專利名稱：一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法
技術領域：
本發明屬于電位器制作領域和激光微細加工技術領域，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用于線繞電位器引出端的制作。
背景技術：
電位器是在控制系統、儀器儀表、電子設備、電氣測量裝置、電子計算機等技術領域獲得廣泛應用的簡單通用的機電元件。
任何電位器都具有五個基本部分電阻元件，引出端方式，觸點或電刷，驅動機構或軸，殼體或外罩。電位器的核心是電阻元件，它對電位器的所有電氣參數都會有某種程度的影響。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，一般為0.005～0.025mm，常用材料有鎳絡合金、銅鎳合金和金鉑合金。最常用的骨架是有一定長度的覆有絕緣漆的銅絲。用自動繞線機按照一定的設計規律，將電阻合金絲整齊地排繞在絕緣骨架上。
實際應用時，必須要有某些方法能將電阻元件和電刷連接出來，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，目前常見的有如下幾種方法(見《電位器基礎及其應用》，劉盛武等譯，國防工業出版社)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、釬焊或點焊法將拖線固定在接線柱上。拖線的長度要小，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，而且受撞擊和振動時易損壞。
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能力。但是在銀釬焊法中因為電阻元件上的電阻絲不是在一個點上單獨引出的，因此會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械連接。夾子與電阻絲的一匝或幾匝相接觸，壓力夾常是產生問題的潛在根源，因為像焊劑之類的污垢容易積聚在夾子與電阻元件之間。除此以外，當溫度發生變化時，有可能使夾子的位置產生微小的變動。這會使被接觸的電阻線匝數發生變化，并引起噪聲和輸出的突變。正是由于這些潛在危害，應用壓力夾的引出方式在電位器工業中已很少采用了。
4)沖擊焊法先將一段直徑很小的導線與沖擊焊槍相連，并將導線的另一端指向預先用機械的或電氣的測量方法選定的某匝電阻絲。將導線端點與指定的那匝電阻絲相觸，此時就會在引出線和電阻線間按預先調好的電荷量放電，并將兩個被熔化了的表面焊在一起，焊點強度可與母體材料的強度相同。因為導線很細，而且要精確定位，因此操作者一般都要在顯微鏡下進行工作。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、成品率低等問題。
發明內容
為了克服以上制作方法的不足，本發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線焊點小的特點，并且可以制作多抽頭結構的線繞電位器。
本發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)將作為引出端的導線的一端搭在繞組上選定的兩匝電阻絲之間；(2)將導體漿料預置在導線上，使導線埋在導體漿料中，其中導體漿料中的金屬粉末的粒徑≤10μm，導體漿料的粘結相為熱固性高分子樹脂或易熔玻璃粉末，其粘度為1～200Pa·s；(3)將上述繞組烘干，使導體漿料中的有機溶劑揮發；(4)利用連續或脈沖激光束對上述導體漿料涂層表面進行掃描，使導體漿料中的粘結相固化；使用連續激光器時，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，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)清洗去除多余的導體漿料；(6)將導線的另一端連至外部接線柱上。
本發明首次利用激光微連接技術來制作線繞電位器的引出端。其核心關鍵在于，采用激光處理時，通過控制激光工藝參數，使得在激光作用過程中，導體漿料中的粘結相熔化或軟化，激光束移開后，粘結相重新凝固或者固化，將各種成分粘結在一起形成一個致密的膜，該膜將導線和電阻絲以及骨架表面緊密連接在一起。與現有制作工藝相比，本工藝方法具有如下特點(1)與沖擊焊法相比，本工藝方法對骨架上的絕緣漆不會造成任何的損壞，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構的線繞電位器；(3)與銀釬焊法相比，本方法對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，因此導線焊點大小可控制在2～3匝以內。
具體實施例方式
激光微連接技術是以固體或者半固態的功能材料或者其前驅體作為連接的釬料，采用脈沖或者連續激光輻照，使釬料內部、釬料與基材界面發生物理、化學作用，使得引線與電阻器骨架連接的工藝過程。下面以實例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例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；所用導線直徑為Φ0.03mm，預先用機械的或電氣的測量方法選定某匝電阻絲；采用刮板或微型噴嘴，將導體漿料預置在導線與繞組的搭接處，使該搭接處掩埋在導體漿料中；所采用的導體漿料中，選用最大直徑為4～5μm的片狀Ag粉，含量為70％。將上述繞組烘干，使導體漿料中的有機溶劑揮發。利用激光束對上述導體漿料涂層表面進行掃描，使導體漿料中的粘結相固化；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，采用有機溶劑清洗掉未經激光處理的導體漿料，即獲得所需要的焊點。再將導線的另一端連至外部接線柱上，整個制造過程就完成了。引出端短接2～3匝電阻絲，表面光澤、無氣孔、裂紋等缺陷，強度適中，抗震能力好。
實施例2導體漿料、電位器繞組如實施例1，繞組位于激光焦點處，采用Nd:YAG脈沖激光器，將激光器平均功率調至50W，脈寬15ms，工作臺速度為3mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無氣孔、裂紋等缺陷，強度高，抗震能力好。
實施例3導體漿料、電位器繞組如實施例1，激光器選用50W連續鐿光纖激光器，波長為1071.33nm，激光功率輸出5W，工作臺速度為1mm/s，所制得的引出端短接1～3匝電阻絲，表面光澤、無氣孔、裂紋等缺陷。
實施例4導體漿料、電位器繞組如實施例1，激光器選用50W連續鐿光纖激光器，波長為1071.33nm，激光功率輸出20W，工作臺速度為50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無氣孔、裂紋等缺陷。
實施例5導體漿料、電位器繞組如實施例1，繞組位于激光焦點處，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，平均輸出功率為80W，脈寬為10ms，工作臺速度為50mm/s，所制得的引出端短接2～4匝電阻絲，表面光澤、無氣孔、裂紋等缺陷，強度高，抗震能力好。
權利要求
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)將作為引出端的導線的一端搭在繞組上選定的兩匝電阻絲之間；(2)將導體漿料預置在導線上，使導線埋在導體漿料中，其中導體漿料中的金屬粉末的粒徑≤10μm，導體漿料的粘結相為熱固性高分子樹脂或易熔玻璃粉末，其粘度為1～200Pa·s；(3)將上述繞組烘干，使導體漿料中的有機溶劑揮發；(4)利用連續或脈沖激光束對上述導體漿料涂層表面進行掃描，使導體漿料中的粘結相固化；使用連續激光器時，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，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)清洗去除多余的導體漿料；(6)將導線的另一端連至外部接線柱上。
全文摘要
本發明公開了一種制作線繞電位器引出端的激光微連接方法。包括①將導線的一端搭在選定的兩匝電阻絲之間；②將導體漿料預置在導線上，漿料中金屬粉末的粒徑≤10μm，其粘結相為熱固性高分子樹脂或易熔玻璃粉末，粘度為1～200Pa·s；③烘干使漿料中的有機溶劑揮發；④利用連續或脈沖激光束對涂層表面進行掃描，使漿料中的粘結相固化；使用連續激光器時，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，功率為10－120瓦，脈寬為1－20毫秒，掃描速度控制在0－50mm/s；⑤清洗去除多余的導體漿料；⑥將導線的另一端連至外部接線柱上。本發明方法具有成品率高和導線焊點小的特點，并且可以制作多抽頭結構的線繞電位器。
文檔編號H01C17/00GK1913052SQ20061001976
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者曾曉雁, 李祥友, 蔡志祥 申請人:華中科技大學