JPH0414482B2

JPH0414482B2 -

Info

Publication number: JPH0414482B2
Application number: JP59151820A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; Yasushi Tootomi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1992-03-13
Also published as: JPS6130003A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はセラミツク基板あるいはプリント基板
など上に作製された厚膜・薄膜素子などの位置検
出方法に関する。

従来例の構成とその問題点近年、電子部品の高密度実装技術の発達に伴
い、実装部品自体も小型化してきた。その実装方
法の１つにハイブリツドIC（以下、HICと称す）
がある。このHICに用いられる抵抗体の製造方法
は、セラミツク基板上に抵抗体電極ならびに配線
パターンを形成後、印刷あるいは蒸着により抵抗
体を形成する方法が用いられている。しかしなが
ら、形成された抵抗体の抵抗値は、同一抵抗ペー
ストにて印刷形成された抵抗体相互については±
５％以内の精度になるが、設計値に対しては±20
％程度の誤差を生じる。したがつて、回路の種々
の特性をそろえる意味でトリミングによる抵抗値
調整が必要である。抵抗体をトリミングするため
には、抵抗体の位置を正確に検出する必要があ
る。したがつて、従来では高精度かつ安価な抵抗
体の位置検出方法がまちのぞまれている。

従来のこの位置検出は次のように行なわれてい
る。なお、本発明においてトリミング装置のトリ
ミング範囲内座標をトリミング座標とよび、この
座標上の点は任意に指定でき、また既知の座標点
の集合である。抵抗体が作製されている基板の座
標を基板座標とよぶ。したがつて基板座標上の位
置をトリミング座標に変換することにより、基板
上の抵抗体の位置をトリミング座標で知ることが
できる。第１図は従来の位置検出用マークと抵抗
体が作製されたセラミツク基板の外観図である。
１ａ，１ｂは位置検出マーク、２は抵抗体、３は
セラミツク基板である。抵抗体２はセラミツク基
板３の基板座標のＸ軸、およびＹ軸に対して垂直
あるいは水平に作製されているものとする。第２
図は第１図の点線内の拡大図であり、基板がトリ
ミング座標におかれているところを示している。
またトリミング座標のＸ軸座標と基板座標のＸ軸
座標は平行に位置しており、かつトリミング座標
のＸ軸座標と基板座標のＹ軸座標も平行に位置し
ているものとする。従来の位置検出方法をこの第
２図を用いて説明する。位置検出用マーク１ａと
抵抗器２ａ，２ｂは同一マスクで印刷されている
ため相互間隔距離は既知である。いま、位置検出
用マーク１ａの中心点Ａと抵抗体２ａの中心点Ｂ
までの距離を基板上の座標でx₁，y₁および抵抗体
２ｂの中心点Ｂまでの距離を基板上の座標でx₂，
y₂とし、かつトリミング座標上の単位長さと基板
上の単位長さを同一とすれば（以下、特にことわ
りがないかぎりトリミング座標上の単位長さと基
板上の単位長さは同一とする）基板座標上にある
抵抗体２ａ，２ｂの中心点Ｂ，Ｃの座標はトリミ
ング座標上で、それぞれx₁，y₁、x₂，y₂とあらわ
される。ただし、位置検出マークの中心点Ａの座
標をトリミング座標上でＡ（０，０）としている。
したがつて、基板座標上にある抵抗体２ａ，２ｂ
にトリミングをほどこすためには、位置検出用マ
ークの中心点Ａの座標を検出し、その中心点Ａの
座標をトリミング座標であらわし、トリミング座
標であらわされたＡ点から所定の距離x₁，y₁を加
算することにより中心点Ｂの位置を、またx₂，y₂
を加算することにより中心点Ｃの座標を求めてい
た。したがつて、位置検出用マーク１ａを検出す
るため、位置検出用マークのパターン認識を行な
い、中心点Ａの座標値が所定のトリミング座標値
になるように、基板３をのせたXYステージを移
動させ、位置決めを行なつていた。

上記のような構成においては抵抗体の位置検出
用マークを抵抗体が作製された基板上に設ける必
要があり、位置検出用マークを設ける面積を確保
する必要があるため、実装密度があがらない。ま
た位置検出用マークのパターン認識装置が必要で
あり、その上、位置検出用マークの変形などによ
り位置検出用マークの座標値が認識されて基板上
に作製された抵抗体の位置を知ることができなく
なるという問題点を有していた。

