JP3663309B2 - 可変抵抗器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響機器などに使用される可変抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変抵抗器を図６〜図８に基づいて説明すると、矩形状のセラミック基板２１は、中心部に設けられた円形状の孔２１ａと、端部の近傍に設けられた一対の取付孔２１ｂとを有する。
また、セラミック基板２１上に形成された一対の電極パターン２２は、接続導体部２２ａと、取付孔２１ｂを囲むように形成された半田付導体部２２ｂとで構成され、この電極パターン２２は、銀とガラスフリットからなるサーメット系電極を、セラミック基板２１上面に焼成して形成されている。
そして、この焼成によって、電極パターン２２は、セラミック基板２１にしっかりと密着した状態となっている。
【０００３】
また、セラミック基板２１上に形成され、略円弧状をなす抵抗パターン２３は、抵抗可変を行わしめる抵抗部２３ａを有し、この抵抗部２３ａの端部は、それぞれ一対の電極パターン２２の接続導体部２２ａを覆った状態で、電極パターン２２に接続されている。
そして、この抵抗パターン２３は、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするサーメット系抵抗体を、セラミック基板２１上面に焼成して形成されている。
そして、この焼成によって、抵抗パターン２３は、セラミック基板２１にしっかりと密着した状態となっている。
【０００４】
また、金属材からなる端子部２４は、図８に示すように、外部接続用の接続部２４ａと、接続部２４ａから切り曲げされた取付部２４ｂとを有する。
そして、この端子部２４は、取付部２４ｂをセラミック基板２１の取付孔２１ｂに貫通して、取付部２４ｂの先端を折り曲げし、折り曲げされた部分と接続部２４ａとでセラミック基板２１を挟持して、端子部２４をセラミック基板２１に取り付けると共に、取付部２４ｂの折り曲げ部分が電極パターン２２の半田付導体部２２ｂに当接して接触するようになっている。
【０００５】
また、電極パターン２２と端子部２４の接続を確実にするために、図７に示すように、半田付導体部２２ｂに半田２５付を行った構成となっている。
そして、セラミック基板２１の孔２１ａには、摺動子（図示せず）を取り付けた回転体（図示せず）を取り付けて、摺動子を抵抗パターン２３上で摺動させて、抵抗値の可変を行うようになっている。
【０００６】
従来の可変抵抗器において、前記半田２５は、通常、鉛を含む半田で構成されたものが使用されているが、しかし、近年、環境問題がクローズアップされた中で、鉛を含まない半田を用いる要望が高まっている。
そして、鉛を含む半田２５においては、一般に、ヤング率が２６００ｋｇｆ／ｍｍ²、線膨張係数が２２．０ｐｐｍ／℃程度であり、鉛を含む半田２５は、このように、ヤング率の小さいものであり、このような鉛を含む半田２５を、電極パターン２２の半田付導体２２ｂに半田付した場合は、電極パターン２２は銀が主成分のため半田２５が付くが、抵抗パターン２３はガラス成分が多いので半田２５が付かず、よって、図７に示すように、半田２５が抵抗パターン２３には接着しない状態で、端子部２４の取付部２４ｂを覆った状態で半田付導体２２ｂに接着される。
【０００７】
そして、このように、鉛を含む半田２５を使用した可変抵抗器に対して、ヒートサイクル試験（‐４０℃〜８０℃での１０００サイクル試験）を行った結果、鉛を含む半田２５は、線膨張係数が比較的大きい反面、ヤング率が小さいため、サイクル試験では、半田２５の膨張、収縮によって、セラミック基板２１にクラックが無く、電極パターン２２と抵抗パターン２３との断線不良は、生じなかった。
【０００８】
また、環境問題の要望に基づき、鉛入りの半田に代えて鉛を含まない半田２５を電極パターン２２の半田付導体２２ｂに半田付した場合にも同様に、図７に示すように、半田２５が抵抗パターン２３には接着しない状態で、端子部２４の取付部２４ｂを覆った状態で半田付導体２２ｂに接着される。
