(陕西宏星电器有限责任公司 陕西西安 710065)
摘要：本文介绍了片式电位器的发展概况，以及一种典型的4mm方形螺杆驱动片式玻璃釉电位器的主要技术指标、产品外形和结构、关键技术和创新点、工艺流程和技术难点等。
关键词：片式 螺杆驱动 玻璃釉 电位器
1 引言
陕西宏星电器有限责任公司一直追踪世界片式电位器市场的发展动态，在片式电位器的研制生产方面走在了国内同行的前面。本世纪初以来，公司相继自主研制开发出6mm单圈密封型、6mm多圈密封型、4mm单圈密封型和4mm多圈密封型四个品种，产品已形成自主知识产权，并获得发明专利两项，实用新型专利四项。近两年，公司进行了片式电位器小型化的又一次尝试——研制开发3mm单圈密封型片式电位器。
2 一种典型4mm螺杆驱动片式玻璃釉电位器
片式电位器从结构上分为敞开式和密封式，从调节方式上分为单圈型和多圈型，从体积上分为6mm、5mm、4mm、3mm、2mm。
本文介绍的片式电位器为4mm密封式，调节方式为多圈螺杆驱动型，型号命名为WIBC1801，是陕西宏星电器有限责任公司瞄准国际先进技术，为满足军民市场的迫切需求而研制的。产品技术含量高，是目前国际上普遍采用的片式电位器之一，主要技术性能指标基本等同于世界先进水平。该产品推向市场后，得到了军品用户的关注，经上机试验，满足使用要求。由于军品用户使用量较大，公司在WI类玻璃釉电位器贯军标生产线的基础上，又通过了片式电位器生产线的扩展认证，陕西宏星电器有限责任公司自主研制生产的WIBC1801成为了我国第一个贯彻国军标的片式电位器产品。
2.1 关键技术和创新点
WIBC1801型多圈片式电位器采用成熟的厚膜制造技术，具有体积小、调节精度高、结构先进、性能稳定、可靠性高、产品一致性好等特点。不同于传统插针式安装方式，其安装特点在于实现了表面贴装。其结构特点在于螺杆驱动蜗轮旋转从而实现多圈调节。其解决的关键技术有细间距大连片高精度通孔印刷技术、精细零件加工技术、引脚端接技术、连续组装技术、片式元件测量、成品编带包装技术，其中细间距大连片高精度通孔印刷技术尤为重要。
● 细间距大连片高精度通孔印刷技术：在原有厚膜印刷工艺基础上，采用大连片真空吸印来印刷通孔电极、面电极、背电极和电阻，实现了瓷基体正、反两面的电路连通，便于在基体的背面进行焊接，缩小元件的体积。这种印刷技术大大提高了印刷效率和印刷质量，为片式电位器的规模化生产奠定了基础。
● 精细零件加工技术：片式电位器本身很小，各个零件都非常小、非常精细，尺寸精度要求也非常高，对材料的要求也很高，没有超高的模具制造能力和冲压、塑压能力，很难制造出满足使用要求的零件。如在接触簧片的制造过程中就使用高精度级进冲压技术，并选用了弹性好、电接触性能优异的材料，才保证了零件的加工精度和质量要求。
● 引脚端接技术：采用储能焊工艺，将导电基片点焊在连续的焊片框架带上，为后面的自动化装配打好基础。这种端接方式不需要钎料，直接通过大电流将镀锡铜带与银电极焊接在一起，焊点很小，不会影响与其它零件的配合。
● 连续组装技术：将电位器引出焊片制成连续的焊片框架带的形式，以焊片框架带作为连续组装的主线，依次完成端接、塑压、总装、分离、测量、包装等工序，便于在自动化流水生产线上进行片式电位器的组装。
2.2 工艺流程
WIBC1801型片式玻璃釉电位器是一种精密微调电位器，由于产品体积较小，生产工艺方面的问题变得非常尖锐，靠手工根本无法使产品的质量得到保证。为了满足产品质量可靠性和一致性的要求，必须采用专用生产设备，一些关键工序还必须配备显微检查仪器。
2.3 技术难点
