JP3855410B2

JP3855410B2 - Resistance paste, strain gauge using the same, and multidirectional operation body

Info

Publication number: JP3855410B2
Application number: JP33143897A
Authority: JP
Inventors: 謙一高畠
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: JPH11162254A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてゲーム機やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の操作部に、操作方向の検出用として使用される抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゲーム機やパーソナルコンピュータ等の電子機器の多機能化や多様化に伴って、操作部が前後左右に操作可能な多方向操作体によって表示画面の座標入力を行うものが増え、この多方向操作体の操作方向の検出用に各種歪ゲージが多く用いられている。
【０００３】
従来のこの種の歪ゲージとしては、特開平７−２４３８０５号公報に記載された印刷タイプのものが知られており、絶縁基板に抵抗ペーストを印刷して多数の歪ゲージを同時に製作できるため、安価でかつ取扱いも容易なものとなっている。
【０００４】
このような従来の印刷タイプの歪ゲージについて、図３及び図４を用いて説明する。
【０００５】
図３（ａ）は従来の歪ゲージの断面図であり、同図において、１はリン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板、２はエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂バインダに銀粉やカーボンパウダー等の導電粉を分散した電極、３は両端が電極２に接続された抵抗体である。
【０００６】
そして、抵抗体３は、熱硬化性の変性フェノール樹脂等の樹脂バインダ４の１００重量部に対し、導電粉５として、粒子の繋がりが比較的少ない低ストラクチャーの、すなわちフタル酸ジブチルを単位重量当りどれだけ吸収するかを示す吸油量（以下、ＤＢＰ吸油量と記載する）が１００ｍｌ／１００ｇ以下と小さく、平均粒子径１〜２０μｍのグラファイトを２０〜２００重量部、または平均粒子径０．５〜５μｍのニッケルや銅等を５００〜９００重量部配合した抵抗ペーストを、絶縁基板１の上に印刷することによって形成されている。
【０００７】
以上の構成において、図３（ａ）の状態から絶縁基板１に荷重を加えて撓ませると、図３（ｂ）に示すように、絶縁基板１上に印刷形成された抵抗体３も撓んで圧縮方向に機械的歪が生じるため、樹脂バインダ４内に配合された導電粉５の間の距離が狭まり、抵抗体３の抵抗値は小さくなる。
【０００８】
また、これとは逆方向に荷重を加えて絶縁基板１を反らせると、抵抗体３には引張り方向に機械的歪が生じて導電粉５の間の距離が広がるため、抵抗値は大きくなり、これらの抵抗値の変化が電極２を介して機器の電子回路（図示せず）に送られることによって、歪ゲージに加えられた歪が検出されるものであった。
【０００９】
この時、歪ゲージの抵抗値は、加えられた引張り或いは圧縮方向の歪量に比例して、本来直線的に変化するはずであるが、実際には樹脂バインダ４内に配合された導電粉５が互いに干渉し合うため、図４に示すように、歪ゲージの歪と抵抗値変化率の関係は、本来の直線に対し１０数％程度のずれが生じた曲線を示すものとなっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の抵抗ペーストとこれを用いた歪ゲージにおいては、樹脂バインダ４内に配合されたグラファイトやニッケル、銅等の導電粉５の形状が鱗片状もしくは板状の粉体であるため、特に抵抗体３を圧縮する方向に歪ゲージを撓ませた場合、導電粉５が内部で干渉し合い突っ掛かりが生じて、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化せず、歪に対する抵抗値変化の直線性が悪くなるという課題があった。
【００１１】
また、グラファイトは、粉体中に炭素がどれだけ含まれているかを示す固定炭素量が７５％〜９５％と一般的に低く、炭素以外の有機物等は湿気を含み易いため、高湿度環境下で使用する場合、湿度によって抵抗値変動が大きくなるという課題もあった。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られると共に、高湿度環境下でも抵抗値変動の少ない抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の抵抗ペーストは、熱硬化性の樹脂バインダに、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを配合するものとし、しかもそのカーボンパウダーとしても、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなるものを用いて、抵抗ペーストを構成するものである。
【００１４】