また、実開昭48−33344号公報には、抵抗体に
トリミングを施し、抵抗値がオープン（切断され
て抵抗値が無限大になる状態）になつた位置を検
出し、前記位置と既知の抵抗体形成位置から基板
の位置決めを行う技術が開示されている。しか
し、このように抵抗体を切断して位置検出する方
法では、位置検出用に専用の抵抗器を基板の上に
作つておくことが必要である。さらに、切断直前
の抵抗値変化は大きく、抵抗値の測定が困難であ
るばかりか、切断の直前に、トリミング溝形成用
のレーザー光ではなくて、抵抗値測定のために抵
抗体に流れる電流によつて電力集中により切断残
部が焼損するため、精度よい位置検出が行えない
という問題がある。

なお、位置検出用マークを用いず、トリミング
を行なうことも可能ではある。しかし、以下の問
題が発生する。抵抗体４は基板のエツジを基準に
形成されている。抵抗体形成時、基板の位置決め
精度は位置決めジグおよび基板エツジの加工精度
により±200μｍ程度のバラツキがある。したが
つて、抵抗体４の形成位置は基板のエツジを基準
としてみれば±200μｍの位置ずれを生じている。
そのため、基板エツジを基準としてトリミングを
おこなえばトリミングの開始点は±200μｍ範囲
でばらつきが生じる。トリミングは抵抗体位置の
手前よりレーザー光を照射して行なう。しかし、
位置ずれ量が大きい場合は、抵抗体の中央部から
レーザー光を照射し、トリミングを行なつてしま
う場合がある。また、手前よりトリミングを行な
うためには、基板上にトリミングスペースが必要
となる。これは、基板上の高密度実装を阻害す
る。位置検出方法を提供することを目的とする。

発明の構成本発明の位置検出方法は、形状寸法および抵抗
値が既知の抵抗体の近傍より前記抵抗体がオープ
ンにならない任意の距離トリミングを行ない、そ
のトリミングをほどこされた抵抗体の抵抗値を測
定し、測定した抵抗値と抵抗体の形状寸法および
初期抵抗値から計算により抵抗体にトリミングさ
れた距離を算出して抵抗体位置を検出することを
特徴とする。

本発明においては位置決めを確実に行なうた
め、前記抵抗体は基板上の形状寸法がわかつてい
る抵抗体のうち、できるだけ大きな寸法の抵抗体
を選ぶ。前記抵抗体の長さは基板エツジ部からの
抵抗体の位置バラツキよりも少なくとも４倍以上
のものを選定する。つまり、前記位置決めバラツ
キが200μｍであれば800μｍ以上の長さの抵抗体
を選定する。

実施例の説明以下本発明の具体的な一実施例を図面を参照し
ながら説明する。第３図は本発明の一実施例にお
ける位置検出方法の概念図である。第３図におい
て、４は抵抗体、５は抵抗体４につけられた電極
である。また、抵抗体４の抵抗体長L₁および抵
抗体幅W₁は既知であるとする。また以下、特に
ことわりのないかぎり、基板座標のＸ座標軸とト
リミング座標のＸ座標軸は平行に位置し、かつ基
板座標のＹ座標軸とトリミング座標のＹ座標軸も
平行に位置するものとする。６は抵抗体の近傍よ
り抵抗体にトリミングをほどこしたときのトリミ
ング軌跡、７はプローブで、抵抗体４にトリミン
グをする前に初期抵抗値R₀およびトリミング後
の抵抗値Ｒを測定するための電極５に接触してい
る。８は抵抗体４の抵抗値を測定するため抵抗値
測定手段である。９は抵抗体４の中心線である。

本発明の位置検出法は次のように実行される。
基板３はトリミング座標上におかれている。ま
ず、この基板３上に作製された抵抗体の初期抵抗
値R₀を測定する。基板３上の抵抗体近傍の任意
の点ａはトリミング座標上の点であり、ａ（x_a，
y_a）であらわされ、この座標値はトリミング装置
にあらかじめ入力された座標値であるから既知の
座標値である。今、この座標点ａより第３図のご
とくトリミング座標のＹ軸方向に距離ｌだけトリ
ミングをほどこしたとする。このトリミング距離
ｌはトリミング装置にあらかじめ入力されている
値であるから、トリミング距離ｌの先端の座標ｂ
もトリミング座標上の点でありｂ（x_b，y_b）とあ
らわされて既知である。ここで、仮に座標点ｂか
ら抵抗体のエツジまでの距離をl₂とすると、上記
のごとく、抵抗体にトリミングしたとき、トリミ
ング距離ｌのうち（ｌ−l₂）の距離l₁は基板３上
にほどこされていて抵抗体４にはほどこされてい
ない。したがつて抵抗体の抵抗体変化をあたえる
トリミングはl₂の距離だけである。したがつて、
抵抗体４にはl₂のトリミング距離だけ実質的にト
リミングがほどこされたことになる。なお、距離
ｌのトリミングをする際、ｌは抵抗体の抵抗体長
L₁のL₁／２の近傍を通ることがのぞましい。し
かし、仮に、抵抗値長L₁と抵抗体幅Ｗの比
（L₁／W₁）が“２”以上であり、かつ抵抗体長L₁
が４mm以上であれば、抵抗体長L₁の中心（L₁／
２）の位置より±１mm程度までトリミング位置は
十分許容できる。ここで、抵抗体にl₂の距離トリ
ミングをほどこされたときの抵抗値Ｒを測定す
る。すると、この抵抗値Ｒおよび初期抵抗値R₀
と抵抗体形状W₁，L₁により抵抗体４にトリミン
グをほどこされた距離l₂は次式で算出することが
できる。

