KR20010052040A

KR20010052040A - 가변 저항기

Info

Publication number: KR20010052040A
Application number: KR1020000071917A
Authority: KR
Inventors: 도이다케시
Original assignee: 무라타 야스타카; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-06-25
Also published as: CN1305198A; US20010015689A1; KR100416214B1; CN1161796C; TW511101B; JP2001155909A; US6317022B2

Abstract

본 발명은 금속단자의 외부 접속부를 벤딩 가공하는 경우에, 그 일그러짐이 저항체와의 도전부에 파급되는 것을 방지하고, 금속단자와 저항체의 전기적 접속을 안정하게 할 수 있는 박형의 가변 저항기를 제공한다.

가변 저항기는 기판, 기판에 인서트-성형된 금속단자들, 및 기판상에 형성된 저항체 위를 슬라이딩하는 슬라이더를 구비하고, 슬라이더는 금속단자에 형성된 그로밋에 코킹하여 회전 가능하게 형성되고, 금속단자들의 도전부는 저항체와 통전하고 있다. 가변 외부 접속부는 기판의 바닥에서 인출되고, 노치의 위치에서 상방향으로 굴곡된다. 따라서, 굽힘 응력이 감소되고, 금속단자의 기판에 대한 헐거움이 방지되어 저항체와 도전부와의 접속 신뢰성이 향상한다.

Description

가변 저항기{Variable resistor}

본 발명은 박형 및 소형 가변 저항기에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 기판에서 인서트-성형된 금속단자의 외부 접속부의 구조에 관한 것이다.

가변 저항기의 공지된 실시예로서, 일본 미심사 특허 공개공보 9-223608호는, 기판(board)에 그로밋(grommet)을 갖는 제1금속단자를 인서트-성형함과 동시에; 제2금속단자를 인서트-성형하고; 기판의 상부 표면에 제2금속단자와 통전(通電)하는 실질적인 원호 형상의 저항체를 형성하고; 중앙에 구멍을 갖는 인발부(drawn portion)를 형성한 슬라이더를 제1금속단자의 그로밋에 접합하고; 상기 그로밋을 외부 방향으로 코킹하며; 이에 의하여 슬라이더를 제1금속단자에 전기적으로 접속한 상태로 기판에 회전가능하게 형성하는 가변 저항기를 밝히고 있다. 슬라이더에 저항체상에서 슬라이딩하는 접촉 암부(contact arm portion)를 드라이버 등의 공구에 의해 회전 조작되는 조정 홈이 일체로 형성되어 있다.

상기 가변 저항기의 경우에, 제1 및 제2금속단자의 외부 접속부가 기판의 바닥에서 인출되기 위해 구성되고, 기판의 상부 표면측으로 굴곡된 구조로 되어 있기 때문에, 제품의 높이를 낮게 할 수 있고, 또한 외부 접속부가 인쇄 회로 기판에 솔더링될 때 솔더링의 품질 판정이 용이해진다.

상기 금속단자의 외부 접속부를 벤딩(bending) 가공하는 경우, 그 굽힘 응력이 외부 접속부를 지지하고 있는 기판 부분에 집중한다. 그러나, 상기와 같이 기판의 바닥을 따라 금속단자의 외부 접속부가 인출되면, 단자 지지력이 저하하기 때문에 금속단자의 헐거움(looseness)이 발생하기 쉽다. 특히, 제2금속단자 각각의 한 단부가 기판의 상부 표면에 노출되어 있고, 이 노출부가 기판의 상부 표면에 형성된 저항체와 전기적으로 접속되어 있으므로, 이 금속단자의 헐거움 발생이 저항체와의 전기적 접속을 불안정하고, 특성을 저하시킨다.

따라서, 금속단자의 외부 접속부를 벤딩 가공하는 경우, 그 굽힘에 따른 일그러짐이 저항체와의 도전부에 파급되는 것을 방지하고, 금속단자와 저항체와의 전기적 접속이 안정화된 박형 가변 저항기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 첫 번째 국면은, 제1금속단자가 인서트-성형되고, 상부 표면에 실질적인 원호 형상의 저항체가 형성되고, 또한 저항체와 통전하는 도전부를 갖는 제2금속단자를 인서트-성형하여 구성된 기판; 및 상기 저항체상을 슬라이딩하는 접촉 암부 및 공구에 의해 회전 조작되는 조정부를 가지며, 상기 제1금속단자와 전기적으로 접속한 형태로 기판에 회전가능하게 형성된 슬라이더를 포함하는 가변 저항기를 제공한다. 이 가변 저항기에서, 상기 제1 및 제 2금속단자에는 기판의 바닥에서 인출된 외부 접속부가 일체로 형성되어 있고, 상기 외부 접속부의 기판 부근에 노치가 형성되고, 이 노치부에서 외부 접속부가 기판의 측면을 따라 상(上)방향으로 각각 굴곡된다.

