WO2024142491A1 - 可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法 - Google Patents

可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法 Download PDF

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WO2024142491A1
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comb
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variable resistor
resistor
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政巳 渡辺
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to a variable resistor and a method for manufacturing a variable resistor.
  • a variable resistor For designated countries where incorporation by reference of literature is permitted, the contents described in Patent Application No. 2022-211822 filed in Japan on December 28, 2022 are incorporated by reference into this specification and made a part of the description of this specification.
  • the variable resistor disclosed in Patent Document 1 comprises a resistor arranged on the upper surface of a lower membrane substrate, a plurality of comb-tooth patterns connected to the resistor and arranged at intervals from one another, and a connector arranged on the lower surface of an upper membrane substrate.
  • a resistor arranged on the upper surface of a lower membrane substrate
  • comb-tooth patterns connected to the resistor and arranged at intervals from one another
  • a connector arranged on the lower surface of an upper membrane substrate.
  • the problem that the present invention aims to solve is to provide a variable resistor that can suppress deterioration of the comb tooth pattern, and a method for manufacturing the variable resistor.
  • Aspect 2 of the present invention may be a variable resistor according to aspect 1, in which the insulator has a first main surface opposite to the first substrate, and the height of the tip surface from the first substrate is substantially the same as the height of the first main surface from the first substrate.
  • Aspect 4 of the present invention may be a variable resistor according to any one of aspects 1 to 3, in which the insulator includes a first intervening portion located between the comb-tooth patterns and a second intervening portion located between the first substrate and the comb-tooth patterns.
  • Aspect 6 of the present invention is a variable resistor according to any one of aspects 1 to 5, the variable resistor comprising a resistor disposed on the first substrate, a first wiring pattern disposed on the first substrate and connected to the resistor, a spacer having an opening, a second substrate laminated on the first substrate via the spacer, a connector disposed on the second substrate so as to be positioned within the opening and electrically connected to the resistor by the pressure of a slider from the outside of the second substrate, and a connector disposed on the second substrate and electrically connected to the resistor by the pressure of a slider from the outside of the second substrate.
  • the connector has a non-overlapping region that does not overlap with the resistor, in a plan view, a sliding region in which the slider can slide is included in the non-overlapping region, and the tip surface is a surface of the comb tooth pattern that faces the connector, and the resistance value between the first wiring pattern and the second wiring pattern changes depending on the position of the slider.
  • a seventh aspect of the present invention is a variable resistor according to the sixth aspect, in which the second wiring pattern is disposed on the second substrate and connected to the connector, the plurality of comb-tooth patterns include a plurality of first comb-tooth patterns connected to the resistor, the first comb-tooth patterns overlap the sliding region in a plan view, and the connector may be a variable resistor that comes into contact with the first comb-tooth patterns by the pressure of the slider from the outside of the second substrate.
  • Aspect 8 of the present invention may be a variable resistor according to aspect 6, in which the second wiring pattern is disposed on the first base material, the plurality of comb tooth patterns include a plurality of first comb tooth patterns connected to the resistor, the first comb tooth patterns and the second wiring pattern overlap with the sliding region in a plan view, and the connector may be a variable resistor that comes into contact with the first comb tooth pattern and the second wiring pattern by the pressure of the slider from the outside of the second base material.
  • FIG. 8A to 8D are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the variable resistor according to the first embodiment of the present invention.
  • 9A to 9D are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the variable resistor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a variable resistor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.
  • FIG. 12 is a plan view showing the lower membrane substrate of a variable resistor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a bottom view showing a spacer and an upper membrane substrate of a variable resistor in accordance with the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view showing a variable resistor according to the third embodiment of the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a plan view showing the lower membrane substrate of a variable resistor according to the third embodiment of the present invention.
  • variable resistor 1A the slider 100 slides while pressing against the upper membrane substrate 60A, sequentially changing the comb tooth pattern 45 with which the connector 80 comes into contact. This makes it possible to change the electrical connection position between the connector 80 and the resistor 40, and to change the resistance length (resistance value) of the resistor 40.
  • uses of this variable resistor 1A include variable resistance elements, position sensors, switches, and encoders. Note that the uses of the variable resistor 1A of this embodiment are not particularly limited to those mentioned above.
  • the substrate 11 is a film-like member made of a material that is flexible and electrically insulating.
  • materials that make up the substrate 11 include resin materials, and more specifically, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN). More specifically, an adhesive tape having an adhesive layer on one main surface of a PET film can be used as the substrate 11. Alternatively, a hot melt or the like can be used instead of the adhesive layer.