これにより、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、熱硬化性の樹脂バインダ１００重量部に対し、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでフタル酸ジブチル吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを１５重量部〜２５０重量部配合した抵抗ペーストであって、上記カーボンパウダーが、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなる抵抗ペーストとしたものであり、この抵抗ペーストを用いて印刷形成した抵抗体は、導電粉の形状が球状であるため、機械的歪を生じさせても樹脂バインダ内部で導電粉が干渉し合うことがなく、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られる歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができるという作用を有する。また、そのカーボンパウダーとしても、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなるものとしており、これらのカーボンパウダーは固定炭素量が９９％以上と一般のグラファイトに比べて高く、他の浸水性を有する有機物等が殆ど含まれていないため、高湿度環境下での抵抗値変動を少なくすることができるという作用を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の抵抗ペーストを絶縁基板上に印刷して抵抗体を形成し、この抵抗体の機械的な歪を抵抗値変化として検出する歪ゲージとしたものであり、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた歪ゲージが得られるという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の抵抗ペーストを印刷し、複数の抵抗体を形成した絶縁基板と、絶縁基板に装着され、傾倒操作することによって抵抗体に機械的歪を生じさせる操作部からなる多方向操作体としたものであり、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた多方向操作体を得ることができるという作用を有する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による歪ゲージの断面図であり、同図において、リン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板１の上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂バインダに銀粉やカーボンパウダー等の導電粉を分散した電極２が印刷形成されていることは、従来の技術の場合と同様であるが、両端が電極２に接続された抵抗体８は、熱硬化性の変性フェノール樹脂等の樹脂バインダ４に、平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを導電粉９として配合した抵抗ペーストを、印刷することによって形成されている。
【００２１】
以上の構成において、絶縁基板１に荷重を加えて撓ませると、絶縁基板１上に印刷形成された抵抗体８が撓んで圧縮方向または引張り方向の機械的歪が生じ、樹脂バインダ４内に配合された導電粉９の間の距離が変化するため、抵抗体８の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化が電極２を介して機器の電子回路（図示せず）に送られることによって、歪ゲージに加えられた歪が検出されることは、従来の技術の場合と同様である。
【００２２】
以上のような抵抗ペースト及び歪ゲージの具体的な製作方法と、その特性について説明する。
【００２３】
抵抗ペーストは、熱硬化性の変性フェノール樹脂を樹脂バインダ４として用い、これに導電粉９と溶剤であるイソホロンとを混合して、ロールミルにより混練分散させる方法にて製作した。
【００２４】
そして、抵抗ペーストの導電粉９は、平均粒子径８０ｎｍでＤＢＰ吸油量２８ｍｌ／１００ｇのサーマル級カーボンブラックと、平均粒子径７０ｎｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇの黒鉛化カーボン、平均粒子径６μｍ及び２０μｍでＤＢＰ吸油量３０ｍｌ／１００ｇのメソフェーズカーボンマイクロビーズ、平均粒子径５μｍ及び２０μｍでＤＢＰ吸油量１０ｍｌ／１００ｇのガラス状カーボンを用い、その配合比や平均粒子径等を変えて上記の方法により数種類の抵抗ペーストを製作した。
【００２５】
なお、サーマル級カーボンブラックは旭カーボン製の旭サーマル、黒鉛化カーボンは東海カーボン製の＃３８００、メソフェーズカーボンマイクロビーズは大阪ガス製のＭＣＭＢ、ガラス状カーボンは日本カーボン製のＩＣＢが一般に知られている。
【００２６】
また、比較用の従来の抵抗ペーストとして、導電粉をグラファイトとしたものも、同様にその配合比や平均粒子径等を変えて数種類製作した。
【００２７】
そして、電極２が印刷形成された絶縁基板１の上に、これらの抵抗ペーストを用いて抵抗体８を印刷形成して歪ゲージを製作した後、絶縁基板１に荷重を加えて抵抗体８に歪を生じさせ、その時の歪に対する抵抗値変化率と抵抗値変化の直線性を評価した。
【００２８】
また、これらの歪ゲージを６０℃９０〜９５％ＲＨの高湿度環境下に１０００時間放置した後、抵抗値を測定し湿度に対する抵抗値変化率を評価した。
【００２９】
以上のように行った特性評価の結果について、（表１）を用いて説明する。
【００３０】
【表１】

