本申請要求2014年4月18日提交的美國臨時申請No.61/981,351的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及對電路組件的修調(diào)。本公開最直接地涉及在高溫和低溫處對電阻器(諸如薄膜電阻器、厚膜電阻器和熱敏電阻)的修調(diào)。具體地，本公開涉及將電阻器加熱到高溫以及在高溫處對電阻器進行激光修調(diào)。

背景技術(shù)：

對電阻器和其它電子組件的修調(diào)是微電子和電子組件的制造中使用的工序。典型地，對單獨地存在或者存在于電路中的電子組件進行修調(diào)，以使得該組件或作為整體的電路將按照一定的目標(biāo)參數(shù)來執(zhí)行。

一種修調(diào)的方法是激光修調(diào)。作為示例，在激光修調(diào)處理中，可以將電阻器連接到測量系統(tǒng)并且測量電阻值。然后，激光器機器微調(diào)(micro-machines)在電阻器材料中的修調(diào)路徑。

激光修調(diào)中普遍遇到的一個問題是電阻器很少具有數(shù)值為零的電阻溫度系數(shù)(TCR)。具有正的或負的TCR的電阻器在高溫和低溫處將呈現(xiàn)不同的電阻。此外，電路常常使用熱敏電阻，即被設(shè)計成電阻隨溫度變化的電阻器。如果電阻隨著溫度的增大而增大，該器件被稱作正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻。如果電阻隨著溫度的增大而減小，該器件被稱為負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。PTC和NTC熱敏電阻被設(shè)計為在一定的溫度處具有一定的電阻，但是熱敏電阻的性能常常不等于設(shè)計的性能。不按照設(shè)計執(zhí)行的電阻器和其它電路組件在整個電路的性能中常常具有負面的結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供了本公開的第一代表性實施例。第一實施例公開了一種激光修調(diào)系統(tǒng)以及用于在高溫或低溫處修調(diào)電阻器或其它電路組件的方法。該方法包括，在通過加熱板或冷卻板將組件和組件襯底加熱或冷卻并且達到了用于修調(diào)的目標(biāo)溫度之后，將電路組件激光修調(diào)到目標(biāo)值。

鑒于結(jié)合附圖的以下描述，本公開的其它實施例將變得清晰。

附圖說明

圖1是激光修調(diào)系統(tǒng)的框圖。

圖2是激光修調(diào)程序的框圖，該激光修調(diào)程序控制激光修調(diào)系統(tǒng)的自動化功能。

圖3示出了用于激光修調(diào)系統(tǒng)中的加熱板和傳送器部分的實施例。

圖4示出了用于激光修調(diào)系統(tǒng)中的參數(shù)測試器的實施例。

圖5示出了用于激光修調(diào)系統(tǒng)中的激光修調(diào)室的實施例。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例提供了用于對單獨的組件或者在電路襯底層上的組件進行激光修調(diào)的系統(tǒng)和方法。對特定應(yīng)用的描述僅作為示例提供。優(yōu)選的實施例的各種修改、替代和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且在此限定的一般原理可以應(yīng)用于其它實施例和應(yīng)用，而不背離所要求保護的發(fā)明的范圍。

參考附圖描述實施例，在附圖中，相似的元件一般由相似的附圖標(biāo)記指代。通過參考以下詳細描述，實施例的各種元件的關(guān)系和功能可以被更好地理解。然而，實施例不限于在附圖中圖示的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不必然按比例繪制，并且在一定情況下，可以省略對于理解實施例并非必須的細節(jié)。

參考圖1，可以實踐本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖一般地被圖示為100。代表性系統(tǒng)100包括激光修調(diào)程序110、襯底112、一個或多個組件114、加熱板116、傳送器118、激光修調(diào)室120、參數(shù)測試器122、激光修調(diào)文件124、修調(diào)激光126和冷卻板128。