以下、簡単に図面を参照しながら(1)式の導出過
程について説明する。第６図においてｌの距離ト
リミングしたとすると、トリミング溝の先端と抵
抗体６１のエツジ間に仮想電極６２があるとみな
すことができる。したがつて抵抗値は仮想電極６
２と電極６３間の抵抗値を求め、その抵抗値を２
倍することによりトリミング後の抵抗値Ｒを求め
ることができる。算出を容易にするために仮想電
極６２と電極６３間の抵抗体を２個並列に接続し
て第７図の形状で考える。当然のことながらＲは
第６図の抵抗体の抵抗値を４倍すればよい。第７
図の抵抗体をＺ平面に配置した図が第８図ａであ
る。第８図ａに示す図形は第８図ｂに示した復素
平面Ｗを経て、第８図ｃに示した復素平面ｒ上の
図形に等角変換することができる。Ｗ平面からＺ
平面への変換は、次に示すSchwartz−
Christoffelの変換式により変換される。

但し０≦k²≦１ C₁，C₃は任意の定数ｗ平面よりｒ平面への変換式は(a)式と同様にし
て、次式によつて与えることができる。

但し０≦k²≦１ C₂，C₄は任意の定数以上の変換式を用いると、第６図に示す抵抗体
の抵抗値は(1)式で求められる。

l₂＝W₁〔１−２／π・sin^-1exp｛L₁π／4W
₁（１−Ｒ／R₀）｝〕…(1) 但し、πは円周率したがつて、抵抗体４のエツジの座標ｃ（x_c，
y_c）は既知の座標ｂ（x_b，y_b）のy_bよりl₂の距離を
差し引いた値のｃ（x_c，Y_b−l₂）であらわすこと
ができる。また抵抗体４の中心線９とl₂の交点座
標ｄ（x_d，y_d）もｃ座標のy_cに（W₁／２）加えた
値、つまりｄ（x_d，y_b−l₂＋Ｗ／２）であらわされる。以上のようにして、抵抗体のエツジ座標およ
び中心軸座標のうち基板座標上のＹ座標はトリミ
ング座標で精度よくあらわすことができる。

次にｄ座標のＸ座標x_dをトリミング座標であら
わす方法について、第４図を用いて説明する。第
４図のごとく、抵抗体１０の任意の近傍のトリミ
ング座標上の点ｅ（x_e，y_e）より任意の距離l₃を
Ｘ軸方向にトリミングを行なう。なお、この抵抗
体１０と抵抗体４との相対位置は既知であり、か
つ抵抗体１０の中心線１１と抵抗体４の中心線９
とは直交しているものとする。また、トリミング
l₃の先端座標をトリミング座標でｆ（x_f，y_f）と
し、抵抗体のエツジ座標ｇを（x_g，y_g）、中心線
１１とトリミング距離l₃の軌跡の交点座標をｈを
（t_h，y_h）とし、ｆ座標から抵抗体のエツジ座標
までの距離をl₄とする。ここでこのｅおよびｆ座
標はトリミング座標であらわされ既知の値であ
る。すると、すでに説明したように抵抗体にほど
こされたトリミング距離l₄は第１式において抵抗
体１０の抵抗体長L₂、抵抗体幅W₂を、L₁＝L₂，
W₁＝W₂とし、抵抗体１０の初期抵抗値およびト
リミング後の抵抗値を代入することにより求める
ことができる。したがつてｇ座標はｇ（x_f−l₄，
y_g）またｈ座標はｈ（x_f−l₄＋W₂／２，y_h）とあ
らわすことができる。このようにして基板座標上
のＸ座標をトリミング座標上において精度よくあ
らわすことができる。したがつて抵抗体４の中心
軸９と抵抗体１０の中心軸１１の交点ｋはトリミ
ング座標上でｋ（x_f−l₄＋W₂／２，y_b−l₂＋W₁／
２）とあらわすことができる。以後、このｋ点を
基準点ｋと呼び、ｋ（x_p，y_p）とする。このよう
にして基板座標上の点ｋはトリミング座標であら
わすことができる。