금속단자의 외부 접속부를 상방향으로 굴곡할 때, 금속단자에는 굽힘 응력이 작용하고, 그 응력에 의해 기판에 부하가 인가된다. 그러나, 외부 접속부에 미리 노치가 형성되어 있기 때문에, 기판에 큰 부하를 인가하지 않고 외부 접속부가 굴곡될 수 있다. 이는 금속단자의 헐거움을 방지하고, 저항체와의 전기적 접속을 안정하게 한다. 동시에, 제1금속단자와 슬라이더의 전기적 접속도 또한 안정하게 될 수 있다.

제 1 및 제2금속단자의 외부 접속부가 기판의 바닥에서 인출되기 때문에, 제품의 높이를 낮게 할 수 있다. 또한, 금속단자의 외부 접속부가 각각 기판의 해당 측면을 따라 상방향으로 굽혀지기 때문에, 가변 저항기가 인쇄 회로 기판에 솔더링되는 경우에, 외부 접속부와 인쇄 회로 기판의 사이에 필렛(fillet)이 형성되고, 이에 의하여 솔더링의 품질 판정이 용이하게 될 수 있다.

종래의 실시예와 같이 노치를 가지고 있지 않는 금속단자의 외부 접속부를 직각으로 굴곡시키는 경우에, 외부 접속부의 외주면(outer peripheral surface)이 연장되어 상기 단자의 도금면에 크랙(crack)이 발생하기 쉽고, 솔더의 젖음성 (wettablity)이 저하되기 쉽다. 반면, 본 발명에서와 같이, 제공된 노치부에서 금속단자의 외부 접속부를 굴곡시키는 경우에, 외부 접속부 각각의 외주면이 연장되는 양이 감소되고, 도금면에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

바람직하게, 제1 및 제2금속단자의 굴곡부 각각과 기판의 해당 측면 사이에 솔더 플럭스의 모세관 현상이 발생하지 않는 공간을 가지는 간격이 제공된다. 일반적으로, 가변 저항기의 높이를 낮추는 경우에, 가변 저항기를 인쇄 회로 기판에 솔더링하는 동안 단자와 기판 사이의 간격에 솔더 플럭스가 침투하고, 플럭스가 모세관 현상에 의해 빨아 올려져서, 플럭스가 저항체의 인쇄면에 부착할 가능성이 있다. 그 결과, 저항체와 슬라이더 사이의 전기적 접속이 불안정하게 되고, 가변 저항기의 특성이 저하되기 쉽다. 이와는 반대로, 본 발명의 두 번째 국면에 따라, 상기 틈을 솔더 플럭스의 모세관 현상이 발생하지 않을 정도의 치수로 설정하여, 플럭스가 저항체의 인쇄면에 부착할 가능성을 방지할 수 있다. 또한 본 발명에서, 외부 접속부의 굴곡 위치가 노치로 특정되어 있기 때문에, 굴곡 부분과 기판 사이의 간격을 일정하게 설정할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부 도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태를 상세히 설명함으로써 명백해진다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 저항기의 일 실시예의 조립 상태를 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 가변 저항기를 나타내는 분해 사시도이다.

도 3은 도 1의 가변 저항기를 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 얻어진 단면도이다.

도 5는 도 1의 가변 저항기를 나타내는 측면도이다.

도 6은 도 1 의 가변 저항기를 나타내는 저면도이다.

도 7은 도 1 의 가변 저항기에 사용되는 고정-측면 및 가변-측면의 금속단자를 결합 상태로 펀칭하여 얻어진 리드 프레임을 나타내는 사시도이다.

도 8은 도 7의 리드 프레임에 대해 기판을 성형된 리드 프레임을 도시한 상태의 사시도이다.

도 9는 금속단자의 외부 접속부의 벤딩 가공 전 및 가공 후를 도시한 확대 측면도이다.

도 10은 인쇄 회로 기판에 솔더링된 본 발명에 따른 가변 저항기를 도시하는 측면도이다.