襯底112具有電路130或組件114，其中電路130或組件114以獲得所需要的電氣性能的方式設(shè)置在襯底上。襯底112和組件114放置在加熱板116上。加熱板116可以被置于傳送器118中或者放置在傳送器118上。激光修調(diào)程序110控制(直接地或間接地)傳送器118的移動，傳送器118將加熱板116移入或移出激光修調(diào)室120。在激光修調(diào)室120內(nèi)可以包含修調(diào)激光126。激光修調(diào)文件124可以控制修調(diào)激光126的移動，從而如所需要地修調(diào)來自襯底112的組件114的材料(諸如電阻器的電阻材料)。在其它實施例中，可以人工控制修調(diào)激光126從而修調(diào)來自襯底112的組件114的材料。參數(shù)測試器122(諸如電阻測量設(shè)備)向激光修調(diào)文件124和激光修調(diào)程序110發(fā)送測試輸出。冷卻板128可以被附加到加熱板118的底部。激光修調(diào)程序110控制系統(tǒng)的組件以及襯底112在系統(tǒng)中的移動。

在操作中，如在步驟200中，電路組件114、印刷電路板130或其它具有制造的組件的襯底層的結(jié)構(gòu)被放置在加熱板116上。如在步驟210中，對加熱板116進行加熱直到該板達到目標(biāo)溫度。加熱板116將熱量傳遞到組件或電路襯底112。當(dāng)組件114或電路130達到目標(biāo)溫度(如通過監(jiān)測加熱板116和/或襯底的溫度直接地或間接地監(jiān)測的，或者對組件或電路的其它間接測量)，激光修調(diào)程序110啟用傳送器118，并且，如在步驟230中，傳送器118將加熱板116移動到激光修調(diào)室120中。如在步驟240中，當(dāng)在升高的溫度處時，參數(shù)測試器122測試組件114。參數(shù)測試器122輸出文件，該文件提供每個組件114的位置(x，y坐標(biāo))以及相關(guān)聯(lián)的參數(shù)值。隨后，如在步驟250中，激光修調(diào)文件124使用參數(shù)測試器122的輸出來計算合適的修調(diào)路徑。如在步驟260中，修調(diào)激光126通過機器微調(diào)修調(diào)路徑來修調(diào)組件114。當(dāng)進行修調(diào)時，當(dāng)在升高的溫度處時，參數(shù)測試器122測試組件114或電路板130的指定參數(shù)。參數(shù)測試器122向激光修調(diào)文件124提供反饋。當(dāng)達到目標(biāo)值(電阻或其它測試的參數(shù))時，修調(diào)激光126自動停止并且修調(diào)路徑終止。激光修調(diào)室120打開。如在步驟270中，通過激光修調(diào)程序110將傳送器118和加熱板116從激光修調(diào)室120中移出，其中該加熱板可以被置于傳送器中或者是可移動的。如在步驟280中，通過冷卻板128將加熱板116冷卻到近似為室溫，并且該修調(diào)方法完成。

在本發(fā)明的一個實施例中，激光修調(diào)系統(tǒng)100可以用于修調(diào)各種組件114，諸如薄膜電阻器、厚膜電阻器或熱敏電阻。在該實施例中，所制造的電阻器襯底放置在加熱板116上?？梢詫⒛繕?biāo)電阻鍵入到激光修調(diào)程序110中，并且參數(shù)測試器122測試電阻。下文中所描述的許多實施例將在電阻器的激光修調(diào)的背景下描述激光修調(diào)系統(tǒng)100。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到激光修調(diào)系統(tǒng)100既能夠進行被動修調(diào)也能夠進行主動修調(diào)。

在進行被動修調(diào)的實施例中，激光修調(diào)系統(tǒng)100將進行對離散電路組件的修調(diào)。在一個實施例中，當(dāng)參數(shù)測試器122被編程為測試目標(biāo)電阻時，激光修調(diào)系統(tǒng)100修調(diào)電阻器。在另一個被動修調(diào)的實施例中，在將參數(shù)測試器122編程為測試目標(biāo)電容的情況下修調(diào)電容器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到激光修調(diào)系統(tǒng)可以用于其它離散電路組件的被動修調(diào)中。

