JPH0695483B2 - 抵抗組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、酸化鉄−酸化ルテニウム−酸化鉛を主たる
電導成分とする抵抗組成物に関するものである。

（従来技術） 金属酸化物を導電成分とする抵抗組成物、たとえば抵抗
ペーストとしては、たとえばRuO₂あるいはBi₂Ru₂O₇など
の酸化ルテニウム系やAg−Pdを主成分としたものがある
ことは知られている。

たとえば、これらの抵抗ペーストをアルミナなどの絶縁
基板の上にスクリーン印刷により塗布し、空気中で焼き
付けることにより、半固定抵抗器の抵抗体として用いら
れていた。

しかしながら、この抵抗体上にスライダを摺動させる
と、前記した抵抗ペーストにより得られた抵抗体では、
100回転程度で抵抗値が初期値に比べて30〜50％の変化
を示すものであり、安定性に欠けるものであった。

また、高価なRuO₂またはAg−Pdを主成分とするものであ
るため、得られる抵抗体の価格を引き上げる要因となっ
ていた。

このような問題を解決するため、この出願にかかる発明
者等は未だ公知になっていないが、酸化鉄−酸化ルテニ
ウム−酸化鉛を導電成分とする抵抗ペーストを見い出
し、実用可能なものにすることができた。

この抵抗ペーストによれば、抵抗値の変化、特に半固定
抵抗器の抵抗体とした場合には、スライダの回転寿命特
性が大幅に向上し、スライダを100回程度回転させて
も、初期値に比べてわずか数％以内の抵抗値変化しか示
さないものに改善された。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、改善された導電成分からなる抵抗ペースト
は、より一層そのコストダウン、特に高抵抗領域（100K
Ω／口以上）のコストダウンをはるか必要性があり、ま
た、高抵抗領域まで、抵抗温度特性（T.C.R.）および回
転寿命特性の優れた抵抗体とする必要性があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、抵抗組成物、た
とえば抵抗ペーストのコストダウンをはかり、高抵抗領
域まで任意の抵抗値のものを得ることができ、抵抗温度
特性および回転寿命特性の優れた抵抗体を提供すること
である。

（問題点を解決するための手段） すなわち、この発明の要旨とするところは、金属酸化物
粉末、ガラスフリット、および有機質ビヒクルよりなる
抵抗組成物であって、 前記金属酸化物粉末は、酸化鉄と、酸化ルテニウムと、
酸化鉛、および酸化タンタルまたは酸化ジルコニウムの
うち一方から選択される添加物とからなることを特徴と
するものである。

金属酸化物粉末の存在量は次の範囲に選択される。

つまり、各金属酸化物のうち、酸化鉄、酸化ルテニウム
および酸化鉛を、第１の構成成分とし、 それぞれFe₃O₄，RuO₂，Pb₃O₄に換算したとき、 Fe₃O₄：RuO₂：Pb₃O₄＝1:0.6〜3:0.2〜１のモル比に選択
される。

そして、酸化タンタルまたは酸化ジルコニウムを第２の
構成成分とし、この酸化タンタルをTa₂O₅に換算したと
き、第１の構成成分の総量１モルに対し、0.15モル以下
の範囲で選択されるか、または酸化ジルコニウムをZrO₂
に換算したとき、第１の構成成分の総量１モルに対し、
0.25モル以下の範囲で選択される。

上記した各第１の構成成分および第２の構成成分につい
て、その存在量を規定したのは次の理由による。

つまり、第１の構成成分についてはFe₃O₄量を基準とし
ており、このFe₃O₄に対し、RuO₂の成分モル比率を0.6〜
３としたのは、0.6未満では抵抗が大きくなりすぎ、面
積抵抗率が10MΩ／口を越えるからであり、一方３を越
えると電気的特性には問題がないものの、RuO₂量が多く
なり経済的なメリットがなくなり、コストダウンに結び
つかないからである。

