JP2011077336A

JP2011077336A - レーザ加工装置、および、レーザ加工方法

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Publication number: JP2011077336A
Application number: JP2009228004A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ohata; 賢二大畑
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: JP5310452B2

Abstract

【課題】抵抗体のトリミングの精度を向上させる。
【解決手段】比較部１７２は、測定部１３１により測定される抵抗体の抵抗値が切替変更抵抗値に到達したと判定した場合、加工条件の変更を、外部機器インタフェース部１８１を介して励起光源制御部１８２に指令する。励起光源制御部１８２は、ファイバレーザ１１３から出射されるレーザパルスのパルス幅を広げ、ピークパワーを下げるように励起光源を制御する。本発明は、例えば、レーザトリミング装置に適用できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザ加工装置、および、レーザ加工方法に関し、特に、抵抗体のトリミングを行うレーザ加工装置、および、レーザ加工方法に関する。

従来、抵抗体のトリミングを行うレーザ加工装置において、固体レーザから出射される周波数、パルス幅、および、ピークパワーが一定のレーザパルスが用いられている。図１は、周波数、パルス幅、および、ピークパワーが一定のレーザパルスを用いて、２つの電極１２ａ，１２ｂの間に設けられている抵抗体１１のトリミングを行う様子を模式的に示す図である。この例では、トリミングを行うことにより、電極１２ａと電極１２ｂとの間の電流が流れる方向に対して垂直な方向（図内横方向）に、幅Ｗの溝１１Ａが形成されている。

また、レーザパルスの周波数が一定なので、図示されているレーザパルスの照射位置ｎ−４乃至ｎは等間隔となる。すなわち、隣接するレーザパルスの照射位置の間隔であるバイトサイズΔＬは一定になる。さらに、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーが一定なので、ピークパワー×パルス幅により求められるレーザパルスの加工エネルギーも一定になる。そして、バイトサイズΔＬおよび加工エネルギーが一定なので、各レーザパルスによる抵抗値の変化量もほぼ一定になる。

ところが、各レーザパルスによる抵抗値の変化量が一定の場合、図２に示されるように、所望のトリミング精度を得られない場合がある。なお、図２は、レーザパルスｎ−４乃至ｎが照射されたときの抵抗体１１の抵抗値の変化を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は抵抗値を示している。

この図に示されるように、抵抗体１１の抵抗値は、レーザパルスが照射された直後に最も大きく変化し、その後、次のレーザパルスが照射されるまでの間、緩やかに変化する。また、上述したように、バイトサイズΔＬおよびレーザパルスの加工エネルギーが一定なので、各レーザパルスによる抵抗値の変化量ΔＲａ１は、ほぼ一定となる。従って、図２に示されるように、トリミング後の抵抗値の許容範囲が抵抗値Ｒｇ１から抵抗値Ｒｇ２までの範囲である場合、レーザパルスｎ−１により抵抗体１１の抵抗値が抵抗値Ｒｇ１に近い値まで達したとき、レーザパルスｎにより抵抗値が抵抗値Ｒｇ２を超えてしまい、所望のトリミング精度を得られないときがある。

一方、変化量ΔＲａ１が小さくなるように、バイトサイズΔＬおよびレーザパルスの加工エネルギーを設定した場合、所望のトリミング精度を得やすくなる一方、トリミングに要する時間が長くなってしまう。

そこで、従来、抵抗体１１の抵抗値と抵抗値Ｒｇ１との差が、変化量ΔＲａ以下になった場合、レーザパルスの出射間隔を短くし、バイトサイズΔＬを短くすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、図３に示されるように、レーザパルスｎ−１を照射した後、抵抗体１１の抵抗値と抵抗値Ｒｇ１との差がΔＲａ１以下になった場合、図３および図４に示されるように、レーザパルスの周波数を大きくし、レーザパルスｎ−１とレーザパルスｎの間の時間間隔を短くする。これにより、レーザパルスｎにより抵抗体１１が加工される（削られる）面積が小さくなり、レーザパルスｎによる抵抗値の変化量ΔＲａ２は、それまでの変化量ΔＲａ１より小さくなる。従って、より確実に抵抗体１１の抵抗値が許容範囲内に収まるように、トリミングを行うことが可能になる。

特開２００１−３２６１１２号公報

ところで、抵抗体１１の抵抗値は、トリミングを行った後も、トリミング後に発生するマイクロクラックにより変化する。例えば、図５に示されるように、トリミングにより抵抗体１１に長さＸの溝１１Ａを形成した後、溝１１Ａの右端から右方向に長さΔＸのマイクロクラック１１Ｂが発生し、抵抗体１１に形成される切り込み（溝１１Ａ＋マイクロクラック１１Ｂ）の長さが長くなり、抵抗体１１の抵抗値がΔＲｂだけ増加する。

