TWI750297B - 電阻元件 - Google Patents

Abstract

本發明的目的在於提供一種可做到更高密度組裝化，並且也可對應較廣的電阻值之電阻元件，本發明提供一種電阻元件，具有：主要含有金屬纖維之電阻體、形成於前述電阻體的端部之電極、及與前述電阻體與前述電極相接的絕緣層。

Description

電阻元件

發明領域 本發明是有關於一種電阻元件，特別是有關於一種適合於高密度組裝的電阻元件。

發明背景 在電氣、電子機器等的配線板中，已開始使用小型化的電子零件。但是，仍有電子零件之更小型化的需求，因此對於在有限的空間之中比以往更高的高密度組裝化的要求越來越高。

在這樣的背景之中，作為可以得到較高電阻值之緻密(compact)的晶片型構造的金屬板電阻元件，已提出有下述的金屬板電阻元件：具備有平板狀的電阻體部及一對電極部，該一對電極部是分別連接於電阻體部的兩端部，並在電阻體部的下側互相隔離而配置，且透過絕緣層而固定於電阻體部(例如專利文獻1)。

又，作為可製作較廣範圍之電阻值的電阻元件且小型化的構造之金屬電阻元件，也已提出有一種金屬電阻元件，該金屬電阻元件具備有：電阻體，以形成為板狀的電阻合金材料所形成；及一對電極，以形成於電阻體的兩端部之高導電性金屬材料所形成，又，在連接電阻體的兩端部與電極的接合部上，接合面是具有2個面(例如專利文獻2)。

此外，作為以小型、緻密化的尺寸，而具有良好的散熱性，並可進行高精度且安定的動作之電流檢測用電阻元件，已提出有將以金屬箔所形成的電阻體透過絕緣層接合於基板的電阻元件(例如專利文獻3)。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2004-128000號公報 專利文獻2：日本專利特開2005-197394號公報 專利文獻3：日本專利特開2009-289770號公報

發明概要 發明欲解決之課題 但是，在前述的以往技術中，也不一定能說對於高密度組裝化的期望已達成充分的小型化，仍有改善的餘地。

亦即，專利文獻1的技術是小型化的手法僅止於對電阻體部、絕緣層、電極等的配置下工夫的技術，其等的構造本身仍是使用以往的技術之技術，而有改善的餘地。

專利文獻2的技術是藉由對電阻體、絕緣層、及電極等的配置下工夫而追求小型化，使電極部也發揮作為電阻體的功能，藉此而可對應較廣範圍的電阻值，但是即便如此，電阻體及絕緣層和以往的構成並沒有不同，因此作為對小型化、較廣範圍的電阻值之對應處理，仍有改善的餘地。

專利文獻3的技術是具有以金屬箔形成的電阻體透過絕緣層來接合於基板的構造，但是小型化的要點在於使用環氧系接著劑，且該環氧系接著劑是藉由包含大量的氧化鋁粉末而使高熱傳導性與高絕緣性並存的接著劑，且針對使用如此的環氧系接著劑之作法以外的要點，仍有改善的餘地。

於是，本發明是有鑒於上述事實而作成的發明，目的在於提供一種可做到更高密度組裝化，並且對較廣範圍的電阻值也可對應處理之電阻元件。 用以解決課題之手段

本發明之發明人們經專心致力探討的結果，發現下述之電阻元件可對應於電阻元件的小型化與較廣範圍的電阻值設定，而完成了本發明之電阻元件：一種電阻元件，具有：電阻體，主要含有金屬纖維；電極，形成於前述電阻體的端部；及絕緣層，是與前述電阻體及前述電極相接，或者一種電阻元件，具有：連接部；第一電阻體及第二電阻體，主要以金屬纖維構成且藉由前述連接部而相互地電連接；電極，電連接於前述第一電阻體及前述第二電阻體的至少一個而形成；及絕緣層，防止前述第一電阻體與前述第二電阻體的電連接，且前述第一電阻體之電壓的施加方向、與前述第二電阻體之電壓的施加方向不同。

亦即，本發明提供以下的電阻元件。 (1)一種電阻元件，具有：電阻體，主要含有金屬纖維；電極，形成於前述電阻體的端部；及絕緣層，是與前述電阻體及前述電極相接。

(2)如(1)中記載的電阻元件，其中前述電阻體在壓縮應力與應變的關係中具備第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。

(3)如(1)中記載的電阻元件，其中前述電阻體於顯示彈性變形的第二區域中具有應變對壓縮應力的反曲部a。

(4)如(1)至(3)中任一項記載之電阻元件，其中前述電阻體為不鏽鋼纖維燒結體。

(5)一種電阻元件，具有：連接部；第一電阻體及第二電阻體，主要以金屬纖維構成且藉由前述連接部而相互地電連接；電極，電連接於前述第一電阻體及前述第二電阻體的至少一個而形成；及絕緣層，防止前述第一電阻體與前述第二電阻體的電連接，且前述第一電阻體之電壓的施加方向、與前述第二電阻體之電壓的施加方向不同。