〈도면부호의 설명〉

1: 기판 2, 3: 고정-측면 단자(제2금속단자)

2a, 3a: 도전부 2b,3b:외부 접속부

4: 가변-측면 단자(제1금속단자)

4b: 외부 접속부 2b₁,3b₁,4b₁:노치

5: 저항체 6: 슬라이더

6b: 조정부

도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 가변 저항기의 일 실시예를 나타낸다.

이 가변저항기는 제2금속단자인 고정-측면 금속단자 2 및 3, 그리고 제1금속단자인 가변-측면 금속단자 4를 일체로 인서트-성형한 기판 1과, 가변-측면 금속단자 4에 코킹하여 형성된 슬라이더 6을 포함한다.

기판 1에 대한 재료로서, 솔더링시 열에 견디고, 고온 분위기에서 안정하게 조작할 수 있도록 내열수지 또는 열경화성수지가 사용된다. 예를 들어, 액정(LCP)수지, 변성 6T 나일론, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)수지, 폴리 에스테르계 수지, 에폭시 수지, 또는 디아릴 프탈레이트(diaryl phthalate) 등이 사용된다.

기판 1의 상부 표면에는 고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a가 노출되어 있다. 인쇄 기판에 대하여 고정-측면 단자 2 및 3, 그리고 가변-측면 단자 4의 솔더링부인 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b가 기판 1의 바닥 면으로부터 인출되고, 기판 1의 측면을 따라 상방향으로 각각 90도로 굴곡되어 있다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이, 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b의 상부 표면에서, 기판 1의 측면에서 δ만큼 떨어진 위치에 노치 2b₁, 3b₁, 및 4b₁이 각각 형성된다. 이 노치들의 위치에서 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b가 굴곡됨으로써, 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b의 굴곡 부분과 기판 1의 측면 사이에는 솔더 플럭스의 모세관 현상이 발생하지 않는 공간을 가지는 간격 δ가 형성된다.

고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a 보다 앞서서(선단 측에서), 하(下)방향을 향해 굴곡된 제1앵커부 2c 및 3c가 형성되고, 도전부 2a 및 3a, 그리고 외부 접속부 2b 및 3b의 중간부에는 상방향을 향해 굴곡된 제2앵커부 2d 및 3d가 형성되어 있다(도 7 참조). 이들 앵커부 2c, 3c, 2d, 및 3d는 기판 1내에 매설되어 있고, 고정-측면 단자 2 및 3의 헐거움을 방지한다(도 8 참조). 기판 1의 상부 표면에, 고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a를 피복하기 위해 실질적인 원호 형상으로 도포되고, 인쇄됨으로써, 카본등으로 이루어진 저항체 5가 형성된다. 이에 의하여 고정-측면 단자 2 및 3과 저항체 5가 전기적으로 통전하게 된다. 가변-측면 단자 4의 한 단부에, 그로밋 4a가 일체적으로 형성되어, 그로밋 4a가 기판 1의 중앙 구멍 1a로부터 노출된다. 외부 접속부 4b를 벤딩 가공했을 때의 일그러짐이 파급되는 것을 억제하기 위하여, 가변-측면 단자 4의 그로밋 4a와 외부 접속부 4b 사이에 릴리프 구멍(relief hole) 4c가 형성되어 있다.

고정-측면 단자 2 및 3, 그리고 가변-측면 단자 4는 동합금 또는 스테인레스 스틸 등의 우수한 도전성의 박판으로 구성된다. 솔더링의 젖음성을 향상시키기 위해 적어도 외부 접속부 2b, 3b 및 4b에 대해 금, 은 등의 귀금속 도금, 솔더 도금, 또는 주석 도금과 같은 표면 처리를 행하는 것이 바람직하다.