一方、抵抗体１１に照射されるレーザパルスの加工エネルギーの密度が高いほど、発生するマイクロクラックの量は大きくなり、マイクロクラックによる抵抗値の変化量も大きくなる。特許文献１に記載の発明では、最後の２つのレーザパルスの間隔（バイトサイズΔＬ）が短くなる分、形成される溝１１Ａの右端部に照射されるレーザパルスの加工エネルギーの密度も高くなる。従って、特許文献１に記載の発明によりトリミングを行った後の抵抗値の変化量ΔＲｂ２（図３）は、周波数が一定のレーザパルスを用いてトリミングを行った後の抵抗値の変化量ΔＲｂ１（図２）より大きくなる。そのため、図３に示されるように、抵抗体１１の抵抗値が、トリミングを行った直後には許容範囲内に収まっていたのに、その後、マイクロクラックにより抵抗値Ｒｇ２を超えてしまう場合がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、抵抗体のトリミングの精度を向上できるようにするものである。

本発明の一側面のレーザ加工装置は、レーザパルスを照射することにより抵抗体の一部を加工し、抵抗体の抵抗値を調整するレーザ加工装置において、レーザパルスを出射するレーザ出射手段と、抵抗体の抵抗値を測定する測定手段と、レーザパルスの出射条件を制御する制御手段とを備え、制御手段は、所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件でレーザパルスを出射させ、測定手段が測定した抵抗体の抵抗値が所定の閾値以上になったとき、第１の条件と同じ周波数で、かつ、第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件でレーザパルスを出射させるように制御する。

本発明の一側面のレーザ加工装置においては、所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件でレーザパルスが出射され、抵抗体の抵抗値が所定の閾値以上になったとき、第１の条件と同じ周波数で、かつ、第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件でレーザパルスが出射される。

従って、抵抗体のトリミングの精度を向上させることができる。

このレーザ加工装置は、例えば、レーザトリミング装置により構成される。このレーザ出射手段は、例えば、ファイバレーザにより構成される。この測定手段は、例えば、抵抗測定器により構成される。この制御手段は、例えば、コンピュータ、または、CPUなどのプロセッサにより構成される。

この制御手段には、測定手段が測定した抵抗体の抵抗値が閾値以上になったとき、さらにレーザパルスの加工エネルギーを第１の条件より下げるように制御させることができる。

これにより、抵抗体のトリミングの精度をより向上させることができる。

この制御手段には、抵抗体の大きさおよび抵抗値の目標値に基づいて、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーを設定させることができる。

これにより、抵抗体の加工のしやすさ、加工中の抵抗値測定の応答性に応じて、適切なパルス幅およびピークパワーを設定することができ、トリミングに要する時間を短くするとともに、抵抗体のトリミングの精度をより向上させることができる。

この制御手段には、抵抗体の大きさおよび抵抗値の目標値に基づいて、抵抗体を加工するスピードおよびレーザパルスの周波数を設定させることができる。

これにより、抵抗体の加工のしやすさ、加工中の抵抗値測定の応答性に応じて、適切な加工スピードおよびレーザパルスの周波数を設定することができ、トリミングに要する時間を短くするとともに、抵抗体のトリミングの精度をより向上させることができる。

このレーザ出射手段は、ファイバレーザにより構成することができる。

これにより、レーザパルスの周波数、パルス幅、ピークパワー等を容易に変更することが可能になる。

本発明の一側面のレーザ加工方法は、レーザパルスを照射することにより抵抗体の一部を加工し、抵抗体の抵抗値を調整するレーザ加工装置が、所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件でレーザパルスを出射し、抵抗体の抵抗値を測定し、測定された抵抗値が所定の閾値以上になったとき、第１の条件と同じ周波数で、かつ、第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件でレーザパルスを出射するステップを含む。

本発明の一側面のレーザ加工方法においては、所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件でレーザパルスが出射され、抵抗体の抵抗値が所定の閾値以上になったとき、第１の条件と同じ周波数で、かつ、第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件でレーザパルスが出射される。

