專利名稱：一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電位器制作領(lǐng)域和激光微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法，即將激光微連接技術(shù)用于線繞電位器引出端的制作。
背景技術(shù)：
電位器是在控制系統(tǒng)、儀器儀表、電子設(shè)備、電氣測(cè)量裝置、電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的簡(jiǎn)單通用的機(jī)電元件。
任何電位器都具有五個(gè)基本部分電阻元件，引出端方式，觸點(diǎn)或電刷，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或軸，殼體或外罩。電位器的核心是電阻元件，它對(duì)電位器的所有電氣參數(shù)都會(huì)有某種程度的影響。電阻元件通常分線繞的與非線繞的兩大類。線繞電位器是將電阻合金絲繞在絕緣骨架上制成電阻元件的電位器。電阻合金絲的直徑很細(xì)，一般為0.005～0.025mm，常用材料有鎳絡(luò)合金、銅鎳合金和金鉑合金。最常用的骨架是有一定長(zhǎng)度的覆有絕緣漆的銅絲。用自動(dòng)繞線機(jī)按照一定的設(shè)計(jì)規(guī)律，將電阻合金絲整齊地排繞在絕緣骨架上。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須要有某些方法能將電阻元件和電刷連接出來(lái)，以便使用者將其焊至外電路中，這類連接稱為“引出”，按照不同的要求和使用情況，可有各種不同的引出方式，引出端的制作方式也各不相同，目前常見(jiàn)的有如下幾種方法(見(jiàn)《電位器基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，劉盛武等譯，國(guó)防工業(yè)出版社)1)單線(拖線)法在這種方式中電阻元件的一部分留著不繞，然后將拖線引至供外部接線用的接線柱上。
用錫焊、釬焊或點(diǎn)焊法將拖線固定在接線柱上。拖線的長(zhǎng)度要小，以盡可能減少終端電阻。這種引出方法需要較高的裝配技巧，而且受撞擊和振動(dòng)時(shí)易損壞。
2)銀釬焊法該方法是將一小片金屬釬焊在電阻元件的幾匝或幾十匝導(dǎo)線上，然后在金屬片和外部接線柱上用熔焊或錫焊法焊上連接導(dǎo)線，也可直接將外部接線柱焊在金屬片上。這種方法可靠性好，有極好的抗撞擊和振動(dòng)能力。但是在銀釬焊法中因?yàn)殡娮柙系碾娮杞z不是在一個(gè)點(diǎn)上單獨(dú)引出的，因此會(huì)使所需要短路部位的位置精度下降，終端電阻增大。
3)壓力夾法壓力夾是依靠夾子與電阻元件電阻絲的機(jī)械連接。夾子與電阻絲的一匝或幾匝相接觸，壓力夾常是產(chǎn)生問(wèn)題的潛在根源，因?yàn)橄窈竸┲惖奈酃溉菀追e聚在夾子與電阻元件之間。除此以外，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，有可能使夾子的位置產(chǎn)生微小的變動(dòng)。這會(huì)使被接觸的電阻線匝數(shù)發(fā)生變化，并引起噪聲和輸出的突變。正是由于這些潛在危害，應(yīng)用壓力夾的引出方式在電位器工業(yè)中已很少采用了。
4)沖擊焊法先將一段直徑很小的導(dǎo)線與沖擊焊槍相連，并將導(dǎo)線的另一端指向預(yù)先用機(jī)械的或電氣的測(cè)量方法選定的某匝電阻絲。將導(dǎo)線端點(diǎn)與指定的那匝電阻絲相觸，此時(shí)就會(huì)在引出線和電阻線間按預(yù)先調(diào)好的電荷量放電，并將兩個(gè)被熔化了的表面焊在一起，焊點(diǎn)強(qiáng)度可與母體材料的強(qiáng)度相同。因?yàn)閷?dǎo)線很細(xì)，而且要精確定位，因此操作者一般都要在顯微鏡下進(jìn)行工作。然后再將引出線的另一端連至外部接線柱上。這種方法可用來(lái)抽頭或引出電阻絲中的某一匝。但是這種方法容易破壞電阻絲下面骨架上的絕緣漆，使電位器電阻發(fā)生很大變化，所以成品率比較低。