そして、このように、鉛を含まない半田２５を使用した可変抵抗器に対して、ヒートサイクル試験（‐４０℃〜８０℃での１０００サイクル試験）を行った結果、図７に示すように、抵抗パターン２３の抵抗部２３ａの端部と半田２５との全境界部分において、セラミック基板２１上部にクラックを生じ、電極パターン２２と抵抗パターン２３との間に５％程度の割合で断線を生じるという問題が発生した。
【０００９】
即ち、鉛を含まない半田２５は、ヤング率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ²、並びに線膨張係数が２０．９ｐｐｍ／℃程度となっており、この鉛を含まない半田２５は、鉛を含む半田よりもヤング率が極めて大きなものとなっている。
従って、電極パターン２２と抵抗パターン２３は、焼成によって、セラミック基板２１にしっかりと密着した状態にある中で、ヒートサイクル試験での鉛を含まない半田２５の膨張、収縮によって、半田２５の大きなヤング率による力が電極パターン２２と抵抗パターン２３の境界線Ｋ２にかかり、このため、セラミック基板２１にクラックを生じて、電極パターン２２と抵抗パターン２３との断線不良を生じるものであった。
即ち、鉛を含まない半田２５の膨張、収縮による力は、抵抗パターン２３の抵抗部２３ａの端部における短い境界線Ｋ２に集中して、セラミック基板２１にクラックを起こすものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可変抵抗器において、鉛を含まない半田２５を使用したときは、半田２５の膨張、収縮によって、半田２５の大きなヤング率による力が電極パターン２２と抵抗パターン２３との間の短い境界線Ｋ２に集中してかかり、このため、セラミック基板２１にクラックを生じて、電極パターン２２と抵抗パターン２３との断線不良を生じるという問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、セラミック基板と、該セラミック基板上に形成されたサーメット系抵抗体からなる抵抗パターンと、銀とガラスフリットからなり、前記セラミック基板上に焼成して形成され、前記抵抗パターンの端部に接続されたサーメット系電極からなる電極パターンと、金属材からなり、外部接続用の接続部と前記セラミック基板に取り付けられる取付部を有する端子部と、前記抵抗パターン上を摺動する摺動子とを備え、前記抵抗パターンは、抵抗変化を行わしめるための抵抗部と、前記摺動子の摺動範囲外に位置し、前記抵抗部の端部から前記抵抗部の形成方向に延長して形成された延長部とを有し、また、前記電極パターンは、前記抵抗部を接続するための接続導体部と、半田付を行う半田付導体部とを有し、前記接続導体部を覆うように前記抵抗部を形成すると共に、前記半田付導体部の一部を覆うように前記延長部を形成して、前記電極パターン上における前記電極パターンと前記抵抗パターンとの接続長さを長く形成し、前記端子部は、前記取付部が前記電極パターンの前記半田付導体部に当接して前記半田付導体部に鉛を含まない半田により半田付され、前記半田は前記抵抗パターンには接着しない状態で、前記端子部の前記取付部を覆った状態で前記半田付導体部に接着されている構成とした。
また、第２の解決手段として、前記半田は、ヤング率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以上のものを使用した構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の可変抵抗器を図１〜図５に基づいて説明すると、図１は本発明の可変抵抗器の第１の実施例に係る平面図、図２は本発明の可変抵抗器の要部断面図、図３は本発明の可変抵抗器に係る端子部の斜視図、図４は本発明の可変抵抗器の第２の実施例に係る要部の平面図、図５は本発明の可変抵抗器の第３の実施例に係る要部の平面図である。
【００１３】
次に、本発明の可変抵抗器の第１の実施例における構成を図１〜図３に基づいて説明すると、矩形状のセラミック基板１は、中心部に設けられた円形状の孔１ａと、端部の近傍に設けられた一対の取付孔１ｂとを有する。