슬라이더 6은 양호한 도전성과 탄성을 갖는 금속으로 구성되고, 예를 들어, 동합금, 스테인레스 스틸, 또는 귀금속계 합금의 박판으로 형성된다. 이들 재료 중의 비금속 재료에 대해서, 금, 은과 같은 귀금속 재료로 표면 처리를 행하면, 슬라이드 특성 및 접속 특성이 안정된다. 표면 처리막 두께는 0.01∼2㎛ 까지 임의로 설정할 수 있다. 피복 재료(cladding material)의 사용이 상기 표면 처리와 동일한 효과를 나타낸다. 슬라이더 6은 환(annular) 형상의 상부 표면부 6a 및 상부 표면부 6a의 외부 단부에서 저면 측으로 접혀진 컵 형상(cup-like)의 인발부 6c를 구비하고 있다. 상부 표면부 6a에는 드라이버 등의 공구에 의해 회전 조작되는 십자 형상의 걸어맞춤 홈(조정부) 6b가 형성되어 있다. 인발부 6c의 접혀진 부분과 반대측의 외부 단부에는 반원호 형상의 접촉 암부 6d가 형성되고, 이 접촉 암부 6d는 상기 저항체 5 위에 탄성적으로 접촉하고, 슬라이딩하도록 되어 있다. 인발부 6c의 중앙부에는 가변-측면 단자 4의 그로밋 4a에 접합하는 접합 홈 6e가 형성되고, 이 접합부 6e를 가변-측면 단자 4의 그로밋 4a에 접합시킨 후, 그로밋 4a를 외부로 향하여 개방시킨 형상으로 코킹하여, 슬라이더 6이 기판 1에 회전 가능하게 형성된다.

도 7은 한 장의 금속판에서 고정-측면 단자 2 및 3, 그리고 가변-측면 단자 4를 프레스 가공한 리드 프레임 10을 도시한다. 고정-측면 단자 2 및 3은 외부 접속부 2b 및 3b를 경유하여 리드 프레임 10과 연결되어 있고, 가변-측면 단자 4는 폭이 좁은 지지부 4f를 경유하여 리드 프레임 10과 연결되어 있다. 이들 지지부 4f는 인서트-성형 동안에 가변-측면 단자 4의 위치를 지지하기 위한 것으로서, 제품 단계에서는 절단된다.

도 8은 상기 리드 프레임 10에 대해 기판 1을 성형한 상태를 도시한다. 도에서 명확한 바와 같이, 기판 1의 중앙 구멍 1a에서 가변-측면 단자 4의 그로밋 4a가 노출되고, 기판 1의 상부 표면에 고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a가 노출되어 있다.

도 8과 같이 기판 1을 성형한 리드 프레임 10으로부터, 외부 접속부 2b 및 3b, 그리고 지지부 4f를 절단함과 동시에, 고정-측면 단자 2 및 3, 그리고 가변-측면 단자 4의 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b를 기판 1의 측면을 따라 상방향으로 굴곡시킨다. 이 때에, 기판 1에서 돌출된 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b의 기저부(base portion)에 큰 굽힘 응력이 작용할 가능성이 있다. 그러나, 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b에는 노치 2b₁, 3b₁, 및 4b₁이 각각 형성되어 있기 때문에, 굽힘 응력이 작아지고, 기판 1에 의한 단자 2 내지 4의 고정 강도(fixing strength)에 대한 영향이 거의 없어진다. 이는 단자 2 내지 4의 헐거움 발생을 방지하고, 고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a, 그리고 저항체 5의 전기적 접속이 안정됨을 의미한다.

또한, 본 실시예에서, 고정-측면 단자 2 및 3에 앵커부 2c, 3c, 2d, 및 3d가 형성되어 있기 때문에, 이들 앵커부 2c, 3c, 2d, 및 3d가 기판 1에 걸어맞춰져서(engaged), 굽힘 응력에 의한 고정-측면 단자 2 및 3의 헐거움을 확실하게 해소할 수 있다. 이는 고정-측면 단자 2 및 3의 도전부 2a 및 3a, 그리고 저항체 5의 우수한 통전을 보장한다.

또한, 가변-측면 단자 4의 외부 접속부 4b를 벤딩 가공하는 경우에도, 그 굽힘 응력에 의해 가변-측면 단자 4에 헐거움이 발생할 가능성이 있지만, 가변-측면 단자 4에도 노치 4b₁이 형성되고, 게다가 기판 1의 수지 재료가 침투하는 구멍 4c도 형성되어 있기 때문에, 외부 접속부 4b의 일그러짐이 그로밋 4a로 파급되는 것이 억제된다. 따라서, 외부 접속부 4b를 벤딩 가공해도, 그로밋 4a에 헐거움이 발생할 위험이 없다.

더욱이, 단자 2 내지 4의 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b에 노치 2b₁, 3b₁, 및 4b₁이 형성되어 있기 때문에, 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b를 벤딩 가공하는 경우에 굴곡부(round bent portion)의 외주측(outer periphery side)의 퍼짐(expanding)이 억제되고, 이에 의하여 단자의 도금면에 크랙의 발생이 어렵게 된다. 따라서 단자의 굽힘부의 솔더 젖음성이 저하되는 것이 방지된다.

