JPH0419908A - 摺動用電極ペースト - 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、可変抵抗器用の電極部分に形成する摺動用電
極ペーストに関する。

〔従来の技術〕

従来、可変抵抗器用の電極材としては、■金属箔積層板
の金属箔を用いる場合、■前記金属箔に金やニッケルを
メッキにより成膜して用いる場合■フェノール樹脂など
の熱硬化性樹脂バインダー中に銀や銅などの導電性粒子
を混練してペースト化し、このペースト化した電極ペー
ストを絶縁基板上の表面にスプレーや印刷によって皮膜
状に付着させ、これを加熱硬化した場合、などが−船釣
に知られている。

そして可変抵抗器は、上記のような電極材により形成し
た電極体と、電極体の一部が重なるように抵抗ペースト
を印刷硬化して形成した抵抗素子とを、金属刷子が摺動
することによって任意の抵抗値を取り出すことができる
ように構成したもので、その摺動寿命特性は数１０万サ
イクルであるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような可変抵抗器にあって、近年数百万サイクルに
耐え得る製品寿命の永い信頼性の高い可変抵抗器の出現
が強く要望されている。この要望に応えて抵抗ペースト
の開発が成されているか（本出願人においても特願平１
−１７３３０２号として出願している。）、それに伴っ
て同様に金属刷子が摺動する電極部分についても、摺動
寿命の永い高信頼性のある電極材料が必要となってきた
。

ところで、可変抵抗器は、抵抗素子と電極との上面を金
属製（例えばリン青銅、ベリリウム銅を素材としたもの
）の刷子が接触すると共に摺動するので、抵抗膜に比べ
て弱い電極膜（電極ペーストや金属メッキ）が削り取ら
れ、逐には基板面の露出に至るという問題点があった。

なぜならば、電極ペーストの場合には、電極部分の抵抗
値を低くするために、抵抗ペーストに比べて多量の金属
導電物質が配合されており、また金属メッキの場合には
、金属そのものが０．３〜１０μｍという薄膜で施され
ているのが一般的であり、いずれの場合においても電極
部分は、抵抗素子に比べてその表面硬度が軟らかく弱く
なる傾向にあるからである。また、金属メッキの場合、
摩耗に対する耐用性を向上させるために、その膜厚を厚
くしようとすると大幅なコストアップにつながり、安価
な製品供給が不可能となる。

そこで本発明は前記事情に基づいてなされたものであり
、金属刷子との摺動に対して耐摩耗性に優れ然かも安価
な摺動用電極ペーストを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の摺動用電極ペースト
は、樹脂バインダー中に導電性材料を付与すると共に、
フェノール樹脂を還元雰囲気中において高温で炭化焼成
した１０数μｍ以下の球径を有する球形ガラス状カーボ
ンを添加することによって構成されている。また前記球
形ガラス状カーボンの表面に金属メッキを施したもので
あってもよい。さらに球形ガラス状カーボンと、該球形
ガラス状カーボンの表面に金属メッキをしたものとを、
複合的に添加してもよい。

前記球形ガラス状カーボンの代わりに、球径が１０数μ
ｍ以下の球形無機物質あるいは１０数μｍ以下の細さを
有する繊維状無機物質を添加してもよい。この場合球形
無機物質としては、例えば、ガラスビーズ、セラミック
ボール若しくは金属ボール又はガラスビーズやセラミッ
クボールの表面に金属メッキを施したものが好ましく、
繊維状無機物質としては、例えばガラス繊維、セラミッ
ク繊維、金属繊維若しくはセラミックウィスカ（炭化ケ
イ素）又はガラス繊維やセラミック繊維の表面に金属メ
ッキを施したものが好ましい。また、それらを単独或い
は複合的に添加してもよい。

さらに、前記した球形ガラス状カーボン、該ガラス状カ
ーボンの表面に金属メッキを施したもの、若しくは球形
無機物質、又は繊維状無機物質を適宜選択して複合的に
添加してもよい。

