JPS6034810B2 - Laser trimming method for thick film or thin film capacitors - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は厚膜・薄膜技術により形成されたコンデンサの
容量値を所望の値に調整する厚膜または薄膜コンデソサ
のレーザトリミング方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for laser trimming a thick film or thin film capacitor to adjust the capacitance value of a capacitor formed by thick film/thin film technology to a desired value.

厚膜・薄膜技術をもちい基板上に複数の電極、誘電体を
つくり、コンデンサを形成する技術が近年実用化されて
きている。In recent years, technology for forming capacitors by creating multiple electrodes and dielectrics on a substrate using thick film and thin film technology has been put into practical use.

第１図，第２図，第３図に、その例として厚膜コンデン
サの構造を示す。FIGS. 1, 2, and 3 show the structure of a thick film capacitor as an example.

すなわち、厚膜コンデンサはセラミック基板４の上に下
部電極３議電体２、上部電極１をこの順序にＥ腕Ｕ・焼
成により形成することによってつくられている。しかし
ながら印刷・焼成の技術のみでは容量を高い精度、たと
えば土５％以下の精度の範囲に入れることは困難である
。したがって容量調整技術（以下容量トリミングとよぶ
）が必要となる。本発明の目的は、低出力のレーザを用
いて、容量値変化量が大きく、かつ高い容量値精度を得
ることのできる厚際または薄膜コンデンサのレーザトリ
ミング方法を提供するにある。That is, the thick film capacitor is manufactured by forming the lower electrode 3, the electrostatic body 2, and the upper electrode 1 in this order on the ceramic substrate 4 by E-arm U firing. However, it is difficult to achieve high precision in capacity, for example, within a range of accuracy of 5% or less, using printing and firing techniques alone. Therefore, a capacity adjustment technique (hereinafter referred to as capacity trimming) is required. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for laser trimming thick or thin film capacitors, which uses a low-output laser to produce a large amount of change in capacitance and high accuracy in capacitance.

本発明の特徴とするところは、厚膿あるいは薄膜にて形
成されたコンデンサをレーザによってトリミングする際
、集光スポットをこのコンデンサに対して相対的に面状
に走査するところにある。A feature of the present invention is that when trimming a capacitor formed of thick or thin film with a laser, a focused spot is scanned planarly relative to the condenser.

特に必要なトリミング精度を達成するため、レーザスポ
ットを面状に走査する際の走査幅または走査によるレー
ザスポットの移動の速さを変化させるところにある。第
４図は本発明の一つの実施例を示す図である。In particular, in order to achieve the required trimming accuracy, the scanning width when scanning the laser spot in a plane or the speed of movement of the laser spot due to scanning is changed. FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

レーザ発振器７から出たレーザビーム８は多面回転鏡３
１によって反射されつつ矢印３６の方向に走査され、集
光レンズによって戦物台１２の上に設置された厚膜ある
いは薄厚のコンデンサー１の上に集光される。この場合
集光点は矢印３７の方向に走査される。戦物台１４は駆
動装置３５によって紙面に垂直な方向に移動する。従っ
てコンデンサの上部電極１の上においてレーザビームは
第５図ｂの矢印４１のように移動することとなる。ここ
で矢印Ａによって示された移動方向は第４図の矢印３７
の方向に対応しており、矢印Ｂにより示された移動方向
は第４図において紙面に対し垂直な方向に対応している
。ここでレーザの集光スポットをコンデンサに対して相
対的に移動させる手段として回転鏡３１の代りにガルバ
ノミラーを用いてレーザ光を往復動させてもよい。この
場合にはコンデンサの上部電極１の上でレーザビームは
第５図ａの矢印４０のように移動することになる。また
同様に、レーザの集光スポットの相対的移動の手段とし
て第４図において載物台１４をその駆動装置３５により
紙面に垂直な方向だけでなく矢印３７の方向に往復動さ
せてもよい。この他レーザスポットの紙面に垂直な方向
の移動手段としてもう一つの多面回転鏡あるいはガルバ
ノミラーを用いる方法が考えられる。上記のようなレー
ザの集光スポットの面上の走査によってコンデンサの上
部電極は面状に除去されていく。A laser beam 8 emitted from a laser oscillator 7 is transmitted to a polygonal rotating mirror 3.
1, the light is scanned in the direction of arrow 36, and is focused by a condenser lens onto a thick-film or thin-film condenser 1 installed on the battle platform 12. In this case, the focal point is scanned in the direction of arrow 37. The battle platform 14 is moved by a drive device 35 in a direction perpendicular to the plane of the paper. Therefore, the laser beam moves above the upper electrode 1 of the capacitor as indicated by the arrow 41 in FIG. 5b. Here, the moving direction indicated by arrow A is arrow 37 in FIG.
The direction of movement indicated by arrow B corresponds to the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. Here, as a means for moving the focused spot of the laser relative to the condenser, a galvanometer mirror may be used instead of the rotating mirror 31 to cause the laser beam to reciprocate. In this case, the laser beam will move on the upper electrode 1 of the capacitor as indicated by the arrow 40 in FIG. 5a. Similarly, as a means for relatively moving the focused spot of the laser, the stage 14 may be reciprocated not only in the direction perpendicular to the plane of the paper but also in the direction of the arrow 37 by its drive device 35 in FIG. Another conceivable method is to use another polygonal rotating mirror or galvano mirror as a means for moving the laser spot in a direction perpendicular to the plane of the paper. The upper electrode of the capacitor is removed in a planar manner by scanning the focused laser spot on the surface as described above.