【００３１】
（表１）から明らかなように、ＤＢＰ吸油量が８０ｍｌ／１００ｇである従来のグラファイトを導電粉として用いた比較例１，２の歪に対する抵抗値変化率０．５〜０．８％に対し、導電粉がサーマル級カーボンブラックや黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンである実施例１〜６は、ＤＢＰ吸油量が１０〜６０ｍｌ／１００ｇと小さいため、歪に対する抵抗値変化率が０．６〜１．５％と、高い抵抗値変化率を得ることができた。
【００３２】
また、歪ゲージを撓ませた際に、樹脂バインダ内で鱗片状のグラファイトの導電粉が干渉し合う、比較例１，２の歪に対する抵抗値変化の直線性が８〜１０％であるのに対して、導電粉の形状が球状である実施例１〜６の直線性は５％以下と、歪に対する抵抗値変化の良好な直線性を示している。
【００３３】
さらに、固定炭素量が７５〜９５％であるグラファイトを使用した比較例１，２の高湿度環境下での抵抗値変動が５％以上と大きくなるのに対し、固定炭素量が９９％以上であるサーマル級カーボンブラックや黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンを導電粉に用いた実施例１〜６は、高湿度環境下での抵抗値変動も３％以下と少なくなることが確認できた。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、熱硬化性の樹脂バインダに、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを配合した抵抗ペーストを用いて歪ゲージを構成することによって、歪に対する高い抵抗値変化率が得られると共に、歪に対する抵抗値変化がスムーズに変化し良好な直線性が得られる歪ゲージを得ることができるものである。
【００３５】
また、カーボンパウダーに、固定炭素量が９９％以上であるサーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つを用いることによって、高湿度環境下での抵抗値変動を少なくすることもできる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態による多方向操作体の外観斜視図であり、同図において、１１はリン青銅板の表面に絶縁処理が施された弾性を有する絶縁基板、１２は絶縁基板１１の中央部に下端が固定された操作部で、絶縁基板１１の四隅は剛体の取付台１３に固定されている。
【００３７】
そして、絶縁基板１１の上面には、操作部１２を挟んで左右に一対の第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂが、前後には一対の第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂが、実施の形態１と同様の抵抗ペーストを用いて印刷形成されている。
【００３８】
以上の構成において、操作部１２の上端を左方向に傾倒操作すると、この荷重によって絶縁基板１の左面は凹面に右面は凸面に変形し、第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂには各々圧縮方向と引張り方向の機械的歪が生じるため、樹脂バインダ内に配合された導電粉の間の距離が変化して、第一の抵抗体１４Ａの抵抗値は小さく第一の抵抗体１４Ｂの抵抗値は大きくなって、この抵抗値の変化が機器の電子回路（図示せず）に送られ、各々に加えられた歪が検出される。
【００３９】
そして、これとは逆に、操作部１２の上端を右方向に傾倒操作した場合には、第一の抵抗体１４Ａの抵抗値は大きく第一の抵抗体１４Ｂの抵抗値は小さくなり、同様に、前後方向に傾倒操作した場合には、第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂの抵抗値が各々変化することによって、操作部１２がどの方向にどれだけ傾倒操作されたかが検出されるように構成されている。
【００４０】
また、絶縁基板１１上に印刷形成された第一の抵抗体１４Ａ，１４Ｂや第二の抵抗体１５Ａ，１５Ｂには、実施の形態１と同様の抵抗ペーストが用いられているため、機械的歪が生じても樹脂バインダ内部で導電粉が干渉し合うことがなく、歪に対するスムーズな抵抗値変化が行われる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の抵抗ペーストを用いて多方向操作体を構成することによって、歪に対する高い抵抗値変化率と良好な直線性が得られると共に、高湿度環境下での抵抗値変動の少ない多方向操作体を得ることができるものである。
【００４２】
なお、以上の説明では、歪ゲージの抵抗体８や多方向操作体の抵抗体１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂを、リン青銅板の表面に絶縁処理が施された絶縁基板１や絶縁基板１１に印刷形成した構成について説明したが、抵抗体を印刷形成する絶縁基板は、ある程度の弾性を有するものであれば、セラミック等の無機絶縁物或いはポリエステル樹脂やフェノール樹脂等の絶縁樹脂でも実施が可能なことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、熱硬化性の樹脂バインダ１００重量部に対し、導電粉として平均粒子径７０ｎｍ〜２０μｍでフタル酸ジブチル吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以下の球状のカーボンパウダーを１５重量部〜２５０重量部配合した抵抗ペーストであって、上記カーボンパウダーが、サーマル級カーボンブラックまたは黒鉛化カーボン、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボンの少なくとも一つからなる抵抗ペーストとしたものである。これによれば、歪と抵抗値変化の良好な直線性が得られ、耐湿特性に優れた抵抗ペーストと、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による歪ゲージの断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による多方向操作体の外観斜視図
【図３】従来の歪ゲージの断面図
【図４】歪と抵抗値変化率の特性図
【符号の説明】
１，１１絶縁基板
２電極
４樹脂バインダ
８抵抗体
９導電粉
１２操作部
１３取付台
１４Ａ，１４Ｂ第一の抵抗体
１５Ａ，１５Ｂ第二の抵抗体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resistance paste used for detecting an operation direction in operation units of various electronic devices such as game machines and personal computers, and a strain gauge and a multidirectional operation body using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the increase in functionality and diversification of electronic devices such as game machines and personal computers, the number of coordinate input on the display screen has been increased by a multi-directional operation body that allows the operation unit to be operated front and rear, left and right. Various strain gauges are often used for detecting the operating direction of the operating body.
[0003]
As this type of conventional strain gauge, a printing type described in JP-A-7-243805 is known, and a large number of strain gauges can be manufactured simultaneously by printing a resistance paste on an insulating substrate. It is inexpensive and easy to handle.
[0004]
Such a conventional print type strain gauge will be described with reference to FIGS.
[0005]
FIG. 3A is a cross-sectional view of a conventional strain gauge, in which 1 is an insulating substrate having elasticity obtained by applying insulation treatment to the surface of a phosphor bronze plate, and 2 is a thermosetting material such as an epoxy resin. An electrode in which conductive powder such as silver powder or carbon powder is dispersed in a resin binder, 3 is a resistor having both ends connected to the electrode 2.
[0006]
The resistor 3 has a low structure, ie, dibutyl phthalate, as a conductive powder 5 with respect to 100 parts by weight of a resin binder 4 such as a thermosetting modified phenolic resin, that is, dibutyl phthalate per unit weight. The amount of oil absorption indicating how much is absorbed (hereinafter referred to as DBP oil absorption amount) is as small as 100 ml / 100 g or less, and 20 to 200 parts by weight of graphite having an average particle size of 1 to 20 μm, or an average particle size of 0.5 to It is formed by printing on the insulating substrate 1 a resistance paste containing 500 to 900 parts by weight of 5 μm nickel, copper, or the like.