このレーザ加工装置は、例えば、レーザトリミング装置により構成される。

本発明の一側面によれば、抵抗体のトリミングの精度を向上させることができる。

従来の抵抗体のトリミング方法の例を説明するための図である。従来の抵抗体のトリミング方法の例を説明するための図である。従来の抵抗体のトリミング方法の他の例を説明するための図である。従来の抵抗体のトリミング方法の他の例を説明するための図である。マイクロクラックによる抵抗体の抵抗値の変化を説明するための図である。本発明を適用したレーザ加工装置の一実施の形態を示すブロック図である。トリマ制御部のレーザ制御部、および、ファイバレーザの制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。レーザ加工装置により実行されるトリミング処理を説明するためのフローチャートである。加工条件データの一例を示す表である。加工条件データの一例を示す表である。抵抗体のチップサイズと抵抗値の組み合わせと、設定されるレーザパルスのパルス幅とピークパワーの組み合わせとの関係をまとめた表である。レーザパルスのパルス幅およびピークパワーと、抵抗体の抵抗値の変化との関係を説明するための図である。本発明の効果について説明するための図である。本発明の効果について説明するための図である。コンピュータの構成の例を示すブロック図である。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図６は、本発明を適用したレーザ加工装置の一実施の形態を示すブロック図である。図６のレーザ加工装置１０１は、例えば、２つの電極１０４ａ，１０４ｂに挟まれるように基板１０２上に実装された抵抗体１０３の一部を加工し、抵抗体１０３の抵抗値を調整する、いわゆるトリミングを行うことが可能な装置である。なお、抵抗体１０３は、例えば、チップ抵抗器により構成される。

レーザ加工装置１０１は、パーソナルコンピュータ（以下、PCと称する）１１１、トリマ制御部１１２、ファイバレーザ１１３、光学部１１４、および、プローブ１１５ａ，１１５ｂを含むように構成される。

PC１１１は、図示せぬ入力部を介して入力される抵抗体１０３に関する情報を取得する。また、PC１１１は、図示せぬ入力部を介して入力される、抵抗体１０３の抵抗値の最終的な目標値（以下、目標抵抗値と称する）、および、抵抗体１０３の加工条件を変更するタイミングを規定するための閾値としての抵抗値（以下、切替変更抵抗値と称する）を取得する。

そして、PC１１１は、抵抗体１０３のチップサイズ、目標抵抗値、切替変更抵抗値、並びに、図９および図１０を参照して後述する、内部に保持している加工条件データに基づいて、抵抗体１０３の加工条件を設定する。この加工条件は、抵抗体１０３を加工するスピード、ファイバレーザ１１３から出射されるレーザパルスの周波数、パルス幅およびピークパワーを少なくとも含む。また、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーは、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値に達するまでの値と、切替変更抵抗値に達した後の値の少なくとも２種類の値が設定される。

PC１１１は、入力された目標抵抗値および切替変更抵抗値、並びに、設定した加工スピードおよびレーザパルスの周波数を、トリマ制御部１１２に通知する。また、PC１１１は、設定したレーザパルスのパルス幅およびピークパワーを、ファイバレーザ１１３の制御部１４１に通知する。

トリマ制御部１１２は、ファイバレーザ１１３および光学部１１４を制御することにより、レーザパルスの出射タイミングおよび抵抗体１０３への照射位置を制御する。トリマ制御部１１２は、測定部１３１、レーザ制御部１３２、および、光走査部１３３を含むように構成される。

測定部１３１は、プローブ１１５ａ，１１５ｂを介して、電極１０４ａ，１０４ｂに接続され、電極１０４ａ，１０４ｂの間の抵抗体１０３の抵抗値を測定し、測定した抵抗値をレーザ制御部１３２に通知する。

レーザ制御部１３２は、ファイバレーザ１１３の制御部１４１を介して、ファイバレーザ１１３から出射されるレーザパルスの出射タイミング、並びに、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーの変更タイミングを制御する。また、レーザ制御部１３２は、測定部１３１により測定された抵抗体１０３の抵抗値が目標抵抗値に到達したとき、レーザパルスの走査の停止を光走査部１３３に指令する。

光走査部１３３は、光学部１１４のドライバ１５１を介して、ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂによるレーザパルスの走査方向および走査スピードを制御する。

ファイバレーザ１１３は、例えば、希土類元素添加光ファイバにより構成される光ファイバ１４２をレーザ媒体に用いたファイバレーザである。ファイバレーザ１１３は、従来の固体レーザと異なり、出射するレーザパルスの周波数、並びに、パルス幅およびピークパワー（＝加工エネルギー）を容易かつ高速に変更することが可能である。一方、従来の固体レーザでは、レーザパルスの加工エネルギーを変更するために、アッテネータ等を用いる必要があり、高速に変更することができない。また、従来の固体レーザでは、レーザパルスの周波数の変更は可能であるが、周波数によりパルス幅とピークパワーが一意に決まってしまい、自由度がない。ファイバレーザ１１３は、これらの従来の固体レーザの弱点を解消したレーザ装置である。