第４図においてコンデンサー１の容量はフ。。−ブ１２
および１３を介して容量測定装置１６によって測定され
その測定結果を示す電気信号を制御装置１６へ送る。制
御装置はこれにより容量測定値があらかじめ指定した値
となったときにレーザ発振器７のレーザ出力を停止させ
る。こうして加工が終わり上部電極の加工領域はたとえ
ば第５図の４２のようになる。ここで第５図ｃに示す４
３は加工の終りの位置である。このように両肘こ、広い
領域を連続して加工していけるのでトリミングの目標容
量値とトリミング前の容量値との差の大きなトリミング
すなわち容量変化の大きなトリミングが可能となる。こ
こで実際には容量の測定にはコンデンサの充電による遅
れがあるため、数ｍｓｅｃ以上の時間を要する。In Figure 4, the capacitance of capacitor 1 is F. . -B12
and 13, an electrical signal measured by the capacitance measuring device 16 and indicating the measurement result is sent to the control device 16. The control device thereby stops the laser output of the laser oscillator 7 when the capacitance measurement value reaches a predetermined value. After the machining is completed, the machining area of the upper electrode becomes, for example, as indicated by 42 in FIG. 5. Here, 4 as shown in Figure 5c.
3 is the end position of machining. Since a wide area can be processed continuously on both elbows in this way, it is possible to perform trimming with a large difference between the target capacitance value for trimming and the capacitance value before trimming, that is, trimming with a large capacitance change. In reality, capacitance measurement requires several milliseconds or more because there is a delay due to charging of the capacitor.

したがってレーザのパルス毎に測定を行えば非常に長い
時間を要することとなり実用的ではない。これを避ける
ためには第５図ａおよびｂにおいて矢ＥＯＡで示される
方向の一つの走査線を加工する間には測定は行わず、一
つの走査線を加工してから次の走査線を加工する間に容
量の測定を行えばよい。一本の走査線の加工と次の走査
線の加工との間に測定を行うためのタイミングは第４図
において多面回転鏡３１（もしくはガルバノミラー）あ
るいは敷物台３５に位置検出手段を設置してその信号に
もとづいて行うか、または多面回転鏡の駆動装置３２（
もしくはガルバノミラ−の駆動装置）あるいは敷物台の
駆動装置３５へ制御装置から送る駆動信号にもとづいて
行えばよい。この場合には走査線の途中でレーザが停止
することのないので第５図のｄに示すように上部電極１
の加工領域４２は矩形となる。Therefore, it would take a very long time to measure each laser pulse, which is not practical. In order to avoid this, measurements should not be made while processing one scanning line in the direction shown by the arrow EOA in Figures 5a and b, and after processing one scanning line, the next scanning line should be processed. The capacitance can be measured during this period. The timing for measuring between the processing of one scanning line and the processing of the next scanning line is determined by installing position detection means on the polygonal rotating mirror 31 (or galvanometer mirror) or the mat stand 35 in FIG. Based on the signal, or the driving device 32 of the polygonal rotating mirror (
Alternatively, it may be performed based on a drive signal sent from the control device to the galvanomirror drive device) or the rug stand drive device 35. In this case, since the laser does not stop in the middle of the scanning line, the upper electrode 1
The processing area 42 is rectangular.

第７図はこの場合の容量の変化と走査回路の関係を示し
たものである。FIG. 7 shows the relationship between the change in capacitance and the scanning circuit in this case.