[0007]
In the above configuration, when the insulating substrate 1 is bent by applying a load from the state of FIG. 3A, the resistor 3 printed on the insulating substrate 1 is also bent as shown in FIG. 3B. Since mechanical strain is generated in the compression direction, the distance between the conductive powders 5 blended in the resin binder 4 is reduced, and the resistance value of the resistor 3 is reduced.
[0008]
Further, if the insulating substrate 1 is warped by applying a load in the opposite direction, mechanical resistance is generated in the tensile direction in the resistor 3 and the distance between the conductive powders 5 is widened. These changes in resistance value are sent to the electronic circuit (not shown) of the device via the electrode 2 to detect the strain applied to the strain gauge.
[0009]
At this time, the resistance value of the strain gauge should change linearly in proportion to the applied strain in the tension or compression direction, but in reality, the conductive powder 5 mixed in the resin binder 4 is used. As shown in FIG. 4, the relationship between the strain of the strain gauge and the rate of change in resistance value shows a curve in which a deviation of about 10% or more from the original straight line has occurred.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional resistance paste and the strain gauge using the same, the shape of the conductive powder 5 such as graphite, nickel, copper, etc. blended in the resin binder 4 is a scaly or plate-like powder. When the strain gauge is bent in the direction in which the resistor 3 is compressed, the conductive powder 5 interferes with each other to cause a bump and the resistance value change with respect to the strain does not change smoothly. There was a problem that the sex became worse.
[0011]
Graphite generally has a low fixed carbon amount of 75% to 95%, which indicates how much carbon is contained in the powder, and organic substances other than carbon are likely to contain moisture. In the case of using in the above, there has been a problem that the resistance value fluctuates with humidity.
[0012]
The present invention is to solve such a conventional problem, the resistance value change with respect to the strain is smoothly changed and good linearity is obtained, and a resistance paste with less resistance value variation under a high humidity environment, An object of the present invention is to provide a strain gauge and a multidirectional operating body using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the resistance paste of the present invention is a mixture of a spherical carbon powder having an average particle diameter of 70 nm to 20 μm and a DBP oil absorption of 60 ml / 100 g or less as a conductive powder in a thermosetting resin binder , In addition, the carbon powder is composed of at least one of thermal grade carbon black or graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon to constitute a resistance paste.
[0014]
Thereby, the favorable linearity of a distortion and resistance value change is obtained, and the resistance paste excellent in the moisture-proof characteristic, the strain gauge using this, and a multidirectional operation body can be obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention is based on 15 parts by weight of spherical carbon powder having an average particle diameter of 70 nm to 20 μm and a dibutyl phthalate oil absorption of 60 ml / 100 g or less as conductive powder with respect to 100 parts by weight of thermosetting resin binder. It is a resistance paste containing 250 parts by weight of a weight part , wherein the carbon powder is a resistance paste made of at least one of thermal grade carbon black or graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon , Resistors printed using this resistance paste have a spherical conductive powder shape, so even if mechanical strain occurs, the conductive powder does not interfere with each other inside the resin binder, and the resistance value changes with respect to the strain. Can be obtained with a strain gauge and a multidirectional operating body that can smoothly change and obtain good linearity. It has the effect of say. The carbon powder is also composed of at least one of thermal grade carbon black or graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon. These carbon powders have a fixed carbon content of 99% or more and are generally used. Since it is higher than graphite and hardly contains other organic substances having water permeability, it has an effect of reducing resistance value fluctuation in a high humidity environment.