(6)如(5)中記載之電阻元件，其中前述連接部、前述第一電阻體及前述第二電阻體是連續體。

(7)如(5)或(6)中記載之電阻元件，其中前述第一電阻體之電壓的施加方向、與前述第二電阻體之電壓的施加方向為相向、或大致相向。

(8)如(5)至(7)中任一項記載之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體在壓縮應力與應變的關係中具備第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。

(9)如(5)至(7)中任一項記載之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體於顯示彈性變形的第二區域具有應變對壓縮應力的反曲部a。

(10)如(5)至(9)中任一項記載之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體為不鏽鋼纖維燒結體。 發明效果

本發明的電阻元件可藉由小型化來做到進一步的高密度組裝化，並且也可對應較廣範圍的電阻值。 此外，可以在使第一電阻體之電壓的施加方向、與第二電阻體之電壓的施加方向相向、或大致相向的情況下，也抑制電磁波的產生。

用以實施發明之形態 以下，首先參照著圖式及照片來說明將不鏽鋼素材利用於電阻體之本發明的電阻元件，但本發明之電阻元件的實施形態並非限定於此。

第一實施形態 圖1是顯示本發明之電阻元件的一實施形態之示意圖。圖1所示的電阻元件100具備：電阻體1，主要含有金屬纖維；電極2，設置於電阻體1的兩端部；及絕緣層3，是積層於電阻體1及電極2。

第二實施形態 圖2是顯示將第一電阻體4與第二電阻體5藉由連接部10而電連接之其他實施形態的電阻元件之示意圖。 在本實施形態中，在第一電阻體4與第二電阻體5的端部形成有電極2，且將第一電阻體4與第二電阻體5在連接部10上相互地電連接。又，為了防止第一電阻體4與第二電阻體5之連接部10以外的電連接，配設有絕緣層3。藉由採取如此的形態，可實現電阻元件的小型化，且可以對高密度組裝化作出貢獻，並且藉由第一電阻體4之電壓的施加方向、與前述第二電阻體5之電壓的施加方向不同(在本實施形態中為相向)，而可將磁場抵消掉，可以有助於抑制從電阻元件本身產生的電磁波。 在圖2中，參照編號6是指流過第一電阻體4的電流之方向，參照編號7是指由其所產生的磁場。參照編號8是指流過第二電阻體5的電流之方向，參照編號9是指由其所產生的磁場。 又，在本說明書中，相向、或大致相向是指除了第一電阻體與第二電阻體的電壓施加的方向為正相向的樣態之外，還藉由電阻體彼此的配置而產生磁場的抵消效果之範圍。

第三實施形態 又，第一電阻體4、第二電阻體5、及連接部10也可以是連續體。在本說明書中，連續體是指除了包含將1個構件折彎的形態之外，也不依賴其他構件等的接合之狀態。 圖3是顯示第一電阻體4、第二電阻體5、及連接部10成為連續體的構成。藉由作成如此的構成，可以排除如圖2的實施形態般特地設置連接部10的工時，因此可有助於電阻元件之有效率的生產。 在圖3中，參照編號6是指流過第一電阻體4的電流之方向，參照編號7是指由其所產生的磁場。參照編號8是指流過第二電阻體5的電流之方向，參照編號9是指由其所產生的磁場。 再者，本實施形態中的連接部是指連結第一電阻體4與第二電阻體5的曲部。若是在製作如圖3、圖4、及圖5所示的電阻元件之情況，則可藉由沿著絕緣層3將連續體折彎來進行，而可以有效率地製作。

圖4、圖5是連續體即電阻體1分別進行了1個半的來回、及2個來回的電阻元件。電阻體1與電阻體1之間設有絕緣層3。藉由採取如此電阻體1隔著絕緣層3而積層的構成，即可達到電阻元件的小型化，且可以期待連較廣範圍的電阻值設定也變得容易對應處理。

接著，針對構成本發明的電阻元件100之電阻體1、4、及5、電極2、及絕緣層3等，在以下記載詳細的說明。

(電阻體) 前述電阻體1、4、及5主要含有金屬纖維。構成金屬纖維的主要的金屬即第一金屬可以是例如不鏽鋼、鋁、黃銅、銅、鐵、鉑、金、錫、鉻、鉛、鈦、鎳、錳鎳銅合金(Manganin)、鎳鉻合金(nichrome)等，其中從適當的電阻率及經濟效益來看，較理想的是可適合使用不鏽鋼纖維。又，本發明之主要含有金屬纖維的電阻體，可僅由金屬纖維來構成，亦可包含有金屬纖維以外的材料。此外，金屬纖維可使用單一個種類，亦可使用複數個種類。 亦即，本發明中的電阻體1、4、及5，可為由複數個種類的不鏽鋼素材構成的金屬纖維所形成的電阻體，亦可為由不鏽鋼素材及其他金屬構成的金屬纖維所形成的電阻體，亦即，亦可為由包含不鏽鋼素材的複數個種類的金屬構成的金屬纖維所形成的電阻體，亦可為由不包含不鏽鋼素材的金屬群構成的金屬纖維所形成的電阻體，亦可為具有金屬纖維以外的要素作為構成要素的電阻體。

又，作為第二金屬並未特別地限定，可以例示不鏽鋼、鐵、銅、鋁、青銅、黃銅、鎳、鉻等，亦可為金、鉑、銀、鈀、銠、銥、釕、鋨等之貴金屬。

本發明的電阻體1、4、及5宜為主要含有金屬纖維的片狀物。主要含有金屬纖維的片狀物是指金屬纖維不織布、金屬纖維網布(金屬纖維織布)。 金屬纖維不織布可以是以濕式法及乾式法的任一種方法製作出的不織布，金屬纖維網布包含織布(金屬纖維織布)等。 在本說明書中，主要為金屬纖維是指：在重量比例上具有50%以上的金屬纖維之情況。

構成本發明之電阻體1、4、及5的金屬纖維，從電阻值的安定及均一性的觀點來看，宜為已燒結、或藉由第二金屬成分而已將金屬纖維間黏合之情形。 在本說明書中，黏合是指將金屬纖維藉由第二金屬成分而在物理上固定之狀態。

本發明之金屬纖維的平均纖維徑在對電阻體的形成、電阻元件的製作沒有妨礙的範圍內可任意地設定，但較佳的是1μm~50μm，且更佳的是1μm~20μm。 再者，本說明書中的「平均纖維徑」是指：根據以顯微鏡所拍撮到的電阻體之任意處中的垂直截面，而算出金屬纖維的截面積(例如，以公知的軟體)，並算出具有和該截面積相同面積之圓的直徑，藉此所導出的任意個數的纖維之面積徑的平均值(例如，20個纖維的平均值)。

金屬纖維的截面形狀可為圓形、橢圓形、略四角形、或不規則形之任一種形狀。

本發明之金屬纖維的纖維長度宜為1mm以上。若為1mm以上，即使是在以濕式抄造法製作電阻體的情況下，仍可以容易製得金屬纖維間的交絡或接點。 再者，本說明書中的「平均纖維長度」是指以顯微鏡測定20條，並將測定值平均而得之值。

再者，藉由調整金屬纖維的纖維徑或纖維長度，可在不調整電阻體的大小等之情形下，實現電阻元件、電阻體的小型化，並且可以期待對較廣範圍的電阻值設定變得容易對應處理的效果。

電阻體1、4、及5的厚度可根據所期望的電阻值而任意地設定。 再者，本說明書中的「電阻體的厚度」是指：以藉由空氣進行之端子降下方式的膜厚計(例如，三豐(Mitutoyo)公司製造：數位式指示器(digimatic indicator)ID-C112X)，測定了例如任意數量的測定點時的平均值。

電阻體1、4、及5中的纖維之充填率宜為1~40%的範圍，且更佳為3%~20%。藉由調整充填率，可在不調整電阻體的大小等之下，實現電阻元件、電阻體的小型化，並且可以期待對較廣範圍的電阻值設定變得容易對應處理的效果。亦即，變得可藉由調整充填率來調整電阻體的截面積，例如即使是相同大小的電阻體，仍可調整為不同的電阻值。 本說明書中的「充填率」是指纖維相對於電阻體的體積而存在的部分之比例。在電阻體1、4、及5為片狀物，且僅以金屬纖維來構成電阻體的情況下，可由電阻體的基重(basis weight)、厚度、及金屬纖維的真密度藉由以下的算式來計算。充填率(%)＝電阻體的基重/(電阻體的厚度×金屬纖維的真密度)×100 再者，為了使金屬纖維黏合而使用其他金屬的情況下、或使用金屬纖維以外的材料之情況下，只要藉由組成分析來劃定電阻體中的金屬比例、或金屬成分以外的比例，並使其反映至真比重之值上即可。

本發明之電阻體1、4、及5的伸長率宜為2~5%。藉由具有適當的伸長率，在例如電阻體沿著絕緣層而折彎的情況下，電阻體的折彎部外側具有伸展空間，藉此達到不挫曲(buckling)而變得容易順應於絕緣層的效果。 伸長率可以遵循JIS P8113(ISO 1924-2)，而將試驗片的面積調整為成為15mm×180mm，並以拉伸速度30mm/min來進行測定。 再者，圖14是顯示本發明的電阻元件所具備的電阻體為不鏽鋼纖維燒結不織布的情況之壓縮應力與應變的關係之圖表。在此使用的電阻體之伸長率為2.8%。

本發明的電阻體1、4、及5，在壓縮應力與應變的關係中具備第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。 此變化亦可在電阻體的厚度方向之壓縮上發現，在折彎時於折彎處內部也會產生壓縮應力。 例如，在電阻體沿著絕緣層3折彎的情況下，在電阻體的折彎部內側與外側，會產生相當於曲率的距離之差。主要含有金屬纖維的電阻體為了彌補此距離之差而縮小其空隙，結果在折彎部會於電阻體內部產生壓縮應力。 圖6~圖8是拍攝使不鏽鋼纖維燒結不織布11、不鏽鋼纖維織布14、及不鏽鋼箔15分別沿著厚度約216μm的玻璃環氧板12(相當於絕緣層3)的端部13而順應折彎的狀態的照片。看到端部13，可知不鏽鋼纖維燒結不織布11(圖6)及不鏽鋼織布14(圖7)是順應於玻璃環氧板12的端部13。 相對於此，不鏽鋼箔15(圖8)是在其與玻璃環氧板12的端部13之間產生了間隙。此現象在使不鏽鋼纖維燒結不織布11(圖9)、不鏽鋼纖維織布14(圖10)、及不鏽鋼箔15(圖11)分別沿著100μm的具雙面黏著之PET薄膜16(絕緣層3)的端部順應而折彎的情況下也可觀察到同樣的傾向。 亦即，主要含有金屬纖維的電阻體1、4、及5的實施形態所包含的不鏽鋼纖維燒結不織布11、及不鏽鋼纖維織布14，是可發揮下述效果的構成：對包含於絕緣層3的實施形態之玻璃環氧板12、具雙面黏著之PET薄膜16的端部之順應性優異，除了沒有因產生間隙而需擔心的電氣短路等的疑慮之外，在朝電阻體的小型化實現上的生產性也很優異。

此現象可推測為起因於下述情形：不鏽鋼纖維燒結不織布及不鏽鋼纖維織布在壓縮應力與應變的關係中，隨著壓縮應力變大，而具有首先是塑性變形區域(第一區域)、接著出現的變化為彈性變形區域(第二區域)之情形、及/或在顯示彈性變形的區域(第二區域)中具有應變對壓縮應力的反曲部a。

以下，針對上述塑性變形(第一區域)、彈性變形(第二區域)、及反曲部a進行說明。 這些塑性變形、彈性變形、及反曲部a可藉由以壓縮、開放之循環來實施壓縮試驗，而從應力-應變曲線中進行確認。 圖14是顯示以壓縮、開放之循環來對本發明之電阻體(不鏽鋼纖維燒結不織布：初始厚度1.020μm)進行壓縮試驗時的測定結果之圖表。在圖表中，第1次~第3次是表示壓縮次數，且繪製有第1次即初次壓縮時的測定值、接著第2次壓縮時的測定值、及進一步第3次壓縮時的測定值。 由於本發明的電阻體是藉由第一次的壓縮、開放之動作而塑性變形，因此在第2次的壓縮時會使測定探針的開始位置比未壓縮時更低。 再者，在本說明書中，是將已壓縮時(第2次或第3次的壓縮時)的應變開始值設為交界，而將低應變側設為塑性變形區域，並將塑性變形區域以後(高應變側)的應變定義為彈性變形區域。 在圖14的圖表中，應變開始值即第2次的壓縮時的應變為約600μm。

從圖14所示的測定結果，可得知前述電阻體以應變600μm為交界，具有顯示塑性變形的第一區域A、及顯示彈性變形的第二區域B。 亦即，如上所述，較理想的是，本發明的電阻體在壓縮應力與應變的關係中，隨著壓縮應力變大而出現顯示塑性變形的第一區域A、及在之後顯示彈性變形的第二區域B之構成。 更具體而言，較理想的是，本發明的電阻體在將已壓縮時(第2次的壓縮時)設為應變開始值的情況下，在比該開始值的應變更低應變側具有塑性變形區域(第一區域)，且在比該開始值的應變更高應變側具有彈性變形區域(第二區域)。

可推測為：使在本發明中可作為電阻體來使用的不鏽鋼纖維燒結不織布、或不鏽鋼纖維織布，順應於玻璃環氧板12等之絕緣層3端部而折彎時，在顯示塑性變形的第一區域A中適度地使其形狀變形，且在顯示彈性變形的第二區域B中藉由緩衝性來對前述端部13充分地順應，而可以彌補在不鏽鋼纖維燒結不織布、不鏽鋼纖維織布與玻璃環氧板12端部之間產生的些許間隙。

另一方面，不鏽鋼箔對於彎曲應力首先是產生彈性變形，接著出現的變化為塑性變形。亦即，在不鏽鋼箔中，已在折彎部達到彈性變形界限的不鏽鋼箔，會因塑性變形(挫曲)而導致急劇的形狀變化，因此而在不鏽鋼箔的折彎處與例如玻璃環氧板12端部之間產生間隙。又，從圖12所示的SEM照片可知，在將厚度20μm的不鏽鋼箔折彎的部位上，會有一部分發生斷裂。

可解釋為：由於不鏽鋼箔首先是發生彈性變形，且接著發生塑性變形，因此對於彎曲應力已達到挫曲界限的不鏽鋼箔，會因發生塑性變形而成為在某個部分上為已折彎的狀態，變得對玻璃環氧板等之絕緣層端部無法充分順應。

又，如上所述，較理想的是，在本發明的電阻元件所具備的電阻體中，應變對壓縮應力的反曲部a是位於顯示彈性變形的區域(第二區域)。 圖15是用於詳細地說明顯示本發明之電阻元件所具備的電阻體的彈性變形的區域之圖表，且使用了在圖14的測定中所使用的不鏽鋼纖維燒結不織布。 在圖15中，壓縮應力比反曲部a更低之顯示彈性變形的區域B1是被解釋為所謂的彈簧彈性區域，而壓縮應力比反曲部a更高之顯示彈性變形的區域B2是被解釋為在金屬內部蓄積應變之所謂的應變彈性區域。

如圖15所示，作為本發明之電阻體的一例之前述不鏽鋼纖維燒結不織布，具有壓縮應力比反曲部a更低之顯示彈性變形的區域B1、及壓縮應力比反曲部a更高之顯示彈性變形的區域B2，藉此以達到下述效果：易於提高形狀順應性，以容易做到電阻元件的小型化。 像這樣的電阻體，是在應變對壓縮應力的變化比反曲部a更大的彈性變形區域B1適當地進行形狀變形，並且在應變對壓縮應力的變化比反曲部a更小的彈性變形區域B2完全地順應絕緣層端部。

本發明之電阻體在顯示彈性變形的第二區域B中具有反曲部a的情況下，在壓縮應力與應變的關係中，亦可在顯示彈性變形的第二區域B之前具有顯示塑性變形的第一區域A。

如上所述，塑性變形及彈性變形可以藉由壓縮、解除之循環來進行壓縮試驗，藉此從應力-應變曲線中進行確認。 藉由壓縮、開放之循環的壓縮試驗之測定方法，可以使用例如拉伸、壓縮應力測定試驗機來進行。首先，準備邊長30mm的方形試驗片。利用三豐(Mitutoyo)公司製造的數位式指示器(digimatic indicator)ID-C112X來測定所準備的試驗片之厚度，以作為壓縮試驗前的厚度。此測微計(Micrometer)可以藉由空氣來進行探針的上下移動，又，其速度亦可任意地調節。由於試驗片是會因微量的應力而容易壓潰的狀態，因此將測定探針降下時儘量緩緩地降下，僅以探針的自重施加到試驗片。並且，將讓探針接觸的次數設成僅1次。將此時測定的厚度設定為「試驗前的厚度」。

接著，使用試驗片來進行壓縮試驗。使用1kN的荷重元(Load Cell)。使用於壓縮試驗的冶具，是使用不鏽鋼製之直徑100mm的壓縮探針。壓縮速度設定為1mm/min，將試驗片的壓縮、開放動作連續進行3次。藉此可確認本發明之電阻體的塑性變形、彈性變形、及反曲部等。

從藉由試驗所得到的「應力-應變曲線」，來計算實際的應變對壓縮應力，並依照以下的算式來算出塑性變形量。 塑性變形量＝(壓縮第1次之上升部的應變)-(壓縮第2次之上升部的應變) 此時，所謂上升部，是指2.5N時的應變。以和前述同樣的方法來測定試驗後的試驗片之厚度，並將此設定為「試驗後的厚度」。

又，較理想的是，本發明之電阻體的塑性變形率在所期望的範圍內。所謂塑性變形率，是顯示電阻體的塑性變形之程度。 再者，本說明書中的塑性變形率(例如，從0MPa使荷重逐漸增加並施加到1MPa為止時的塑性變形率)是規定如下。 塑性變形量(μm)＝T0-T1 塑性變形率(%)＝(T0-T1)/T0×100 上述T0是施加荷重前的電阻體之厚度， 上述T1是經施加荷重且解除荷重後的電阻體之厚度。 本發明之電阻體的塑性變形率較理想的是1%~90%，更理想的是4%~75%，特別理想的是20%~55%，最理想的是20%~40%。藉由使塑性變形率為1%~90%，可以得到更良好的形狀順應性，藉此可發揮下述效果：變得容易達成電阻元件的小型化。