ファイバレーザ１１３は、制御部１４１、光ファイバ１４２、および、ヘッド部１４３を含むように構成される。

制御部１４１は、図示せぬ励起光源を制御して、光ファイバ１４２を介してヘッド部１４３から出射されるレーザパルスの周波数、パルス幅、および、ピークパワーを制御する。そして、ヘッド部１４３から出射されたレーザパルスは、光学部１１４に入射する。

光学部１１４は、ファイバレーザ１１３から出射されるレーザパルスを走査するための装置であり、ドライバ１５１、ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂ、および、ｆθレンズ１５３を含むように構成される。

ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂは、ドライバ１５１の制御の基に、所定の回転軸を中心に回転し、その回転角により、レーザパルスのｆθレンズ１５３への入射位置および入射角が変化する。そして、ｆθレンズ１５３への入射角および入射位置の変化に応じて、抵抗体１０３の加工面におけるレーザパルスの結像位置が水平方向に移動する。すなわち、ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂにより、レーザパルスの抵抗体１０３への照射位置がスキャンされる。

図７は、トリマ制御部１１２のレーザ制御部１３２、および、ファイバレーザ１１３の制御部１４１の機能的構成の一例を示すブロック図である。

レーザ制御部１３２は、比較設定部１７１、比較部１７２、および、トリガパルス発生部１７３を含むように構成される。

比較設定部１７１は、PC１１１から通知される目標抵抗値および切替変更抵抗値を比較部１７２に設定する。

比較部１７２は、測定部１３１により測定される抵抗体１０３の抵抗値を、目標抵抗値および切替変更抵抗値と比較する。そして、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値に到達したとき、加工条件の変更を、ファイバレーザ１１３の外部機器インタフェース（INF）部１８１を介して励起光源制御部１８２に指令する。また、抵抗体１０３の抵抗値が目標抵抗値に到達したとき、トリガパルスの停止をトリガパルス発生部１７３に指令し、レーザパルスの走査の停止を光走査部１３３に指令する。

トリガパルス発生部１７３は、PC１１１により設定された周波数のトリガパルスを生成し、ファイバレーザ１１３の外部機器INF部１８１を介して励起光源制御部１８２に供給する。

ファイバレーザ１１３の制御部１４１は、外部機器INF部１８１、および、励起光源制御部１８２を含むように構成される。

励起光源制御部１８２は、外部機器INF部１８１を介して、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーの設定値をPC１１１から取得する。励起光源制御部１８２は、トリガパルス発生部１７３からのトリガパルスに同期して、PC１１１により設定されたパルス幅およびピークパワーのレーザパルスが、光ファイバ１４２を介してヘッド部１４３から出射されるように、図示せぬ励起光源を制御する。また、励起光源制御部１８２は、トリマ制御部１１２の比較部１７２から加工条件の変更の指令を受けた場合、図示せぬ励起光源を制御して、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーを変更する。

次に、図８のフローチャートを参照して、レーザ加工装置１０１により実行されるトリミング処理について説明する。

ステップＳ１において、レーザ加工装置１０１は、加工条件を設定する。具体的には、ユーザは、図示せぬ入力部を介して、目標抵抗値および切替変更抵抗値をPC１１１に入力する。PC１１１は、予め作成され、内部に保持している加工条件データを用いて、加工スピード、並びに、レーザパルスの周波数、パルス幅およびピークパワーを設定する。

図９および図１０は、加工条件データの一例を示している。図９は、加工スピード、および、レーザパルスの周波数の設定に用いる加工条件データを示し、図１０は、レーザパルスのパルス幅およびピークパワーの設定に用いる加工条件データを示している。なお、図１０の各データ欄の上段がレーザパルスのパルス幅を示し、下段がピークパワーを示している。

なお、この例では、抵抗体１０３のチップサイズを大（例えば、1608サイズ程度）、中（例えば、1005サイズ程度）、小（例えば、0603サイズ程度）の３段階に分類し、目標抵抗値を高（例えば、100kΩ以上）、中（例えば、10Ω以上100kΩ未満）、低（10Ω未満）の３段階に分類し、抵抗体１０３のチップサイズ３種類×目標抵抗値３種類の合計９種類の組み合わせに対して、それぞれ個別にデータが設定されている。

ここで、加工条件データの各項目について見ていくと、加工スピードは、抵抗体１０３の加工のしやすさ（以下、加工性と称する）と、抵抗値を測定する際の応答性（以下、測定応答性と称する）とのバランスを考慮して、目標抵抗値が中レベルの場合、目標抵抗値が低レベルおよび高レベルの場合と比較して速くなるように設定されている。ただし、抵抗体１０３のチップサイズが小レベルの場合、目標抵抗値の大きさにかかわらず、全て同じスピードに設定されている。