  • the substrate 11 does not have to be flexible.
  • the first resist layer 20 is provided on the upper surface 12 of the substrate 11.
  • This first resist layer 20 is formed by solidifying (curing) an electrically insulating resist material.
  • Specific examples of this resist material include resin materials such as epoxy resin, urethane resin, polyester resin, and acrylic resin.
  • the first resist layer 20 has a thin portion 21 and a protruding portion 22.
  • the thin portion 21 surrounds the protruding portion 22 and is relatively thin compared to the protruding portion 22.
  • a comb tooth pattern 45 is embedded from the thin portion 21 to the protruding portion 22 of the first resist layer 20.
  • the first resist layer 20 further has a plurality of (9 in this example) first intervening portions 23, a plurality of (10 in this example) second intervening portions 24, and a plurality of (2 in this example) third intervening portions 25 around the comb tooth pattern 45.
  • a plurality of first intervening portions 23 and a plurality of second intervening portions 24 are alternately arranged along the X direction between the third intervening portions 25, 25.
  • the number of the first and second intervening portions 23, 24 is not particularly limited and changes depending on the number of the comb tooth pattern 45.
  • the conductive paste constituting the resistor 40 is a high-resistance conductive paste having a higher electrical resistance value than the above-mentioned low-resistance conductive paste.
  • the conductive paste constituting the resistor 40 contains conductive particles having a higher electrical resistivity than the electrical resistivity of the conductive particles of the conductive paste constituting the above-mentioned wiring patterns 31 and 35. That is, the resistor 40 is made of a material having a higher electrical resistivity than the electrical resistivity of the material constituting the wiring patterns 31 and 35, and the resistance value of the resistor 40 is sufficiently higher than the resistance value of the wiring patterns 31 and 35 to the extent that the resistance value of the wiring patterns 31 and 35 can be ignored.
  • the membrane substrates 10A and 60A are stacked via the spacer 90.
  • the membrane substrates 10A and 60A are stacked so that the lower surface 62 of the substrate 61 of the upper membrane substrate 60A faces the upper surface 12 of the substrate 11 of the lower membrane substrate 10A.
  • the substrate 11 of the lower membrane substrate 10A and the spacer 90 are attached to each other via an adhesive layer (not shown), and the spacer 90 and the substrate 61 of the upper membrane substrate 60A are also attached to each other via an adhesive layer (not shown).
  • the wiring pattern 70 detects a voltage that is approximately half the potential of the power supply voltage, and the multimeter or the like outputs the potential difference between the power supply voltage and the detected voltage of the wiring pattern 70 (e.g., 2.5 [V]).
  • the first intervening portion 23 of the first resist layer 20 fills the spaces between the comb tooth patterns 45a to 45j, thereby reducing contact of the connector 80 with the side surfaces of the comb tooth patterns 45a to 45j. This prevents the comb tooth patterns 45a to 45j from being scraped off or from collapsing due to lateral forces and peeling off from the lower membrane substrate, thereby preventing deterioration of the comb tooth patterns 45a to 45j.
  • the first interposition portion 23 and the third interposition portion 25 can reduce the downward movement of the connector 80 in the space between the comb tooth patterns 45 when the slider 100 moves to a position corresponding to the space between the comb tooth patterns 45, thereby suppressing the downward movement of the slider 100 and preventing a deterioration in the detection accuracy of the variable resistor.
  • the height H3 of the upper surface 46 of the comb tooth pattern 45 and the height H2 of the upper surfaces 22a of the first and third intermediate portions 23, 25 are substantially the same, so that the slider 100 can slide with almost no movement in the up and down direction, thereby making it possible to suppress deterioration of the detection accuracy of the variable resistor.
  • Figs. 8(A) to 9(D) are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the variable resistor 1A in the first embodiment.
  • the upper views of Figs. 8(A) to 8(D) are cross-sectional views corresponding to the cross section taken along line II-II in Fig. 1, and the lower views of Figs. 8(A) to 8(D) are cross-sectional views corresponding to the cross section taken along line III-III in Fig. 1.
  • the upper views of Figs. 9(A) to 9(D) are cross-sectional views corresponding to the cross section taken along line II-II in Fig. 1
  • the lower views of Figs. 9(A) to 9(D) are cross-sectional views corresponding to the cross section taken along line III-III in Fig. 1.
  • a release film 200 is prepared.
  • the release film 200 includes a film 201 and a release layer 202 provided on one of the main surfaces of the film 201.
