JP2007042308A - 摺動子および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、低コストでしかも摺動特性に優れた摺動子および電子部品を提供することを目的としている。
【解決手段】 基板に設けられた導電部を有する摺動面を摺動する摺動子４ａ，４ｂ，４ｃにおいて、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃは、基材１１と、前記基材１１の前記摺動面を摺動する先端部１０に設けられた、ロジウムからなる摺動突起１２と、を有して構成されることで、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造コストを低く抑えることが出来るとともに、摺動特性を向上させることが出来る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板と摺動子とが相対的に摺動するエンコーダ等の電子部品に係り、特に、低コストで、摺動特性等に優れる摺動子および電子部品に関する。

下記の特許文献１は、エンコーダ等に使用される摺動接点に関して記載されている。特許文献１では、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金で細線に形成した多線束を台材に溶接し、その後、前記多線束の先端をＲ形状に曲げ加工して、前記摺動接点を形成している（例えば特許文献１の［０００６］欄を参照）。
特開平５−２７５２０２号公報

しかしながら特許文献１に示す摺動接点には次の問題点があった。
まず、上記のように、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕからなる合金を形成し、その合金を細線に形成して前記多線束を形成しており、このように前記多線束全体を、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金で形成していること、さらに、前記多線束を台材に溶接すること等により、前記摺動接点のコストが非常に高くなった。

また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金は、Ａｇ等に比べて硬度が高いものの、ビッカース硬度が２７０程度であり、摺動接点として十分な硬度を有しておらず、摩耗により摺接面積の増加や、それに伴う摩耗粉への摺動子の乗り上げなどの、摺動特性の劣化が問題となった。

また、特許文献１では、多線束を台材に溶接するが、この溶接時に、前記多線束の根元が変形等しやすいため、製品ごとに摺動特性のばらつきが生じやすいといった問題もあった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、低コストでしかも摺動特性等に優れた摺動子および電子部品を提供することを目的としている。

本発明は、基板に設けられた導電部を有する摺動面を摺動する摺動子において、
前記摺動子は、基材と、前記基材の前記摺動面を摺動する先端部に設けられた、ロジウムからなる摺動突起と、を有して構成されることを特徴とするものである。

ロジウムは高価である一方、ビッカース硬度が７００程度と非常に高く化学的性質も安定している。本発明では、前記ロジウムからなる摺動突起を、前記摺動子の先端部にのみ部分的に設けることで、耐摩耗性等に代表される摺動特性や接触信頼性を向上させることが出来るとともに、前記基材を低コストの材質で形成できるから、摺動子の製造コストを低く抑えることが可能になる。

本発明では、前記摺動突起は複数設けられていることが、前記導電部との接触信頼性を向上させることができ、また、より前記摺動特性を向上させることができ好ましい。

また本発明では、前記摺動突起は、前記基材に融着されていることが好ましい。これにより、摺動突起が強固に前記基材に取り付けられ、前記摺動突起が摺動時に取れる等の不具合を回避できる。

また本発明では、前記摺動突起は、メタルジェット方式により前記基材に融着されることが、適切且つ簡単に、前記摺動突起を前記基材の表面に融着させることができ好ましい。

また本発明における電子部品は、上記のいずれかに記載された摺動子と、摺動面の少なくとも一部に導電部を有する基板と、を有して成ることを特徴とするものである。

本発明では電子部品の製造コストを低く抑えることができ、しかも摺動特性および接触信頼性を向上させることが可能である。

摺動子を構成する基材の先端にのみ、ロジウムからなる摺動突起を設けることで、摺動子の製造コストを低く抑えることが出来るとともに、摺動特性および接触信頼性を向上させることが出来る。

図１はエンコーダの構成を示す部分正面図である。
図１に示す接点基板１は、絶縁基板２と、前記絶縁基板２上に所定パターンで形成された導電塗膜３とを有して構成される。

前記絶縁基板２は、熱可塑性樹脂基板であることが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にガラス繊維とミネラル（鉱物）を添加して押し出し成形したものを使用する。

前記絶縁基板２の表面に所定パターンで形成された導電塗膜３は印刷形成されたものであり、加熱乾燥工程、熱プレス工程、及び最終加熱工程を経て完全に硬化させられる。

前記導電塗膜３は、リング状にパターン形成されたコモン領域３ａと、前記コモン領域３ａの内周に沿って所定の間隔を置いて、内方向に凸状にパターン形成されたＡ相領域３ｂと、前記コモン領域３ａの外周に沿って所定の間隔を置いて外方向に凸状にパターン形成されたＢ相領域３ｃとで構成される。