在進行主動修調(diào)的實施例中，電路130和襯底112可以放置在加熱板116上，并且可以將電路130的參數(shù)(諸如電壓、電流、頻率、功率、相位或其它可測量的電路參數(shù))鍵入到激光修調(diào)程序110中。當(dāng)襯底112和電路130處于升高的溫度時，參數(shù)測試器122測量由用戶在激光修調(diào)程序110中指定的電路130的參數(shù)，并且將測量值與目標(biāo)值進行比較。修調(diào)激光126用于修調(diào)電路組件(常常是電阻器或電容器)，直到電路作為一個整體達到目標(biāo)值。

參考圖2，一般性地圖示激光修調(diào)程序110的實施例的框圖。該實施例展示了由激光修調(diào)程序110控制的系統(tǒng)的組件。該實施例圖示了用于修調(diào)熱敏電阻或電阻器的激光修調(diào)系統(tǒng)。用戶將系統(tǒng)約束(constraint)鍵入到激光修調(diào)程序110中。這些約束可以包括電阻器特性、目標(biāo)電阻、目標(biāo)修調(diào)溫度、加熱時間、修調(diào)參數(shù)和冷卻時間。該系統(tǒng)可以被配置為使用其它相關(guān)的約束。

在圖2中示出的實施例中，如在步驟300中，激光修調(diào)程序110將加熱板116加熱到用戶輸入的修調(diào)溫度。如在步驟310中，加熱板116達到目標(biāo)修調(diào)溫度并且程序110打開修調(diào)室，在此之后，如在步驟230中，激光修調(diào)程序移動傳送器118直到加熱板116在修調(diào)室120內(nèi)。如在步驟320和330中，激光修調(diào)程序110關(guān)閉加熱室120并且啟用激光修調(diào)文件124。在激光修調(diào)完成之后，如在步驟340和270中，激光修調(diào)程序110打開激光修調(diào)室120，并且移動傳送器118直到加熱板116在激光修調(diào)室120外。如在步驟350中，激光修調(diào)程序110啟用冷卻板128。

本發(fā)明的實施例可以不使用激光修調(diào)程序來實踐。在一些實施例中，由激光修調(diào)程序控制的組件可以被人工操作。在其它實施例中，激光修調(diào)程序可以控制一些參數(shù)，而其它參數(shù)可以被人工操縱。

圖3示出了加熱板116和放置在板上的具有的電阻器114的襯底112。加熱板116可以被直接包含在傳送器118內(nèi)。在所公開的方法的加熱過程期間示出加熱板116和傳送器118。本發(fā)明的其它實施例可以具有從傳送器118分離的加熱板116。這些實施例允許加熱板116被放置在傳送器118上，如在圖1的步驟220中，或者不使用傳送器118。在不使用傳送器118的實施例中，加熱板116被加熱到修調(diào)溫度并且隨后被人工放置在激光修調(diào)區(qū)域中。

具有電阻器或其它組件114的襯底112可以被放置在可以近似為環(huán)境溫度的加熱板116上(加熱板116的溫度也可以高于或低于環(huán)境溫度)。在一個實施例中，加熱板116可以逐漸地增大其內(nèi)部溫度直到其達到目標(biāo)溫度。在一個示例性實施例中，可以不均勻地加熱所述加熱板116。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道，由于在板116的邊緣處的熱耗散，同等地加熱該加熱板116可能導(dǎo)致加熱板116的中心的溫度較高。為了確保加熱板116在整個板表面都具有均勻的溫度，一個示例性實施例將會把加熱板116加熱到在板的外側(cè)附近的溫度相對較高而在板的中間附近的溫度相對較低。在一些實施例中，加熱板116可以是陶瓷，但是加熱板116也可以由本領(lǐng)域中已知的其它可以承受極端溫度并且可以有效地將熱量傳遞到襯底112的材料制成。為了防止加熱板116破裂，可以以斜坡速率加熱該板。在采用激光修調(diào)程序110的實施例中，該斜坡速率可以被自動地計算并且由激光修調(diào)程序110控制。在一些實施例中，加熱板116可以被電加熱。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，可以使用其它技術(shù)(諸如氣體或流體加熱)來加熱該板。