〔作　用〕

本発明による摺動用電極ペーストには、球形ガラス状カ
ーボン、球形無機物質又は繊維状無機物質なとの添加物
が含有しているので、これを摺動用の可変抵抗器の電極
に使用すれば、金属刷子との摺動によりバインダー樹脂
は削られて行くが、金属材料よりも硬度の硬い前記添加
物の存在によって、金属刷子と添加物の接触面ではその
硬さから摩耗度合が少なくなり、電極皮膜全体として対
摩耗性が付与される。

球形を有する添加物では、ペースト中へ高い密度で充填
ができるため、電極皮膜への硬度の上昇が可能となり、
さらに球形形状による添加物の表面積の増大から、バイ
ンダー樹脂との密着性が増強されている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、本発明の摺動用電極ペーストを得るには次の材料
を用意する。すなわち、バインダー樹脂としてフェノー
ル樹脂なとの熱硬化性樹脂を２５部、導電性材料として
銀粉を６５〜７５部、溶剤としてイソプロピルアルコー
ルやブチルカルピトールを３〜８部、他に消泡剤１〜３
部をそれぞれ用意し、さらに球形のガラス状カーボン、
ガラスビーズ、セラミックボール、金属ボール、及び繊
維状の炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊
維、セラミックウィスカ（炭化ケイ素）並びに前記物質
のうち絶縁物に金属メッキを施したものであって、球形
または細さが１０数μ。以下のものを各々１０〜４０部
準備する。

上記材料の各々の配合割合を変え、実施例１乃至１０に
示す各摺動用電極ペーストを得た。

（実施例１） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、ガラス状カーボ
ン２０部、イソプロピルアルコール８部及び消泡剤１部
をそれぞれ混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練し
、さらにブチルカルピトールにて粘度調整を行なって、
１２０ｍΩ７，７口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例２） フェ／−ル樹脂２５部、銀粉末７２部、導電性ガラスビ
ーズ（ガラスビーズに銀メッキを施したもの）１５部、
イソフロビルアルコール８部及び消泡剤１部をそれぞれ
混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練し、さらにブ
チルカルピトールにて粘度調整を行なって、１５０ｍΩ
７・′口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例３） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、導電性セラミッ
クボール（セラミックボールに銀メッキを施したもの）
１５部、イソプロピルアルコール８部及び消泡剤１部を
それぞれ混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練し、
さらにブチルカルピトールにて粘度調整を行なって、１
６０ｍΩ／′口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例４） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、金属ポ−ル（青
銅）２０部、イソプロピルアルコール８部及び消泡剤１
部をそれぞれ混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練
し、さらにブチルカルピトールにて粘度調整を行なって
、１１０ｍΩ／口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例５） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、炭素繊維２０部
、イソプロピルアルコール８部及び消泡剤１部をそれぞ
れ混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練し、さらに
ブチルカルピトールにて粘度調整を行なって、１２５ｍ
Ω／口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例６） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、導電性ガラス繊
維（ガラス繊維に銀メッキを施したもの）２０部、イソ
プロピルアルコール８部及び消泡剤１部をそれぞれ混合
し攪拌した後、三本ロールミルで混練し、さらにブチル
カルピトールにテ粘度調整を行なって、１２０ｍΩ／口
の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例７） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、導電性セラミッ
ク繊維（アルミナ繊維に銀メッキを施したもの）２０部
、イソプロピルアルコール８部及び消泡剤１部をそれぞ
れ混合し攪拌した後、三本ロールミルで混練し、さらに
ブチルカルピトールにて粘度調整を行なって、１４０ｍ
Ω／口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例８） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、金属繊維（ステ
ンレス繊維）２０部、イソプロピルアルコール８部及び
消泡剤１部をそれぞれ混合し攪拌した後、三本ロールミ
ルで混練し、さらにブチルカルピトールにて粘度調整を
行なって、９５ｍΩ／口の摺動用電極ペーストを得た。