図１に示すように、エンコーダにはコモン摺動子４a、第１摺動子４ｂ及び第２摺動子４ｃが固定して設けられている。またこれら摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの後端部は図示しない外部接続部に取り付けられる。

図１に示すエンコーダでは、前記接点基板１が中心１ａを軸として回転すると、前記コモン摺動子４ａは前記コモン領域３ａ上を常に摺動し、前記第１摺動子４ｂは、前記Ａ相領域３ｂ上と前記Ａ相領域３ｂ間の絶縁基板表面を交互に摺動し、また前記第２摺動子４ｃは、前記Ｂ相領域３ｃ上と前記Ｂ相領域３ｃ間の絶縁基板表面を交互に摺動する。

図２は、図１に示す各摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの裏面側（摺接面側）を上にして示した部分斜視図である。図３は図２に示す前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの先端部１０を板厚方向から切断した部分拡大断面図である。前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの先端部１０は、前記接点基板１表面に形成された導電塗膜３上を摺動する部分である。なお図２，図３に示す符号１０ａは、図１に示す摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの摺接面である裏面に相当するが、説明の便宜上、「表面１０ａ」して説明することとする。

図２および図３に示すように前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃは、基材１１と、前記基材１１の先端部１０の表面１０ａに形成されたロジウムからなる摺動突起１２とを有して構成される。

前記基材１１は、図３に示すように、例えばりん青銅板１３の全ての面上に、ニッケルメッキ層（下地層）１４が施され、さらに前記ニッケルメッキ層１４の全ての面上に銀メッキ層１５が施されたものである。りん青銅板１３に前記ニッケルメッキ層１４を介して前記銀メッキ層１５をメッキ形成することで、局部電池形成による、絶縁性の銅酸化物の生成を抑制し、前記銀メッキ層１５の表面に溶出し、導通不良が発生することを防いでいる。

前記ロジウムから成る摺動突起１２は前記基材１１の先端部１０の表面１０ａに融着している。前記摺動突起１２を構成するロジウムは、前記基材１１の最表面層である銀メッキ層１５を構成する銀と金属結合しており、前記摺動突起１２は強固に前記基材１１に取り付けられている。

前記摺動突起１２は後述する製造方法で説明するように、例えば、メタルジェット方式で形成されたものである。メタルジェット方式を用いることでロジウムから成る摺動突起１２を適切に前記基材１１に融着させることが可能である。

前記摺動突起１２は、前記基材１１の先端部１０の表面１０ａに、例えば略半球状で融着し、図３に示すように前記摺動突起１２の表面１２ａは、丸みを帯びている（凸型曲面状で形成されている）。これにより、前記摺動突起１２が滑らかに前記接点基板１の導電塗膜３上を摺動でき、前記接点基板１側に損傷等を与える不具合を抑制できる。なお、前記メタルジェット方式を用いることで、前記摺動突起１２の表面１２ａを適切に半球状や半楕円球に形成できる。

図４に示す実施形態のように、前記摺動突起１２自体は略球状あるいは楕円球であり、前記摺動突起１２の一部が前記基材１１の先端部１０の表面１０ａに埋め込まれてもよい。ただし前記摺動突起１２の表面１２ａは図３と同様に、前記基材１１の先端部１０の表面１０ａから一部、半球状や半楕円球状で突出した状態になっている。また図４においても、前記摺動突起１２を構成するロジウムは、前記基材１１の最表面層である銀メッキ層１５を構成する銀と金属結合しており、前記摺動突起１２は強固に前記基材１１に取り付けられている。

前記摺動突起１２を構成するロジウムは、非常に硬度が高い（ビッカース硬度７００程度、モース硬度６）。銀、金（モース硬度２．５〜３）、パラジウム（モース硬度４．８）や特許文献１記載のＡｇ−Ｐｄ−Ａｕ合金（ビッカース硬度２７０程度、モース硬度はおおよそ４）のいずれと比較しても、前記ロジウムの硬度は高い。従って、展延性の高い金のように摺動により容易に摩耗したり、絶縁領域に金を延ばしてしまう問題がない。またロジウムは銀のように硫化して電気絶縁性の硫化銀を生成する問題や、パラジウムのように空気中の有機物の重合触媒として働き、接点部に電気絶縁性の有機物（通称；ブラウンパウダー）を生成する「ポリマリゼーション」の問題等がなく化学的性質が安定している。そしてこのように硬度が高く化学的性質も優れたロジウムからなる前記摺動突起１２の表面１２ａが前記基材１１の表面１０ａから突出しているため、前記摺動子４ａ，４ｂ,４ｃの先端部１０は前記接点基板１の摺動面に、前記摺動突起１２の部分が当接し、これにより耐摩耗性等に代表される摺動特性や接触信頼性を従来に比べて向上させることが出来る。

