Lasertrimmen: Technologie und Anwendungen

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Letzter Autor: Christian Brommer, - Wiki-URL zum Verlinken: https://wiki.induux.de/Lasertrimmen
🎓 Das Lasertrimmen ist ein Verfahren, um elektronische Bauteile und Schaltungen durch laserinduzierte Veränderungen abzugleichen, also zu trimmen.
Synonym(e): Laserabgleich


Aufbau Widerstand Lasertrimmen
Bauform eines Widerstands mit Laserabgleich von ACI

Elektrische Schaltungen bzw. elektrische Baugruppen werden üblicherweise im Vorfeld genau designt und dann gefertigt. Es gibt aber auch Baugruppen, die simultan im Fertigungsprozess feinabgestimmt werden müssen, wo also elektrische Widerstände individuell abgeglichen werden müssen. Hierbei kommt der Laser zum Einsatz. Das sogenannte Lasertrimmen bzw. der Laserabgleich trägt gezielt Material eines elektrischen Leiters ab, um dessen Widerstand zu ändern.

Diese Technologie kommt vor allem in der Fertigung von Sensoren zum Einsatz. Sensoren basieren häufig auf der Veränderung eines elektrischen Widerstandes relativ zu einem Referenzwiderstand. Der sensitive Widerstand wird einer Zielmessgröße ausgesetzt (z.B. Luftfeuchtigkeit) und solange mit dem Laser feingetrimmt, bis ein Referenzwert erreicht ist. Ist diese Feinabstimmung abgeschlossen, dient der Sensor als Messinstrument zur Erfassung seiner spezifischen Messgröße.

Beim Lasertrimmen werden Dickschicht- oder Dünnschichtwiderstände einer Schaltung mittels Laser beeinflusst, damit der einzelne Widerstandswert (Passivabgleich) oder die komplette Schaltung (Aktivabgleich) abgeglichen werden kann. Für den Lasertrimmprozesses werden geeignete Lasersysteme eingesetzt, die durch Anbindung an die Messtechnik pulsgenau gesteuert werden können. Die Lasersysteme sind mit einem Visionsystem kombiniert, um den Laserstrahl hochgenau zu positionieren.

Trimmschnittformen

Schematische Darstellung Double-Plunge-Schnitt
Lasertrimmen: Schematische Darstellung eines Double-Plunge-Schnitts

Zum Trimmen bzw. Abgleichen werden in der Praxis verschiedene Schnittformen verwendet. Die gängigsten Schnittformen für rechteckige Widerstände sind:

I-Cut (Plunge-Schnitt)

Ein gerader Schnitt parallel zu den Lötanschlüssen des Widerstandes. Der Trimmschnitt sollte in der Mitte liegen und vor der aktiven Kohleschicht beginnen.

Double-Plunge-Schnitt

Zwei gerade Schnitte parallel zu den Lötanschlüssen des Widerstandes. Die Trimmschnitte liegen bei jeweils einem Drittel der Widerstandslänge. Schnitt zwei ist um 30 bis 50 Prozent kürzer als Schnitt eins.

L-Cut

Der L-Schnitt besteht aus einem Quer-Einschnitt und einem längs zur Widerstandsbahn verlaufenden Schnitt.

M-Cut (Sepentinen-Schnitt)

Bei diesem Schnitt wird der Widerstand in einer mäanderförmigen Form getrimmt. Der Schnitt erlaubt eine hohe Widerstandsänderung, allerdings auf Kosten der Langzeitstabilität und des Stromrauschens.

Shave-Cut (Hobel-Schnitt)

Der Schnitt kommt meist bei hohen Spannungen oder großen Strömen am Widerstand zum Einsatz, da der Stromlinienverlauf besonders optimal liegt.

Anwendungen

Lasertrimmanlage mit Rundtakttisch von ACI


Trimmlaser kommen in der Dickschichttechnik und Dünnschichttechnik, beim passiven und aktiven Abgleichen auf Materialen wie Silizium-Wafern, SMD-Widerständen oder SMD-Kondensatoren zum Einsatz. Häufige Trimmanwendungen sind die Kennlinienabgleiche elektronischer Sensoren, ein Abgleich auf Nennschaltabstände von Näherungssensoren oder die Linearisierung von Messverstärkern in der Medizin- und Messtechnik. Typische Bereiche sind:

  • Automobilelektronik
  • Industrie- und Leistungselektronik
  • Automation
  • Mess- und Regeltechnik
  • Sensoren
  • Linear- und Rundpotentiometer
  • Militärtechnik, Luft- und Raumfahrt
  • Telekommunikation
  • Hochfrequenz-Baugruppen
  • Medizintechnik, medizinische Sensoren

Vorteile des Lasertrimmens

  • Hohe Präzision des Ergebnisses
  • Hohe Langzeitstabilität über den Produktlebenszyklus
  • Kostengünstigere Art des Schaltungsabgleichs
  • Einfache Integration in die komplexe Produktion