JPH03233904A - 可変抵抗器用抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抵抗ペーストをスクリーン印刷することによ
って形成される可変抵抗器用抵抗体に係り、特に、長い
摺動寿命を要求される可変抵抗器用抵抗体に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の抵抗体は、フェノールホルムアルデヒド
樹脂等の熱硬化性樹脂からなるバインダに導電性のカー
ボンブラックと溶剤とを混合、分散して抵抗ペーストを
得、この抵抗ペーストをスクリーン印刷法にて基板上に
印刷した後、これを乾燥、硬化することによって形成さ
れている。また、全抵抗値の低い抵抗体が必要な場合は
、上記の抵抗ペーストにグラファイトを分散するという
手法が採られている。

可変抵抗器は、上記の如く抵抗体が印刷形成された基板
と、この基板に対してスライドまたは回転可能に装着さ
れた摺動子とで概略構成され、抵抗体上を摺動する摺動
子の位置を換えることにより、当該位置に応じた抵抗値
が取り出されるようになっている。

〔発明が解決しようとする！Ｉ！！題〕ところで、近年
、可変抵抗器を非常に長い摺動寿命が要求される位置セ
ンサ等に用いる試みがなされているが、前述した従来の
可変抵抗器にあっては、摺動子の摺動による抵抗体の摩
耗度合が比較的大きいため、使用中に抵抗体が削り取ら
れて基板が露出したり、削れ粉が抵抗体と摺動子間に介
在して集中接触抵抗が著しく増大する等の不具合が発生
する。特に、低抵抗化を目的として抵抗ペーストにグラ
ファイトを混入した場合、グラファイトのもつ襞間性に
よって一層摩耗し易い傾向となり、センサとしての機能
が著しく損われるという問題があった。

本発明は、上記した従来技術の実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、摺動寿命の長い可変抵抗器用抵
抗体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した本発明の目的は、抵抗ペーストをスクリーン印
刷することによって形成されるＥ［抵抗器用抵抗体にお
いて、前記抵抗ペーストが熱硬化性樹脂中に少なくとも
カーボンブラックとカーボンファイバを分散させたもの
からなることによって達成される。

〔作用〕

カーボンファイバはバインダ樹脂やカーボンブラックあ
るいはグラファイトに比べて硬度が非常に高く、摺動子
の摺動圧力によって破壊したり削り取られることはほと
んどないため、抵抗体中に分散されたカーボンファイバ
が摺動子を支えることになり、抵抗体の摩耗は防止され
る。また、カーボンファイバ自体に導電性があるため、
仮にカーボンファイバが削られて抵抗体と摺動子間に介
在したとしても、それムこよって集中接触抵抗が著しく
増大することはない。

〔実施例〕

本発明において、抵抗ペーストは、熱硬化性樹脂からな
るバインダとカーボンブラック、グラファイト５、カー
ボンファイバおよび溶剤を混練したものからなる。

熱硬化性樹脂としては、フェノールホルムアルデヒド樹
脂、キシレン変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、アクリレー
ト樹脂、フルフリルアルコール樹脂等を使用できるが、
これらに限定されることなく、要は、ワニス化が可能な
ものであれば良い。また、上記した樹脂のうち、ポリイ
ミド樹脂は摺動時の発熱に耐えることが確認されている
ため、摺動寿命の点を考慮すると特に有効な材料といえ
る。

カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファ
ーネスブラック、チャンネルブラック等を使用できるが
、その中でアセチレンブラックは、構造が発達しており
、それ自体で若干の補強効果があること、および抵抗値
の経時的変化が少ない等の利点を有するため、特に有効
な材料といえる。

グラファイトとしては、鱗片状、泥状等を使用できる。

このグラファイトは抵抗体の抵抗値を下げる目的で使用
されるものであって、その一部または全部をカーボンフ
ァイバに置き換えることも可能である。ただし、抵抗ペ
ースト中にグラファイトが存在すると、ペーストが印刷
時にスクリーンとスキージ間で練られることにより、経
時的に抵抗値が変化することを防止できる効果があるた
め、この点を考慮すると、適量のグラファイトを混入す
ることが望ましい。