また、セラミック基板１上に形成された一対の電極パターン２は、接続導体部２ａと、取付孔１ｂを囲むように形成された半田付導体部２ｂとで構成され、この電極パターン２は、銀とガラスフリットからなるサーメット系電極を、セラミック基板１上面に焼成して形成されている。
そして、この焼成によって、電極パターン２は、セラミック基板１にしっかりと密着した状態となっている。
【００１４】
また、セラミック基板１上に形成され、略円弧状をなす抵抗パターン３は、抵抗可変を行わしめる抵抗部３ａと、抵抗部３ａの端部から抵抗部３ａの形成方向、即ち、円弧状方向に延長して形成された延長部３ｂとを有し、この抵抗部３ａの端部は、それぞれ一対の電極パターン２の接続導体部２ａを覆った状態で、電極パターン２に接続されると共に、延長部３ｂは、半田付導体部２ｂの側縁部に沿って伸びて、半田付導体部２ｂ上の一部を覆った状態で電極パターン２に接続されている。
そして、この抵抗パターン３は、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするサーメット系抵抗体を、セラミック基板１上面に焼成して形成されており、この焼成によって、抵抗パターン３は、セラミック基板１にしっかりと密着した状態となっている。
【００１５】
また、金属材からなる端子部４は、図３に示すように、外部接続用の接続部４ａと、接続部４ａから切り曲げされた取付部４ｂとを有する。
そして、この端子部４は、取付部４ｂをセラミック基板１の取付孔１ｂに貫通して、取付部４ｂの先端を折り曲げし、折り曲げされた部分と接続部４ａとでセラミック基板１を挟持して、端子部４をセラミック基板１に取り付けると共に、取付部４ｂの折り曲げ部分が電極パターン２の半田付導体部２ｂに当接して接触するようになっている。
【００１６】
また、電極パターン２と端子部４の接続を確実にするために、図２に示すように、半田付導体部２ｂに鉛を含まない半田５付を行った構成となっている。
そして、セラミック基板１の孔１ａには、摺動子（図示せず）を取り付けた回転体（図示せず）を取り付けて、摺動子を抵抗パターン３の抵抗部３ａ上で摺動させて、抵抗値の可変を行うようになっている。
即ち、延長部３ｂは、摺動子の摺動範囲外に位置した状態となっている。
【００１７】
本発明の可変抵抗器において、前記半田５は、環境問題から鉛を含まない半田を用いているが、その半田５は、ヤング率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ²、線膨張係数が２０．９ｐｐｍ／℃、また、セラミック基板１は、ヤング率が３８０００ｋｇｆ／ｍｍ²、線膨張係数が７．６ｐｐｍ／℃のものを使用して、鉛を含まない半田５を、図２に示すように、電極パターン２の半田付導体２ｂに半田付したものである。
この場合、半田５が抵抗パターン３には接着しない状態で、端子部４の取付部４ｂを覆った状態で半田付導体２ｂに接着する。
【００１８】
そして、このように、鉛を含まない半田５を使用した可変抵抗器に対して、ヒートサイクル試験（‐４０℃〜８０℃での１０００サイクル試験）を行った結果、半田５のヤング率が大きいが、半田５の膨張、収縮によって、電極パターン２と抵抗パターン３との断線不良は、生じなかった。
そして、その要因は、電極パターン２と抵抗パターン３が焼成によって、セラミック基板１にしっかりと密着した状態にある中で、半田５の大きなヤング率による力が電極パターン２と抵抗パターン３の境界線Ｋ１にかかるが、この境界線Ｋ１は、抵抗部３ａの端部と延長部３ｂの側縁に跨る接続長さの長いものとなっているため、全ての境界線Ｋ１でクラックがしないためである。
【００１９】
また、鉛を含まない半田５において、ヤング率が４５００ｋｇｆ／ｍｍ²、線膨張係数が２２．２ｐｐｍ／℃の半田５を使用して、１０００サイクルのヒートサイクル試験を行った場合においても、断線は生じず、また、このヤング率以上においても同様の結果が得られるものと判断される。
【００２０】