また、Pb₃O₄について、その成分モル比率を0.2〜１とし
たのは、0.2未満では電気的特性には問題がないもの
の、Pb₃O₄量が少なくなる分RuO₂量を増やさなければな
らず、その結果コストアップとなり、一方１を越えると
抵抗値が大きくなりすぎ、面積抵抗率が10MΩ／口を越
えるからである。

次に、第２の構成成分について述べると、Ta₂O₅量を第
１の構成成分の総量１モルに対して、0.15モル以下とし
たのは0.15モルを越えると抵抗温度特性の劣化が著し
く、使用が不可能となるからである。

また、もう一方の第２の構成成分であるZrO₂量を第１の
構成成分の総量１モルに対して0.25モル以下としたの
は、0.25モルを越えると抵抗温度特性の劣化を引き起こ
すからである。

また、金属酸化物粉末に対するガラスフリットの混合割
合は、金属酸化物粉末30〜70重量％に対し、ガラスフリ
ットは70〜30重量％の割合で配合される。ガラスフリッ
ト量がこの範囲に限定されるのは、金属酸化物粉末が70
重量％を越え、ガラスフリット量が30重量％未満では耐
湿特性が劣化し、一方金属酸化物粉末が30重量％未満
で、ガラスフリット量が70重量％を越えると、たとえば
可変抵抗器の抵抗体として用いた場合に、回転寿命特性
が劣化するからである。

ガラスフリットとしては、たとえば、ホウケイ酸鉛系の
ものがある。

これらの金属酸化物粉末とガラスフリットからなる固形
成分に対しては、それらをペースト状とするために、有
機質ビヒクルが加えられる。上記した固形成分に対する
有機質ビヒクル量は、25〜35重量％の範囲で選択され
る。この範囲に限定したのは、印刷特性を考慮したこと
による。つまり、25重量％未満では固形成分が多くな
り、印刷性のよいペーストが得られないからであり、一
方、35重量％を越えると印刷パターンの滲みが発生し、
一定面積のパターンが形成されず、抵抗値にばらつきが
生じるからである。有機質ビヒクルとしては、たとえ
ば、エチルセルロースに溶剤であるα−テレピネオール
を加えたものが用いられる。

抵抗ペーストを調製するには、金属酸化物粉末の原料で
あるFe₃O₄，RuO₂，Pb₃O₄を所定比率で秤量し、各原料を
ポットミルに水とともに入れ、所定時間混合する。その
のち水を蒸発させ、600〜900℃で熱処理して金属酸化物
粉末を得る。この金属酸化物粉末にガラスフリットを所
定比率で加え、さらに添加物としてTa₂O₅またはZrO₂な
らびに有機質ビヒクルを加えて混合することにより抵抗
ペーストが得られる。この他、Ta₂O₅またはZrO₂をFe
₃O₄，RuO₂，Pb₃O₄とともに秤量混合してもよい。

この抵抗ペーストは、たとえばアルミナの絶縁基板の上
にスクリーン印刷により塗布され、空気中、たとえば70
0〜900℃の温度で焼き付けられ、抵抗体として構成され
ることになる。

（実施例） 以下、この発明は実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例Ｉ 金属酸化物粉のうち第１の構成成分であるFe₃O₄，RuO₂
およびPb₃O₄を第１表に示すモル比率で調合し、ポット
ミル中で水とともに24時間湿式混合した。その後水を蒸
発させ、乾燥粉末をルツボに入れて700℃の温度で２時
間保持して導電性粉末を得た。この導電性粉末に第１表
に示す割合で第２の構成成分であるTa₂O₅を加え、さら
にホウケイ酸鉛系ガラスフリットを加えた。これらの形
成成分に対して、有機質ビヒクルを28重量％加えて混合
し、抵抗ペーストを調製した。

