Лазерный мир

Антонов Юрий Николаевич // ЖУРНАЛ Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета, 2012

В статье рассмотрено применение нового метода лазерной подгонки с прогнозированием траектории изменения сопротивления пленочных резисторов. Разработана схема моделирования и определены модели, позволяющие выполнять оценку возможности достижения номинального значения сопротивления при настройке управляющей программы подгонки. Метод может быть использован в системах проектирования гибридных интегральных схем и в автоматизированных установках лазерной подгонки пленочных резисторов.

Достоинством лазерной подгонки является то, что она обеспечивает обработку резисторов из любых материалов, развязку цепей измерения и коррекции, высокую производительность оборудования[ 1], компенсацию как систематической, так и случайной погрешности.

днако применение лазерной подгонки не всегда обеспечивает достижение номинального значения сопротивления пленочных резисторов из-за субъективности выбора форм лазерных резов и координат точек начала обработки при настройке управляющей программы.

В связи с этим разработка метода лазерной подгонки с прогнозированием траектории приближения сопротивления к номинальному значению является актуальной и востребованной для развития микроэлектронных технологий в России.

Российская компания разработала оборудование для автоматической лазерной подгонки резисторов Лазерный комплекс Omega Prof рекомендован для серийных производств, т.к. позволяет ускорить процесс лазерной подгонки резисторов.

Анализ карты процесса подгонки

Анализ возможности прогнозирования траектории изменения сопротивления при настройке управляющей программы проведем, используя карту реального процесса лазерной подгонки, применяемого на установке МЛ5 (рис. 2).

Рис. 2. Карта лазерной подгонки

1. Выбор подложки из базы данных. Осуществляется выбор из базы данных конкретного варианта топологии подложки с платами гибридных ИС и пленочными резисторами.

2. Установка режимов и параметров подгонки. Устанавливаются режимы работы управляющей программы: отладочный, рабочий. Указываются параметры обработки: элементы топологии, форма лазерного реза и др.

3. Расчет координат узловых точек.

Анализ карты автоматизированной лазерной подгонки показывает, что настройка управляющей программы на 1,2,4 этапах процесса осуществляется на основе личного опыта персонала. Главной проблемой настройки управляющей программы подгонки является субъективный выбор формы лазерного реза и исходных координат точки начала обработки. Такой способ подготовки управляющих программ нельзя квалифицировать как оптимальный, поскольку он обладает рядом недостатков:

— применение форм лазерной обработки не обосновывается;

— координаты начала обработки указываются интуитивно;

— многокритериальность подгонки учитывается недостаточно.

Указанные недостатки ограничивают возможности настройки управляющей программы подгонки на обработку пленочных резисторов и плат гибридных ИС. Для уменьшения их влияния на качество лазерной подгонки предлагается использовать математическое моделирование.

Моделирование лазерной подгонки

Разработка моделей, позволяющих проводить анализ подгонки и настройку управляющей программы, предусматривает интеграцию моделей разных уровней (рис.

4), к которым относятся модели операций нанесения пленок, описания функционирования компонентов, изменения конфигурации пленочного резистора (модели подгонки), оценки качества и проверки адекватности.

Такая детализация позволяет комплексировать модель лазерной подгонки пленочных резисторов на основе принципов:

а) многомодельности — компоненты исследуются с применением моделей конфигураций пленочных резисторов, лазерных резов и др.;

Модели лазерных резов.

Моделирование пассивной подгонки реализуется применением аналитических и численных моделей расчета сопротивления каждого отдельного пленочного резистора при имитации изменения его конфигурации лазерным лучом. Многообразие имитируемых лазерных резов и значений геометрических координат начала обработки позволяет генерировать множество проектов пассивной подгонки (альтернатив) и выбирать из них наиболее предпочтительный вариант. Моделирование функциональной подгонки гибридных ИС реализуется решением системы компонентных уравнений при имитации изменения сопротивления пленочных резисторов.

Объединение компонентных уравнений платы гибридной ИС в систему осуществляется на основе дифференциальных уравнений Лапласа или алгебраических уравнений для законов Кирхгофа.

Решение системы компонентных уравнений гибридной ИС для каждого момента времени и известных начальных условиях позволит оценить значения сопротивления резисторов и всей гибридной ИС при пассивной или функциональной подгонке.

Связь моделей расчета

сопротивления при подгонке с объектами топологии всех уровней и методами оптимизации осуществляется на основе

метода чувствительности траектории изменения сопротивления, являющегося интегрирующим элементом алгоритма моделирования лазерной подгонки [5].

Модель качества. Модель качества предусматривает оценку качества пленочных резисторов, плат гибридных ИС и технологии при моделировании с использованием фазовых переменных одного типа. Для оценки качества разработаны логико-математические модели.

Стратегия выбора наилучшего способа подгонки реализуется с помощью сценарного подхода и моделей сортировки сгенерированных вариантов по таким показателям как точность, время выполнения и др.

Заключение

Представленные модели и алгоритмы легли в основу созданного нового метода лазерной подгонки с прогнозированием траектории приближения сопротивления пленочных резисторов к номинальному значению при настройке управляющей программы.

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-lazernoy-podgonki-plenochnyh-rezistorov/pdf

Видео по теме: