JPH07235403A - 抵抗ペーストおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触抵抗変化は小さく、摺動雑音は全抵抗値
の大小に依らない抵抗体を形成する抵抗ペーストおよび
その製造方法を提供する。 【構成】 合成樹脂溶液中に導電性粒子および充填材粒
子を分散せしめた抵抗ペーストおよびその製造方法にお
いて、合成樹脂はガラス転移点の数の少ない合成樹脂よ
り成り、導電性粒子は摩擦係数の小さい物質より成り、
充填材粒子は軟質物質であって共有結合している摩擦係
数の小さい物質より成り、導電性粒子の平均凝集粒子径
および充填材粒子の平均凝集粒子径は０. ０５〜１μｍ
である抵抗ペーストおよびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、抵抗ペーストおよび
その製造方法に関し、特に、可変抵抗器用抵抗ペースト
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明において前提とする抵抗ペース
トおよびその製造方法の従来例について説明する。この
従来の抵抗ペーストは、これを要約するに、熱硬化性樹
脂と導電体粒子とより成る導電性粒子と、無機潤滑材と
四弗化エチレン樹脂とより成る充填材粒子とを混在させ
たものである。そして、この抵抗ペーストは無機潤滑材
粒子と、四弗化エチレン樹脂粒子と、導電性粒子とを充
分に混合し、この混合物と溶剤の存在下において熱硬化
性樹脂初期縮合物とをロールミルにより充分に混練する
ことにより製造することができる。

【０００３】この抵抗ペーストを絶縁基板に印刷して抵
抗体を形成し、可変抵抗器の抵抗体として使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、この抵
抗ペーストは絶縁基板に印刷され、この印刷された抵抗
ペースト皮膜表面に摺動片を摺動接触せしめて可変抵抗
器を製造するに使用される。この可変抵抗器について接
触抵抗変化を測定してみると、２％前後の大きさであ
る。そして、摺動寿命試験をしてみると、１００万回転
を超過すると接触抵抗変化は６％程度に増大する。ま
た、抵抗体の全抵抗値は皮膜が摩耗するところから初期
全抵抗値と比較して＋６％程度変化するに到る。更に、
全抵抗値の高い可変抵抗器程、接触抵抗変化は大きくな
る傾向にある。

【０００５】この様な接触抵抗変化および全抵抗値の変
化を示す原因についてであるが、これはその使用される
導電性粒子の粒子径および充填材粒子の粒子径について
格別の考慮は払われず、共に不揃いであるがためである
ことと、合成樹脂溶液中の導電性粒子および充填材粒子
の分散が不均一な抵抗ペーストであるために不均一な抵
抗体が得られるがためであると類推されるに到った。即
ち、抵抗ペーストに使用される導電性粒子および充填材
粒子の個々について平均凝集粒子径を揃える試みはなさ
れているが、これら粒子径の何れをも一定の範囲内に揃
えることはなされてはいなかった。好適な平均凝集粒子
径も不明であった。更に、合成樹脂溶液中の導電性粒子
および充填材粒子の分散を具体的に如何にして良好にす
るかも不明であった。

【０００６】ここで、ペースト調整工程において、ボー
ルミルを使用した混練が進行するにつれて、抵抗ペース
トに使用される原材料粒子は徐々に粉砕されて所望の粒
子径に微細化されて行くのであるが、その一方において
微細化が進み過ぎて所望の粒子径以下に粉砕される部分
も生ずるに到る。ところが、この微細化の進み過ぎた粒
子は結合用の合成樹脂溶液の存在の元において凝集して
等価的に粒子径が増大する方向に進み、微細化した粒子
が凝集した粒子が生ずる。以上のことから、ボールミル
による混練の時間を適宜に調整することにより、この時
間内において粉砕微細化の遅れた原材料粒子が所望の粒
子径に迄微細化されると共に微細化の進み過ぎた粒子は
相互に凝集してその粒子は等価的に増大し、結局、粉砕
された粒子径は平均化されて所望の平均値に納められる
ことになる。従って、原材料粒子の平均粒子径を平均凝
集粒子径と表現することができる。

【０００７】この発明は、導電性粒子および充填材粒子
の個々の平均凝集粒子径をも考慮して上述の通りの問題
を解消した抵抗ペーストおよびその製造方法を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】合成樹脂溶液中に導電性
粒子および充填材粒子を分散せしめた抵抗ペーストにお
いて、合成樹脂溶液はガラス転移点の数の少ない合成樹
脂溶液より成り、導電性粒子は摩擦係数の小さい物質よ
り成り、充填材粒子は軟質物質であって共有結合してい
る摩擦係数の小さい物質より成り、導電性粒子の平均粒
子径および充填材粒子の平均粒子径は０. ０５〜１μｍ
である抵抗ペーストを構成した。