また図２〜図４に示すように、前記摺動突起１２を前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの先端部１０の一部にのみに設けているから、高価なロジウムの使用を少なく出来る。特に、本実施形態では、前記基材１１を、特に従来から知られている安価なりん青銅板１３等で形成できるため、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造コストを低く抑えることが可能である。

また、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃを構成する基材１１に、優れた摺動特性や接触信頼性の要件が必要なくなるため、材質や構造の選択性を従来に比べて広げることができる。例えば前記基材１１をりん青銅板１３のみ、あるいは前記基材１１をりん青銅板１３とニッケルメッキ層１４とで構成することも可能である。また、バネ性に優れたステンレスにニッケルクラッドを貼り付けたものも使用できる。特に、前記基材１１には弾性接点として優れ、繰り返しの使用によっても前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの先端部１０の接点基板１の摺動面に対する付勢力（接触力）を一定に保ち得る材質を選択することが好ましい。また図３，図４で示す実施形態では、基材１１の最表層が銀メッキ層１５であるが、例えば銀メッキ層１５が硫化した場合でも、接点基板１の表面に接触するのは摺動突起１２であるため、接触不良を起こすことがなくなる。

また、接点基板１が中心１ａを軸として回転し、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが固定されているエンコーダ等の電子部品において、前記銀メッキ層１５を前記基材１１の最表層に設け、前記基材１１の外部接続部との取付部１６には、前記銀メッキ層１５が露出しているため、前記取付部１６を図示しないプリント基板に設けた前記外部接続部の導電パターン（図示せず）に適切に半田付けが出来る。したがって簡単且つ確実に、ばらつき小さく前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃを前記外部接続部に取り付けることが出来る。摺動突起１２を構成するロジウムに対し半田付けは出来ない。したがって前記基材１１の全ての面にロジウムをメッキ等で形成してしまうと、上記したように製造コストが高くなるばかりでなく、前記取付部１６を半田付けできないという不具合が生じる。しかし本実施形態では、前記ロジウムからなる摺動突起１２を前記基材１１の先端部１０にのみ設けているから、前記基材１１の最表層を半田可能な材質で形成すれば、前記取付部１６を適切に外部接続部に半田付けできる。

また図２〜図４では、前記摺動突起１２が複数設けられているが、前記摺動突起１２は一個であってもよい。ただし前記摺動突起１２を複数設け、しかもこのとき各摺動突起１２を点在させたほうが、前記接点基板１の摺動面の導電塗膜３上をより確実に前記摺動突起１２が摺動し、接触信頼性を向上させることが可能である。

また図１に示すエンコーダでは、接点基板１が中心１ａを軸として回転し、摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが固定されていたが、逆に摺動子４ａ，４ｂ，４ｃが回転し接点基板１が固定されている態様であっても本実施形態を使用できる。またエンコーダに限らず、可変抵抗器の摺動子などにも本実施形態を適用できる。

次に図２に示す摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造方法について説明する。
まず、摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの折り曲げ加工前の平面形状に加工されたりん青銅板１３の全ての面に、ニッケルメッキ層（下地層）１４をメッキ形成し、さらに前記ニッケルメッキ層１４の全ての面に銀メッキ層１５をメッキ形成して基材１１を形成する。そして、前記基材１１を図２に示すように折り曲げ加工する。

図５はメタルジェット装置２０の一部分の断面形状を示す部分断面図である。前記メタルジェット装置２０を構成するノズル２３内には線材２１およびガスを通すための細孔２２が形成されている。ノズル２３先端の開口部２４の近傍には、前記開口部２４からガスが流れ出るのを止めるための遮断板２５が設けられており、また前記遮断板２５によって前記細孔２２を封鎖したときにガスを逃がすためのバイパス口２６が設けられている。

電極２７は例えばタングステンからなり、その先端が開口部２４より突き出した線材２１の先端の近傍に位置するように配置されている。

図５に示すように、ロジウムからなる線材２１を、前記細孔２２内に通し前記開口部２４より突き出した状態にする。このとき前記遮断板２５により前記細孔２２を封鎖して、ガスを前記バイパス口２６から噴出させ、前記ガスが前記開口部２４に流れないようにする。これにより前記線材２１と電極２７との間に電圧を印加して放電を発生させる。

