Лазерная подгонка тонкопленочных компонентов — это, несомненно, процесс, привлекающий внимание, который достиг своего современного состояния в результате непрерывной эволюции в течение ряда лет. Резисторы, изготовленные с использованием этого процесса, обладают многими преимуществами, но, если подгонка выполнена недостаточно тщательно, они могут уступать толстопленочным элементам.
В случае толстопленочных элементов, имеющих большие размеры, лазерная подгонка осуществляется путем прорезания прямой линии перпендикулярно к краю резистора. Так как полное сопротивление резистивного отрезка пропорционально его длине, деленной на ширину, сопротивление увеличивается до требуемого конечного значения путем увеличения длины прорези и, следовательно, уменьшения эффективной ширины резистора. Таким путем удавалось увеличивать номинал подгоняемого толстопленочного резистора во много раз (по сравнению с начальным значением) и при этом не возникало проблем, связанных со стабильностью.
Этот подход не может быть использован при подгонке тонкопленочных резисторов в связи с их малой толщиной и из-за малых размеров элементов интегральных схем. Успех подгонки тонкопленочных резисторов зависит от правильности выбора как места подгонки, так и формы резистора. Без этого нельзя будет обеспечить стабильность результата подгонки. Как видно на фотографии, где показана часть ИС типа МС1400, в ее конструкции использовано последовательно-параллельное включение резисторов. Некоторые резисторы имеют прямолинейную форму для облегчения грубой подгонки; другие имеют сбоку отростки, позволяющие осуществлять непрерывную подгонку. Грубая подгонка может осуществляться полным перерезанием параллельно включенного резистора, а для непрерывной подгонки можно постепенно увеличивать прорезь, создаваемую в отростке. На фотографии видны несколько разрезов, полностью пересекающих резисторы, а также надрез на отростке (в верхней части этого участка схемы). Для сравнения в левой части фотографии виден отросток, в котором не понадобилось делать надрез.
Лазерная подгонка может вызывать локальный отжиг, который в свою очередь может приводить к появлению различий в характеристиках старения (дрейфа) между подогнанными и неподогнанными резисторами. С другой стороны, грубая подгонка, осуществляемая путем полного перерезания резистора, увеличивает стабильность прибора во времени, так как полностью разомкнутый резистор не имеет дрейфа.
Создание необычных надрезов в отростках, имеющихся у резисторов, — это способ быстрого получения требуемого номинала резистора с очень высокой точностью. Подгоночные надрезы создаются не вдоль прямых линий, а вдоль искривленных путей, проходящих через основную часть резистора, пропускающую ток. После оптимизации этого метода каждый дискретный надрез уменьшает ошибку на определенный процент, так что оказывается достаточно четырех движений лазерного луча, для того чтобы обеспечить окончательный номинал резистора с погрешностью до 0,02%.
Луч, которым осуществляется подгонка, обеспечивается лазером на иттриево-алюминиевом гранате. Обычная оптика фокусирует этот луч до микроскопических размеров. С помощью быстродействующих линейных двигателей компьютер устанавливает этот луч примерно так же, как происходит установка головки в дисковом накопителе. Компьютер также управляет мощностью и совмещением лазерного луча с определенными участками схемы на основе наблюдения эффекта от лазерной подгонки имеющейся на схеме специальной тестовой структуры. Эта тестовая структура, позволяет непрерывно управлять шириной и качеством создаваемого надреза, а также предупреждать оператора о неправильной работе устройства, осуществляющего подгонку.
Во время осуществления процесса качество надреза оценивается непрерывным образом визуально для того, чтобы можно было убедиться в правильной работе оборудования. Кроме того, изделия, в которых тонкопленочные элементы проходили лазерную подгонку, проходят установленную проверку в течение 1000 ч при высокой температуре с подачей смещения для того, чтобы убедиться в том, что подогнанные резисторы надежны и стабильны. Такая проверка важна для того, чтобы убедить потребителей в надежности лазерной подгонки при условии правильного технического обеспечения и надлежащего управления процессом.
© digitrode.ru