【０００９】そして、上述の抵抗ペーストにおいて、合
成樹脂溶液はフェノール樹脂溶液およびメラミン樹脂溶
液の内から選択された何れか１種或は複数種より成り、
導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛の内か
ら選択された何れか１種或は２種より成り、充填材粒子
は窒化ほう素、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、四弗化エチレン樹脂の内から選択された何れか１種
或は複数種より成る抵抗ペーストを構成した。

【００１０】また、上述の抵抗ペーストにおいて、導電
性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛ペーストよ
り成り、充填材粒子は窒化ほう素より成る抵抗ペースト
を構成した。ここで、充填材粒子は更に四弗化エチレン
樹脂を含むものである抵抗ペーストをも構成した。更
に、合成樹脂溶液中に導電性粒子および充填材粒子を分
散せしめた抵抗ペーストを製造する抵抗ペースト製造方
法において、各原材料粒子毎に合成樹脂溶液と混練して
各ペースト素材を調整する工程を具備し、これら各ペー
スト素材を配合、混練する工程を具備する抵抗ペースト
製造方法を構成した。

【００１１】そして、上述の抵抗ペースト製造方法にお
いて、導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛
の内から選択された何れか１種或は２種より成り、充填
材粒子は窒化ほう素、二硫化モリブデン、二硫化タング
ステン、四弗化エチレン樹脂の内から選択された何れか
１種或は複数種より成る抵抗ペースト製造方法を構成し
た。

【００１２】また、上述の抵抗ペースト製造方法におい
て、導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛よ
り成り、充填材粒子は窒化ほう素より成る抵抗ペースト
製造方法を構成した。ここで、充填材粒子は更に四弗化
エチレン樹脂を含むものである抵抗ペースト製造方法を
も構成した。

【００１３】

【実施例】この発明の抵抗ペーストおよびその製造方法
を説明する。この発明において満足されるべき要件を列
挙しておく。なお、ここにおいて、ペースト素材とは合
成樹脂溶液中に１種類の導電性粒子を分散させたもの、
或は１種類の充填材粒子を分散させたものを言いう。抵
抗ペーストとは合成樹脂溶液中に導電性粒子および充填
材粒子の双方を分散させたものをいう。

【００１４】（１） 導電性粒子および充填材粒子を均
一に分散させること。ペースト素材として複数種類の粒
子をそれぞれ各別に調整し、これら複数種のペースト素
材を配合し、混練して抵抗ペーストを製造する。 （２） 抵抗ペースト中の複数種の粒子はそれぞれ平均
凝集粒子径は一定範囲内に納められること。導電性粒子
の粒子径および充填材粒子の粒子径はそれぞれ平均凝集
粒子径が０. ０５〜１μｍとし、０. １〜０. ５μｍと
すると特に好適である。

【００１５】（３） 抵抗体の全抵抗値が異なっても抵
抗体の表面構造は同一であること。所望の全抵抗値を得
るには、抵抗ペースト中の充填材粒子の量を加減する。 （４） 抵抗ペースト中の導電性粒子および充填材粒子
は何れも摩擦係数の小さいものであること。原材料とし
ては摩擦係数の小さい材料を選択する。以上において、
導電性粒子は言うまでもなく抵抗ペーストの導電性を付
与する材料である。導電性粒子としては導電性カーボン
ブラック、黒鉛が使用される。ここで、黒鉛はペースト
に導電性を付与すると共に摩擦係数を低下させる作用を
もする。天然黒鉛は人工黒鉛と比較して好適である。

【００１６】充填材粒子は抵抗ペーストの全抵抗値を制
御する材料である。軟質物質であって共有結合している
物質が好適である。充填材粒子としては窒化ほう素が好
適である。更に、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、四弗化エチレン樹脂が１種或は複数種使用すること
ができる。合成樹脂溶液は、溶剤であるブチルカルビト
ールアセテートに合成樹脂粉末を溶解したものを使用す
る。合成樹脂粉末としてはフェノール樹脂粉末、メラミ
ン樹脂粉末その他のガラス転移点の数の少ない合成樹脂
材料粉末を１種或は複数種使用する。

【００１７】以下において、この発明の抵抗ペーストの
製造方法を図１を参照して更に具体的に説明する。先
ず、ペースト素材の原材料の配合割合は次の通りであ
る。カーボンブラックペースト素材（イ）について 導電性カーボンブラック：１０部 フェノール樹脂粉末 ：１０部 溶剤 ：１０部 黒鉛ペースト素材（ロ）について 天然黒鉛 ：１０部 フェノール樹脂粉末 ：１０部 溶剤 ：１０部 充填材ペースト素材（ハ）について 窒化ほう素 ：１０部 フェノール樹脂粉末 ：１０部 溶剤 ：１０部 次に、抵抗ペーストの製造工程について説明する。