なお、一般的に、抵抗体１０３は、チップサイズが同じ場合、目標抵抗値が高くなるほど、加工性が良くなる一方、測定応答性が悪くなり、目標抵抗値が低くなるほど、加工性が悪くなる一方、測定応答性が良くなる。

レーザパルスの周波数は、抵抗体１０３の加工性と測定応答性とのバランスを考慮して、目標抵抗値が中レベルの場合、最も大きく、目標抵抗値が高レベルの場合、最も小さくなるように設定されている。ただし、抵抗体１０３のチップサイズが小レベルの場合、目標抵抗値の大きさにかかわらず、全て同じ周波数に設定されている。

なお、バイトサイズは、加工スピード÷レーザパルスの周波数により求めることができる。

レーザパルスのパルス幅は、全ての抵抗体１０３のチップサイズおよび目標抵抗値の組み合わせにおいて、70ns、110ns、150ns、170ns、230nsの５種類が設定されている。なお、以下、図１０に示されるように、レーザパルスの波形について、パルス幅が70nsの波形を波形Ａと称し、パルス幅が110nsの波形を波形Ｂと称し、パルス幅が150nsの波形を波形Ｃと称し、パルス幅が170nsの波形を波形Ｄと称し、パルス幅が230nsの波形を波形Ｅと称する。

また、抵抗体１０３のチップサイズと目標抵抗値、および、パルス幅の各組み合わせに対して、それぞれピークパワーが設定されている。

なお、ファイバレーザ１１３の単位時間あたりのパワーは、レーザパルスのピークパワー×パルス幅×周波数により求めることができるが、抵抗体１０３の加工性を考慮して、同じチップサイズの場合、目標抵抗値が低レベルのとき、最も大きく、目標抵抗値が高レベルのとき、最も小さくなるように設定されている。ただし、抵抗体１０３のチップサイズが小レベルの場合、目標抵抗値の大きさにかかわらず、全て同じパワーに設定されている。

また、レーザパルス１つ当たりの加工エネルギーは、ピークパワー×パルス幅により求められるが、同じチップサイズおよび目標抵抗値の場合、パルス幅が狭くなるほど、ピークパワーが大きく、パルス幅が広くなるほど、ピークパワーが小さくなるように、加工エネルギーが設定されている。

図１１は、図１０の加工条件データに基づいて、抵抗体１０３のチップサイズと目標抵抗値の組み合わせと、設定されるレーザパルスのパルス幅とピークパワーの組み合わせとの関係をまとめた表である。例えば、抵抗体１０３のチップサイズが大レベル、かつ、目標抵抗値が高レベルの場合に設定されるレーザパルスのパルス幅とピークパワーの組み合わせは、図内で「サイズ大抵抗値高」と記載されている欄に対応する組み合わせとなる。すなわち、抵抗体１０３のチップサイズが大レベル、かつ、目標抵抗値が高レベルの場合、設定されるレーザパルスのパルス幅とピークパワーは、パルス幅70nmおよびピークパワー4.0kW、パルス幅110nmおよびピークパワー2.7kW、パルス幅150nmおよびピークパワー2.0kW、パルス幅170nmおよびピークパワー1.8kW、パルス幅230nmおよびピークパワー1.3kWのいずれかの組み合わせとなる。

ところで、レーザパルスの加工エネルギーが同じでも、パルス幅およびピークパワーが異なる場合、レーザパルスによる抵抗体１０３の抵抗値の変化は異なる。

図１２の左側のグラフは、周波数および加工エネルギーが同じで、パルス幅およびピークパワーが異なるレーザパルスを用いて、同じ一定の加工スピードでトリミングを行った場合の抵抗体１０３の抵抗値の変化の例を示す図である。なお、図１２の左側のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は抵抗値を示している。また、図１２の左側のグラフの縦の点線より左側の領域は、トリミング中の抵抗体１０３の抵抗値の変化を示し、点線より右側の領域はトリミング後の抵抗体１０３の抵抗値の変化を示している。なお、加工スピードが一定なので、図１２の左側のグラフのトリミング中の領域において、横軸方向を、トリミングにより抵抗体１０３に形成される溝の距離（＝加工スピード×時間）に読み替えることが可能である。

また、図１２の左側のグラフの線２０１は、図１２の右側のいちばん上の波形のレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示しており、線２０２は、図１２の右側のまん中の波形のレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示しており、線２０３は、図１２の右側のいちばん下の波形のレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示している。なお、図１２の右側の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸はパワーを示している。また、値Ｐｃは、抵抗体１０３を加工するのに必要なパワーの最小値（加工しきい値）を示している。