以上のように基板上に求められた基準点ｋを用
いて他の抵抗体の位置を検出する方法を第５図を
用いて説明する。第５図において、抵抗体１２の
抵抗体長L₃に垂直な中心線を１３、抵抗体幅W₃
に垂直な中心線を１４とする。また、中心線１３
と中心線１４の交点をｉ（x_i，y_i）とする。今、
抵抗体１２の中心線１３と抵抗体１０の中心線１
１との距離をd₁、抵抗体１２の中心線１４と抵抗
体４の中心線９との距離をd₂とし、これらd₁，d₂
が既知の値であれば、ｉ座標は基準点ｋ（x_p，y_p）
にd₁，d₂の距離を加算して（x₀＋d₁，y₀＋d₂）と
あらわすことができる。したがつて、基板座標上
に作製された複数個抵抗体の相対位置が既知であ
り、その複数個の抵抗体のうちの任意の２個以上
の抵抗体にトリミングすることにより、基板上の
座標をトリミング座標に変換することができ、基
板上に作製された抵抗体の位置を検出することが
できる。

このように本実施例によれば、抵抗体にトリミ
ングをほどこし、その初期抵抗値およびトリミン
グ後の抵抗値を測定することにより、抵抗体にほ
どこされたトリミング距離を算出することがで
き、算出されたトリミング距離により抵抗体の位
置を検出することができる。なお、本実施例にお
いてトリミング後の抵抗値を測定するとしたが、
前記抵抗値は所望抵抗値と考えてもよい。

発明の効果以上説明のように本発明の位置検出方法は、基
板上に作製された抵抗体の初期抵抗値を測定し、
その抵抗体にトリミングをほどこし、トリミング
後の抵抗値を測定することによりトリミング距離
を算出し、算出されたトリミング距離より抵抗体
位置を検出するため、位置検出マークが不要であ
り、また、トリミングにより目標抵抗値にするべ
き抵抗体と位置検出用の抵抗体を兼用することに
より、基板上の素子の実装密度をあげることがで
きる。その上、位置検出用マークを用いないた
め、位置検出用マークのパターン認識のためのパ
ターン認識装置が不要である。さらに、位置検出
用抵抗体を３個以上設けることにより、各抵抗体
へのトリミング距離から求めた座標値を平均また
は補正することにより、抵抗体の位置検出精度を
向上させることができ、従来のように位置検出用
マークの誤認識に伴なう抵抗体位置検出の不能と
いう事態を回避でき、抵抗体をオープンにしない
任意距離のトリミングの加工処理で位置検出がで
きるため、抵抗体がオープンになつたときのトリ
ミング距離に基づいて位置検出する従来の方法に
比べて高精度で位置検出できるという大きな効果
を奏する。

さらに、本発明の位置検出方法を用いることに
より、抵抗体に近接した位置から確実なトリミン
グが行えるようになる。実験によれば本発明によ
る位置決め精度は±20μm程度内であるから、ト
リミングをする抵抗体の40μm近傍まで密集して
他の素子を形成あるいは配置できるようになり高
密度実装がおこなえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板外観図、第２図は第１図の一部拡
大図、第３図と第４図と第５図は本発明の位置検
出方法概念図、第６図は抵抗体の平面図、第７図
および第８図は位置検出をおこなうための計算式
導出のための説明図である。３…セラミツク基板、４，１０，１２…抵抗
体、５…電極、６…トリミング軌跡、７…プロー
ブ、８…抵抗値測定手段、９…抵抗体４の中心
線、１１…抵抗体１０の中心線、１３，１４…抵
抗体１２の中心線。

Claims

【特許請求の範囲】１基板上に複数個形成された抵抗値のうち、形
状寸法が既知の抵抗体の近傍で、かつトリミング
溝形成位置が抵抗体の長さＬの中点を基準として
Ｌ／４の範囲内となる位置から前記抵抗体がオープンにならない任意の距離のトリミングを行い、そ
のトリミングがほどこされた前記抵抗体の第１の
抵抗値を計測し、計測された第１の抵抗値と抵抗
体の形状寸法およびトリミングをほどこす前の第
２の抵抗値を用いて、ｌ＝Ｗ［１−２／π・sin^-1exp｛Lπ／4W
（１−Ｒ／R₀）｝］ただし、 πは円周率Ｌは抵抗体の長さＷは抵抗体の幅Ｒは第１の抵抗値 R₀は第２の抵抗値ｌはトリミング距離の計算式により抵抗体にトリミングされた距離ｌ
を計算し、抵抗体位置を検出する位置検出方法。