JP4096676B2 - 可変抵抗器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変抵抗器およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、可変抵抗器は、概略、固定側端子や可変側端子をインサートモールドした基板と、基板上に設けた円弧状の抵抗体と、抵抗体上を摺動する摺動接点を有した摺動子とで構成されている。ここに、基板は、通常、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂からなる。PPS樹脂は、高温耐熱性に優れ、安価だからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、可変抵抗器をプリント基板等にはんだ付けする際、最近は、環境問題から、鉛を含有しないはんだ(鉛フリーはんだ)の使用が進んでいる。このため、はんだ付け温度が、従来の約230℃(Sn−Pbはんだの場合)から約240℃〜260℃に上昇してきている。
【0004】
しかしながら、従来の可変抵抗器は、240℃〜260℃の高温でリフローはんだ付けすると、図4に示すように、基板1の軟化および摺動接点7の接点圧によって、摺動接点7と接している膜状の抵抗体6の下部の基板部分1aが凹み、それに倣って摺動接点7と接している抵抗体6の部分6aも凹んでしまうことがあった。このような状態になると、抵抗体6の電気導通性の劣化あるいは摺動接点7との接触抵抗の増大により摺動雑音が大きくなってしまい、電気特性上要求される摺動雑音許容範囲(例えば公称抵抗値の3%以下)を満足できない。具体的には、従来の可変抵抗器において、ピーク温度260℃のリフローはんだ付け(2回リフロー)後の抵抗体6表面の凹み深さは28μmであり、摺動雑音は3.3%である。
【0005】
そこで、本発明の目的は、高温ではんだ付けしても、軟化しにくいポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材を備えた可変抵抗器およびその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る可変抵抗器は、ポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材と、樹脂部材の表面に設けられた抵抗体と、接点圧を及ぼしながら抵抗体上を摺動する摺動接点を有する摺動子とを備え、樹脂部材がポリフェニレンサルファイドからなる場合は、250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理する。また、樹脂部材が液晶ポリマーからなる場合は、260℃以上340℃以下の温度でアニール処理する。
【0008】
ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂部材を250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理すると、ポリフェニレンサルファイド樹脂の結晶化度が高くなり、ポリフェニレンサルファイドの一部架橋反応によって3次元構造が形成される。従って、ポリフェニレンサルファイド樹脂部材の高温耐熱性が向上する。
【0009】
また、液晶ポリマー(LCP)樹脂部材を260℃以上340℃以下の温度でアニール処理すると、液晶ポリマー樹脂の結晶化度が高くなり、液晶ポリマー樹脂の結晶構造が成形時の六方晶から斜方晶に転移する。従って、液晶ポリマー樹脂部材の高温耐熱性が向上する。
【0010】
可変抵抗器の場合は、240℃〜260℃の高温でリフローはんだ付けしても、ポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材が軟化しにくく、摺動接点と接している抵抗体も凹みにくい。このとき、ポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材のアニール処理と、抵抗体の焼成とを同時に行えば、生産性が良くなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変抵抗器およびその製造方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0012】
[第1実施形態、図1〜図3]
図1は可変抵抗器21の平面図であり、図2はその垂直断面図である。可変抵抗器21は、基板8と、該基板8に設けられた固定側端子9,10と、可変側端子11と、摺動子12と、抵抗体13とで構成されている。
【0013】
基板8には、金属からなる固定側端子9,10及び可変側端子11がインサートモールドされている。基板8の上面には、固定側端子9,10の一端部9a,10aが露出している。また、固定側端子9,10及び可変側端子11のプリント基板等への半田付け部である他端部は基板8の端面から突出し、基板8の端面から底面の一部に跨って折り曲げられている。
【0014】
固定側端子9,10及び可変側端子11は、導電性の良好な金属、例えば、銅合金からなり、他端部の表面には下層にニッケルまたはニッケル合金(例えばNi−Co合金)のめっき、および上層に金めっきの表面処理が施されている。
【0015】