従って、線２０１は、パルス幅が小さく、ピークパワーが大きいレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示し、線２０２は、パルス幅およびピークパワーとも中程度のレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示し、線２０３は、パルス幅が大きく、ピークパワーが小さいレーザパルスを用いた場合の抵抗値の変化を示している。

図１２の左側のグラフに示されるように、レーザパルスの加工エネルギーが同じ場合、ピークパワーが大きく、パルス幅が小さくなるほど、レーザパルス１つあたりの加工量が小さくなり、トリミング中の抵抗値の変化が小さくなる一方、加工エネルギーの密度が高くなり、抵抗体１０３にマイクロクラックが発生しやくすなるため、トリミング後の抵抗値の変化は大きくなる。マイクロクラックは、溶融した抵抗体１０３が凝固する際に生じるストレスと抵抗体１０３の部分的切断によって平衡状態が崩れ、切断部先端に集中したストレスにより発生する。パルス幅が小さくピークパワーが大きい場合、溶融と凝固の時間が短くストレスによるマイクロクラックが発生する原因となりやすい。

一方、ピークパワーが小さく、パルス幅が大きくなるほど、レーザパルス１つ当たりの加工量が大きくなり、トリミング中の抵抗値の変化が大きくなる一方、加工エネルギーの密度が低くなり、抵抗体１０３のマイクロクラックの発生が抑制されるため、トリミング後の抵抗値の変化は小さくなる。

図８に戻り、ステップＳ１において、PC１１１は、図９の加工条件データ、並びに、抵抗体１０３のチップサイズおよび目標抵抗値に基づいて、加工スピードおよびレーザパルスの周波数を決定する。

また、PC１１１は、抵抗体１０３のチップサイズ、目標抵抗値、並びに、切替変更抵抗値に基づいて、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値に到達するまで使用するレーザパルスの波形（以下、変更前波形とも称する）、および、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値に到達した後に使用するレーザパルスの波形（以下、変更後波形とも称する）を選択する。これにより、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値に到達する前のレーザパルスのパルス幅およびピークパワー、到達した後のレーザパルスのパルス幅およびピークパワーが決定する。

なお、変更後波形の選択は、目標抵抗値によりおおよそ決定することができる。具体的には、目標抵抗値が小さい抵抗体１０３では、抵抗体１０３そのもの加工性が良くないため高いピークパワーが必要となる。従って、切替変更抵抗値に到達した後の変更後波形は、変更前波形からピークパワーをあまり変えず、パルス幅を短めにする方法が有効である。一方、目標抵抗値が高い場合は、抵抗体１０３の加工性が良いため、変更前波形からピークパワーを下げ、パルス幅を長くする方法が有効である。どちらも加工エネルギーは小さくなる。

ここで、PC１１１は、波形を変更する前より変更した後の方が、パルス幅が広くなり、かつ、レーザパルス１つあたりのトリミング中の抵抗体１０３の抵抗値の変化量（すなわち、１つのレーザパルスにより形成される溝のみによる抵抗値の変化量）が小さくなるように、変更前波形および変更後波形を選択する。従って、少なくとも、波形を変更する前より変更した後の方が、パルス幅が広くなり、ピークパワーが小さくなり、加工エネルギーが小さくなる。

PC１１１は、ユーザにより入力された目標抵抗値および切替変更抵抗値をトリマ制御部１１２の比較設定部１７１に通知する。比較設定部１７１は、通知された目標抵抗値および切替変更抵抗値を比較部１７２に設定する。また、PC１１１は、決定したレーザパルスの周波数をトリマ制御部１１２のトリガパルス発生部１７３に通知する。さらに、PC１１１は、決定した加工スピードをトリマ制御部１１２の光走査部１３３に通知する。また、PC１１１は、決定した変更前波形および変更後波形を、外部機器INF部１８１を介して、励起光源制御部１８２に通知する。

ステップＳ２において、レーザ加工装置１０１は、加工を開始する。具体的には、トリガパルス発生部１７３は、PC１１１により設定された周波数のトリガパルスを生成し、外部機器INF部１８１を介して励起光源制御部１８２に供給する処理を開始する。

励起光源制御部１８２は、トリガパルス発生部１７３からのトリガパルスに同期して、PC１１１により設定された変更前波形のレーザパルスが、光ファイバ１４２を介してヘッド部１４３から出射されるように、図示せぬ励起光源を制御する処理を開始する。

光走査部１３３は、ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂにより抵抗体１０３の加工面において所定の加工方向にレーザパルスを走査するスピードが、PC１１１により設定された加工スピードになるように、光学部１１４のドライバ１５１を制御する処理を開始する。