カーボンファイバとしては、ミルドカーボンファイバや
チョツプドカーボンファイバ等の短繊維で、その直径が
５〜４０μｍ、長さが５〜１００μｍのものを使用する
ことができ、特に、直径が１０〜２０μｍ、長さが１０
〜５０μｍのものが好適である。カーボンファイバの直
径や長さが上記範囲より小さい場合、抵抗体塗膜中の熱
硬化性樹脂との接触面積が小さくなって結合力が弱くな
るため、摺動子の摺動によってカーボンファイバが削り
取られ易くなり、充分な摺動寿命の改善とはならない。

また、カーボンファイバの直径や長さが上記範囲より大
きい場合、印刷時に用いるスクリーンのメツシュをカー
ボンファイバが通り抜けにくくなって印刷性が著しく低
下し、しかも抵抗値変化特性に若干の乱れが生しるため
好ましくない。

溶剤としては、上記熱硬化性樹脂を溶解するものであれ
ば良く、グリコール系、エステル系、エーテル系等の中
から一種または数種を選択して使用することができる。

本発明において、必要とされる抵抗値に応じて上記した
材料が適宜秤量され、これらをボール藁ルや三木ロール
等の分散混合装置によって混練することにより、抵抗ペ
ーストが製造される。

このようにして製造された抵抗ペーストを公知のスクリ
ーン印刷法にて基板上に印刷し、これを乾燥、硬化する
ことにより抵抗体が形成される。

印刷に使用されるスクリーンは、硬化後の抵抗体の膜厚
が５〜７０μｍの範囲となるようなメツシュが選択され
る。通常、３２５メツシユから１６５メツシユのスクリ
ーンが使用されるが、この範囲では膜厚７０μｍを確保
できないため、その場合は数回の重ね印刷を行う。

上記抵抗体は馬蹄形状または細長形状に形成され、前者
の場合は基板に対して摺動子が回転可能に、また後者の
場合は基板に対して摺動子がスライド可能に装着される
ことにより、回転型あるいはスライド型の可変抵抗器が
得られる。

上記摺動子としては、長期の摺動においても抵抗体と良
好な接触を保ち得る貴金属性の材料が用いられ、具体的
には洋白の表面に金メツキや銀メツキを施したものや、
パラジューム、銀、白金あるいはニッケル等の合金を使
用することができる。

特に、高温で表面酸化が懸念される場合、安定した接触
状態を維持するために貴金属合金を用いることが望まし
い。

実施例１ ポリイミド樹脂　　　　　　　　１００　　ρｂｗカー
ボンブラック　　　　　　　　４１．７ｐｂｗ（アセチ
レンブラック） ミルドカーボンファイバ　　　　　３１．９ｐｂｗ（直
径７μｍ、長さ３０μｍ） メチル１−リグライム　　　　　　１３０　　ｐｂｗ上
記各成分を配合し、これを三本ロールくルにより混合、
分散して抵抗ペーストを製造した。次に、この抵抗ペー
ストを２００メツシユのスクリーンを用いて印刷し、こ
れを３５０℃に設定した熱風乾燥炉に２時間放置して抵
抗体の塗膜を形成した。このようにして得られた抵抗体
の塗膜中の配合比とシート抵抗は以下のとおりである。

ポリイミド樹脂　　　　　　　　　６０ｖｏ７！％カー
ボンブラック　　　　　　　　２０νＯ１％ミルドカー
ボンファイバ　　　　　２０ｖｏｆｆ％シート抵抗（膜
珍１０μｍ）　　　　３００Ω／口比較例１ 実施例１のカーボンファイバを取り除き、それ以外を下
記の配合例で三本ロールミルにより混合、分散して抵抗
ペーストを製造した。

