التشذيب بالليزر

التشذيب بالليزر هو عملية تصنيع تستخدم الليزر لضبط معايير تشغيل الدائرة الإلكترونية .

تستخدم إحدى أكثر التطبيقات شيوعًا الليزر لحرق أجزاء صغيرة من المقاومات ، مما يزيد من قيمتها. ^{[ 1 ]} يمكن إجراء عملية الحرق أثناء اختبار الدائرة بواسطة معدات اختبار آلية ، مما يؤدي إلى الحصول على القيم النهائية المثلى للمقاومات في الدائرة. ^{[ 2 ]}

تُحدد قيمة مقاومة المقاوم الغشائي بأبعاده الهندسية (الطول، العرض، الارتفاع) ومادة المقاوم. يؤدي القطع الجانبي في مادة المقاوم بواسطة الليزر إلى تضييق أو إطالة مسار تدفق التيار، وبالتالي زيادة قيمة المقاومة. ^{[ 3 ]} ويُلاحظ التأثير نفسه سواءً تم تغيير مقاومة ذات غشاء سميك أو رقيق على ركيزة خزفية أو مقاومة سطحية باستخدام الليزر . تُصنع المقاومة السطحية بنفس التقنية، ويمكن تشذيبها بالليزر أيضًا.

تُصنع مكثفات الرقائق القابلة للقص على شكل مكثفات لوحية متعددة الطبقات. ويؤدي تبخير جزء من الطبقة العلوية باستخدام الليزر إلى تقليل السعة عن طريق تقليل مساحة القطب العلوي. ^{[ 2 ]}

الضبط السلبي هو تعديل قيمة المقاومة إلى قيمة محددة. أما إذا كان الضبط يؤثر على خرج الدائرة بالكامل، مثل جهد الخرج أو التردد أو عتبة التبديل، فيُسمى ذلك الضبط النشط . ^{[ 1 ]} خلال عملية الضبط، تُقاس المعلمة المعنية باستمرار وتُقارن بالقيمة الاسمية المُبرمجة. ويتوقف الليزر تلقائيًا عندما تصل القيمة إلى القيمة الاسمية. ^{[ 2 ]}

يستخدم أحد أنواع أجهزة الضبط السلبي حجرة ضغط لتمكين ضبط المقاومات في عملية واحدة. يتم توصيل لوحات LTCC بمجسات اختبار من جهة التجميع، ويتم ضبطها باستخدام شعاع ليزر من جهة المقاومات. لا تتطلب هذه الطريقة نقاط تلامس بين المقاومات، لأن محول التباعد الدقيق يلامس المكون على الجانب المقابل لمكان الضبط. لذلك، يمكن ترتيب لوحات LTCC بشكل أكثر إحكامًا وبتكلفة أقل.

وضع التشغيل:

• يتم تركيب وحدة التحكم في درجة الحرارة المنخفضة (LTCC) في وحدة التلامس.
• من الجانب المقابل، يتصل مسبار صلب بالدائرة.
• يتم ضغط الحجرة من الجانب العلوي إلى 1 إلى 4 بار، مع منفذ عادم يتم التحكم فيه لتحقيق تدفق الهواء عبر الحجرة.
• عندما تتبخر مادة المقاومة، تتم إزالة جزيئات النفايات في تدفق الهواء.

مزايا هذه الطريقة:

• تقليم عدد غير محدود من المقاومات المطبوعة في خطوة واحدة دون عوائق من مجسات الاختبار.
• لا يوجد تلوث على اللوحة أو المحول أو في النظام.
• كثافة تصل إلى 280 نقطة/سم².

غالبًا ما يستخدم المصممون مقاييس الجهد ، التي يتم ضبطها أثناء الاختبار النهائي حتى يتم الوصول إلى الوظيفة المطلوبة للدائرة. في العديد من التطبيقات، يفضل المستخدم النهائي للمنتج عدم استخدام مقاييس الجهد، لأنها قد تنحرف أو تُضبط بشكل خاطئ أو تُصدر ضوضاء. لذلك، يحدد المصنّعون قيم المقاومة أو السعة المطلوبة عن طريق القياس والحساب، ثم يقومون بلحام المكون المناسب في لوحة الدوائر المطبوعة النهائية؛ تُسمى هذه الطريقة "الاختيار أثناء الاختبار" (SOT) وهي تتطلب جهدًا كبيرًا.

يُعدّ استبدال مقياس الجهد أو جزء SOT بمقاومة أو مكثف رقائقي قابل للضبط أسهل، كما يُستبدل مفك ضبط مقياس الجهد بالضبط بالليزر. ويمكن تحقيق دقة أعلى، وأتمتة العملية، واستقرار طويل الأمد أفضل من مقاييس الجهد، وعلى الأقل بنفس جودة مكونات SOT. في كثير من الأحيان، يُمكن دمج الليزر المستخدم في الضبط النشط ضمن أنظمة القياس الحالية من قِبل الشركة المصنعة.

يمكن استخدام أسلوب مماثل لبرمجة الدوائر المنطقية الرقمية. في هذه الحالة، يقوم الليزر بحرق الصمامات ، مما يُفعّل أو يُعطّل دوائر منطقية مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك معالج IBM POWER4، حيث تحتوي الشريحة على خمسة بنوك لذاكرة التخزين المؤقت ، ولكنها لا تتطلب سوى أربعة بنوك للتشغيل الكامل. أثناء الاختبار، يتم اختبار كل بنك من بنوك ذاكرة التخزين المؤقت. إذا تم اكتشاف عيب في أحد البنوك، يمكن تعطيل هذا البنك بحرق صمام البرمجة الخاص به. تتيح هذه الميزة المدمجة إنتاجية أعلى للرقائق مقارنةً بما يمكن تحقيقه إذا كان يجب أن تكون جميع بنوك ذاكرة التخزين المؤقت سليمة في كل شريحة. إذا لم يكن هناك أي بنك معيب، يمكن حرق صمام بشكل عشوائي، مما يترك أربعة بنوك فقط.