【００１８】工程（１） カーボンブラックペースト素
材の原材料（イ）をボールミルを使用して予備混練す
る。次いで、ロールミルを使用して本混練し、カーボン
ブラックペースト素材を調整する。 工程（２） 黒鉛ペースト素材の原材料（ロ）をボール
ミルを使用して予備混練する。次いでロールミルを使用
して本混練し、黒鉛ペースト素材を調整する。

【００１９】工程（３） 窒化ほう素ペースト素材の原
材料（ハ）をボールミルを使用して予備混練する。次い
で、ロールミルを使用して本混練し、窒化ほう素ペース
ト素材を調整する。 工程（４） 工程（１）ないし工程（３）により得られ
たペースト素材を配合し、擂潰機を使用して混練するこ
とによりこの発明の抵抗ペーストが得られる。

【００２０】上述の工程（１）ないし工程（３）におい
て、ペースト素材の粒子は、抵抗体に形成された場合、
それぞれの平均凝集粒子径を一定範囲内に納められなけ
ればならない。導電性粒子の平均凝集粒子径および充填
材粒子の平均凝集粒子径は、それぞれ０. ０５〜１μｍ
とされる。この平均凝集粒子径を０. １〜０. ５μｍと
すると特に好適である。即ち、平均凝集粒子径が１μｍ
を超えると摺動雑音が大きくなると共に接触抵抗が大き
くなる傾向にある。そして、平均凝集粒子径が０. ０５
μｍより小さくなると所定の全抵抗値を得ることが困難
になる。

【００２１】摺動雑音は、ＪＩＳ Ｃ５２６１ 方法Ｃ
により測定される。図２を参照するに、（ａ）はこの発
明の抵抗ペーストを使用して構成された抵抗体の表面を
示す図であり、（ｂ）は断面を示す。ここに言う平均凝
集粒子径とは、抵抗体を形成し、この抵抗体表面の電子
顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真における抵抗
体表面の微小な凹凸の内の凸の部分の直径ρの平均値を
いう。

【００２２】共通する原材料を使用してこの発明により
構成した抵抗体と従来の方法により構成した抵抗体との
間の効果の比較をする。共通する原材料を使用してこの
発明の方法および図３による従来の方法によりそれぞれ
抵抗ペーストを構成し、これらの抵抗ペーストを印刷技
術により絶縁基板に印刷して抵抗体を形成した。この抵
抗体に摺動子を接触摺動する様に構成して可変抵抗器と
する。

【００２３】上述の可変抵抗器について、初期摺動雑
音、１００万回摺動後摺動雑音、初期全抵抗値に対する
１００万回摺動後全抵抗値の変化率を測定した。測定結
果は以下の表の通りである。 表 初期摺動雑音 １００万回摺動後摺動雑音 全抵抗値の変化率 実施例 0.2〜0.5 ％ 0.3 〜0.6 ％ +0.2 〜+0.5％ 従来例 1〜3 ％ 4 〜8 ％ +3 〜+10 ％ 以上の実施例においては、充填材ペースト素材は窒化ほ
う素のみにより構成した例を説明したが、これのみに限
らず共有結合する摩擦係数の小さい物質を適用すること
ができる。例えば、窒化ほう素ペースト素材の他に、更
に四弗化エチレン樹脂をも充填材の一員として混入する
という場合は四弗化エチレン樹脂ペースト素材を構成す
る。即ち、窒化ほう素ペースト素材を構成する場合と同
様に四弗化エチレン樹脂を使用して四弗化エチレンペー
スト素材を調整準備しておき、抵抗ペーストを構成する
上述の最終工程（４）においてカーボンブラックペース
ト素材、黒鉛ペースト素材、窒化ほう素ペースト素材
に、更にこの四弗化エチレンペースト素材を適量添加し
て混練分散することにより、好適な抵抗ペーストを構成
することができる。

【００２４】最後に、この発明により形成された抵抗ペ
ーストは、これを使用して鏡面仕上げされた鏡面板上に
抵抗体を印刷或は吹き付けにより形成し、この様にして
形成された抵抗体を可変抵抗器に使用する絶縁基板上に
転写してコンダクティブプラスチック抵抗体を構成する
にも好適な材料である。この抵抗体の表面は鏡面の様に
平滑である。

【００２５】

【発明の効果】以上の通りであって、導電性粒子の平均
凝集粒子径および充填材粒子の平均凝集粒子径を各ペー
スト素材を調整する工程において揃え、これを抵抗体に
形成した場合の抵抗体表面の凸部の直径を０. ０５〜１
μｍとすることにより、可変抵抗器を構成した場合に摺
動寿命試験の前と後の接触抵抗変化および全抵抗値の変
化の双方について良好な結果が得られる。