一些實施例可以在將加熱板116、襯底112和組件114移動到激光修調(diào)室120中之前，使用溫度傳感器來測試襯底112和組件114的溫度。可以采用溫度傳感器來測試襯底112、組件114或者襯底112和組件114兩者的溫度。激光修調(diào)系統(tǒng)100的實施例可以采用傳統(tǒng)的溫度計、紅外傳感器、光纖溫度傳感器、熱電偶、溫度條或者能夠測量襯底112或組件114的溫度的其它溫度傳感器。

可以設(shè)計一些實施例用于將熱量精確地從加熱板116傳遞到襯底112和組件114。這些實施例可以依賴于設(shè)置在加熱板116中的溫度傳感器。更進一步的實施例可以不采用溫度傳感器并且依賴于激光修調(diào)程序110來準(zhǔn)確地控制對加熱板116的加熱以及后續(xù)的向襯底112和組件114的熱量傳遞，以達到用戶指定的目標(biāo)修調(diào)溫度。

圖4示出了參數(shù)測試器122的實施例。在一些實施例中，參數(shù)測試器122可以連續(xù)地測量組件114的指定的參數(shù)。圖4示出了用于測量薄膜電阻器的電阻的參數(shù)測試器122的實施例。將測量的參數(shù)與由用戶在激光修調(diào)程序110中設(shè)定的目標(biāo)參數(shù)進行比較。當(dāng)測量的參數(shù)等于目標(biāo)參數(shù)時，參數(shù)測試器122向激光修調(diào)文件124發(fā)出信號以關(guān)閉修調(diào)激光126，并且修調(diào)路徑切割被停止。在一些實施例中，參數(shù)測試器122可以不連續(xù)地測量指定的參數(shù)。在這些實施例中，對組件114的修調(diào)可以通過步進和重復(fù)的方法來完成。在本發(fā)明的進行主動修調(diào)的實施例中，參數(shù)測試器122可以測試由用戶在激光修調(diào)程序110中指定的電路參數(shù)。

圖5示出了激光修調(diào)室120。激光修調(diào)室120包含參數(shù)測試器122和修調(diào)激光126。

根據(jù)一個實施例，一旦襯底112和組件114達到目標(biāo)溫度并且進入激光修調(diào)室120，激光修調(diào)文件124就可以控制修調(diào)激光126在電路組件114中形成平面修調(diào)通道。修調(diào)通道從襯底移除組件材料并且改變組件性能。激光修調(diào)文件124可以使用參數(shù)測試器122的輸出和來自激光修調(diào)程序110的參數(shù)目標(biāo)值來計算修調(diào)路徑。一個示例性的激光修調(diào)文件124可以包括諸如激光束光點大小、脈沖持續(xù)時間、光圈、能量、角度、步進大小(step size)和重疊因子的因素。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到激光修調(diào)文件能夠接收和控制額外的因素。用戶也可以向激光修調(diào)程序110中輸入需要的激光修調(diào)類型。激光修調(diào)文件124控制修調(diào)激光126以按照指定的修調(diào)類型創(chuàng)建路徑。修調(diào)類型可以包括切入、雙切入、L形切割、掃描、蛇形(serpentine)或工業(yè)中已知的其它修調(diào)路徑和類型。在一些實施例中，激光修調(diào)文件124可以結(jié)合激光修調(diào)程序110來創(chuàng)建控制整個激光修調(diào)系統(tǒng)100的單個軟件。在其它實施例中，可以沒有激光修調(diào)文件124，并且人工完成對修調(diào)激光126的操作。

在一個實施例中，參數(shù)測試器122可以被設(shè)計為感應(yīng)、計算和輸出要被修調(diào)的組件114的X和Y坐標(biāo)。激光修調(diào)文件124或人工操作員可以使用X和Y坐標(biāo)來計算所需要的修調(diào)路徑。在其它實施例中，單獨的X-Y傳感器可以被包含在激光修調(diào)室120中。單獨的X-Y傳感器將具有與耦合到參數(shù)測試器122的傳感器相似的功能。其它實施例不是必然需要X-Y傳感器。在這些實施例中，該系統(tǒng)可以被設(shè)計為修調(diào)電路組件114或指定尺寸的電路。該指定尺寸可以被包含在激光修調(diào)程序110中，或者可由用戶調(diào)整。在這些實施例中，加熱板116可以被設(shè)計為支承指定尺寸的組件114，并且激光修調(diào)文件124可以使用被設(shè)計為在指定尺寸的組件114上進行操作的修調(diào)因素和修調(diào)路徑。這些實施例可以被設(shè)計用于增大激光修調(diào)系統(tǒng)100的生產(chǎn)量。