また、図４は本発明における第２の実施例を示し、この実施例は、上記第１の実施例における延長部３ｂを、更に延長して、電極パターン２の半田付導体部３ｂの全内周側縁部に沿って形成して、抵抗パターン３と電極パターン２との境界線Ｋ１、即ち、接続長さをより長くしたものである。
また、図５は本発明における第３の実施例を示し、この実施例は、抵抗部３ａと延長部３ｂの電極パターン２への境界線Ｋ１を階段状にして、境界線Ｋ１を一層長くし、抵抗パターン３と電極パターン２との境界線Ｋ１、即ち、接続長さをより一層長くしたものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の可変抵抗器において、電極パターン２の接続導体部２ａを覆うように抵抗パターン３の抵抗部３ａを形成すると共に、半田付導体部２ｂの一部を覆うように抵抗パターン３の延長部３ｂを形成して、電極パターン２上における電極パターン２と抵抗パターン３との接続長さを長く形成し、端子部４は、取付部４ｂが電極パターン２の半田付導体部２ｂに当接して半田付導体部２ｂに鉛を含まない半田５により半田付され、半田５は抵抗パターン３には接着しない状態で、端子部４の取付部４ｂを覆った状態で半田付導体部２ｂに接着されているため、ヤング率の高い半田５を使用しても、断線のない可変抵抗器を提供できる。
また、半田付導体部２ｂ上に形成される半田５は、鉛を含まない半田を使用したため、環境に良い可変抵抗器を提供できる。
また、半田５は、ヤング率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のものを使用したため、鉛を含まない半田で、ヤング率の大きなものを自由に使用出来て、生産性の良好な可変抵抗器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変抵抗器の第１の実施例に係る平面図。
【図２】本発明の可変抵抗器の要部断面図。
【図３】本発明の可変抵抗器に係る端子部の斜視図。
【図４】本発明の可変抵抗器の第２の実施例に係る要部の平面図。
【図５】本発明の可変抵抗器の第３の実施例に係る要部の平面図。
【図６】従来の可変抵抗器の平面図。
【図７】従来の可変抵抗器の要部断面図。
【図８】従来の可変抵抗器に係る端子部の斜視図。
【符号の説明】
１ セラミック基板
１ａ 孔
１ｂ 取付孔
２ 電極パターン
２ａ 接続導体部
２ｂ 半田付導体部
３ 抵抗パターン
３ａ 抵抗部
３ｂ 延長部
４ 端子部
４ａ 接続部
４ｂ 取付部
５ 半田
Ｋ１ 境界線

Claims (2)

1. セラミック基板と、該セラミック基板上に形成されたサーメット系抵抗体からなる抵抗パターンと、銀とガラスフリットからなり、前記セラミック基板上に焼成して形成され、前記抵抗パターンの端部に接続されたサーメット系電極からなる電極パターンと、金属材からなり、外部接続用の接続部と前記セラミック基板に取り付けられる取付部を有する端子部と、前記抵抗パターン上を摺動する摺動子とを備え、前記抵抗パターンは、抵抗変化を行わしめるための抵抗部と、前記摺動子の摺動範囲外に位置し、前記抵抗部の端部から前記抵抗部の形成方向に延長して形成された延長部とを有し、また、前記電極パターンは、前記抵抗部を接続するための接続導体部と、半田付を行う半田付導体部とを有し、前記接続導体部を覆うように前記抵抗部を形成すると共に、前記半田付導体部の一部を覆うように前記延長部を形成して、前記電極パターン上における前記電極パターンと前記抵抗パターンとの接続長さを長く形成し、前記端子部は、前記取付部が前記電極パターンの前記半田付導体部に当接して前記半田付導体部に鉛を含まない半田により半田付され、前記半田は前記抵抗パターンには接着しない状態で、前記端子部の前記取付部を覆った状態で前記半田付導体部に接着されていることを特徴とする可変抵抗器。
2. 前記半田は、ヤング率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以上のものを使用したことを特徴とする請求項１記載の可変抵抗器。

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