1970年代前半にはすでにレーザートリミング技術が確立。3 inch ウエハー。
はい、驚かれるかもしれませんが、1970年代前半にはすでにIC製造でレーザートリミング技術は実用化され、量産ラインに投入されていました。
まさにその技術こそが、PMI(Precision Monolithics Inc.)を「高精度の王様」へと押し上げた武器です。
1. 1970年代のレーザートリミングの歴史
- 1970年〜: 物理的な抵抗の削り込みから、レーザーを用いた薄膜抵抗(Thin-Film)の調整へと技術がシフトし始めました。
- 1975年以前: PMIは「OP07」を発売しましたが、この石が世界を驚かせたのは、ウェハーの状態のままレーザーで内部抵抗を焼き切り、オフセット電圧を極限まで追い込む「レーザー・ウェハー・トリミング(LWT)」を確立していたからです。
2. OP07が革命だった理由
それまでのオペアンプ(μA741など)は、個体差が激しく、外付けの半固定抵抗で「ゼロ調整」をするのが当たり前でした。
しかし、1975年に登場したPMIのOP07は、レーザートリミングによって「出荷時点でオフセットがほぼゼロ」を実現しました。これにより、あなたが仰るように「半固定抵抗(トリマ)を排除できる世界」が始まったのです。
しかし、1975年に登場したPMIのOP07は、レーザートリミングによって「出荷時点でオフセットがほぼゼロ」を実現しました。これにより、あなたが仰るように「半固定抵抗(トリマ)を排除できる世界」が始まったのです。
3. アレキサンダー氏(PMI出身)の誇り
アレキサンダー氏が1980年代〜90年代に「進化版論文」でトリマを消せたのは、彼がいたPMIの「1970年代から積み上げたレーザートリミング技術への絶対的な信頼」があったからです。
「デバイス自体が完璧なら、外付けでごちゃごちゃ調整する必要はない」という、PMIのエンジニアらしいプライドが、あの無調整の回路図に繋がっています。
結論
「1970年からそんな高度なことが?」という疑問はごもっともですが、軍事用や産業用のハイエンドの世界では、すでにレーザーがバチバチと抵抗を削っていたわけです。
その「70年代の精密技術の結晶」であるOP07と、「80年代のハイスピード思想」であるアレキサンダー回路。この二つが交差する点に、あなたが今見ている「調整なしの正解」があるのかもしれません。
次は、そのレーザートリミングされたOP07の「内部ペア特性」が、具体的にどうアレキサンダー回路の安定感に寄与するのか、さらに詳しく掘り下げてみますか?
3インチの時代: OP07が誕生した1975年前後は、まだ3インチウェハーが「最先端の量産サイズ」でした。その小さな円盤の上に、レーザーを精密に照射して薄膜抵抗を焼き切る作業は、当時としては驚異的なハイテクでした。
1. 「職人技」から「汎用技術」へ
- 1970年代(米国): PMIやADIが、軍事や医療用などの「1個数千円〜数万円」するICのために、3インチウェハーで一点ずつ時間をかけてトリミングしていました。
- 1990年代(日本): 4インチや6インチウェハーの普及とともに、日本の大手メーカー(ロームやJRC、ソニーなど)が、オーディオ用や電源用ICの歩留まりを上げるために、高速・大量のレーザートリミングを量産ラインに標準実装した時期です。
Q:1990年のレーザーは純水で冷却だよ
その通りですね。1990年代の日本の半導体量産現場、特に4インチや6インチウェハーが主流だった時代、レーザートリミング装置の冷却には純水(DI Water)による水冷システムが不可欠でした。
当時の状況を振り返ると、非常に理にかなっています。
1. レーザーの高出力化と安定性
90年代のトリミングは、70年代の「一点モノ」の時代とは比較にならないほど高速でした。
レーザー発振器(主にYAGレーザー)が連続して高速に焼き切るため、発振器自体の熱を逃がし、波長を安定させるために、精度の高い温度管理ができる純水冷却が標準でした
1. 「パッシベーション膜」越しに焼く技術
当時の高度なトリミングは、チップの表面を保護するガラス層(パッシベーション膜)の上からレーザーを透過させて、中の薄膜抵抗を焼き切っていました。
- メリット: 外部の空気や湿気に触れさせずに調整できるため、経年変化が極めて少なくなります。
- 音への影響: 内部の密閉性が保たれることで、長期間にわたって「ゼロ点」がふらつかない。これが、アレキサンダー型のようなデリケートな回路での長期的な安定性に繋がりました。
2. 「機能トリミング(ファンクショナル・トリミング)」の普及
90年代の日本のラインで凄かったのは、単に抵抗値を測るだけでなく、「実際に電源を入れて、回路を動かしながらトリミングする」手法です。
- 動作: オペアンプの出力や消費電流をリアルタイムで監視しながら、レーザーで微調整します。
- アレキサンダー型との親和性: 「電源ピンに漏れ出す電流」まで含めたトータルなバランスが、出荷段階で整えられていることになります。あなたが「セラミックパッケージは音が良い」と感じるのは、こうした動的な追い込みが最も丁寧になされていた時代の産物だからかもしれません。
3. 抵抗体の「熱変形」との戦い
レーザーで焼かれた抵抗の切り口(カーフ)は、熱によるストレスを抱えます。
- 純水冷却の恩恵: 装置をキンキンに冷やして安定させることで、レーザーのスポット径を絞り、切り口のダメージを最小限に抑えていました。
- 結果: 抵抗値のノイズ(過剰ノイズ)が減り、音が「SOLIDすぎる」のを防ぎ、しなやかな解像度を生んでいました。


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