典型地，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的激光修調(diào)系統(tǒng)在5英寸的激光修調(diào)窗口下操作。在一個示例性實施例中，激光修調(diào)系統(tǒng)100可以被設(shè)計為在8英寸的激光修調(diào)窗口下操作。在一個實施例中，8英寸的激光修調(diào)窗口允許加熱板116支承15個電阻器。15個電阻器的修調(diào)時間可以近似為25秒。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到該實施例以示例的方式描述，并且其它實施例可以采用其它組件114容量和修調(diào)時間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到該系統(tǒng)可以被增加規(guī)模以容納增大的修調(diào)容量。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將意識到該系統(tǒng)可以縮減規(guī)模以用于不需要高容量輸出的操作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到激光修調(diào)室120不是所公開的激光修調(diào)系統(tǒng)100所需要的組件。在采用激光修調(diào)室120的實施例中，激光修調(diào)室120可以被設(shè)計為防止襯底112以及電路或電路組件114上方的氣流。氣流可能改變襯底112以及電路或電路組件114的溫度。溫度的任何改變可能不利地影響修調(diào)路徑的準(zhǔn)確性，并且由此改變經(jīng)修調(diào)的組件114在目標(biāo)溫度處的性能。激光修調(diào)室120可以被設(shè)計為保護用戶免于暴露在可能嚴(yán)重地影響視力的修調(diào)激光126下。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到可以使用其它技術(shù)來防止氣流和防止用戶暴露于激光下。

參考圖5，示出了激光修調(diào)系統(tǒng)100的實施例，該實施例展示了經(jīng)修調(diào)的電阻器離開激光修調(diào)室。當(dāng)參數(shù)的測試值與目標(biāo)值匹配時，激光修調(diào)程序110啟用傳送器118并且將加熱板116、襯底112和經(jīng)修調(diào)的電阻器114移動到激光修調(diào)室120外。在使用冷卻板128的實施例中，激光修調(diào)程序110啟用冷卻板128。冷卻板128可以采用與加熱板116相反的方式工作。冷卻板128可以具有被設(shè)計為將加熱板116冷卻到環(huán)境溫度的冷卻斜坡速率。可以將該斜坡速率設(shè)計為快速冷卻加熱板116同時也防止加熱板116、襯底112或組件114破裂或損壞。在一些實施例中，冷卻板128可以在整個激光修調(diào)系統(tǒng)110中附加到加熱板116。在其它實施例中，冷卻板128可以被置于傳送器118的在激光修調(diào)室120之后的部分的下方。一些實施例可以采用雙重的加熱和冷卻板，其能夠在修調(diào)之前被加熱并且在修調(diào)之后被冷卻。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到冷卻板128不是激光修調(diào)系統(tǒng)110所需要的組件。在一些實施例中，允許將襯底112、經(jīng)修調(diào)的組件114和加熱板116置于環(huán)境溫度中并且以自然冷卻速率恢復(fù)到環(huán)境溫度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到激光修調(diào)系統(tǒng)110和方法可以適用于在低溫處執(zhí)行激光修調(diào)。在低溫修調(diào)的實施例中，可以修改該激光修調(diào)系統(tǒng)以使用冷卻板128來將襯底112以及組件或電路114冷卻到目標(biāo)溫度。在該較低的目標(biāo)溫度處對組件114進行修調(diào)，并且在修調(diào)之后可以使用加熱板116以將襯底112以及組件或電路114轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境溫度。被設(shè)計為在低溫處修調(diào)的激光修調(diào)系統(tǒng)110可以采用與被設(shè)計為在高溫處修調(diào)的系統(tǒng)基本相同的方式進行操作。

雖然詳細地描述和圖示了優(yōu)選的實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，這僅是意在利用圖示和示例的方式，本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求書限定。