一回の走査による加工面積は一定であるのでそれによる
容量値変化ＡＣも一定であり容量値は第７図の４４に示
すような折れ線に沿って階段上に増大していく。このと
き容量がトリミングの目標値４７を越えたところで加工
を停止するが第７図からわかるようにこの際の容量値精
度は階段のースアツプである△Ｃよりすることはできな
い。これを改善するため第５の矢印Ａで示された移動方
向における加工幅を可変する方法と矢印Ｂで示された移
動方向におけるレーザスポットのコンデンサに対する相
対的な移動速度を可変にする方法がある。前者は第４図
においてスリット駆動装置３４によってスリット３３を
駆動し、スリット３３の幅を変化させることによってで
きる。レーザビームはスリット３３の間を通って対物レ
ンズ１０に達するのでスリット３３の幅を変えることに
より焦点面においてレーザの集光スポットが走査する幅
を変化させることとなる。ガルバノミラーによる走査の
場合も同様である。また載物台の移動のみで走査を行う
場合にはその移動の幅を変化させればよい。走査の幅を
狭くすることによりあるいは移動方向Ｂにおけるレーザ
スポットのコンデンサに対する相対的移動速度を小さく
することにより一回の走査による加工領域の増加量を小
さくすることができるのでトリミングの精度が向上でき
るが、逆にトリミングに要する時間が非常に長くなって
しまう。精度を向上させかつトリミングに要する時間を
比較的低くするためには以下の方法が有効である。第５
図ｅは走査の途中で走査幅を狭くした場合の加工領域を
示している。Since the area processed by one scan is constant, the change in capacitance value AC is also constant, and the capacitance value increases stepwise along the polygonal line shown at 44 in FIG. At this time, the machining is stopped when the capacitance exceeds the trimming target value 47, but as can be seen from FIG. 7, the accuracy of the capacitance value at this time cannot be greater than ΔC, which is the step-up. To improve this, there is a method of varying the processing width in the moving direction indicated by the fifth arrow A, and a method of varying the moving speed of the laser spot relative to the condenser in the moving direction indicated by the arrow B. . The former can be achieved by driving the slit 33 with a slit driving device 34 in FIG. 4 and changing the width of the slit 33. The laser beam passes between the slits 33 and reaches the objective lens 10, so by changing the width of the slits 33, the width scanned by the focused laser spot on the focal plane can be changed. The same applies to scanning by a galvanometer mirror. Further, when scanning is performed only by moving the stage, the width of the movement may be changed. By narrowing the scanning width or by reducing the relative moving speed of the laser spot with respect to the condenser in the moving direction B, the amount of increase in the processing area due to one scanning can be reduced, so trimming accuracy can be improved. However, on the contrary, the time required for trimming becomes extremely long. The following method is effective for improving accuracy and reducing the time required for trimming. Fifth
Figure e shows the processing area when the scanning width is narrowed in the middle of scanning.

この場合の容量値の変化は第７図の折れ線４６で示され
る。この場合走査幅を狭くした後の走査においては一回
の走査による容量の変化△Ｃが小さくなって△Ｃ′とな
る。したがって目標とする容量値に対してある範囲内に
容量が入ったとき、走査幅を小さくすることにより調整
精度を△Ｃ′に向上させることができる。さらに、第５
図ｆにおいて、走査とともに交査幅を連続的に変化させ
て小さくしていった場合の加工領域４２を示す。この場
合には容量値の変化は第７図の折れ線４６のごとくなり
、一回の走査による容量値変化は走査回数が増すにつれ
次第に小さくなり、目標容量値を達成した時点において
は△〇′にまで小さくなっている。このようにして加工
時間を大きく増加させずに調整精度を向上させることが
できる。以上のように効果は第５図の矢印Ｂで示される
移動方向におけるレーザピームのコンデンサに対する相
対的な移動速度を変化させることによっても達成できる
。The change in capacitance value in this case is shown by a polygonal line 46 in FIG. In this case, in the scan after narrowing the scan width, the change in capacitance ΔC due to one scan becomes smaller and becomes ΔC'. Therefore, when the capacitance falls within a certain range with respect to the target capacitance value, the adjustment accuracy can be improved to ΔC' by reducing the scanning width. Furthermore, the fifth
In FIG. In this case, the change in capacitance value will be as shown by the line 46 in Figure 7, and the change in capacitance value due to one scan will gradually become smaller as the number of scans increases, and when the target capacitance value is achieved, it will become △〇'. It has become smaller. In this way, adjustment accuracy can be improved without significantly increasing machining time. As described above, the effect can also be achieved by changing the moving speed of the laser beam relative to the condenser in the moving direction shown by arrow B in FIG.