[0017]
The invention described in claim 2 is a strain gauge in which the resistor paste according to claim 1 is printed on an insulating substrate to form a resistor, and mechanical strain of the resistor is detected as a change in resistance value. Thus, it has an effect that a good linearity of strain and resistance value change can be obtained, and a strain gauge excellent in moisture resistance can be obtained.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, the resistive paste according to the first aspect is printed, an insulating substrate on which a plurality of resistors are formed, and the resistor is mechanically strained by being mounted on the insulating substrate and tilted. The multi-directional operating body is composed of an operating portion to be operated, and has the effect that a good linearity of strain and resistance value change can be obtained and a multi-directional operating body excellent in moisture resistance can be obtained.
[0019]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of the prior art, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a strain gauge according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an epoxy resin or the like is formed on an insulating substrate 1 having elasticity obtained by insulating a surface of a phosphor bronze plate. The electrode 2 in which conductive powder such as silver powder or carbon powder is dispersed in the thermosetting resin binder is printed and formed in the same manner as in the prior art, but the resistance is connected to the electrode 2 at both ends. The body 8 is printed on a resin binder 4 such as a thermosetting modified phenolic resin, and a resistance paste in which spherical carbon powder having an average particle diameter of 70 nm to 20 μm and a DBP oil absorption of 60 ml / 100 g or less is blended as the conductive powder 9 is printed. It is formed by.
[0021]
In the above configuration, when a load is applied to the insulating substrate 1 to bend it, the resistor 8 printed on the insulating substrate 1 is bent to cause a mechanical strain in the compression direction or the tensile direction, and is blended in the resin binder 4. Since the distance between the conductive powders 9 is changed, the resistance value of the resistor 8 is changed, and the change in the resistance value is sent to the electronic circuit (not shown) of the device via the electrode 2, The detection of the strain applied to the strain gauge is the same as in the prior art.
[0022]
A specific manufacturing method and characteristics of the resistance paste and strain gauge as described above will be described.
[0023]
The resistance paste was manufactured by using a thermosetting modified phenolic resin as the resin binder 4, mixing the conductive powder 9 and isophorone as a solvent, and kneading and dispersing with a roll mill.
[0024]
The conductive powder 9 of the resistance paste is composed of thermal grade carbon black having an average particle diameter of 80 nm and DBP oil absorption of 28 ml / 100 g, graphitized carbon having an average particle diameter of 70 nm and DBP oil absorption of 60 ml / 100 g, average particle diameters of 6 μm and 20 μm. Using mesophase carbon microbeads with a DBP oil absorption of 30 ml / 100 g, glassy carbon with an average particle diameter of 5 μm and 20 μm and a DBP oil absorption of 10 ml / 100 g, and changing the blending ratio, average particle diameter, etc. Resistive paste was made.
[0025]
In addition, Asahi Thermal made by Asahi Carbon is generally known for thermal grade carbon black, # 3800 made by Tokai Carbon for graphitized carbon, MCMB made by Osaka Gas for mesophase carbon microbeads, and ICB made by Nippon Carbon for glassy carbon. Yes.
[0026]
In addition, as a conventional resistance paste for comparison, several types of conductive powder made of graphite were produced in the same manner by changing the blending ratio, the average particle diameter, and the like.
[0027]
Then, the resistor 8 is printed and formed on the insulating substrate 1 on which the electrode 2 is printed by using these resistance pastes, and a strain gauge is manufactured. Strain was produced, and the resistance value change rate and the linearity of resistance value change with respect to the strain at that time were evaluated.
[0028]
These strain gauges were allowed to stand for 1000 hours in a high humidity environment of 60 ° C. and 90 to 95% RH, and then the resistance value was measured to evaluate the rate of change in resistance value with respect to humidity.
[0029]
The results of the characteristic evaluation performed as described above will be described using (Table 1).
[0030]
[Table 1]