可変側端子11の、基板8の中央部に形成された貫通穴8a内に位置する部分には、摺動子12と係合させてかしめることにより摺動子12を基板8上に回転可能に保持するためのはとめ部11aが形成されている。基板8の上面には、図3に示すように、固定側端子9,10の一端部9a,10aを覆うように、カーボンからなる円弧状の膜状抵抗体13が塗付され、焼き付けられている。なお、図3は可変側端子11のはとめ部11aをかしめる前の図である。
【0016】
こうして基板8に摺動子12を組み込むことにより、可変抵抗器21が形成される。すなわち、可変抵抗器21は、可変側端子11のはとめ部11aをかしめることにより、摺動子12を基板8上に回転可能に取付けられているものである。この可変抵抗器21は、摺動子12の頭部に形成した十字形状のドライバ溝15にドライバの先を挿入して、摺動子12を回転させ、摺動接点14を抵抗体13上の所定の位置に摺動させることにより、抵抗値の調整が行われる。
【0017】
ここに、基板8は、ポリフェニレンサルファイド(以下、PPSと記す)樹脂からなる。PPS樹脂基板8は、抵抗体13の配設前の工程、あるいは、配設後の工程のいずれかの工程で、熱処理、いわゆるアニール処理が行なわれる。アニール処理は、250℃より高くかつ275℃以下の温度で、好ましくは、酸素が存在する雰囲気中で行なわれる。抵抗体13の配設後にアニール処理を行なう場合、抵抗体13の焼成温度条件がPPS樹脂基板8のアニール処理温度の範囲内にあれば、抵抗体13の焼成と同時にPPS樹脂基板8のアニール処理を行なってもよい。抵抗体13の焼成温度条件がPPS樹脂基板8のアニール処理温度の範囲外であれば、抵抗体13の焼成工程とは独立した工程でPPS樹脂基板8のアニール処理を行なう。
【0018】
以上のように、PPS樹脂基板8を250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理することにより、PPS樹脂には次の(A)〜(C)に示す反応が並行して起きる。このうち、(A)の酸化反応と(B)の熱硬化反応が、主たる架橋反応であり、PPS樹脂の3次元構造を形成させる。
【0019】
【数1】
【0020】
すなわち、PPS樹脂基板8を250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理することにより、PPS樹脂基板8の素材であるPPS樹脂の結晶化度を高めることができ、PPS樹脂の一部架橋反応によって3次元構造を形成させることができるので、PPS樹脂基板8の耐熱性を向上させることができる。
【0021】
表1は、PPS樹脂基板8のアニール温度とアニール時間を種々変化させたときの、ピーク温度260℃のリフローはんだ付け(2回リフロー)後の抵抗体13表面の凹み深さを測定した結果を示す表である。表2は、摺動雑音を測定した結果を示す表である。表1や表2より、例えば、275℃の温度で15分間のアニール処理を行った場合、抵抗体13表面の凹み深さは8μmに抑えられ、それに伴い摺動雑音は0.6%まで改善できたことがわかる。また、表1および表2に示すように、アニール温度が高いほど短いアニール処理時間で効果が現れる。従って、製造コスト面からは、最も高温である275℃の温度で15分間のアニール処理が好ましい。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
[第2実施形態]
第2実施形態は、図1〜図3に示した第1実施形態の可変抵抗器21において、基板8の材料として、PPS樹脂の代わりに液晶ポリマー樹脂を用いた可変抵抗器について説明する。従って、第2実施形態の可変抵抗器の構造は、図1〜図3に示した可変抵抗器21と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【0025】
液晶ポリマー樹脂基板8は、抵抗体13の配設前の工程、あるいは、配設後の工程のいずれかの工程で、熱処理、いわゆるアニール処理が行なわれる。アニール処理は、260℃以上340℃以下の温度で行なわれる。抵抗体13の配設後にアニール処理を行なう場合、抵抗体13の焼成温度条件が液晶ポリマー樹脂基板8のアニール処理温度の範囲内にあれば、抵抗体13の焼成と同時に液晶ポリマー樹脂基板8のアニール処理を行なってもよい。抵抗体13の焼成温度条件が液晶ポリマー樹脂基板8のアニール処理温度の範囲外であれば、抵抗体13の焼成工程とは独立した工程で液晶ポリマー樹脂基板8のアニール処理を行なう。
【0026】
以上のように、液晶ポリマー樹脂基板8を260℃以上340℃以下の温度でアニール処理することにより、液晶ポリマー樹脂基板8の素材である液晶ポリマー樹脂の結晶化度を高めることができ、液晶ポリマー樹脂の結晶構造を成形時の六方晶から斜方晶に転移させることができるので、液晶ポリマー樹脂基板8の耐熱性を向上させることができる。
【0027】
液晶ポリマー樹脂は、一般に、溶融状態でも分子の絡み合いが少なく、溶融粘度のせん断速度依存性が大きいため、薄肉流動性に優れているという特長がある。さらに、耐熱性もPPS樹脂より高く、PPS樹脂の融点が約280℃であるのに対して、液晶ポリマー樹脂のI型では350℃以上のものもある。電子部品のプリント基板へのはんだ付け方法が、はんだコテによる場合、コテ先温度は350℃以上になるが、液晶ポリマー樹脂部材の場合には、外観上変化が見られなかった。