  • the film 201 is made of a resin material.
  • An example of this resin material is PET.
  • the release layer 202 is formed by applying a release agent to the film 201.
  • An example of this release agent is a silicone-based release agent or a fluorine-based release agent.
  • the release film 200 in this embodiment corresponds to an example of the "support” in the present invention
  • the release layer 202 in this embodiment corresponds to an example of the "release treatment surface" in the present invention.
  • a low-resistance conductive paste is printed on both ends of the resistor 40 to form the wiring patterns 31, 35.
  • the above-mentioned conductive paste can be used as the low-resistance conductive paste.
  • the printing method and solidification method of the low-resistance conductive paste are not particularly limited, but examples thereof include the same printing method and solidification method as the above-mentioned second resist layer 50.
  • a resist material is printed on the release film 200 so as to cover the wiring patterns 31, 35, the resistor 40, the comb tooth pattern 45, and the second resist layer 50, and then solidified (cured), thereby forming the first resist layer 20.
  • the resist material include the same resist material as that constituting the second resist layer 50 described above.
  • Methods for printing and solidifying the resist material are not particularly limited, but examples of the same resist material as that for the second resist layer 50 described above can be used.
  • the resist material is solidified while being filled in the spaces between the comb tooth patterns 45 and in the space between the second resist layer 50 and the comb tooth pattern 45, thereby forming a first intervening portion 23 that fills the space between the comb tooth patterns 45 and a third intervening portion 25 that fills the space between the second resist layer 50 and the comb tooth pattern 45.
  • the resist material is printed so as to cover the comb tooth pattern 45 and solidified, thereby forming the above-mentioned second intervening portion 24.
  • the substrate 11 is attached to the first resist layer 20.
  • the substrate 11 can be, for example, an adhesive tape having an adhesive layer (not shown), and the substrate 11 is attached to the first resist layer 20 via the adhesive layer.
  • the comb tooth pattern 45 and the first resist layer 20 are formed and transferred directly onto the release film 200, so the upper surface 46 of the comb tooth pattern 45 can be easily exposed from the protruding portion 22 of the first resist layer 20 in which the comb tooth pattern 45 is embedded.
  • the resist material will adhere to the upper surface of the comb tooth pattern, making it difficult to expose the upper surface of the comb tooth pattern.
  • top surface 46 of the comb tooth pattern 45, the top surface 22a of the protruding portion 22 of the first resist layer 20 in which the comb tooth pattern 45 is embedded, and the top surface 50a of the second resist layer 50 are formed on the same main surface of the release film 200, so that the top surfaces 46, 22a, and 50a can be easily formed to be flush.
  • the surface shape of the release film 200 which has a high degree of smoothness, can be transferred to the upper surfaces 46, 22a, 50a, so the upper surfaces 46, 22a, 50a can be formed smoothly.
  • the surface roughness Ra of the upper surfaces 46, 22a, 50a can be set to 0.01 ⁇ m to 0.1 ⁇ m.
  • the upper membrane substrate 60A is attached to the lower membrane substrate 10A via a spacer 90.
  • the wiring pattern 70 and connectors 80 of the lower membrane substrate 10A are formed by printing on the lower surface 62 of the base material 61 as described above. In this manner, the variable resistor 1A is manufactured.
  • the first resist layer 20, wiring patterns 31, 35, resistor 40, comb tooth pattern 45, and second resist layer 50 of the lower membrane substrate 10A are formed on the release film 200 and transferred, but this is not limited to this. At least the first resist layer 20 and comb tooth pattern 45 may be formed on the release film 200 and transferred onto the substrate 11, and then the wiring patterns 31, 35, resistor 40, and second resist layer 50 may be formed on the substrate 11.
  • Fig. 10 is a plan view showing a variable resistor 1B in the second embodiment
  • Fig. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in Fig. 10.
  • Fig. 12 is a plan view showing a lower membrane substrate 10B of the variable resistor 1B in the second embodiment.
  • Fig. 13 is a bottom view showing a spacer 90 and an upper membrane substrate 60B of the variable resistor 1B in the second embodiment.
  • variable resistor 1B of this embodiment differs from the variable resistor 1A of the first embodiment in that the wiring pattern 70 is formed on the lower membrane substrate 10B rather than the upper membrane substrate 60B.
  • the rest of the configuration is the same as in the first embodiment.
  • the wiring pattern 70 of this embodiment is formed on the substrate 11 via the first resist layer 20.
  • the wiring pattern 70 includes a second main body portion 71 and a second protective layer 72.