[0031]
As is clear from (Table 1), the resistance value change rate with respect to strain of Comparative Examples 1 and 2 using conventional graphite having a DBP oil absorption of 80 ml / 100 g as conductive powder is 0.5 to 0.8%. In Examples 1 to 6, where the conductive powder is thermal grade carbon black, graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, or glassy carbon, the DBP oil absorption is as small as 10 to 60 ml / 100 g. A high resistance value change rate of 0.6 to 1.5% could be obtained.
[0032]
Further, when the strain gauge is bent, the linearity of the resistance value change with respect to the strain of Comparative Examples 1 and 2 in which the scaly graphite conductive powder interferes in the resin binder is 8 to 10%. On the other hand, the linearity of Examples 1 to 6 in which the shape of the conductive powder is spherical is 5% or less, indicating good linearity of resistance value change with respect to strain.
[0033]
Furthermore, while the resistance value fluctuation in the high humidity environment of Comparative Examples 1 and 2 using graphite having a fixed carbon amount of 75 to 95% increases to 5% or more, the fixed carbon amount is 99% or more. In Examples 1 to 6, where certain thermal grade carbon black, graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon were used as the conductive powder, it was confirmed that the fluctuation in resistance value under a high humidity environment was reduced to 3% or less. did it.
[0034]
Thus, according to the present embodiment, a thermosetting resin binder is strained using a resistance paste in which spherical carbon powder having an average particle diameter of 70 nm to 20 μm and a DBP oil absorption of 60 ml / 100 g or less is blended as a conductive powder. By configuring the gauge, a high resistance value change rate with respect to the strain can be obtained, and a strain gauge in which the resistance value change with respect to the strain smoothly changes and good linearity can be obtained can be obtained.
[0035]
Also, by using at least one of thermal grade carbon black, graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, or glassy carbon with a fixed carbon content of 99% or more as carbon powder, resistance value fluctuations in a high humidity environment Can also be reduced.
[0036]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an external perspective view of a multidirectional operating body according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 11 is an insulating substrate having elasticity, in which the surface of a phosphor bronze plate is subjected to insulation treatment, The operation unit has a lower end fixed to the central portion of the insulating substrate 11, and the four corners of the insulating substrate 11 are fixed to a rigid mounting base 13.
[0037]
Then, on the upper surface of the insulating substrate 11, a pair of