綜上所述，這幾種線繞電位器引出端的制作方法存在著不同程度的局限，如抗震能力差、對(duì)工人操作技巧要求高、精度差、終端電阻大、易破壞骨架絕緣漆、成品率低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上制作方法的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法，該方法具有成品率高和導(dǎo)線焊點(diǎn)小的特點(diǎn)，并且可以制作多抽頭結(jié)構(gòu)的線繞電位器。
本發(fā)明提供的一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法，其步驟為(1)將作為引出端的導(dǎo)線的一端搭在繞組上選定的兩匝電阻絲之間；(2)將導(dǎo)體漿料預(yù)置在導(dǎo)線上，使導(dǎo)線埋在導(dǎo)體漿料中，其中導(dǎo)體漿料中的金屬粉末的粒徑≤10μm，導(dǎo)體漿料的粘結(jié)相為熱固性高分子樹(shù)脂或易熔玻璃粉末，其粘度為1～200Pa·s；(3)將上述繞組烘干，使導(dǎo)體漿料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)；(4)利用連續(xù)或脈沖激光束對(duì)上述導(dǎo)體漿料涂層表面進(jìn)行掃描，使導(dǎo)體漿料中的粘結(jié)相固化；使用連續(xù)激光器時(shí)，激光光束的光斑直徑為20μm～30μm；激光功率為1W～50W；激光掃描速度控制在0～50mm/s；使用脈沖激光器時(shí)，激光功率為10-120瓦，脈寬為1-20毫秒，激光掃描速度控制在0-50mm/s；(5)清洗去除多余的導(dǎo)體漿料；(6)將導(dǎo)線的另一端連至外部接線柱上。
本發(fā)明首次利用激光微連接技術(shù)來(lái)制作線繞電位器的引出端。其核心關(guān)鍵在于，采用激光處理時(shí)，通過(guò)控制激光工藝參數(shù)，使得在激光作用過(guò)程中，導(dǎo)體漿料中的粘結(jié)相熔化或軟化，激光束移開(kāi)后，粘結(jié)相重新凝固或者固化，將各種成分粘結(jié)在一起形成一個(gè)致密的膜，該膜將導(dǎo)線和電阻絲以及骨架表面緊密連接在一起。與現(xiàn)有制作工藝相比，本工藝方法具有如下特點(diǎn)(1)與沖擊焊法相比，本工藝方法對(duì)骨架上的絕緣漆不會(huì)造成任何的損壞，提高了成品率；(2)與單線法相比，本工藝方法采用的是電阻率比電阻合金絲低的金屬導(dǎo)線作為引出，所以終端電阻低，而且可以在繞組的任一位置引出電阻絲，因此可制作多抽頭結(jié)構(gòu)的線繞電位器；(3)與銀釬焊法相比，本方法對(duì)電位器阻值和有效電行程影響范圍小。本方法采用激光作為微連接的光源，正常電阻絲直徑是20微米左右，激光聚焦后光斑可控制在20微米以下，因此導(dǎo)線焊點(diǎn)大小可控制在2～3匝以內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
激光微連接技術(shù)是以固體或者半固態(tài)的功能材料或者其前驅(qū)體作為連接的釬料，采用脈沖或者連續(xù)激光輻照，使釬料內(nèi)部、釬料與基材界面發(fā)生物理、化學(xué)作用，使得引線與電阻器骨架連接的工藝過(guò)程。下面以實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1電位器繞組骨架直徑Φ14mm，電阻絲直徑為Φ0.02mm，每匝間距為0.02mm；所用導(dǎo)線直徑為Φ0.03mm，預(yù)先用機(jī)械的或電氣的測(cè)量方法選定某匝電阻絲；采用刮板或微型噴嘴，將導(dǎo)體漿料預(yù)置在導(dǎo)線與繞組的搭接處，使該搭接處掩埋在導(dǎo)體漿料中；所采用的導(dǎo)體漿料中，選用最大直徑為4～5μm的片狀A(yù)g粉，含量為70％。將上述繞組烘干，使導(dǎo)體漿料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)。利用激光束對(duì)上述導(dǎo)體漿料涂層表面進(jìn)行掃描，使導(dǎo)體漿料中的粘結(jié)相固化；激光器為平均輸出功率50W Nd:YAG，激光光斑直徑為0.02mm，激光器電流為8A。激光輻照以后，采用有機(jī)溶劑清洗掉未經(jīng)激光處理的導(dǎo)體漿料，即獲得所需要的焊點(diǎn)。再將導(dǎo)線的另一端連至外部接線柱上，整個(gè)制造過(guò)程就完成了。引出端短接2～3匝電阻絲，表面光澤、無(wú)氣孔、裂紋等缺陷，強(qiáng)度適中，抗震能力好。