（実施例９） フエ／−ル樹脂２５部、銀粉末７２部、セラミックウィ
スカ（炭化ケイ素ウィスカ）２０部、イソプロピルアル
コール８部及び消泡剤１部をそれぞれ混合し攪拌した後
、三本ロールミルで混練し、さらにブチルカルピトール
にて粘度調整を行なって、１００ｍΩ／口の摺動用電極
ペーストを得た。

（実施例１０） フェノール樹脂２５部、銀粉末７２部、導電性ガラスビ
ーズ（ガラスビーズに銀メッキを施したもの）１０部、
炭素繊維１０部、イソプロピルアルコール８部及び消泡
剤１部をそれぞれ混合し攪拌した後、正本ロールミルで
混練し、さらにブチルカルピトールにて粘度調整を行な
って、１３５ｍΩ／′口の摺動用電極ペーストを得た。

上記各実施例１乃至１０て得た各摺動用電極ペーストを
スクリーン印刷機によって第１図及び第２図に示す基板
１上の電極２の部分に印刷し、１５０°Ｃの温度で６０
分間加熱して硬化させ、金属刷子３が摺動する膜厚１５
〜２０μｍの電極２を形成した。図中において符号４は
、抵抗ペーストで形成した抵抗素子である。

尚、繊維状の添加物は短繊維とはいえども数ｒｎｔｎの
長さを有するものも有り、そのままではスクリーン印刷
による膜形成でメツシュを通過出来ずに目詰まりを起こ
してしまうが、ペースト製造時にロールミルを使用して
混練する際に、各繊維の長さ方向に対する折れや曲りを
利用して１００μ山以下の長さに切断されることにより
、スクリーン印刷による膜形成が支障をきたさずにてき
る。但し、各繊維の幅方向に対しては充分な強度と硬度
を有しているので、ロールミルて混練しても漬れること
はない。また、スクリーン印刷による電極の膜厚は最大
限２０μｍ程度であるため、添加物としての球形ガラス
状カーボン及び球形無機物質並びに繊維状無機物質にお
ける球径または細さは、最大限１０数μｍ位までにしで
ある。

このようにして実施例１乃至１０による各摺動用電極ペ
ーストによって形成した各電極における摺動回数と耐摩
耗性及び抵抗値変化を、従来の電極のそれと比較しなが
ら、以下の方法によって試験を行ない、その結果を第３
図及び第４図のグラフに示した。

この際、各実施例で得た電極ペーストにより形成した電
極と比べる比較例は、フェノール樹脂２５部、銀粉末７
２部、イソプロピルアルコール６部及び消泡剤１部を混
合し攪拌Ｉ５た後、三本ロールミルで混練し、さらにブ
チルカルピトールにて粘度調整を行なって、５０ｍΩ／
口の電極ペーストを、前記と同様の処理によって基板上
に印刷で電極を形成すると共に硬化させた膜厚１５〜２
０μｍの従来の電極である。

第３図及び第４図の各グラフに示す試験においては、摺
動刷子としてリン青銅を使用し、刷子圧５０ｇ摺動速度
１５ｍｍ／ｓにて行なった。その結果、第３図に示すよ
うに、各添加物を配合添加した実施例１乃至１０の各実
施例のものから成る電極は、それらを添加していない比
較例のものに比べて、刷子による摺動回数との関係で摩
耗の深さが遥かに小さいことが判る。すなわち、比較例
のものは、１０数万サイクル摺動後に電極が完全に削り
取られたのに対し、各実施例のものは、１００万サイク
ル摺動後でも９〜１７μｍ程度しか摩耗してない。

また、第４図に示すように、刷子による摺動回数と抵抗
値変化率の関係を比較したグラフからも、前記添加物を
配合した各実施例のものから成る電極は、それらを添加
していない比較例のものに比べて抵抗値の変化率が小さ
いことか判る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による摺動用電極ペーストは
、これを可変抵抗器の電極に使用すれば、次に記載する
ような効果を奏する。