  • the second body portion 71 is formed by printing and solidifying (curing) a low-resistance conductive paste, similar to the above-mentioned wiring patterns 31 and 35. More specifically, the second body portion 71 can be formed by printing and curing a low-resistance conductive paste on the second protective layer 72 formed inside the opening 51 of the second resist layer 50 in the process shown in FIG. 8(C).
  • the second body portion 71 is made of a material having a lower electrical resistivity than the material constituting the resistor 40, and the resistance value of the resistor 40 is sufficiently higher than the resistance value of the second body portion 71 to the extent that the resistance value of the second body portion 71 can be ignored.
  • the resistance value of the resistor 40 is 10 times or more than the resistance value of the second body portion 71, and preferably 100 times or more than the resistance value of the second body portion 71.
  • the electrical resistivity of the material constituting the resistor 40 is 10 times or more than the electrical resistivity of the material constituting the second body portion 71, and preferably 100 times or more.
  • the second body portion 71 extends along the X direction in the figure.
  • the second body portion 71 has a parallel portion 711 at its end that extends substantially parallel to the resistor 40. Note that the planar shape of the second body portion 71 is not particularly limited to the above.
  • the second protective layer 72 of the wiring pattern 70 covers the parallel portion 711 of the second main body portion 71.
  • This second protective layer 72 is a layer that protects the parallel portion 711 of the second main body portion 71, and is formed by printing and hardening a high-resistance conductive paste that has a higher electrical resistance value compared to the low-resistance conductive paste described above.
  • this second protective layer 72 can be formed by printing and hardening a high-resistance conductive paste inside the opening 51 of the second resist layer 50 in the process shown in FIG. 8(B).
  • the second protective layer 72 has a length approximately equal to the length of the resistor 40 along the X direction in the figure, and is disposed at a predetermined distance from the resistor 40 and the comb tooth pattern 45. In other words, the second protective layer 72 of the wiring pattern 70 is disposed substantially parallel to the resistor 40 and is also disposed substantially parallel to the arrangement direction of the comb tooth pattern 45. Note that the wiring pattern 70 does not necessarily have to include the second protective layer 72.
  • the connector 80 of this embodiment is not connected to the wiring pattern 70 as in the first embodiment.
  • the connector 80 has a rectangular planar shape that is wider than the connector 80 of the first embodiment.
  • the connector 80 is provided on the lower surface 62 of the substrate 61 such that one edge 80a of the connector 80 (the edge on the -Y side along the X direction in the figure) overlaps with the comb tooth pattern 45, and the other edge 80b of the connector 80 (the edge on the +Y side along the X direction in the figure) overlaps with the wiring pattern 70.
  • a power supply voltage (e.g., 5 [V]) is applied to one of the wiring patterns 31 connected to the resistor 40, while the other wiring pattern 35 connected to the resistor 40 is grounded.
  • the wiring pattern 70 is constantly electrically connected to the resistor 40 via the connector 80 by pressing the slider 100, and the wiring pattern 70 is electrically connected to the resistor 40 at any position in the X direction in the figure. Therefore, the wiring pattern 70 detects a voltage (detection voltage) according to the pressing position of the slider 100. That is, in this embodiment, the resistance value between the wiring patterns 31, 70 changes according to the pressing position of the slider 100.
  • a multimeter (not shown) or the like is connected to the wiring patterns 31, 70 of this variable resistor 1B, and the potential difference between the power supply voltage and the detection voltage of the wiring pattern 70 is output.
  • the connection position of the connector 80 in the resistor 40 is also located at the left end, so the wiring pattern 70 detects a voltage with approximately the same potential as the power supply voltage, and a multimeter or the like outputs the potential difference between the power supply voltage and the detected voltage of the wiring pattern 70 (for example, 0 [V]).
  • the connection position of the connector 80 in the resistor 40 is also approximately in the center, so the wiring pattern 70 detects a voltage that is approximately half the potential of the power supply voltage, and a multimeter or the like outputs the potential difference between the power supply voltage and the detected voltage of the wiring pattern 70 (e.g., 2.5 V).
  • the connection position of the connector 80 in the resistor 40 is also located at the right end, so the wiring pattern 70 detects a voltage that is approximately the same potential as the ground, and a multimeter or the like outputs the potential difference (e.g., 5 V) between the power supply voltage and the detected voltage of the wiring pattern 70.
  • the first intervening portion 23 fills the space between the comb tooth patterns 45, so that deterioration of the comb tooth patterns 45 can be suppressed in the same way as in the first embodiment, and deterioration of the detection accuracy of the variable resistor 1B can also be suppressed.
  • Fig. 14 is a plan view showing a variable resistor 1C in the third embodiment
  • Fig. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in Fig. 14.
  • Fig. 16 is a plan view showing a lower membrane substrate 10C of the variable resistor 1C in the third embodiment.
  • variable resistor 1C of this embodiment differs from the variable resistor 1B of the second embodiment in that (1) the lower membrane substrate 10C has comb tooth patterns 75a to 75i, and (2) the connector 80 does not overlap with the wiring pattern 70, but the rest of the configuration is the same as in the second embodiment.
  • the variable resistor 1C in the third embodiment and the second embodiment will be described, and the same reference numerals will be used to denote the same configuration as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the multiple comb tooth patterns 75a to 75i may be collectively referred to as comb tooth pattern 75.
  • the comb tooth pattern 75 is formed by printing and hardening a low-resistance conductive paste. As shown in FIG. 14, the comb tooth pattern 75 in this embodiment is provided between the resistor 40 and the wiring pattern 70.
  • the comb tooth pattern 75 in this embodiment corresponds to an example of the "second comb tooth pattern" in the present invention.
  • the slider 100 slides while pressing against the upper membrane substrate 60B, which sequentially changes the combination of the comb tooth patterns 45, 75 connected by the connector 80, thereby varying the resistance length (resistance value) of the resistor 40.
  • comb tooth patterns 75e and 45f are connected via connector 80.
  • the combination of comb tooth patterns connected via connector 80 changes as follows: comb tooth patterns 75e, 45f ⁇ comb tooth patterns 45f, 75f ⁇ comb tooth patterns 75f, 45g ⁇ comb tooth patterns 45g, 75g ⁇ comb tooth patterns 75g, 45h ⁇ ... ⁇ comb tooth patterns 45i, 75i ⁇ comb tooth patterns 75i, 45j.
  • the combination of the comb tooth patterns connected via the connector 80 changes as the slider 100 slides from comb tooth patterns 45f, 75e ⁇ comb tooth patterns 75e, 45e ⁇ comb tooth patterns 45e, 75d ⁇ comb tooth patterns 75d, 45d ⁇ comb tooth patterns 45d, 75c ⁇ ... ⁇ comb tooth patterns 45b, 75a, ⁇ comb tooth patterns 75a, 45a.
  • the resistance between the wiring patterns 31, 70 gradually decreases as the slider 100 slides.
  • the comb tooth pattern 45 is formed on the lower membrane substrate 10A, but it may also be formed on the upper membrane substrate 60A that is pressed by the slider 100.
  • variable resistors 1A to 1C are operated by the slider 100 that the variable resistors 1A to 1C themselves have, but this is not particularly limited.