實(shí)施例2導(dǎo)體漿料、電位器繞組如實(shí)施例1，繞組位于激光焦點(diǎn)處，采用Nd:YAG脈沖激光器，將激光器平均功率調(diào)至50W，脈寬15ms，工作臺(tái)速度為3mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無(wú)氣孔、裂紋等缺陷，強(qiáng)度高，抗震能力好。
實(shí)施例3導(dǎo)體漿料、電位器繞組如實(shí)施例1，激光器選用50W連續(xù)鐿光纖激光器，波長(zhǎng)為1071.33nm，激光功率輸出5W，工作臺(tái)速度為1mm/s，所制得的引出端短接1～3匝電阻絲，表面光澤、無(wú)氣孔、裂紋等缺陷。
實(shí)施例4導(dǎo)體漿料、電位器繞組如實(shí)施例1，激光器選用50W連續(xù)鐿光纖激光器，波長(zhǎng)為1071.33nm，激光功率輸出20W，工作臺(tái)速度為50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無(wú)氣孔、裂紋等缺陷。
實(shí)施例5導(dǎo)體漿料、電位器繞組如實(shí)施例1，繞組位于激光焦點(diǎn)處，采用脈沖輸出Nd:YAG燈泵浦固體激光器，激光器的平均功率120W。激光加工時(shí)，平均輸出功率為80W，脈寬為10ms，工作臺(tái)速度為50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無(wú)氣孔、裂紋等缺陷，強(qiáng)度高，抗震能力好。
權(quán)利要求
1.一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法，其步驟為(1)將作為引出端的導(dǎo)線的一端搭在繞組上選定的兩匝電阻絲之間；(2)將導(dǎo)體漿料預(yù)置在導(dǎo)線上，使導(dǎo)線埋在導(dǎo)體漿料中，其中導(dǎo)體漿料中的金屬粉末的粒徑≤10μm，導(dǎo)體漿料的粘結(jié)相為熱固性高分子樹(shù)脂或易熔玻璃粉末，其粘度為1～200Pa·s；(3)將上述繞組烘干，使導(dǎo)體漿料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)；(4)利用連續(xù)或脈沖激光束對(duì)上述導(dǎo)體漿料涂層表面進(jìn)行掃描，使導(dǎo)體漿料中的粘結(jié)相固化；使用連續(xù)激光器時(shí)，激光光束的光斑直徑為20μm～30μm；激光功率為1W～50W；激光掃描速度控制在0～50mm/s；使用脈沖激光器時(shí)，激光功率為10-120瓦，脈寬為1-20毫秒，激光掃描速度控制在0-50mm/s；(5)清洗去除多余的導(dǎo)體漿料；(6)將導(dǎo)線的另一端連至外部接線柱上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法。包括①將導(dǎo)線的一端搭在選定的兩匝電阻絲之間；②將導(dǎo)體漿料預(yù)置在導(dǎo)線上，漿料中金屬粉末的粒徑≤10μm，其粘結(jié)相為熱固性高分子樹(shù)脂或易熔玻璃粉末，粘度為1～200Pa·s；③烘干使?jié){料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)；④利用連續(xù)或脈沖激光束對(duì)涂層表面進(jìn)行掃描，使?jié){料中的粘結(jié)相固化；使用連續(xù)激光器時(shí)，激光光束的光斑直徑為20μm～30μm；激光功率為1W～50W；掃描速度控制在0～50mm/s；使用脈沖激光器時(shí)，功率為10－120瓦，脈寬為1－20毫秒，掃描速度控制在0－50mm/s；⑤清洗去除多余的導(dǎo)體漿料；⑥將導(dǎo)線的另一端連至外部接線柱上。本發(fā)明方法具有成品率高和導(dǎo)線焊點(diǎn)小的特點(diǎn)，并且可以制作多抽頭結(jié)構(gòu)的線繞電位器。
文檔編號(hào)H01C17/00GK1913052SQ20061001976
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者曾曉雁, 李祥友, 蔡志祥 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)