激光调阻的原理、组成、应用以及激光调阻应用案例介绍

激光调阻机是利用激光工艺对薄膜或厚膜电阻进行雕刻、实现阻值精密调节的关键设备。在便携电子产品生产中，采用精密激光调阻机作为加工设备，具有极大发展潜力。激光修调是把一束聚焦的相干光在微机的控制下定位到工件上，使工件待调部分的膜层气化切除以达到规定参数或阻值。调阻时局部温升使玻璃熔化，气化部分阻值槽边缘受到玻璃覆盖，可填平基体表面被切割的介质。

激光调阻机是利用激光工艺对薄膜或厚膜电阻进行雕刻、实现阻值精密调节的关键设备。在便携电子产品生产中，采用精密激光调阻机作为加工设备，具有极大发展潜力。 

激光调阻机技术含量较高，需要熟练掌握半导体端面泵浦激光器技术、激光聚焦与图像监控技术、同轴数控软件与图像视觉自动识别定位技术、ATE（自动化测试工装）等技术。

　为了提高厚膜电路的精度，必须进行阻值调整。由于厚膜丝网印刷操作固有的不准确性，基板表面的不均匀及烧结条件的不重复性，厚膜电阻常出现正负误差，如果阻值超过标称值将无法修正，但是，一般情况下印刷烧成后阻值低于目标值的大约30%，所以要通过激光调整达到目标值。

　　激光调阻系统及修调技术机理

　　激光修调是把一束聚焦的相干光在微机的控制下定位到工件上，使工件待调部分的膜层气化切除以达到规定参数或阻值。调阻时局部温升使玻璃熔化，气化部分阻值槽边缘受到玻璃覆盖，可填平基体表面被切割的介质。

精密激光调阻机不同于低端的激光加工设备，要求结构件、传动机构等精密、轻巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精细、光斑小、模式好，机械制造、紧密光学制造等行业将受益匪浅。此外，精密激光调阻机的产业化，还能帮助用户降低电子元件的生产成本，提升竞争力。 

应用案例 

应用背景 

A公司的主要业务是为各种电气产品提供配套服务。为了满足家用电器、汽车和其他电气产品的更高要求，该公司的研发工作主要专注于缩小产品尺寸、提高产品响应速度、延长产品使用寿命，并提高产品可靠性。 

遇到的问题 

很多电路对电阻的阻值要求十分精确，相对误差要求达到千分之几甚至万分之几。然而由于厚膜丝网印刷操作固有的不准确性，基板表面的不均匀及烧结条件的不重复性，厚膜电阻常出现正负误差，用现在的制造工艺，相对误差只能达到5%，甚至更低，所以必须进行电阻微调，达到更高精度。 

现有的操作方式是采用精密电阻人为测量调整，这种方式需要耗费较多人力；或者采用电位器进行阻值调整，但这种方式存在超调，电位器会回弹，产生电路振荡，在移动或运输过程中也容易松动，产生参数漂移。 #p#分页标题#e#

解决方案 

在与客户协商后，华工激光建议客户使用激光调阻方案。激光电阻微调是通过短脉冲激光扫描切割，改变电阻的导电截面积，进而把低于目标阻值的电阻体修调到阻值允许的偏差范围内。 

用激光束按一定轨迹照射在电阻膜片上，基片电阻浆料层受激光照射加热气化，形成一定深度的刻痕，从而改变电阻体的导体截面面积和导电体长度，达到微调电阻的目的。同时，对电阻进行动态测量，将测量结果与设定阻值进行比较，并控制激光的扫射运动，达到预定的要求。 

结果比较 

激光调阻的表现证实了该方案的成功性。激光调阻帮助客户降低了电子元器件的制造成本，提高了生产效率，也提升了其新产品研发能力，缩短了产品开发周期，提升了公司竞争力。

由此可以看到，激光调阻和传统调阻方法相比，具有较大优势，在工业生产制造领域具有广泛的应用前景。

先进的激光修调系统应用了大量的LSI、VLSI电路，以大部分的软件操作代替许多硬件功能。核心部分是通过硬件直接与激光器、光束定位、分步重复及测量等系统相连接。测量系统由采用精密电桥和矩阵组合的无源网络组成。

　　先进的激光修调系统具有多种修调功能，可以修调混合集成电路、厚薄膜电阻器网络、电容网络、瓷基薄膜集成元件，还可以修调D/A和A/D转换器的精度，V/F转换器的频率，有源滤波器的零点频率及运算放大器的失调电压等。同时还具有IEEE488接口，可与其他测试设备进行数据传输。

　　先进的激光修调系统主要包括以下几个部分：

　　（1）激光器部分

　　采用氪激励的高频Q开关、Nd:YAG激光器，厚膜修调最小光斑达38μm，脉冲重复频率为500Hz～50kHz。

　　（2）光束定位系统

　　分为线性马达式、开环和闭环检流计式等。控制光束在X和Y方向的位置、速度和加速度。缩短光束定位时间和修调时间，工作效率高。

　　（3）程控衰减系统

#p#分页标题#e#　　由多个衰减器组成，以控制在衰减后用于光束游动并进入红外相机的输出信号。

　　（4）修调设定器

　　它直接与激光器、光束定位器、分步重复台及测量系统相联接。它可以通过程序改变Q频率、刻蚀尺寸和改变切割的修调方向，决定阻值变化，而不影响精度。另外，还具有自动校正功能，在长期工作时可使修调设定值保持稳定。

　　5）阻值及电压测定装置

　　采用精密电桥和矩阵组合的测试无源网络，阻值测量精度可达0.02%，测量时间仅为5ms。这种设计可以防止外界干扰，且由于采用差动测量，自动消除偏离及极性转换，还可用来测定有源电路修调时的直流电压。

　　（6）自动功率测量系统

　　激光器功率测量是利用最低限度的中断通过测量来测定。用微机控制螺形管驱动系统，激光束通过衰减器内的100%反射镜，射向热电偶器件，然后送到1个多量程功率计。

　　切割图形

　　激光调阻时，被切割的电阻体图形主要有以下几种：

　　（1）单刀切割电阻法

　　（2）双刀切割电阻法

　　（3）L型刀口切割电阻法

　　（4）交叉对切电阻法

　　（5）曲线型L刀口的切法

　　（6）曲线型U型刀口的切法

　　在实际工作中，主要应用的是前4种，对于不同的电阻应根据其方数的不同选择不同的刀口。其中双切和L型刀口最为常用，而且调过的阻值稳定性好。

精密激光调阻机不同于低端的激光加工设备，要求结构件、传动机构等精密、轻巧，控制精度要求高，而且要求激光光束精细、光斑小、模式好，机械制造、紧密光学制造等行业将受益匪浅。此外，精密激光调阻机的产业化，还能帮助用户降低电子元件的生产成本，提升竞争力。