【００２６】導電性粒子および充填材粒子の何れも摩擦
係数が小さく、そして充填材粒子は軟質物質であって共
有結合するものが好適である。このことからカーボンブ
ラック、黒鉛、窒化ほう素が採用される。この様な材料
を選択することにより、抵抗体の潤滑性が高められ、そ
の結果摺動寿命は長くなる。合成樹脂溶液を構成する合
成樹脂としてはガラス転移点の数の少ないものが使用さ
れる。フェノール樹脂、メラミン樹脂は特に好適であ
る。これらの合成樹脂を採用することにより、抵抗体に
形成した場合の抵抗体の熱的安定性は高まる。

【００２７】抵抗ペーストを製造するに際して、各ペー
スト素材の原材料を予備混練し、次いで本混練して各ペ
ースト素材を調整してから、得られたペースト素材を配
合して抵抗ペーストを製造することにより、各ペースト
素材の原材料の粒子毎に混合分散、粉砕を制御すること
ができるところから、抵抗体を形成した場合における凹
凸の程度、および導電性粒子と充填材粒子との間の分散
が均一になされ、結局一様な抵抗体が構成されることと
なる。

【００２８】所望の全抵抗値の抵抗体を得るには、充填
材ペーストの量を増減することのみにより事足りる。こ
の様にして構成された抵抗体は全抵抗値の大小に関わら
ず抵抗体表面状態は同一である。即ち、従来の方法によ
る抵抗体は低い全抵抗値の抵抗体の表面の光沢と高い全
抵抗値の抵抗体の表面の光沢とは著しく異なり、高い全
抵抗値の場合はピカピカに光り、低い全抵抗値の場合は
ツヤに乏しい。これに対して、この発明により形成され
た抵抗体の表面の光沢は全抵抗値の大小に関わらず同様
である。これは、全抵抗値に関わらず抵抗体を構成する
各粒子間の距離が一定とされていることに起因するもの
と類推される。その結果、抵抗体の接触抵抗変化および
摺動雑音は全抵抗値の大小に依らないものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す図。

【図２】平均凝集粒子径を説明する図であり、（ａ）は
この発明の抵抗ペーストを使用して構成された抵抗体の
表面を示す模式図、（ｂ）はその断面を示す図。

【図３】従来例を示す図。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂溶液中に導電性粒子および充填
   材粒子を分散せしめた抵抗ペーストにおいて、 合成樹脂溶液はガラス転移点の数の少ない合成樹脂溶液
   より成り、 導電性粒子は摩擦係数の小さい物質より成り、 充填材粒子は軟質物質であって共有結合している摩擦係
   数の小さい物質より成り、 導電性粒子の平均粒子径および充填材粒子の平均粒子径
   は０. ０５〜１μｍである、 ことを特徴とする抵抗ペースト。
2. 【請求項２】 請求項１に記載される抵抗ペーストにお
   いて、 合成樹脂溶液はフェノール樹脂溶液およびメラミン樹脂
   溶液の内から選択された何れか１種或は複数種より成
   り、 導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛の内か
   ら選択された何れか１種或は２種より成り、 充填材粒子は窒化ほう素、二硫化モリブデン、二硫化タ
   ングステン、四弗化エチレン樹脂の内から選択された何
   れか１種或は複数種より成る、 ことを特徴とする抵抗ペースト。
3. 【請求項３】 請求項２に記載される抵抗ペーストにお
   いて、 導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛ペース
   トより成り、 充填材粒子は窒化ほう素より成る、 ことを特徴とする抵抗ペースト。
4. 【請求項４】 請求項３に記載される抵抗ペーストにお
   いて、 充填材粒子は更に四弗化エチレン樹脂を含むものであ
   る、 ことを特徴とする抵抗ペースト。
5. 【請求項５】 合成樹脂溶液中に導電性粒子および充填
   材粒子を分散せしめた抵抗ペーストを製造する抵抗ペー
   スト製造方法において、 各原材料粒子毎に合成樹脂溶液と混練して各ペースト素
   材を調整する工程を具備し、 これら各ペースト素材を配合、混練する工程を具備す
   る、 ことを特徴とする抵抗ペースト製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載される抵抗ペースト製造
   方法において、 導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛の内か
   ら選択された何れか１種或は２種より成り、 充填材粒子は窒化ほう素、二硫化モリブデン、二硫化タ
   ングステン、四弗化エチレン樹脂の内から選択された何
   れか１種或は複数種より成る、 ことを特徴とする抵抗ペースト製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載される抵抗ペースト製造
   方法において、 導電性粒子は導電性カーボンブラックおよび黒鉛より成
   り、 充填材粒子は窒化ほう素より成る、 ことを特徴とする抵抗ペースト製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載される抵抗ペースト製造
   方法において、 充填材粒子は更に四弗化エチレン樹脂を含むものであ
   る、 ことを特徴とする抵抗ペースト製造方法。