【0028】
表3−1は、液晶ポリマー樹脂基板8のアニール温度とアニール時間を種々変化させたときの、ピーク温度260℃のリフローはんだ付け(2回リフロー)後の抵抗体13表面の凹み深さを測定した結果を示す表である。表3−2は、摺動雑音を測定した結果を示す表である。なお、液晶ポリマー樹脂には、ポリプラスチックス株式会社製の「S−135」(商品名)を使用した。表3−1や表3−2より、例えば、285℃の温度で30分間のアニール処理を行った場合、抵抗体13表面の凹み深さは14μmに抑えられ、それに伴い摺動雑音は0.6%まで改善できたことがわかる。また、表3−1および表3−2に示すように、アニール温度が高いほど短いアニール処理時間で効果が現れる。従って、製造コスト面からは、285℃の温度で30分間のアニール処理が好ましい。
【0029】
【表3】
【0030】
[他の実施形態]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、前記実施形態は、電子部品として、可変抵抗器を例にして説明したが、半固定可変抵抗器などであってもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材の高温耐熱性を向上させることができる。可変抵抗器の場合は、240℃〜260℃の高温でリフローはんだ付けしても、ポリフェニレンサルファイドや液晶ポリマーからなる樹脂部材が軟化しにくく、摺動接点と接している抵抗体も凹みにくい。この結果、摺動雑音の小さい可変抵抗器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変抵抗器の一実施形態を示す上面図。
【図2】図1に示した可変抵抗器の垂直断面図。
【図3】図1に示した可変抵抗器に使用される基板の上面図。
【図4】従来の可変抵抗器における摺動接点部分の拡大断面図。
【符号の説明】
8…基板
8a…貫通穴
9,10…固定側端子
11…可変側端子
11a…はとめ部
12…摺動子
13…抵抗体
14…摺動接点
21…可変抵抗器
Claims (8)
- ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材と、
前記樹脂部材の表面に設けられた抵抗体と、
接点圧を及ぼしながら前記抵抗体上を摺動する摺動接点を有する摺動子とを備え、
前記ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材を、250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理したこと、
を特徴とする可変抵抗器。 - 250℃より高くかつ275℃以下の温度で、前記ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材をアニール処理するとともに、前記抵抗体を焼成したことを特徴とする請求項1に記載の可変抵抗器。
- 液晶ポリマーからなる樹脂部材と、
前記樹脂部材の表面に設けられた抵抗体と、
接点圧を及ぼしながら前記抵抗体上を摺動する摺動接点を有する摺動子とを備え、
前記液晶ポリマーからなる樹脂部材を、260℃以上340℃以下の温度でアニール処理したこと、
を特徴とする可変抵抗器。 - 260℃以上340℃以下の温度で、前記液晶ポリマーからなる樹脂部材をアニール処理するとともに、前記抵抗体を焼成したことを特徴とする請求項3に記載の可変抵抗器。
- ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材の表面に抵抗体を設ける工程と、
前記ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材を、250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理する工程と、
接点圧を及ぼしながら前記抵抗体上を摺動する摺動接点を有する摺動子を前記樹脂部材に取り付ける工程と、
を備えたことを特徴とする可変抵抗器の製造方法。 - 前記ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材の表面に抵抗体を塗布した後、前記ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂部材を250℃より高くかつ275℃以下の温度でアニール処理すると同時に、前記抵抗体を焼成することを特徴とする請求項5に記載の可変抵抗器の製造方法。
- 液晶ポリマーからなる樹脂部材の表面に抵抗体を設ける工程と、
前記液晶ポリマーからなる樹脂部材を、260℃以上340℃以下の温度でアニール処理する工程と、
接点圧を及ぼしながら前記抵抗体上を摺動する摺動接点を有する摺動子を前記樹脂部材に取り付ける工程と、
を備えたことを特徴とする可変抵抗器の製造方法。 - 前記液晶ポリマーからなる樹脂部材の表面に抵抗体を塗布した後、前記液晶ポリマーからなる樹脂部材を260℃以上340℃以下の温度でアニール処理すると同時に、前記抵抗体を焼成することを特徴とする請求項7に記載の可変抵抗器の製造方法。
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