first resistors

14A and 14B are provided on the left and right with the operation unit 12 interposed therebetween, and a pair of

second resistors

15A and 15B are provided on the front and rear sides of the first embodiment. The same resistance paste is used for printing.
[0038]
In the above configuration, when the upper end of the operation unit 12 is tilted leftward, the load causes the left surface of the insulating substrate 1 to be deformed into a concave surface and the right surface into a convex surface, and the

first resistors

14A and 14B have Since mechanical strain in the tensile direction occurs, the distance between the conductive powders blended in the resin binder changes, and the resistance value of the first resistor 14A is small and the resistance value of the first resistor 14B is large. Thus, the change in resistance value is sent to an electronic circuit (not shown) of the device, and distortion applied to each is detected.
[0039]
On the contrary, when the upper end of the operation unit 12 is tilted to the right, the resistance value of the first resistor 14A is large and the resistance value of the first resistor 14B is small. When the tilting operation is performed in the front-rear direction, the resistance values of the

second resistors

15A and 15B are changed to detect how much the operating unit 12 is tilted in which direction. Yes.
[0040]
In addition, since the

first resistor

14A, 14B and the

second resistor

15A, 15B printed on the insulating substrate 11 are made of the same resistance paste as that of the first embodiment, mechanical distortion is caused. Even if this occurs, the conductive powder does not interfere with each other inside the resin binder, and the resistance value can be smoothly changed with respect to strain.
[0041]
Thus, according to the present embodiment, by configuring the multidirectional operation body using the same resistance paste as in the first embodiment, a high resistance value change rate and good linearity with respect to strain can be obtained, It is possible to obtain a multidirectional operation body with little resistance value fluctuation in a high humidity environment.
[0042]
In the above description, the strain gauge resistor 8 and the multidirectional

operating body resistors

14A, 14B, 15A, and 15B are applied to the insulating substrate 1 and the insulating substrate 11 in which the surface of the phosphor bronze plate is insulated. The printed structure has been described, but the insulating substrate on which the resistor is printed can be implemented with an inorganic insulating material such as ceramic or an insulating resin such as polyester resin or phenol resin as long as it has a certain degree of elasticity. Of course.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides 15 parts by weight to 250 parts by weight of spherical carbon powder having an average particle diameter of 70 nm to 20 μm and a dibutyl phthalate oil absorption of 60 ml / 100 g or less as conductive powder with respect to 100 parts by weight of a thermosetting resin binder. A resistance paste containing parts by weight, wherein the carbon powder is a resistance paste made of at least one of thermal grade carbon black or graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon. According to this , a favorable linearity of strain and resistance value change can be obtained, and the advantageous effect that a resistance paste excellent in moisture resistance characteristics, a strain gauge using the same, and a multidirectional operation body can be obtained. It is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a strain gauge according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of a multidirectional operation body according to a second embodiment of the present invention. Sectional view [Fig. 4] Characteristic diagram of strain and resistance value change rate [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Insulation board | substrate 2 Electrode 4 Resin binder 8 Resistor 9 Conductive powder 12 Operation part 13

Mounting base

14A,

14B 1st resistor

15A, 15B 2nd resistor

Claims

This is a resistance paste in which 15 parts by weight to 250 parts by weight of spherical carbon powder having an average particle size of 70 nm to 20 μm and a dibutyl phthalate oil absorption of 60 ml / 100 g or less as a conductive powder is added to 100 parts by weight of a thermosetting resin binder. A resistance paste in which the carbon powder is at least one of thermal grade carbon black or graphitized carbon, mesophase carbon microbeads, and glassy carbon .

A strain gauge which prints the resistance paste according to claim 1 on an insulating substrate to form a resistor, and detects mechanical strain applied to the resistor as a change in resistance value.

A multidirectional operation body comprising: an insulating substrate on which the resistance paste according to claim 1 is printed and a plurality of resistors are formed; and an operation unit that is mounted on the insulating substrate and causes a mechanical strain on the resistor by tilting operation. .