  • the operator may operate the variable resistor with his or her finger.
  • a power source may be connected to wiring patterns 31 and 70 without providing wiring pattern 35.
  • the resistance value between wiring patterns 31 and 70 changes depending on the pressing position of slider 100.

Abstract

可変抵抗器1Aは、基材11と、基材11に支持されていると共に、相互に間隔を空けて延在している複数の櫛歯パターン45a~45jと、櫛歯パターン45a~45j同士の間の空間を埋めるように、基材11上に配置された第1のレジスト層20と、を備えており、櫛歯パターン45a~45jは、基材11とは反対側の上面46を有し、上面46は、第1のレジスト層20から露出している。

Description

可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法
 本発明は、可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法に関するものである。
 文献の参照による組み込みが認められる指定国については、2022年12月28日に日本国に出願された特願2022-211822に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。
 特許文献1に開示されている可変抵抗器は、下側メンブレン基板の上面に配置された抵抗体と、抵抗体に接続されていると共に相互に間隔を空けて並べられている複数の櫛歯パターンと、上側メンブレン基板の下面に配置された接続体と、を備えており、摺動子の押圧により上側メンブレン基板及び接続体が下方に撓むことで、接続体が櫛歯パターンに接触する(例えば、特許文献1(段落[0090]、第8図~第12図)参照)。そして、摺動子が上側メンブレン基板を押圧しながら摺動することで、接続体に電気的に接続される櫛歯パターンが順次変化し、抵抗体の抵抗長(抵抗値)が変化する(例えば、特許文献1(段落[0092]、第9図)参照)。
国際公開第2021/205899号
 上記従来技術では、櫛歯パターン同士の間に空間が存在するので、摺動子が上側メンブレン基板を押圧しながら摺動すると、当該空間に入り込んだ接続体が櫛歯パターンの側方から当該櫛歯パターンに接触する。このため、上記の摺動を繰り返すと、櫛歯パターンに横方向から接続体が繰り返し接触することにより櫛歯パターンが削れてしまったり、横方向からの力によって櫛歯パターンが倒れて下側メンブレン基板から剥離してしまったりすることがある。このような場合、摺動を繰り返すことで櫛歯パターンが劣化してしまうという問題がある。
 本発明が解決しようとする課題は、櫛歯パターンの劣化の抑制を図ることができる可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法を提供することである。
 [1]本発明の態様1は、第1の基材と、前記第1の基材に支持されていると共に、相互に間隔を空けて延在している複数の櫛歯パターンと、前記櫛歯パターン同士の間の空間を埋めるように、前記第1の基材上に配置された絶縁体と、を備えており、前記櫛歯パターンは、前記第1の基材とは反対側の先端面を有し、前記先端面は、前記絶縁体から露出している可変抵抗器である。
 [2]本発明の態様2は、態様1の可変抵抗器において、前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、前記第1の基材からの前記先端面の高さは、前記第1の基材からの前記第1の主面の高さと実質的に同一となる可変抵抗器であってもよい。
 [3]本発明の態様3は、態様1又は態様2の可変抵抗器において、前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、前記第1の主面は、前記第1の基材に対して実質的に平行に延在している可変抵抗器であってもよい。
 [4]本発明の態様4は、態様1から態様3のいずれか一つの可変抵抗器において、前記絶縁体は、前記櫛歯パターン同士の間に位置する第1の介在部と、前記第1の基材と前記櫛歯パターンとの間に位置する第2の介在部と、を含む可変抵抗器であってもよい。
 [5]本発明の態様5は、態様1から態様4のいずれか一つの可変抵抗器において、前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、前記可変抵抗器は、抵抗体を含み、前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、前記第1の櫛歯パターンは、前記先端面が前記絶縁体から露出する第1の部分と、前記第1の部分と一体的に形成されていると共に、前記抵抗体に接続された第2の部分と、を含み、前記第1の主面に対して垂直な第1の方向において、前記第2の部分の厚さは、前記第1の部分の厚さより薄い可変抵抗器であってもよい。
 [6]本発明の態様6は、態様1から態様5のいずれか一つの可変抵抗器において、前記可変抵抗器は、前記第1の基材上に配置された抵抗体と、前記第1の基材上に配置されていると共に、前記抵抗体に接続された第1の配線パターンと、開口を有するスペーサと、前記スペーサを介して前記第1の基材に積層された第2の基材と、前記開口内に位置するように前記第2の基材上に配置され、前記第2の基材の外側からの摺動子の押圧によって前記抵抗体と電気的に接続される接続体と、前記第2の基材上に配置され、前記接続体に接続され、又は、前記第1の基材上に配置され、前記摺動子の押圧によって前記接続体と電気的に接続される第2の配線パターンと、を備え、平面視において、前記接続体は、前記抵抗体と非重複である非重複領域を有し、平面視において、前記摺動子が摺動可能な摺動領域は、前記非重複領域に含まれており、前記先端面は、前記櫛歯パターンにおいて前記接続体に対向する面であり、前記摺動子の位置に応じて、前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンとの間の抵抗値が変化する可変抵抗器であってもよい。
