Laser-Trimmed Resistor Simulation

定義

レーザー トリミングは、レーザーを使用して電子回路の動作パラメーターを調整する製造プロセスです。

最も一般的なアプリケーションの 1 つは、レーザーを使用して抵抗器の小さな部分を焼き払い、抵抗値を上げます。自動テスト装置で回路をテストしている間に焼き付け操作を行うことができるため、回路内の抵抗器の最適な最終値が得られます (図 1)。

フィルム抵抗の抵抗値は、その幾何学的寸法 (長さ、幅、高さ) と抵抗材料によって定義されます。レーザーによる抵抗材料の横方向のカットは、電流経路を狭くまたは長くし、抵抗値を増加させます。レーザーがセラミック基板上の厚膜または薄膜抵抗器を変化させても、またはSMD回路上のSMD抵抗器を変化させても、同じ効果が得られます。 SMD抵抗器は同じ技術で製造されており、レーザートリミングも可能です。

図 1 -レーザー トリミング プロセス



図 2 -抵抗器の断面図

説明

調整された銅製の抵抗器があり、左右の端に 10 ボルトの電圧負荷がかかるアルミニウム板でバックアップされているとします。この研究の目的は、抵抗だけでなく、電界、電流密度、および電位分布を計算することです。電気伝導解析では、空気はモデル化されないことに注意してください。

図 3 -トリミングされた抵抗器の 3D モデル

スタディ

電気伝導は、抵抗を計算できる唯一のモジュールです。抵抗は、電圧と電流の比として定義されます。電圧は 2 点間で定義されます。したがって、ユーザーは抵抗セットの入口ポートと出口ポートを指定する必要があります。入口ポートは電流が抵抗セットに流れ込む場所であり、出口ポートは電流が出る場所です。 EMS は、入口ポートと出口ポートの間の電圧差と、抵抗器セットを流れる電流を自動的に計算します。電流と電圧から、抵抗が推定されます。
EMS で電気伝導スタディを作成した後、次の 4 つの重要な手順を常に実行する必要があります。モデル全体と 4- ソルバーを実行します。

材料

EMS の電気伝導解析では、電気伝導率と熱伝導率 (熱結合の場合) のみが必要です (表 1)。

表 1 -材料表

負荷と制約

この研究では、固定電圧 (表 2) と抵抗セット (図 4) が適用されます。

表 2 -印加固定電圧

図 4 -抵抗を計算したいボディに適用された抵抗セット

メッシング

メッシングは、設計解析において非常に重要なステップです。 EMS は、モデルの体積、表面積、およびその他の幾何学的詳細を考慮して、モデルの全体的な要素サイズを推定します。生成されるメッシュのサイズ (節点と要素の数) は、モデルのジオメトリと寸法、要素サイズ、メッシュ許容値、およびメッシュ コントロールによって異なります。おおよその結果で十分な設計解析の初期段階では、解析を高速化するために、より大きな要素サイズを指定できます。より正確な解を得るには、より小さい要素サイズが必要になる場合があります。

図 5 -メッシュ モデル

結果

この例のシミュレーションを実行すると、多くの結果が得られます。 EMS の電気伝導は、電界 (図 7、8)、電流密度 (図 9、10)、および電位 (図 11) を計算および視覚化するために使用されます。生成された結果テーブル (図 6) にも、抵抗と消費電力が含まれています。

図 6 -結果表

EMS は、多くの種類のプロットの可能性を提供します。以下では、磁束密度のフリンジとベクトル プロットを観察できます。

図 7 -電場

図 8 -電場、折れ線グラフ (Iso クリッピング)

図 9 -電流密度、ベクトル プロット


図 10 -トリムの反対面の 2 点間の電流密度の線分プロット



図 11 -ポテンシャル

結論

抵抗器のレーザー トリミングにより、集積回路メーカーは抵抗値を非常に正確に制御できます。高価なプロセスステップであるため、そのオプションが採用されたら、利益を最大化することが重要です. EMS 電気伝導モジュールにより、さまざまなトリム アルゴリズムの特性を簡単に評価できます。