JP3372636B2 - 抵抗基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変抵抗器、あるいは電
装センサー、産業機械用位置センサー、一般ボリューム
等に使用する転写型抵抗基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変抵抗器の抵抗基板に使用する
抵抗インクの組成は、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絶縁基板上に直接スクリーン印刷等
の方法で抵抗体層を形成、乾燥、硬化させ皮膜型抵抗器
抵抗体としていた。

【０００３】また、他の従来例として特公昭60−38012
号公報の技術は、主としてカーボン或いはグラファイト
微粉末よりなる導電性粉末を、芳香族ポリイミド樹脂で
結合してなる抵抗体層を、少なくとも500ppm以上のヒド
ロキノン及びその他の誘導体等の重合禁止剤を含有する
ジアリルイソフタレート樹脂ジクミルパーオキサイト等
の重合開始剤及び無機充填剤とから成る基板上に直接ス
クリーン印刷等の方法で形成した後、加熱、圧縮成形し
て抵抗体と基体とを一体化する。これにより、耐熱性と
長寿命を兼ね備えた抵抗器を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来例
のうち前者では、カーボンファイバーの影響を受け抵抗
体の表面に、図６に示すように、１μm〜３μm程度の凹
凸が形成される。

【０００５】この抵抗体上を金属接点ブラシが摺動する
と凹凸の凸部分が削られ摩耗粉が発生する。そして、こ
の摩耗粉が金属接点ブラシと抵抗体との間に介在すると
接触抵抗の増大の原因となっていた。

【０００６】カーボンファイバーを含有していない抵抗
インクでは、スクリーン印刷のメッシュを細かいものを
用いることで印刷表面をなめらかにできるが、カーボン
ファイバーを含有していないために抵抗体層の削れが進
行し易いという問題があった。一方、カーボンファイバ
ーを含有した抵抗インクではスクリーンメッシュを細か
くしても印刷表面をなめらかにすることは困難であっ
た。

【０００７】また、前記従来例のうち後者は、上記の抵
抗器に用いられる抵抗基板では、芳香族ポリイミド樹脂
で構成する抵抗体のガラス転移点Ｔgをジアリルイソフ
タレート樹脂の加熱成形温度（200℃）以上にすること
は製法上不可能である。

【０００８】また、摺動寿命を考えた場合、接触摺動式
可変抵抗器ではその抵抗皮膜のガラス転移点Ｔgが高い
程長寿命といえる傾向があるが、上記の方法では抵抗皮
膜のガラス転移点Ｔgは基板材料の成形可能温度に支配
され、芳香族ポリイミド樹脂で本来得ることのできるガ
ラス転移点Ｔgに達成することができない。このため、
抵抗体層の寿命を最大限に利用することができない。

【０００９】さらに、成形後の抵抗体（芳香族ポリイミ
ド）はいわゆるＢステージ状態にあるため、その後の熱
履歴により抵抗値が大きく変化する可能性がある。

【００１０】

【００１１】本発明の目的は、抵抗体層のガラス転移点
Ｔｇも基板材料のガラス転移点Ｔｇも最大限に引き出す
ことができ、抵抗体層の寿命を最大限に利用することが
でき、また、抵抗体層は成形後の熱履歴により抵抗値が
変化することがない抵抗基板の製造方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、導電粉とカ
ーボンファイバーとをガラス転移点が３００℃以上とな
る耐熱性の末端アセチレン化ポリイソイミドオリゴマー
に分散した抵抗インクを鏡面加工した金属板上に印刷し
て抵抗体層を形成し、 前記抵抗体層を３５０〜３８０℃
で加熱硬化させ、 前記金属板上に形成した前記抵抗体層
を金型内において耐熱性エポキシ樹脂により基板形状に
成形し、 前記金属板を剥離することにより、 前記耐熱性
エポキシ樹脂により成形された基板に前記抵抗体層を転
写することを特徴とする抵抗基板の製造方法により達成
される。

【００１３】また、上記目的は、前記耐熱性エポキシ樹
脂として、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用い
ることにより達成される。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】前記製造方法により、抵抗体層のガラス転移点
や基板材料のガラス転移点を最大限に引き出すことがで
き、抵抗体層の寿命を最大限に利用することができる。
また、抵抗体層は成形後の熱履歴により抵抗値が変化す
ることがない。

【００１７】

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１９】まず、本発明の第１の実施例を説明する。
この第１の実施例における皮膜型抵抗器抵抗体は、少な
くともカーボンファイバー及びカーボンブラック耐熱性
の樹脂に分散含有して成る抵抗インクを鏡面に加工した
金属板上に所定の形状に形成し、完全に乾燥硬化した
後、耐熱性熱硬化性形成材の成形転写によって形成され
た基板及び抵抗体層表面が鏡面状態であるものである。

【００２０】熱硬化性樹脂としてはワニス化が可能で、
摺動時の発熱に耐えることが確認されているポリイミド
樹脂が摺動寿命の点から特に優れている。

【００２１】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。

【００２２】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、抵
抗インク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。

【００２３】カーボンファイバとしては、ミルドカーボ
ンファイバやチヨッ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ッシュをカーボ
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じるため好
ましくない。

【００２４】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。

【００２５】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、これらをボールミル
や三本ロールミル等の分散混合装置によって混練するこ
とにより、抵抗インクが製造される。

【００２６】このようにして製造された抵抗インクを公
知のスクリーン印刷法にて鏡面に加工した金属板上に所
定の形状に形成し、完全に乾燥硬化した後、耐熱性熱硬
化性成形材の成形転写によって形成された基板及び抵抗
体層表面が鏡面状態である抵抗基板が形成される。