測定部１３１は、プローブ１１５ａ，１１５ｂを介して抵抗体１０３の抵抗値を測定し、比較部１７２に通知する処理を開始する。

これにより、設定された周波数および変更前波形のレーザパルスを用いて、設定された加工スピードで抵抗体１０３のトリミングを行いながら、抵抗体１０３の抵抗値を測定する処理が開始される。

ステップＳ３において、比較部１７２は、切替変更抵抗値に到達したか否かを判定する。具体的には、比較部１７２は、測定部１３１により測定された抵抗体１０３の抵抗値と切替変更抵抗値とを比較する。そして、比較部１７２は、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値未満である場合、まだ切替変更抵抗値に到達していないと判定し、切替変更抵抗値に到達したと判定するまで、所定の間隔でステップＳ３の判定処理を繰り返す。

一方、ステップＳ３において、比較部１７２は、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値以上である場合、切替変更抵抗値に到達したと判定し、処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、レーザ加工装置１０１は、加工条件を変更する。具体的には、比較部１７２は、加工条件の変更を、外部機器INF部１８１を介して励起光源制御部１８２に指令する。励起光源制御部１８２は、光ファイバ１４２を介してヘッド部１４３から出射されるレーザパルスの波形が、PC１１１により設定された変更後波形になるように、図示せぬ励起光源を制御する。これにより、加工スピードおよびレーザパルスの周波数を変えずに一定に保ったまま、変更後波形のレーザパルスを用いて抵抗体１０３のトリミングを行う処理が開始される。

ステップＳ５において、比較部１７２は、目標抵抗値に到達したか否かを判定する。具体的には、比較部１７２は、測定部１３１により測定された抵抗体１０３の抵抗値と目標抵抗値とを比較する。そして、比較部１７２は、抵抗体１０３の抵抗値が目標抵抗値未満である場合、まだ目標抵抗値に到達していないと判定し、目標抵抗値に到達したと判定するまで、所定の間隔でステップＳ５の判定処理を繰り返す。

一方、ステップＳ５において、比較部１７２は、抵抗体１０３の抵抗値が目標抵抗値以上である場合、目標抵抗値に到達したと判定し、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、レーザ加工装置１０１は、加工を終了する。具体的には、比較部１７２は、トリガパルスの停止をトリガパルス発生部１７３に指令し、トリガパルス発生部１７３は、ファイバレーザ１１３へのトリガパルスの供給を停止する。これにより、ファイバレーザ１１３からのレーザパルスの出射が停止する。また、比較部１７２は、レーザパルスの走査の停止を光走査部１３３に指令する。光走査部１３３は、ガルバノスキャナ１５２ａ，１５２ｂの動作を停止するようドライバ１５１を制御する。

その後、トリミング処理は終了する。

ここで、図１３および図１４を参照して、本発明の効果について説明する。なお、以下、目標抵抗値が抵抗値Ｒｇ１１に設定され、トリミング後の抵抗値の許容範囲が抵抗値Ｒｇ１１から抵抗値Ｒｇ１２までの範囲に設定され、切替変更抵抗値が抵抗値Ｒｃに設定されているものとする。

図１３に示されるように、レーザパルスｎ−１を照射した後、抵抗体１０３の抵抗値が切替変更抵抗値Ｒｃを超えた場合、レーザパルスｎ−１と比較して、パルス幅が広く、ピークパワーが小さく、加工エネルギーが小さいレーザパルスｎが、それまでと同じ時間間隔で照射される。また、上述したように、レーザパルスｎによるトリミング中の抵抗体１０３の抵抗値の変化量ΔＲａ１２が、それまでのレーザパルスによる変化量ΔＲａ１１より小さくなるように、レーザパルスｎの波形が設定されている。従って、抵抗体１０３の抵抗値を、より目標抵抗値Ｒｇ１１に近づけることが可能になる。

また、図１４に示されるように、レーザパルスｎ−１とレーザパルスｎとの間のバイトサイズが、それまでのバイトサイズと変わらない一方で、パルス幅が広くなることにより、レーザパルスｎの加工量は、加工エネルギーが小さくなったにも関わらず、レーザパルスｎ−１までの加工量とほぼ同等となる。また、ピークパワーが小さくなることにより、レーザパルスｎの加工エネルギーの密度は、レーザパルスｎ−１までの加工エネルギーの密度より低くなる。従って、抵抗体１０３に形成された溝１０３Ａの右端から右方向（すなわち、溝１０３Ａが伸びる方向）に発生するマイクロクラックの量を少なくし、トリミング後の抵抗体１０３の抵抗値の変化量ΔＲｂ１１を小さくすることができる。