ボリイ旦ド樹脂　　　　　　　　　１００　ｐｂｉ＋カ
ーボンブラック　　　　　　　　　３３ｐｂハメチルト
リグライム　　　　　　　１１０　ｐｂｉｙこの抵抗ペ
ーストを実施例１と同様の工程で基板上にスクリーン印
刷し、抵抗体を形成した。この抵抗体塗膜中の配合比と
シート抵抗は以下のとおりである。

ポリイくド樹脂　　　　　　　　８０ｖｏβ％カーボン
ブラック　　　　　　　２０　νＯ１％厚 シート抵抗（膜［１０，ｃａｍ）　　　　　２．７にΩ
／口従来例１ フェノールホルムアルデヒド樹脂　ＬＯＯｐｂｗカーボ
ンブラック　　　　　　　　　１５．２　ｐｂｗカルピ
トール　　　　　　　　　　　６０ｐｂｗ上記各成分を
配合し、これを実施例１と同様の工程を経て基板上にス
クリーン印刷することにより抵抗体を形成した。この抵
抗体塗膜中の配合比とシート抵抗は以下のとおりである
。

フェノールホルムアルデヒド樹脂８０　ｖｏ　ｐ、％カ
ーボンブラック　　　　　　　　２０ｖｏ７！％乃 シート抵抗（膜［１０ｐｍ）　　　　　２．４にΩ／口
実施例１と比較例１および従来例１で得られた抵抗体付
きの基板に対し摺動子を装着し、この摺動子を抵抗体上
で摺動する寿命試験を行った。使用した摺動子の材質は
Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｎｉの６元合金で、形状は厚さＱ、３ｍｍ幅０．
５ｍｍの４本足、摺動子の荷重は８ｇである。

第１図は、上記各側の寿命試験後における抵抗体の摩耗
深さを示す説明図で、横軸は摺動回数、縦軸は摩耗深さ
をあられしている。同図から明らかなように、従来例１
において、摺動回数が１０００万回を越えると、はとん
ど全ての抵抗体が削り取０ られて基板が露出し、また比較例１において、摺動回数
が３０００万回に達すると摩耗量が７μｍになり、いず
れも抵抗体としての特性が著しく損われることを示して
いる。一方、実施例１において、摺動回数が３０００万
回に達しても摩耗量は１μｍであり、摺動による抵抗体
の摩耗が非常に少ないことを示している。

第２図は、上記各側の寿命試験後における抵抗体の集中
接触抵抗を示す説明図で、横軸は摺動回数、縦軸は集中
接触抵抗をあられしている。なお、集中接触抵抗は次式
によって算出した（ＪＴＳＣ５２６１）。

ここでＲａ：抵抗体の両端間の抵抗値（Ω）Ｒｂ：抵抗
体の一端と摺動子との間の 抵抗値（Ω） ＲＣ：摺動子と抵抗体の他端との間の 抵抗値（Ω） 第２図から明らかなように、従来例１と比較例１ １において、摺動回数が多くなると集中接触抵抗が著し
く増大することを示している。これに対し、実施例１は
、摺動回数が３０００万回に達した後の集中接触抵抗（
１，０％）は初期集中接触抵抗（０，７３％）に比して
僅かに増えているだけである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、摺動子の摺動に
よる抵抗体の摩耗と集中接触抵抗の増大を抑えることが
できるため、摺動寿命の非常に長い可変抵抗器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗体の摩耗量を示す説明図、第２図は抵抗体
の集中接触抵抗を示す説明図である。 敞躍陵担

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　抵抗ペーストをスクリーン印刷することによつて形成
   される可変抵抗器用抵抗体において、前記抵抗ペースト
   が熱硬化性樹脂中に少なくともカーボンブラックとカー
   ボンファイバを分散させたものからなることを特徴とす
   る可変抵抗器用抵抗体。