【００２７】なお、上記抵抗体層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。

【００２８】また、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ッキや銀メッ
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。

【００２９】以下、抵抗インクの一例を示してある。

【００３０】〔実施例１〕 ポリイミド樹脂 100 pbw 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） メチルトリグライム 130 pbw 上記各成分を配合し、これを三本ロールミルにより混
合、分散して抵抗インクを製造した。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例を説明する。

【００３２】図１〜図３は本発明の第２の実施例の各製
造工程を示し、図１は一次基板の製造工程を示す説明
図、図２は加熱成形の製造工程を示す説明図、図３は黄
銅条剥離の製造工程を示す説明図、図４は本発明の実施
例における表面粗さデータを示す説明図、図５は本発明
の実施例を従来例と比較して微小区間摺動寿命試験にお
ける集中接触抵抗Ｒｃmax値を示す説明図である。

【００３３】第２の実施例の製造方法を図１〜図３を参
照して説明する。図１に示すように、カーボン等の導電
粉と導電性のカーボンファイバーを末端アセチレン化ポ
リイソイミドオリゴマー中に分散させた抵抗体層１を１
次基板である黄銅条、アルミ、スチール等の鏡面加工し
た金属板２上に形成した後、３５０℃〜３８０℃で２〜
３時間加熱硬化させ１次基板３を得る。ガラス転移点Ｔ
ｇは３００℃以上となる。４はポリイミド系樹脂、Ａｇ
等の導体である。

【００３４】この１次基板３上の抵抗体層１を、図２に
示すように、金型５内において２次基板であるクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂等の耐熱性の高い熱硬化性
樹脂６で基板形状に成形する。

【００３５】この成形物を金型５より取り出し、１次基
板３をピーリングすると元々１次基板３上に形成されて
いた抵抗体層１は図３に示すように２次基板（熱硬化性
樹脂）６側へ転写、一体化し表面が鏡面状態の抵抗基板
７が得られる。

【００３６】図４は本発明の実施例における表面粗さデ
ータを示す説明図である。

【００３７】この図４から明らかなように、本発明の抵
抗基板では表面粗さが0.1μm〜0.5μmと非常になめらか
になっている。一方、前述したように従来品では図６に
示すように１μm〜３μm程度の凹凸が形成されている。

【００３８】図５は本発明の実施例を従来例と比較して
微小区間摺動寿命試験における集中接触抵抗Ｒｃmax値
を示す説明図である。

【００３９】本発明の抵抗基板の微小区間摺動寿命試験
を行うと、図５に示すは微小区間摺動寿命試験における
集中接触抵抗Ｒｃmax値データから明らかなように、従
来品（破線で示してある）は摺動回数によりＲｃ％が大
きく変化しているのに対し、本実施例品（実線で示して
ある）は変化が１０％程度と殆ど変化しない。従来品の
寿命は１億回前後であるのに対して、本実施例の寿命は
３億回以上であった。なお、横軸は摺動回数（単位：億
回）、縦軸は全抵抗値に対するＲｃ（接触抵抗）％であ
る。

【００４０】前記第１の実施例にあっては、鏡面に加工
した金属板上に形成した抵抗体層を成形転写した抵抗基
板であるため、表面の粗さが0.1μm〜0.5μmと非常にな
めらかであり、カーボンファイバーを含有しているの
で、図４のデータに示すように削れが進行しにくいとい
う効果が得られる。また、摩耗粉の発生も少ないため金
属接点ブラシと抵抗体との間に摩耗粉が介在することが
無くなり接触抵抗が低く安定しているという効果も得ら
れる。

【００４１】前記第２の実施例にあっては、抵抗体層１
のガラス転移点Ｔgも基板材料のガラス転移点Ｔgも最大
限に引き出すことができ、抵抗体層１の寿命を最大限に
利用することができる。また、抵抗体層１は完全に硬化
した状態であるため、その後の熱履歴により抵抗値が変
化することはない。

【００４２】

【発明の効果】請求項１、２に記載の発明によれば、抵
抗体層のガラス転移点や基板材料のガラス転移点を最大
限に引き出すことができ、抵抗体層の寿命を最大限に利
用することができる。また、抵抗体層は成形後の熱履歴
により抵抗値が変化することがない。

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２の実施例の一次基板の製造工程を
示す説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例の加熱成形の製造工程を
示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例の黄銅条剥離の製造工程
を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例における表面粗さデータを示す
説明図である。

【図５】本発明の実施例を従来例と比較して微小区間摺
動寿命試験における集中接触抵抗Ｒｃｍａ×値を示す説
明図である。

【図６】従来例における表面粗さデータを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 抵抗体層 ２ 金属板 ３ １次基板 ５ 金型 ６ ２次基板 ７ 抵抗基板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電粉とカーボンファイバーとをガラス
   転移点が３００℃以上となる耐熱性の末端アセチレン化
   ポリイソイミドオリゴマーに分散した抵抗インクを鏡面
   加工した金属板上に印刷して抵抗体層を形成し、 前記抵抗体層を３５０〜３８０℃で加熱硬化させ、 前記金属板上に形成した前記抵抗体層を金型内において
   耐熱性エポキシ樹脂により基板形状に成形し、 前記金属板を剥離することにより、 前記耐熱性エポキシ樹脂により成形された基板に前記抵
   抗体層を転写することを特徴とする抵抗基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】請求項１に記載された抵抗基板の製造方法
   において、 前記耐熱性エポキシ樹脂として、クレゾールノボラック
   型エポキシ樹脂を用いることを特徴とする抵抗基板の製
   造方法。