(電阻體的製作) 作為得到本發明之電阻體的方法，可以採用將金屬纖維或以金屬纖維為主體的纖維網(Web)壓縮成形的乾式法、編織金屬纖維的方法、及以濕式抄造法對金屬纖維或以金屬纖維為主體的原料進行抄紙的方法等。

若要藉由乾式法來得到本發明之電阻體的情況，可以將藉由梳理法(card method)、氣流成網(air-laid)法等所得到的金屬纖維或以金屬纖維為主體的纖維網進行壓縮成形。 此時，為了賦與纖維間的結合，亦可使黏合劑含浸於纖維間。作為該黏合劑並未特別地限定，可以使用例如丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑、及聚氨酯系接著劑等有機系黏合劑，除此之外也可以使用矽酸膠(colloidal silica)、水玻璃、及矽酸鈉等之無機質接著劑。 再者，亦可取代含浸黏合劑，而事先將熱接著性樹脂被覆於纖維的表面，並於將金屬纖維或以金屬纖維為主體的集合體積層後進行加壓、加熱壓縮。

藉由織入金屬纖維來製作的方法，可以藉由和機織同樣的方法，來加工成平織、斜紋組織、人字形斜紋編織、疊織(Dutch weave)、及三重織等之形態。

又，也可以藉由使金屬纖維等分散於水中，並將其抄起的濕式抄造法來製作本發明的電阻體。 作為金屬纖維不織布的濕式抄造方法，至少具備有：對金屬纖維等之纖維狀物進行水中分散等來製作抄造漿料的步驟、從抄造漿料中製得濕體片材的抄造步驟、使濕體片材脫水的脫水步驟、及使脫水後的片材乾燥而製得乾燥片材的乾燥步驟。 以下，按每個步驟進行說明。

(漿料製作步驟) 調製金屬纖維或以金屬纖維為主體的漿料，並對其適當添加填料、分散劑、增黏劑、消泡劑、紙力增強劑、上漿劑、凝集劑、著色劑、固著劑等，以製得漿料。 又，作為金屬纖維以外的纖維狀物也可以將下述可藉由加熱熔融而發揮黏合性之有機纖維等添加於漿料中：聚乙烯樹脂及聚丙烯樹脂等之聚烯烴樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚乙烯醇(PVA)樹脂、聚氯乙烯樹脂、醯胺樹脂、尼龍、及丙烯酸系樹脂等。

(抄造步驟) 接著使用前述漿料並以抄紙機來實施濕式抄造。作為抄紙機可以使用從圓網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、從該等當中相同種類或不同種類的抄紙機組合而成的複合式抄紙機等。

(脫水步驟) 接著，對抄紙後的濕紙進行脫水。 在脫水時，較理想的是在抄造網的面內、寬度方向等將脫水的水流量(脫水量)形成均一化。由於藉由將水流量設為固定，可抑制脫水時的亂流等，且金屬纖維往抄造網沉降的速度均一化，因此變得容易製得均質性較高的電阻體。 為了將脫水時的水流量設為固定，可以採取將可能成為抄造網下的水流之障礙的構造物排除等對策。藉此，變得容易製得面內偏差小，且具有更緻密且均一的折彎特性之電阻體。因此，可發揮下述效果：變得容易實施電阻元件的高密度組裝化。

(乾燥步驟) 接著，利用空氣乾燥機、滾筒式乾燥機、抽吸式滾筒乾燥機、紅外線式乾燥機等，來進行乾燥。 經過如此的步驟，而可以製得主要含有金屬纖維的片材。

經過上述步驟可以製得電阻體。 再者，較理想的是，除了上述步驟以外，還採用下述步驟。 (纖維交絡步驟) 再者，藉由濕式抄造法來製得電阻體時，較理想的是經過纖維交絡步驟來製造，該纖維交絡步驟是使含有抄紙機的網上的水分之片材所含有的金屬纖維或以金屬纖維為主體之成分彼此交絡。亦即，在採用纖維交絡步驟的情況下，纖維交絡步驟是在抄造步驟後進行。 作為纖維交絡步驟，較理想的是例如對抄造網上的金屬纖維濕體面噴射高壓噴射水流，具體而言，是在正交於濕體的流動方向之方向上配置排列複數個噴嘴，從該複數個噴嘴同時噴射高壓噴射水流，藉此可涵蓋濕體整體使金屬纖維或以金屬纖維為主體的纖維彼此交絡。 由於藉由採用纖維交絡步驟，以使纖維彼此交絡，因此可以製得所謂的結塊較少之均質的電阻體。適合高密度組裝化。