이 가변 저항기를 인쇄 회로 기판 P에 솔더링하면, 도 10에 도시된 바와 같이 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b 및 인쇄 회로 기판 P 사이에 솔더 필렛 S가 형성된다. 이는 솔더링의 품질을 간단하게 판정할 수 있다. 더욱이, 외부 접속부 2b, 3b, 및 4b, 그리고 기판 1의 해당 측면 사이에 플럭스의 모세관 현상이 발생하지 않는 공간을 가지는 간격 δ가 형성되어 있기 때문에, 플럭스 F가 이 간격 δ내에 축적하여(accumulate), 플럭스 F가 기판 1의 상부 표면에까지 빨아 올려지지 않는다. 따라서, 플럭스 F가 저항체 5의 인쇄면에 부착할 우려가 없다. 이는 저항체 5와 슬라이더 6 사이에 전기적 접촉이 불안정하게 되는 것을 방지한다. 또한, 플럭스 F가 빨아 올려지지 힘들게 되기 때문에, 플럭스 량의 조절이 어려운 솔더 인두기를 사용하여 솔더링할 수도 있다.

상기 간격 δ및 플럭스의 빨아 올려짐(wick-up) 방지 효과 사이에 상관 관계가 있다. 방지 효과를 확인할 수 있는 간격의 치수 δ는 솔더링 조건에 크게 좌우된다. 일반적인 리플로우 오븐(reflow oven)을 사용한 솔더링에 있어서, 예를 들어, 크림 솔더막 두께 200㎛ 의 조건의 경우에, 간격의 치수 δ가 0.1mm 이상이면 플럭스가 모세관 현상에 의해 저항체 5의 표면 위까지 올라오는 바람직하지 않은 현상에 대한 방지 효과가 매우 크다. 단지, 간격의 치수가 0.1mm 미만이라도 솔더링 조건에 따라 큰 효과를 얻을 수 있다.

상기의 설명에서 명확한 바와 같이, 본 발명의 첫 번째 국면에 따라, 금속단자의 외부 접속부를 기판의 바닥에서 인출하고, 이 외부 접속부의 기판 부근에 노치를 형성하여, 이 노치로 외부 접속부를 기판의 측면을 따라 상방향으로 굴곡시키기 때문에, 단자의 굽힘 응력이 작아지고, 기판에 대한 부하를 경감할 수 있다. 따라서 금속단자의 헐거움을 방지할 수 있고, 금속단자와 저항체의 전기적 접속을 안정하게 할 수 있다.

더욱이, 금속단자의 외부 접속부는 기판의 바닥에서 인출되기 때문에, 제품의 높이를 낮게 할 수 있는 동시에, 외부 접속부를 기판의 측면을 따라 상방향으로 굴곡시키고, 가변 저항기를 인쇄 회로 기판에 솔더링하는 경우에, 외부 접속부와 인쇄 회로 기판 사이에 필렛이 형성되고, 솔더링의 품질을 용이하게 판정할 수 있다.

더욱이, 금속단자의 외부 접속부에 노치를 형성하여 굴곡시키기 때문에, 외주면이 연장되는 양이 적어지고, 도금 등의 표면 처리면에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명이 상기에 설명된 바람직한 실시형태라고 하더라도, 본 발명의 변경 및 다양함이 상기 기술의 견지에서 명백하게 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위내에서, 본 발명이 특별히 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다.

Claims

제1금속단자가 인서트-성형되고, 상부 표면에 실질적인 원호 형상의 저항체가 형성되고, 또한 상기 저항체와 통전하는 도전부를 갖는 제2금속단자가 인서트-성형되는 기판; 및

상기 저항체상을 슬라이딩하는 접촉 암부 및 공구에 의해 회전 조작되는 조정부를 가지며, 상기 제1금속단자와 전기적으로 접속한 상태로 기판에 회전가능하게 형성된 슬라이더를 포함하는 가변 저항기로서,

상기 제1금속단자 및 제 2금속단자에 상기 기판의 바닥으로부터 인출된 외부 접속부가 일체로 형성되고,

상기 외부 접속부 각각의 기판 부근에 노치가 형성되고,

상기 노치부에서 외부 접속부가 해당 기판의 측면을 따라 상방향으로 각각 굴곡되는 것을 특징으로 하는 가변 저항기.
제 1항에 있어서, 솔더링 플럭스의 모세관 현상이 발생하지 않는 공간을 가지는 간격이 상기 외부 접속부의 각 굴곡부 및 상기 기판의 해당 측면 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 가변 저항기.