CN100447909C - 一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法。包括：①将导线的一端搭在选定的两匝电阻丝之间；②将导体浆料预置在导线上，浆料中金属粉末的粒径≤10μm，其粘结相为热固性高分子树脂或易熔玻璃粉末，粘度为1～200Pa·s；③烘干使浆料中的有机溶剂挥发；④利用连续或脉冲激光束对涂层表面进行扫描，使浆料中的粘结相固化；使用连续激光器时，激光光束的光斑直径为20μm～30μm；激光功率为1W～50W；扫描速度控制在0～50mm/s；使用脉冲激光器时，功率为10-120瓦，脉宽为1-20毫秒，扫描速度控制在0-50mm/s；⑤清洗去除多余的导体浆料；⑥将导线的另一端连至外部接线柱上。本发明方法具有成品率高和导线焊点小的特点，并且可以制作多抽头结构的线绕电位器。

Description

一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法

技术领域

本发明属于电位器制作领域和激光微细加工技术领域，具体涉及一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法，即将激光微连接技术用于线绕电位器引出端的制作。

背景技术

电位器是在控制系统、仪器仪表、电子设备、电气测量装置、电子计算机等技术领域获得广泛应用的简单通用的机电元件。

任何电位器都具有五个基本部分：电阻元件，引出端方式，触点或电刷，驱动机构或轴，壳体或外罩。电位器的核心是电阻元件，它对电位器的所有电气参数都会有某种程度的影响。电阻元件通常分线绕的与非线绕的两大类。线绕电位器是将电阻合金丝绕在绝缘骨架上制成电阻元件的电位器。电阻合金丝的直径很细，一般为0.005～0.025mm，常用材料有镍络合金、铜镍合金和金铂合金。最常用的骨架是有一定长度的覆有绝缘漆的铜丝。用自动绕线机按照一定的设计规律，将电阻合金丝整齐地排绕在绝缘骨架上。

实际应用时，必须要有某些方法能将电阻元件和电刷连接出来，以便使用者将其焊至外电路中，这类连接称为“引出”，按照不同的要求和使用情况，可有各种不同的引出方式，引出端的制作方式也各不相同，目前常见的有如下几种方法(见《电位器基础及其应用》，刘盛武等译，国防工业出版社)：

1)单线(拖线)法

在这种方式中电阻元件的一部分留着不绕，然后将拖线引至供外部接线用的接线柱上。

用锡焊、钎焊或点焊法将拖线固定在接线柱上。拖线的长度要小，以尽可能减少终端电阻。这种引出方法需要较高的装配技巧，而且受撞击和振动时易损坏。

2)银钎焊法

该方法是将一小片金属钎焊在电阻元件的几匝或几十匝导线上，然后在金属片和外部接线柱上用熔焊或锡焊法焊上连接导线，也可直接将外部接线柱焊在金属片上。这种方法可靠性好，有极好的抗撞击和振动能力。但是在银钎焊法中因为电阻元件上的电阻丝不是在一个点上单独引出的，因此会使所需要短路部位的位置精度下降，终端电阻增大。

3)压力夹法

压力夹是依靠夹子与电阻元件电阻丝的机械连接。夹子与电阻丝的一匝或几匝相接触，压力夹常是产生问题的潜在根源，因为像焊剂之类的污垢容易积聚在夹子与电阻元件之间。除此以外，当温度发生变化时，有可能使夹子的位置产生微小的变动。这会使被接触的电阻线匝数发生变化，并引起噪声和输出的突变。正是由于这些潜在危害，应用压力夹的引出方式在电位器工业中已很少采用了。

4)冲击焊法

先将一段直径很小的导线与冲击焊枪相连，并将导线的另一端指向预先用机械的或电气的测量方法选定的某匝电阻丝。将导线端点与指定的那匝电阻丝相触，此时就会在引出线和电阻线间按预先调好的电荷量放电，并将两个被熔化了的表面焊在一起，焊点强度可与母体材料的强度相同。因为导线很细，而且要精确定位，因此操作者一般都要在显微镜下进行工作。然后再将引出线的另一端连至外部接线柱上。这种方法可用来抽头或引出电阻丝中的某一匝。但是这种方法容易破坏电阻丝下面骨架上的绝缘漆，使电位器电阻发生很大变化，所以成品率比较低。

综上所述，这几种线绕电位器引出端的制作方法存在着不同程度的局限，如抗震能力差、对工人操作技巧要求高、精度差、终端电阻大、易破坏骨架绝缘漆、成品率低等问题。

发明内容

为了克服以上制作方法的不足，本发明的目的是提供一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法，该方法具有成品率高和导线焊点小的特点，并且可以制作多抽头结构的线绕电位器。

本发明提供的一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法，其步骤为：

(1)将作为引出端的导线的一端搭在绕组上选定的两匝电阻丝之间；

(2)将导体浆料预置在导线上，使导线埋在导体浆料中，其中导体浆料中的金属粉末的粒径≤10μm，导体浆料的粘结相为热固性高分子树脂或易熔玻璃粉末，其粘度为1～200Pa·s；