(纖維黏合步驟) 較理想的是，構成電阻體的金屬纖維彼此是相黏合的。作為使金屬纖維彼此黏合的步驟，可以使用燒結電阻體的步驟、藉由化學蝕刻來黏合的步驟、雷射熔接的步驟、利用IH加熱來黏合的構成、化學黏結步驟、及熱導率黏結步驟法等，但為了電阻值的安定化，可適合使用燒結電阻體的方法。 圖13是以SEM觀察已藉由燒結使不鏽鋼纖維黏合之不鏽鋼纖維電阻體的截面之圖。可知不鏽鋼纖維彼已充分地黏合。 在本說明書中所謂「黏合」是指金屬纖維在物理上為已固定的狀態，金屬纖維彼此可直接固定，亦可藉由具有與該金屬纖維的金屬成分不同之金屬成分之第二金屬成分來固定，亦可藉由金屬成分以外的成分將金屬纖維的一部分彼此固定。

為了使本發明之電阻體燒結，較理想的是包含燒結步驟，該燒結步驟是在真空中或在非氧化環境氣體中以金屬纖維的熔點以下的溫度來進行燒結之步驟。經過燒結步驟的電阻體是藉由燒掉有機物，且像這樣讓僅以金屬纖維形成的電阻體之纖維彼此的接點相黏合，而發揮下述效果：在例如做成將第一電阻體與第二電阻體連續的樣態之情況等，可對絕緣層賦與更良好的形狀順應性，並且變得易於對本發明的電阻體賦與安定的電阻值。再者，在本說明書中，所謂燒結是表示金屬纖維仍保留加熱前的纖維狀態，並且已黏合的狀態。

像這樣製作的電阻體之電阻值，可依金屬纖維的種類、厚度、及密度等而任意地調整，但使不鏽鋼纖維燒結而製得的片狀之電阻體的電阻值為例如50~300mΩ/□左右。

(壓製步驟) 壓製可在加熱下實施，亦可在非加熱下實施，若是在本發明之電阻體包含有藉由加熱熔融來發揮黏合性的有機纖維等的情況下，在該熔融開始溫度以上的加熱是有效的，若是在單獨金屬纖維、或包含第二金屬成分而構成的情況下，亦可僅有加壓。再者，加壓時的壓力只要考慮電阻體的厚度來適當設定即可。又，藉由此壓製步驟，亦可調整電阻體的充填率。 壓製步驟可以在脫水步驟與乾燥步驟之間、乾燥步驟與黏合步驟之間、及/或黏合步驟後實施。

若在乾燥步驟與黏合步驟之間實施壓製(加壓)步驟時，在之後的黏合步驟中易於確實地設置黏合部(容易使黏合點數量增加)。又，可更容易製得第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。進而，由於在顯示彈性變形的區域中可更容易得到反曲部a，因此在變得易於對本發明之電阻體賦與形狀順應性之點上是理想的。

若在燒結後(黏合步驟後)實施壓製(加壓)步驟，可以更加提高電阻體的均質性。藉由將纖維已隨機地交絡之電阻體在厚度方向上壓縮，不僅是在厚度方向上，連在面方向上也會產生纖維的位移。藉此，可以期待燒結時原本為空隙的位置也變得易於配置金屬纖維的效果，且該狀態可藉由金屬纖維所具有的塑性變形特性而維持。藉此，即可以得到面內不均情況等較小、且更緻密而薄型的電阻體。因此，可發揮變得容易實施電阻元件的高密度組裝化的效果。

(電極2) 本發明之電極2可藉由與電阻體1同樣的金屬來構成，亦可藉由其他種類的金屬來構成，例如可以使用不鏽鋼、鋁、黃銅、銅、鐵、鉑、金、錫、鉻、鉛、鈦、鎳、錳鎳銅合金(Manganin)、鎳鉻合金(nichrome)等。電極2只要是形成為可確實地傳播在主要含有金屬纖維的電阻體中流動的電流之態樣即可，例如，亦可藉由以加熱或化學方式使上述金屬熔融，而確實地取得與金屬纖維的接點之方法來製作。

(絕緣層) 本發明之絕緣層3只要是具有阻擋於電阻體或電極2上通電之電流的效果之材料，則可使用任意的材料，例如可以使用環氧玻璃、具有絕緣性的樹脂片、及陶瓷材料等。其中從容易與電阻體一體化之觀點來看，可適合使用具雙面黏著之PET薄膜。

(連接部) 如圖2所示，本發明之電阻體也可以具有連接部10。 連接部10的素材只要是可將第一電阻體4與第二電阻體5相互地電連接的素材即可，可適合使用例如不鏽鋼、銅、鉛、鎳鉻合金等之金屬材料。

