封裝級微調(diào)是一種半導(dǎo)體制造方法，可實(shí)現(xiàn)高度精確的放大器及其它線性電路。放大器精確度的主要測量指標(biāo)是其輸入失調(diào)電壓。輸入失調(diào)電壓是以微伏為單位的放大器輸入端誤差電壓。該誤差電壓范圍可以從幾十微伏到幾千微伏。

放大器及其它半導(dǎo)體器件通過化學(xué)制造工藝構(gòu)建。在制造過程中，數(shù)千個(gè)放大器構(gòu)建在晶圓硅片上。每個(gè)放大器都包含數(shù)千個(gè)晶體管、電阻器以及電容器。輸入失調(diào)誤差產(chǎn)生的原因是每個(gè)放大器上的輸入晶體管不匹配。理想情況下每個(gè)晶體管都應(yīng)該是完全相同的，但事實(shí)上半導(dǎo)體制造工藝并不完美，因此晶體管之間存在著差異。

在晶圓制造完成后需要以晶圓形式進(jìn)行測試。在晶圓測試過程中，一些放大器采用激光微調(diào)工藝，在該工藝中可通過對每個(gè)器件上的微小電阻器進(jìn)行測量和物理切割使用激光調(diào)整器件失調(diào)。這種工藝不僅耗時(shí)，而且成本高昂。此外，當(dāng)器件從晶圓中移出并采用標(biāo)準(zhǔn)塑封（見圖1）封裝時(shí)，一些以晶圓形式獲得的精確度改善就會(huì)消失。這是因?yàn)榉庋b工藝會(huì)給半導(dǎo)體裸片產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致失調(diào)誤差移位。盡管存在這樣的不足，激光微調(diào)法仍然得到了廣泛的使用，而且確實(shí)能顯著改善精確度。

自動(dòng)歸零校正是另一種最大限度降低失調(diào)誤差的方法。在該應(yīng)用實(shí)例中，為每個(gè)放大器配套提供一個(gè)誤差校正電路，其可測量失調(diào)并添加一個(gè)用來抵消失調(diào)誤差的信號。該電路不僅需要數(shù)字控制，而且還會(huì)為設(shè)計(jì)增加成本、提高復(fù)雜性。更重要的是，數(shù)字電路的周期屬性會(huì)導(dǎo)致噪聲與信號混疊效應(yīng)。盡管存在這些不足，自動(dòng)歸零校正和其它數(shù)字校正方法仍然很有效，是最大限度降低失調(diào)誤差的普遍使用技術(shù)。

降低失調(diào)誤差的第三種方法是器件的封裝級微調(diào)。該方法與晶圓微調(diào)法相似，通過調(diào)整輸入級上的電阻器來校正失調(diào)電壓。但是在這種應(yīng)用實(shí)例中，調(diào)整工作是在器件最終封裝后完成。調(diào)整方法通常是在最后封裝級制造測試過程中將數(shù)字信號應(yīng)用于輸出。微調(diào)完成后，微調(diào)控制電路被禁用，調(diào)整永遠(yuǎn)不會(huì)改變。封裝級微調(diào)通常叫做 e-TrimTM，這是德州儀器 （TI） 的專利封裝級微調(diào)架構(gòu)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)該微調(diào)使用的是數(shù)字信號而不是激光微調(diào)或其它傳統(tǒng)方法。查看圖 2 中的封裝級微調(diào)法視圖。

封裝級微調(diào)具有一些優(yōu)于其它失調(diào)調(diào)整方法的優(yōu)勢。記住，在激光微調(diào)法中，調(diào)整工作是在封裝前完成，一些失調(diào)校正會(huì)因封裝工藝產(chǎn)生的應(yīng)力而消失。在封裝級微調(diào)使用實(shí)例中，調(diào)整是在封裝后進(jìn)行的，因此這種方法不會(huì)受到封裝應(yīng)力的影響。最終結(jié)果是這種方法會(huì)產(chǎn)生更低、更準(zhǔn)確的失調(diào)電壓。此外，這種方法比激光微調(diào)更快，可降低成本。

封裝級微調(diào)還具有一些優(yōu)于自動(dòng)歸零校正的優(yōu)勢。記住，在自動(dòng)歸零校正應(yīng)用實(shí)例中，數(shù)字校正電路會(huì)產(chǎn)生一些噪聲及混疊效應(yīng)。封裝級微調(diào)器件不存在這些問題，因?yàn)閮?nèi)部微調(diào)電阻器的調(diào)整只在器件制造過程中執(zhí)行一次，而自動(dòng)歸零校正則是在器件工作期間不斷執(zhí)行。

總之，封裝級微調(diào)法是一種提升模擬電路精確度非常高效的技術(shù)。這種方法與傳統(tǒng)方法相比具有多種優(yōu)勢。OPA192 就是使用封裝級微調(diào)法的最新器件實(shí)例，可實(shí)現(xiàn)極高的失調(diào)精確度。

責(zé)任編輯：haq