● 产品采标问题的解决：不同于传统插针式电位器，片式电位器体积小、无引线，安装方式为表面贴装，主要做预调电位器用，与其最接近的GB/T15299-94《电子设备用电位器 第二部分：分规范 螺杆驱动和旋转预调电位器》和GJB918-90《非线绕预调电位器总规范》在引出端形式、安装方法、可焊性、耐焊接热、引出端强度等方面对片式电位器均不适用。在国外，由于片式电位器发展较早，已经有了通用的标准，其代号为IEC60393-6，而在我国，尚无一个针对片式电位器的国家标准，使得片式电位器的研究、生产和应用没有统一的规范来约束，WIBC1801产品采标就成了问题。
通过咨询中国电子技术标准化研究院，建议先起草一个关于表面安装预调电位器的通用规范，暂时指导和约束片式电位器的研究、生产和应用。按照该建议，对IEC60393-6《Potentiometers for use in electronic equipment —Part 6: Sectional specification —Surface mount preset potentiometers》进行了研究和消化，结合国产片式电位器技术水平，起草了ZZR-Q/RY20119-2016《表面安装预调电位器通用规范》，通过了中国电子技术标准化研究院的审批和备案，其中所规定的技术指标与国际同类标准相当。通过《表面安装预调电位器通用规范》的编制，解决了片式电位器的采标问题。
● 产品机械传动失效的避免：作为小型螺杆蜗轮驱动结构的方形微调玻璃釉电位器，该新品在设计过程中同样要解决的技术难点就是避免产品机械传动失效。所谓机械传动失效就是当调节电位器的螺杆时，产品的蜗轮转动到一定位置（一般是到端头止档位置）再反方向调节螺杆时，蜗轮就不再转动了。该产品涉及到的引起机械传动失效的因素主要有两个：螺杆与蜗轮啮合不当造成的传动失效，以及簧片“V”字形挂钩与蜗轮“V”字凹槽配合不好造成的传动失效。解决好这两个配合问题即可避免产品机械传动失效。
为此，我们精确设计了外壳、蜗轮、螺杆三者之间的配合尺寸，以及蜗轮“V”字凹槽和簧片“V”字形挂钩之间的配合尺寸，并在零件加工过程中确保了零件实际尺寸与设计尺寸的符合性，最终避免了产品机械传动失效的发生。
● 产品耐高温性能的提升：由于该产品是一种表面贴装电位器，产品在使用过程中要通过再流焊设备，而再流焊设备的工艺温度最高一般都在265℃左右，有时甚至更高，这就要求产品应具有耐受高温的能力，即产品经过高温后外观、性能不应发生变化。而普通插针式电位器仅在引出端部位进行焊接，产品本体不会受到高温的影响，如果采用普通电位器的材料和工艺是难以满足片式电位器的使用要求的，这就要求我们打破常规，另辟溪径，采用耐高温材料和工艺，提高产品的耐高温性能。
最初我们使用尼龙66作为外壳和蜗轮的材料，产品仅能耐受240℃的高温，265℃条件下就会发生再熔，产品严重变形失去调节功能。后来，我们又选用了PPA等几种耐高温塑料进行试验，有的难以注塑，加工性能差，有的高温后尺寸、颜色变化大，但其中有一种高温尼龙性能较为稳定，满足使用要求。另外，产品的端接方式采用了储能焊接，直接通过大电流将焊片与导电基体焊接在一起，避免了采用锡焊工艺焊点在高温下再熔的情况。通过以上措施，使片式电位器的耐高温性能得到了提升，满足了再流焊工艺的要求。
3 结束语
陕西宏星电器有限责任公司研制和生产的WIBC1801型4mm螺杆驱动片式玻璃釉电位器拥有自主知识产权，产品可应用于通讯、计算机、航空、航天、国防军事、工业自动化、消费电子类等领域，填补了国内片式电位器的空白，主要技术指标已达到或接近国际先进水平，可替代进口产品。
作者简介：
陈伟，男，工程师，2002年毕业于东华大学。现在陕西宏星电器有限责任公司总经理，长期从事电位器、位移传感器、电阻器的研究与市场开发。
王永军，男，高级工程师，1990年毕业于陕西省广播电视大学。现任陕西宏星电器有限责任公司副主任工程师，长期从事电位器、电阻器、位移传感器的研究与新品开发。