本發明之電阻元件較理想的是利用絕緣材料來密封其外側。密封的方法除了對熔融樹脂的浸漬、黏結等之外，只要是絕緣塗料的塗佈等可以擔保絕緣性的材料，也可藉由任意的材料或方法來實施。

以上，根據本發明，由於可達成電阻元件的小型化，因此可以提供一種可對應進一步的高密度組裝化，並且也可對應於較廣範圍的電阻值設定之電阻元件。

1‧‧‧電阻體 2‧‧‧電極 3‧‧‧絕緣層 4‧‧‧第一電阻體 5‧‧‧第二電阻體 6、8‧‧‧電流之方向 7‧‧‧藉由電流6產生之磁場 9‧‧‧藉由電流8產生之磁場 10‧‧‧連接部 11‧‧‧不鏽鋼纖維燒結不織布 12‧‧‧玻璃環氧板 13‧‧‧端部 14‧‧‧不鏽鋼纖維織布 15‧‧‧不鏽鋼箔 16‧‧‧具雙面黏著之PET薄膜 100‧‧‧電阻元件 a‧‧‧反曲部 A‧‧‧顯示塑性變形之第一區域 B‧‧‧顯示彈性變形之第二區域 B1‧‧‧壓縮應力比反曲部a低之彈性變形區域 B2‧‧‧壓縮應力比反曲部a高之彈性變形區域

圖1是顯示本發明之電阻元件的一實施形態之示意圖。 圖2是顯示第一電阻體與第二電阻體藉由連接部而連接的一樣態之本發明的電阻元件之示意圖。 圖3是顯示第一電阻體、第二電阻體、及連接部成為連續體的樣態之本發明的電阻元件之示意圖。 圖4是顯示本發明之電阻體進行1個半來回的樣態之本發明的電阻元件之示意圖。 圖5是顯示本發明之電阻體進行2個來回的樣態之本發明的電阻元件之示意圖。 圖6是顯示將本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維燒結不織布沿著玻璃環氧板而折彎的狀態之照片。 圖7是顯示將本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維網布沿著玻璃環氧板而折彎的狀態之照片。 圖8是顯示將不鏽鋼箔沿著玻璃環氧板而折彎的狀態之照片。 圖9是顯示使本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維燒結不織布黏著於具雙面黏著之PET薄膜的狀態之照片。 圖10是顯示使本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維網布黏著於具雙面黏著之PET薄膜的狀態之照片。 圖11是顯示使不鏽鋼箔黏著於具雙面黏著之PET薄膜的狀態之照片。 圖12是以SEM觀察已將不鏽鋼箔折彎的部位之照片。 圖13是顯示本發明之不鏽鋼纖維已燒結的狀態之SEM截面照片。 圖14是測定本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維燒結不織布的壓縮應力與應變的關係時的圖表。 圖15是用於詳細地說明顯示本發明之電阻體的一例即不鏽鋼纖維燒結不織布的彈性變形之區域的圖表。

1‧‧‧電阻體

2‧‧‧電極

3‧‧‧絕緣層

100‧‧‧電阻元件

Claims (9)

1. 一種電阻元件，具有：電阻體，主要含有金屬纖維；電極，形成於前述電阻體的端部；及絕緣層，是與前述電阻體及前述電極相接，前述電阻體在壓縮應力與應變的關係中具備第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。
2. 如請求項1之電阻元件，其中前述電阻體於前述顯示彈性變形的第二區域中具有應變對壓縮應力的反曲部(a)。
3. 如請求項1或2之電阻元件，其中前述電阻體為不鏽鋼纖維燒結體。
4. 一種電阻元件，具有：第一電阻體及第二電阻體，主要以金屬纖維構成且藉由連接部而相互地電連接；電極，電連接於前述第一電阻體及前述第二電阻體的至少一個而形成；及絕緣層，防止前述第一電阻體和前述第二電阻體的電連接，且前述第一電阻體之電壓的施加方向、與前述第二電阻體之電壓的施加方向不同。
5. 如請求項4之電阻元件，其中前述連接 部、前述第一電阻體及前述第二電阻體是連續體。
6. 如請求項4或5之電阻元件，其中前述第一電阻體之電壓的施加方向、與前述第二電阻體之電壓的施加方向為相向、或大致相向。
7. 如請求項4或5之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體在壓縮應力與應變的關係中具備第一區域及第二區域，該第一區域是顯示塑性變形的區域，該第二區域是在壓縮應力比前述第一區域高的區域出現之顯示彈性變形的區域。
8. 如請求項4或5之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體於顯示彈性變形的第二區域具有應變對壓縮應力的反曲部(a)。
9. 如請求項4或5之電阻元件，其中前述第一電阻體及前述第二電阻體為不鏽鋼纖維燒結體。

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