемента И первой группы 7-1, пропуская тем самым на выход элемента И 7-1 сигнал, содержащийся на первом выходе АЦП 4.
Одновременно с этим также по команде от мультивибратора 5 на выходах блока хранения данных 8 формируется цифровой код, несущий информацию об энергии первого (наиболее сильного) факельного разряда. Сигнал, с каждого из выходов блока хранения данных 8, поступает на первый вход одноименного элемента И второй группы 9-1…9-n.
Если выходной сигнал элемента И первой группы 7-1 - есть логическая «1» (она поступает на первый вход элемента ИЛИ 15), то в течении второго такта на выходе элемента ИЛИ 15 поддерживается логическая «1». Она поступает на вторые входы элементов И второй группы 9-1…9-n, пропуская тем самым на выход каждого из этих элементов сигнал, содержащийся на одноименном выходе блока хранения данных 8.
Выходной сигнал каждого из элементов И второй группы 9-1…9-n поступает на одноименный вход ЦАП 10. Таким образом в течение второго такта на выходе ЦАП 10 поддерживается постоянное напряжение, пропорциональное энергии первого факельного разряда. Оно поступает на вход генератора факельного разряда 11. Между вершиной излучающего конуса рабочего электрода 12 и подгоняемого резистора 13 возникает факельный разряд, что приводит к испарению материала резистора и увеличению его сопротивления.
Если выходной сигнал элемента И 7-1 - есть логический «0» (он поступает на первый вход элемента ИЛИ 15), то в течение второго такта на выходе элемента ИЛИ 15 поддерживается логический «0». Он поступает на вторые входы элементов И второй группы 9-1…9-n, формируя на их выходах логический «0». На выходе ЦАП 10 формируется нулевое значение напряжения. При этом включении генератора факельного разряда 11 не производится.
Во время второго цикла подгонки по команде от мультивибратора 5 на втором выходе регистра сдвига 6 формируется логическая «1», которая поступает на второй вход элемента И первой группы 7-2, пропуская тем самым на выход элемента И 7-2 сигнал, содержащийся на втором выходе АЦП 4.
Одновременно с этим также по команде от мультивибратора 5 на выходах блока хранения данных 8 формируется цифровой код, несущий информацию об энергии второго факельного разряда.
В целом работа устройства в течение второго цикла подгонки происходит аналогично ранее описанному.
При наличии логической «1» во втором разряде АЦП 4 факельный разряд второго цикла приводит к приращению сопротивлении в два раза меньше, чем в первом цикле подгонки.
В дальнейшем цикл контроля сопротивления подгоняемого резистора 13 и выжигание части его слоя многократно повторяется, каждый раз по сравнению с предыдущим циклом обеспечивается меньшее (в два раза) приращение сопротивление при наличии логической «1» в соответствующем разряде АЦП 4.
Преимуществами устройства по сравнению с прототипом являются повышенная точность и стабильность факельной подгонки пленочных резисторов. Это достигается путем введения блока хранения данных 8, второй группы элементов И 9-1…9-n и элемента ИЛИ, а также использованием для всех циклов подгонки одного рабочего электрода 12. В этом случае отсутствует необходимость точной установки большого числа зазоров между излучающими конусами рабочих электродов и поверхностью резистора. Коды для каждого цикла подгонки, позволяющие использовать один рабочий электрод, хранятся в блоке хранения данных 8 и формируются автоматически на его выходах по команде от мультивибратора 5.