 [7]本発明の態様7は、態様6の可変抵抗器において、前記第2の配線パターンは、前記第2の基材上に配置されていると共に、前記接続体に接続されており、前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、平面視において、前記第1の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複しており、前記接続体は、前記第2の基材の外側からの前記摺動子の押圧によって、前記第1の櫛歯パターンと接触する可変抵抗器であってもよい。
 [8]本発明の態様8は、態様6の可変抵抗器において、前記第2の配線パターンは、前記第1の基材上に配置され、前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、平面視において、前記第1の櫛歯パターン及び前記第2の配線パターンは、前記摺動領域と重複しており、前記接続体は、前記第2の基材の外側からの前記摺動子の押圧によって、前記第1の櫛歯パターン及び前記第2の配線パターンと接触する可変抵抗器であってもよい。
 [9]本発明の態様9は、態様6の可変抵抗器において、前記第2の配線パターンは、前記第1の基材上に配置され、前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンと、前記第2の配線パターンに接続された複数の第2の櫛歯パターンと、を含み、平面視において、前記第1及び第2の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複しており、前記第1の櫛歯パターンと前記第2の櫛歯パターンは、前記摺動領域において、前記接続体の延在方向に沿って、交互に並べられており、前記接続体は、前記第1の基材からの前記摺動子の押圧によって、前記第1及び前記第2の櫛歯パターンと接触する可変抵抗器であってもよい。
 [10]本発明の態様10は、態様6から態様9のいずれか一つの可変抵抗器において、前記可変抵抗器は、前記第1の基材上に配置されていると共に、前記抵抗体に接続された第3の配線パターンをさらに備え、前記複数の櫛歯パターンは、前記第1の配線パターンに接続された第3の櫛歯パターンと、前記第3の配線パターンに接続された第4の櫛歯パターンと、を含んでおり、平面視において、前記第3及び第4の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複している可変抵抗器であってもよい。
 [11]本発明の態様11は、態様1から態様10のいずれか一つの可変抵抗器の製造方法において、離型処理面を有する支持体を準備する第1の工程と、前記支持体の前記離型処理面上に前記櫛歯パターンを形成する第2の工程と、前記櫛歯パターン同士の間を埋めるように前記離型処理面上に前記絶縁体を形成する第3の工程と、前記支持体から前記第1の基材に前記櫛歯パターンと前記絶縁体を転写する第4の工程と、を備えた可変抵抗器の製造方法である。
 本発明では、櫛歯パターン同士の間の空間を絶縁体により埋め、櫛歯パターンの第1の基材とは反対側の先端面を絶縁体から露出させることにより、櫛歯パターンの劣化の抑制を図ることができる。
図1は、本発明の第1実施形態における可変抵抗器を示す平面図である。 図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。 図3は、図1のIII-III線に沿った断面図である。 図4は、図1のIV-IV線に沿った断面図である。 図5は、図1のV-V線に沿った断面図である。 図6は、本発明の第1実施形態における可変抵抗器の下側メンブレン基板を示す平面図である。 図7は、本発明の第1実施形態における可変抵抗器のスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。 図8(A)~図8(D)は、本発明の第1実施形態における可変抵抗器の製造方法の一例を示す断面図である。 図9(A)~図9(D)は、本発明の第1実施形態における可変抵抗器の製造方法の一例を示す断面図である。 図10は、本発明の第2実施形態における可変抵抗器を示す平面図である。 図11は、図10のXI-XI線に沿った断面図である。 図12は、本発明の第2実施形態における可変抵抗器の下側メンブレン基板を示す平面図である。 図13は、本発明の第2実施形態における可変抵抗器のスペーサ及び上側メンブレン基板を示す底面図である。 図14は、本発明の第3実施形態における可変抵抗器を示す平面図である。 図15は、図14のXV-XV線に沿った断面図である。 図16は、本発明の第3実施形態における可変抵抗器の下側メンブレン基板を示す平面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 <<第1実施形態>>
 図1は第1実施形態における可変抵抗器1Aを示す平面図、図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は図1のIII-III線に沿った断面図、図4は図1のIV-IV線に沿った断面図、図5は図1のV-V線に沿った断面図である。また、図6は第1実施形態における可変抵抗器1Aの下側メンブレン基板10Aを示す平面図であり、図7は第1実施形態における可変抵抗器1Aのスペーサ90及び上側メンブレン基板60Aを示す底面図である。
 本実施形態における可変抵抗器1Aは、図1~図7に示すように、下側メンブレン基板10A(図2~図6参照)と、上側メンブレン基板60A(図2~図5、図7参照)と、スペーサ90と、摺動子100と、を備えている。
 下側メンブレン基板10Aは、抵抗体40と、複数(本例では10本)の櫛歯パターン45a~45jと、配線パターン31,35と、を有している。なお、本実施形態において、複数の櫛歯パターン45a~45jを「櫛歯パターン45」と総称することがある。