すなわち、本発明の摺動用電極ペースト中には、ガラス
状カーボン、ガラスビーズ、セラミックボール、金属ボ
ールなどのような球形の添加物、若しくは炭素繊維、ガ
ラス繊維、セラミック繊維、金属繊維、セラミックウィ
スカ（炭化ケイ素）などのような繊維状の添加物、又は
それらの添加物のうち絶縁性のものには金属メッキを施
した添加物が含有されているので、電極皮膜の硬度か増
大し、金属刷子との摺動に対して耐摩耗性能が飛躍的に
向上すると共に、抵抗値の変化率が少なく電気的性能が
安定しており、摺動用抵抗器の商品寿命を大幅に改善で
き、本発明の摺動用電極ペーストが安価なことと相俟っ
て、極めて実用価値の高い可変抵抗器を提供できる。

又、含有している添加物の形が球形である場合には、ペ
ースト中へ高密度で充填が可能となり、電極皮膜の硬度
を一段と高めて金属刷子との接触に対する滑り摩擦性を
良好にすることかできると共に、表面積が大きくなるこ
とによってバインダー樹脂との密着性か増強し、従って
信頼性の高い電極を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摺動用電極ペーストを使用して基板上
に電極を形成した一例を示す斜視図、第２図はその断面
図、第３図は電極における摺動回数と摩耗の深さとの関
係を比較したグラフ、第４図は同じ（摺動回数と抵抗値
変化率との関係を比較したグラフである。 第　　　３　　　図 摺動サイクｌし×１♂サイクル 第 因 摺動サイクル×カサイクル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．樹脂バインダー中に導電性材料を付与すると共に、
   フェノール系樹脂を還元雰囲気中において高温で炭化焼
   成した球径１０数μｍ以下の球形ガラス状カーボンを添
   加してペースト化したことを特徴とする摺動用電極ペー
   スト
2. ２．前記球形ガラス状カーボンの表面に金属メッキを施
   してあるあることを特徴とする請求項１記載の摺動用電
   極ペースト
3. ３．前記球形ガラス状カーボンと、該球形ガラス状カー
   ボンの表面に金属メッキを施したものとを、複合的に配
   合し添加したことを特徴とする請求項１記載の摺動用電
   極ペースト
4. ４．請求項１記載の摺動用電極ペーストにおいて、球形
   ガラス状カーボンに代えて１０数μｍ以下の球径を有す
   る球形無機物質を添加したことを特徴とする摺動用電極
   ペースト
5. ５．前記球形無機物質は、ガラスビーズ、セラミックボ
   ール若しくは金属ボール又はガラスビーズやセラミック
   ボールの表面に金属メッキを施したものであって、それ
   らを単独或いは複合的に添加したことを特徴とする請求
   項４記載の摺動用電極ペースト
6. ６．請求項１記載の摺動用電極ペーストにおいて、球形
   ガラス状カーボンに代えて１０数μｍ以下の細さを有す
   る繊維状無機物質を添加したことを特徴とする摺動用電
   極ペースト
7. ７．前記繊維状無機物質は、ガラス繊維、セラミック繊
   維、金属繊維若しくはセラミックウィスカ（炭化ケイ素
   ）又はガラス繊維やセラミック繊維の表面に金属メッキ
   を施したものであって、それらを単独或いは複合的に添
   加したことを特徴とする請求項６記載の摺動用電極ペー
   スト
8. ８．樹脂バインダー中に導電性材料を付与すると共に、
   球径１０数μｍ以下の球形ガラス状カーボン、該球形ガ
   ラス状カーボンの表面に金属メッキを施したもの、若し
   くは球径１０数μｍ以下の球形無機物質、又は１０数μ
   ｍ以下の細さを有する繊維状無機物質を適宜選択して複
   合的に添加してペースト化したことを特徴とする摺動用
   電極ペースト