すなわち移動方向Ｂの移動速度を低下させれば加工領域
の一回の走査による面積の増加量がそれだけ低減するた
め、容量値の増加量も低減することになる。第６図は走
査回数と戦物台の移動速度との関係を示したものである
。ここで移動速度一定の場合４７、移動速度が途中で低
くなる場合４８、移動速度が連続的に低下する場合４９
は各々、第７図における折れ線４４，４５，４６によっ
て示される容量値変化を与えることとなり、走査幅を変
化させる場合と同じ効果を得ることができることは明ら
かであろう。第７図の折れ線４５で示されるような容量
変化を達成するためには第６図においてあらかじめ制御
装置１６内に目標容量よりも低い容量値で容量値変化量
を切りかえるべき容量値を記憶させておき測定装置１５
による測定値がこの容量値を越えたとき、スリット駆動
装置を介してスリットの幅を狭めるか、あるし、は載物
台駆動装置を介して戦物台による矢印３７の方向の移動
幅を小さくするか、または敷物台の紙面に垂直な方向の
移動速度を小さくすればよい。That is, if the moving speed in the moving direction B is reduced, the amount of increase in area due to one scan of the processing area is reduced accordingly, and therefore the amount of increase in capacitance value is also reduced. FIG. 6 shows the relationship between the number of scans and the moving speed of the battle platform. Here, if the movement speed is constant 47, if the movement speed decreases midway through 48, if the movement speed decreases continuously 49
It will be clear that the capacitance values change as shown by the polygonal lines 44, 45, and 46 in FIG. 7, respectively, and that the same effect as when changing the scanning width can be obtained. In order to achieve the capacitance change as shown by the polygonal line 45 in FIG. 7, the capacitance value at which the capacitance value change amount should be switched is stored in advance in the controller 16 in FIG. 6 at a capacitance value lower than the target capacitance. Oki measuring device 15
When the measured value exceeds this capacitance value, the width of the slit is narrowed via the slit drive device, or the movement width of the platform in the direction of arrow 37 is reduced via the platform drive device. Alternatively, the moving speed of the rug base in the direction perpendicular to the plane of the paper may be reduced.

以上説明したように、本発明によれば比較的低い出力の
レーザを用いて容量値の変化量が大きく、かつ容量値精
度が高く、しかもトリミング時間の比較的短かし、厚膜
・薄膜のコンデンサのレーザトリミングが達成できる。As explained above, according to the present invention, the amount of change in capacitance value is large using a relatively low output laser, the capacitance value accuracy is high, the trimming time is relatively short, and thick and thin films can be Laser trimming of capacitors can be achieved.

図面の簡単な説明第１図は厚膜および薄膜のコンデンサ
とそのレーザトリミング溝を示す図、第２図及び第３図
は第１図のＡＡ′矢視断面図、第４図は本発明にかかる
薄膜・厚膜のレーザトリミング装置を示す図、第５図は
本発明にかかる薄膜および厚膜のコンデンサのレーザに
よるトリミングパターンを示す図、第６図は走査回数と
敷物台の移動速度の関係を示す図、第７図は走査回数と
容量値の関係を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing thick-film and thin-film capacitors and their laser trimming grooves, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along arrow AA' in FIG. A diagram showing such a thin film/thick film laser trimming device, FIG. 5 is a diagram showing laser trimming patterns of thin film and thick film capacitors according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of scans and the moving speed of the rug table. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of scans and the capacitance value.

７：レーザ発振器、８：レーザビーム、１０：集光レン
ズ、１１：コンデンサ、１２，１３：プローブ、１４：
敷物台、１５：測定装置、１６：制御装置、３３：スリ
ット、３４：スリット駆動装置、３５：敷物台駆動装置
。7: Laser oscillator, 8: Laser beam, 10: Condenser lens, 11: Condenser, 12, 13: Probe, 14:
Rug stand, 15: Measuring device, 16: Control device, 33: Slit, 34: Slit drive device, 35: Rug stand drive device.

才′図 才２図 才３図 才４図 才５図 才６図 才７図talent 2nd figure 3rd figure Sai 4 figure 5th figure 6th figure 7th figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 厚膜または薄膜により形成されたコンデンサに対し
て相対的にレーザ光の集光スポツトをＸ軸方向に走査す
る巾を減少させるように変化させ、Ｙ軸方向に一定なる
距離で歩進させて総体的に面状にトリミングしてコンデ
ンサの容量を調整することを特徴とする厚膜または薄膜
コンデンサのレーザトリミング方法。 ２ 厚膜または薄膜により形成されたコンデンサに対し
て相対的にレーザ光の集光スポツトをＸ軸方向に一定な
る巾で走査し、Ｙ軸方向に歩進させる距離を減少させる
ように変化させ、総体的に面状にトリミングしてコンデ
ンサの容量を調整することを特徴とする厚膜または薄膜
コンデンサのレーザトリミング方法[Claims] 1. The scanning width of the laser beam focusing spot in the X-axis direction is changed to decrease relative to a capacitor formed of a thick film or a thin film, and is constant in the Y-axis direction. A method for laser trimming a thick film or thin film capacitor, characterized in that the capacitance of the capacitor is adjusted by trimming the capacitor in steps of a distance and trimming the capacitor in an overall planar manner. 2. Scanning the focal spot of the laser beam with a constant width in the X-axis direction relative to a capacitor formed of a thick film or a thin film, and changing the distance traveled in the Y-axis direction so as to decrease, A method for laser trimming a thick film or thin film capacitor, which is characterized by adjusting the capacitance of the capacitor by trimming the capacitor in a general planar manner.