前記放電を以下の工程により行う。まず大きな電圧値（１０００Ｖ以上）をきわめて短い時間発生させ、前記線材２１の先端と電極２７との間に放電を生じさせる。次に、印加電圧値を低下させていき、低い電圧値（数百Ｖ）で一定時間（高電圧値のときの時間よりも長い時間）に保って、前記線材２１の先端に溶融球２８が成長するのに必要なエネルギーを与える。そして前記溶融球２８が所定の大きさまで成長した後、前記遮断板２５を開く方向に移動させて、細孔２２から開口部２４を通じて外部に高速ガス流を噴射させる。このガス流の圧力により前記溶融球２８は切り離されて飛翔する。

このとき図２に示す基材１１の先端部１０の表面１０ａを前記メタルジェット装置２０のノズル２３の開口部２４に対向させることで、ロジウムからなる前記溶融球２８が前記基材１１の先端部１０の表面１０ａに融着する。

上記したメタルジェット方式により、ロジウムからなる摺動突起１２を適切且つ簡単に前記基材１１の融着させることが出来、また上記した動作を繰り返し行えば、複数の夫々ほぼ同じ大きさの摺動突起１２を、前記基材１１に融着させることが出来る。

上記したメタルジェット方式では、高融点金属にも適用できる。ロジウムの融点は概ね２０００℃であり、金の融点（概ね１０００℃）やＮｉの融点（概ね１５００℃）などに比べて高いが、このような高融点材料でも溶融球２８を形成でき、ロジウムからなる摺動突起１２を、所定の大きさで且つ所定場所に所定数だけ融着させることが出来る。

上記した摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造方法によれば、まず基材１１を所定の形状に曲げ加工した後、前記ロジウムからなる摺動突起１２を形成する。

前記ロジウムは、硬度が非常に高いため、前記ロジウムを仮に前記基材１１の全ての面にメッキ等した場合、所定形状に曲げ加工することが難しくなり、また曲げ加工によって前記ロジウムで形成されたメッキ層にクラック等が生じるといった問題が発生しやすいが、本実施形態では、ロジウムを設ける前に基材１１を曲げ加工し、その後、上記したメタルジェット方式を用いて、前記基材１１の先端部１０の表面１０ａにのみ部分的に、ロジウムからなる摺動突起１２を設けるため、特に上記した曲げ加工の困難性やクラック等の問題は生じず、簡単且つ適切に前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃを形成できる。またロジウムは非常に高価な材料であるが、本実施形態では、基材１１の先端部１０に、数個、ロジウムからなる摺動突起１２を設けるだけであるため、前記摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造コストが従来に比べて、さほど上昇しない。むしろ、前記基材１１には、耐摩耗性等の摺動特性や接触信頼性が特に必要なくなるため、前記基材１１の材質や構造を従来に比べてより自由に選択でき、したがって例えば、前記基材１１を従来に比べてより安価な材質で形成することもでき、摺動子４ａ，４ｂ，４ｃの製造コストを従来に比べて低く抑えることも可能である。

エンコーダの構成を示す部分正面図、 摺動子の摺接面側を上にして示した部分斜視図、 図２に示す前記摺動子の先端部を板厚方向から切断した部分拡大断面図、 図３とは異なる構造の前記摺動子の先端部を板厚方向から切断した部分拡大断面図、 メタルジェット装置の一部分の断面形状を示す部分断面図、

符号の説明

１ 接点基板
２ 絶縁基板
３ 導電塗膜
３ａ コモン領域
３ｂ Ａ相領域
３ｃ Ｂ相領域
４ａ コモン摺動子
４ｂ 第１摺動子
４ｃ 第２摺動子
１０ （摺動子の）先端部
１１ 基材
１２ 摺動突起
１３ りん青銅板
１４ ニッケルメッキ層（下地層）
１５ 銀メッキ層
２０ メタルジェット装置
２１ 線材
２２ 細孔
２５ 遮断板
２７ 電極
２８ 溶融球

Claims (5)

1. 基板に設けられた導電部を有する摺動面を摺動する摺動子において、
   前記摺動子は、基材と、前記基材の前記摺動面を摺動する先端部に設けられた、ロジウムからなる摺動突起と、を有して構成されることを特徴とする摺動子。
2. 前記摺動突起は複数設けられている請求項１記載の摺動子。
3. 前記摺動突起は、前記基材に融着されている請求項１又は２に記載の摺動子。
4. 前記摺動突起は、メタルジェット方式により前記基材に融着される請求項３記載の摺動子。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された摺動子と、摺動面の少なくとも一部に導電部を有する基板と、を有して成ることを特徴とする電子部品。

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