従って、抵抗体１０３の抵抗値を、より確実に許容範囲内に収めることができるとともに、目標抵抗値Ｒｇ１１により近い値に調整することができる。

また、レーザ加工装置１０１では、上述したように、レーザパルスの周波数を変更する必要がないため、レーザパルスの周波数の変更に伴う加工スピードの調整が不要である。従って、加工スピードの変更が間に合わずに、レーザパルスがほぼ同じ位置に繰り返し照射される、いわゆる加工溜まりが発生したり、隣接するレーザパルスが重ならず、間に未加工の領域ができる、いわゆる加工離れが発生したりすることが防止される。

このように、レーザ加工装置１０１によれば、抵抗体１０３のトリミングの精度を向上させることができる。

なお、図１３および図１４では、加工条件を変更した後のレーザパルスが１回のみ照射される例を示したが、２回以上照射されるように切替変更抵抗値を設定するようにしてもよい。

また、以上の説明では、加工条件を１回のみ変更する例を示したが、切替変更抵抗値を２つ以上設定して、加工条件を２回以上変更するようにしてもよい。なお、加工条件を２回以上変更する場合も、加工条件を変更する度に、レーザパルスのパルス幅が広くなり、かつ、レーザパルス１つあたりのトリミング中の抵抗体の抵抗値の変化量が小さくなるように、レーザパルスの波形を設定するようにすればよい。

さらに、PC１１１、トリマ制御部１１２、および、ファイバレーザ１１３の制御部１４１の構成および処理の分担は、上述した例に限定されるものではない。例えば、PC１１１の処理の一部または全部をトリマ制御部１１２が実行するようにしたり、PC１１１、トリマ制御部１１２、および、ファイバレーザ１１３の制御部１４１を１つの装置にまとめるようにしたりすることも可能である。

さらに、上述したPC１１１、トリマ制御部１１２、および、ファイバレーザ１１３の制御部１４１の一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１５は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）３０１，ROM（Read Only Memory）３０２，RAM（Random Access Memory）３０３は、バス３０４により相互に接続されている。

バス３０４には、さらに、入出力インタフェース３０５が接続されている。入出力インタフェース３０５には、入力部３０６、出力部３０７、記憶部３０８、通信部３０９、及びドライブ３１０が接続されている。

入力部３０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部３０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部３０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部３０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ３１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア３１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU３０１が、例えば、記憶部３０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース３０５及びバス３０４を介して、RAM３０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU３０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア３１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア３１１をドライブ３１０に装着することにより、入出力インタフェース３０５を介して、記憶部３０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部３０９で受信し、記憶部３０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM３０２や記憶部３０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１０１レーザ加工装置
１０３抵抗体
１１１パーソナルコンピュータ
１１２トリマ制御部
１１３ファイバレーザ
１１４光学部
１１５ａ，１１５ｂプローブ
１３１測定部
１３２レーザ制御部
１３３光走査部
１４１制御部
１４２光ファイバ
１４３ヘッド部
１５１ドライバ
１５２ａ，１５２ｂガルバノスキャナ
１５３ｆθレンズ
１７１比較測定部
１７２比較部
１７３トリガパルス発生部
１８２励起光源制御部

Claims

レーザパルスを照射することにより抵抗体の一部を加工し、前記抵抗体の抵抗値を調整するレーザ加工装置において、
前記レーザパルスを出射するレーザ出射手段と、
前記抵抗体の抵抗値を測定する測定手段と、
前記レーザパルスの出射条件を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件で前記レーザパルスを出射させ、
前記測定手段が測定した前記抵抗体の抵抗値が所定の閾値以上になったとき、前記第１の条件と同じ周波数で、かつ、前記第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件で前記レーザパルスを出射させるように制御する
ことを特徴するレーザ加工装置。
前記制御手段は、前記測定手段が測定した前記抵抗体の抵抗値が前記閾値以上になったとき、さらに前記レーザパルスの加工エネルギーを前記第１の条件より下げるように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記制御手段は、前記抵抗体の大きさおよび抵抗値の目標値に基づいて、前記レーザパルスのパルス幅およびピークパワーを設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記制御手段は、前記抵抗体の大きさおよび抵抗値の目標値に基づいて、前記抵抗体を加工するスピードおよび前記レーザパルスの周波数を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ出射手段は、ファイバレーザである
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
レーザパルスを照射することにより抵抗体の一部を加工し、前記抵抗体の抵抗値を調整するレーザ加工装置が、
所定の周波数、パルス幅およびピークパワーである第１の条件で前記レーザパルスを出射し、
前記抵抗体の抵抗値を測定し、
前記測定された抵抗値が所定の閾値以上になったとき、前記第１の条件と同じ周波数で、かつ、前記第１の条件よりもパルス幅を広げ、ピークパワーを下げた第２の条件で前記レーザパルスを出射する
ステップを含むことを特徴するレーザ加工方法。