(3)将上述绕组烘干，使导体浆料中的有机溶剂挥发；

(4)利用连续或脉冲激光束对上述导体浆料涂层表面进行扫描，使导体浆料中的粘结相固化；使用连续激光器时，激光光束的光斑直径为20μm～30μm；激光功率为1W～50W；激光扫描速度控制在0～50mm/s；使用脉冲激光器时，激光功率为10-120瓦，脉宽为1-20毫秒，激光扫描速度控制在0-50mm/s；

(5)清洗去除多余的导体浆料；

(6)将导线的另一端连至外部接线柱上。

本发明首次利用激光微连接技术来制作线绕电位器的引出端。其核心关键在于，采用激光处理时，通过控制激光工艺参数，使得在激光作用过程中，导体浆料中的粘结相熔化或软化，激光束移开后，粘结相重新凝固或者固化，将各种成分粘结在一起形成一个致密的膜，该膜将导线和电阻丝以及骨架表面紧密连接在一起。与现有制作工艺相比，本工艺方法具有如下特点：

(1)与冲击焊法相比，本工艺方法对骨架上的绝缘漆不会造成任何的损坏，提高了成品率；

(2)与单线法相比，本工艺方法采用的是电阻率比电阻合金丝低的金属导线作为引出，所以终端电阻低，而且可以在绕组的任一位置引出电阻丝，因此可制作多抽头结构的线绕电位器；

(3)与银钎焊法相比，本方法对电位器阻值和有效电行程影响范围小。本方法采用激光作为微连接的光源，正常电阻丝直径是20微米左右，激光聚焦后光斑可控制在20微米以下，因此导线焊点大小可控制在2～3匝以内。

具体实施方式

激光微连接技术是以固体或者半固态的功能材料或者其前驱体作为连接的钎料，采用脉冲或者连续激光辐照，使钎料内部、钎料与基材界面发生物理、化学作用，使得引线与电阻器骨架连接的工艺过程。下面以实例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

电位器绕组骨架直径Φ14mm，电阻丝直径为Φ0.02mm，每匝间距为0.02mm；所用导线直径为Φ0.03mm，预先用机械的或电气的测量方法选定某匝电阻丝；采用刮板或微型喷嘴，将导体浆料预置在导线与绕组的搭接处，使该搭接处掩埋在导体浆料中；所采用的导体浆料中，选用最大直径为4～5μm的片状Ag粉，含量为70％。将上述绕组烘干，使导体浆料中的有机溶剂挥发。利用激光束对上述导体浆料涂层表面进行扫描，使导体浆料中的粘结相固化；激光器为平均输出功率50W Nd:YAG，激光光斑直径为0.02mm，激光器电流为8A。激光辐照以后，采用有机溶剂清洗掉未经激光处理的导体浆料，即获得所需要的焊点。再将导线的另一端连至外部接线柱上，整个制造过程就完成了。引出端短接2～3匝电阻丝，表面光泽、无气孔、裂纹等缺陷，强度适中，抗震能力好。

实施例2

导体浆料、电位器绕组如实施例1，绕组位于激光焦点处，采用Nd:YAG脉冲激光器，将激光器平均功率调至50W，脉宽15ms，工作台速度为3mm/s，所制得的引出端短接2～4匝电阻丝，表面光泽、无气孔、裂纹等缺陷，强度高，抗震能力好。

实施例3

导体浆料、电位器绕组如实施例1，激光器选用50W连续镱光纤激光器，波长为1071.33nm，激光功率输出5W，工作台速度为1mm/s，所制得的引出端短接1～3匝电阻丝，表面光泽、无气孔、裂纹等缺陷。

实施例4

导体浆料、电位器绕组如实施例1，激光器选用50W连续镱光纤激光器，波长为1071.33nm，激光功率输出20W，工作台速度为50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝电阻丝，表面光泽、无气孔、裂纹等缺陷。

实施例5

导体浆料、电位器绕组如实施例1，绕组位于激光焦点处，采用脉冲输出Nd:YAG灯泵浦固体激光器，激光器的平均功率120W。激光加工时，平均输出功率为80W，脉宽为10ms，工作台速度为50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝电阻丝，表面光泽、无气孔、裂纹等缺陷，强度高，抗震能力好。

Claims (1)

1、一种制作线绕电位器引出端的激光微连接方法，其步骤为：

(1)将作为引出端的导线的一端搭在绕组上选定的两匝电阻丝之间；

(2)将导体浆料预置在导线上，使导线埋在导体浆料中，其中导体浆料中的金属粉末的粒径≤10μm，导体浆料的粘结相为热固性高分子树脂或易熔玻璃粉末，其粘度为1～200Pa·s；

(3)将上述绕组烘干，使导体浆料中的有机溶剂挥发；

(4)利用连续或脉冲激光束对上述导体浆料涂层表面进行扫描，使导体浆料中的粘结相固化；使用连续激光器时，激光光束的光斑直径为20μm～30μm；激光功率为1W～50W；激光扫描速度控制在0～50mm/s；使用脉冲激光器时，激光功率为10-120瓦，脉宽为1-20毫秒，激光扫描速度控制在0-50mm/s；

(5)清洗去除多余的导体浆料；

(6)将导线的另一端连至外部接线柱上。