これらの抵抗ペーストを、アルミナ基板の表面に4mmの
間隔で予め形成した１対の銀焼き付け電極間にスクリー
ン印刷で塗布し、850℃,10分間の条件で焼き付けた。

得られた抵抗体の面積抵抗値、Cold T.C.R,Hot T.C.Rお
よび回転寿命特性を測定し、その結果を第１表に合わせ
て示した。

Cold T.C.R,Hot T.C.Rについては、次の試験法に基づい
て行なった。

Cold T.C.R（−55℃）:MIL STD 202F 試験法304 Hot T.C.R（＋150℃）:MIL STD 202F 試験法304 また、回転寿命特性については、抵抗体の上にスライダ
を摺動し、初期抵抗値に対する100回転後の抵抗値の変
化を測定した値である。

第１表中の特性で、測定不能のものは、面積抵抗値が大
きいため、測定可能範囲を越えており、測定ができない
ものである。

第１表から、Ta₂O₅を加えても、回転寿命特性を劣下さ
せることなく、抵抗値を可変することができることが理
解できる。

なお、Ta₂O₅の添加量範囲は、第１表に示すように第１
の構成成分の組成によりやや異なるが、0.15モル以下で
効果があり、これらの範囲以上では、抵抗温度特性の劣
化が著しく、±500ppm/℃を越えるため使用が不可能で
ある。

実施例II この実施例においても実施例Ｉと同様、第１の構成成分
および第２の構成成分を第２表に示す割合で処理して、
導電性粉末を処理した。

この導電性粉末に対して、ホウケイ酸鉛ガラスフリット
を50重量％:50重量％の比率になるように加え、さらに
これら固形成分に対して有機質ワニスを28重量％加えて
混練し、抵抗ペーストを調製した。

この抵抗ペーストを、実施例Ｉと同様に処理し、アルミ
ナ基板の上に抵抗体として形成した。

そして、実施例Ｉと同様に特性を測定し、その結果を第
２表に合わせて示した。

第２表中の特性で、測定不能のものは、面積抵抗値が大
きいため、測定可能範囲を越えており、測定ができない
ものである。

第２表から、ZrO₂を加えても、その添加により高抵抗値
が得られ、抵抗温度特性、回転寿命特性を劣化させない
ことがわかる。

（効果） 以上の説明から明らかなように、Fe₃O₄−RuO₂−Pb₃O₄を
導電成分とする抵抗組成物にTa₂O₅またはZrO₂を加える
ことにより、抵抗温度特性、回転寿命特性を劣化させず
に、高抵抗の抵抗組成物を得ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属酸化物粉末、ガラスフリット、および
   有機質ビヒクルよりなる抵抗組成物であって、 前記金属酸化物粉末は、酸化鉄と、酸化ルテニウムと、
   酸化鉛、および酸化タンタルまたは酸化ジルコニウムの
   うち一方からなる添加物とからなり、 前記各金属酸化物のうち、酸化鉄、酸化ルテニウム、お
   よび酸化鉛を第１の構成成分とし、酸化タンタルまたは
   酸化ジルコニウムを第２の構成成分としたとき、 第１の構成成分につき、酸化鉄をFe₃O₄に換算し、酸化
   ルテニウムをRuO₂に換算し、酸化鉛をPb₃O₄に換算した
   とき、各第１の構成成分は次のモル比からなり、 Fe₃O₄：RuO₂：Pb₃O₄＝1:0.6〜3:0.2〜１ 前記第２の構成成分である酸化タンタルをTa₂O₅に換算
   したとき、前記第１の構成成分の総量１モルに対し0.15
   モル以下の割合で添加するか、または前記第２の構成成
   分である酸化ジルコニウムをZrO₂に換算したとき、前記
   第１の構成成分を総量１モルに対し0.25モル以下の割合
   で含有されていることを特徴とする、抵抗組成物。
2. 【請求項２】前記金属酸化物粉末とガラスフリットは、
   金属酸化物粉末が30〜70重量％、ガラスフリットが70〜
   30重量％の割合からなる、特許請求の範囲第１項記載の
   抵抗組成物。
3. 【請求項３】前記金属酸化物粉末およびガラスフリット
   からなる固形成分に対して、有機質ビヒクルが25〜35重
   量％の割合からなる、特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の抵抗組成物。
4. 【請求項４】前記有機質ビヒクルは、有機質ワニスから
   なる、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の抵抗組成物。