 一方、上側メンブレン基板60Aは、抵抗体40と配線パターン70とを電気的に接続する接続体80を有している。これらのメンブレン基板10A,60Aは、スペーサ90を介して積層されており、このスペーサ90によって、メンブレン基板10A,60Aの間に間隔が確保されている。摺動子100は、摺動領域SA(図1参照)において、上側メンブレン基板60A上を押圧しながら摺動するように構成されている。この摺動子100の押圧によって、接続体80及び櫛歯パターン45を介して抵抗体40と配線パターン70とが電気的に接続される。
 この可変抵抗器1Aでは、摺動子100が上側メンブレン基板60Aを押圧しながら摺動することで、接続体80が接触する櫛歯パターン45を順次変化させる。これにより、接続体80と抵抗体40との電気的な接続位置を変化させ、抵抗体40の抵抗長(抵抗値)を変化させることが可能となっている。こうした可変抵抗器1Aの用途としては、例えば、可変抵抗素子、ポジションセンサ、スイッチ、エンコーダ等を例示することができる。なお、本実施形態の可変抵抗器1Aの用途は特に上記に限定されない。
 以下に、本実施形態の可変抵抗器1Aの構成について詳細に説明する。
 下側メンブレン基板10Aは、図6に示すように、基材11と、第1のレジスト層20と、配線パターン31,35と、抵抗体40と、櫛歯パターン45と、第2のレジスト層50と、を備えた配線板である。なお、本実施形態における基材11が本発明における「第1の基材」の一例に相当し、本実施形態における第1のレジスト層20が本発明における「絶縁体」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン45a~45jが「櫛歯パターン」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン45aが本発明における「第3の櫛歯パターン」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン45b~45iが「第1の櫛歯パターン」の一例に相当し、本実施形態における櫛歯パターン45jが本発明における「第4の櫛歯パターン」の一例に相当する。また、本実施形態における配線パターン31が本発明における「第1の配線パターン」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン35が本発明における「第3の配線パターン」の一例に相当する。
 基材11は、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この基材11を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)を例示することができる。より具体的には、PETフィルムの一方の主面に粘着層を有する粘着テープなどを基材11として使用することができる。或いは、粘着層の代わりにホットメルト等を用いてもよい。なお、この基材11が可撓性を有していなくてもよい。
 第1のレジスト層20は、基材11の上面12に設けられている。この第1のレジスト層20は、電気絶縁性を有するレジスト材料を固化(硬化)させることにより形成されている。このレジスト材料の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材料を例示することができる。
 図2及び図6に示すように、この第1のレジスト層20は、薄肉部21と、突出部22と、を有している。図6に示すように、この薄肉部21は、突出部22を囲繞しており、突出部22に対して相対的に薄くなっている。
 薄肉部21は、平面視(可変抵抗器1Aを上方又は下方(可変抵抗器1Aの主面に対する法線方向(図中のZ方向))から見た場合の平面視)において、第2のレジスト層50と重複しており、第2のレジスト層50から露出していない。また、図3に示すように、薄肉部21は、第2のレジスト層50に直接的に覆われておらず、配線パターン31,35、抵抗体40、及び、櫛歯パターン45を介して第2のレジスト層50に間接的に覆われている部分を有している。
 一方で、図2及び図6に示すように、本実施形態における突出部22は、薄肉部21に囲まれている。この突出部22は、平面視において第2のレジスト層50と重複しておらず、第2のレジスト層50から露出している。図2に示すように、突出部22の厚さは、薄肉部21の厚さに対して相対的に厚くなっており、突出部22の上面22aは、薄肉部21の上面21aに対して、上方(図中の+Z方向)に向かって突出している。これにより、突出部22は、第2のレジスト層50の開口51を埋めている。なお、本実施形態における突出部22の上面22aは、本発明における「第1の主面」の一例に相当する。
 突出部22の上面22aは、基材11の上面12に対して実質的に平行となっている。また、基材11からの上面22aの高さHは、基材11からの第2のレジスト層50の上面50aの高さHと実質的に同一であり(H=H)、上面22a,50aは実質的に面一となっている。
 また、図2、図3、及び、図6に示すように、この第1のレジスト層20の薄肉部21から突出部22に亘って櫛歯パターン45が埋設されている。第1のレジスト層20は、櫛歯パターン45の周囲に、複数(本例では9個)の第1の介在部23と、複数の(本例では10個)の第2の介在部24と、複数(本例では2個)の第3の介在部25と、をさらに有している。図2に示すように、本実施形態における第1のレジスト層20では、第3の介在部25,25の間に、複数の第1の介在部23と複数の第2の介在部24とがX方向に沿って交互に並べられている。なお、第1及び第2の介在部23,24の個数は、特に限定されず、櫛歯パターン45の個数に応じて変化する。
 図6に示すように、第1の介在部23は、櫛歯パターン45同士の間の空間を埋めるように、櫛歯パターン45同士の間に位置している。第1の介在部23は、第1のレジスト層20の薄肉部21から突出部22に亘って櫛歯パターン45の延在方向(図中のY方向)に沿って延在している。
 図5に示すように、第1の介在部23は、第1の露出部23aと、第1の非露出部23bと、第2の非露出部23cと、を含んでいる。第1の露出部23aと、第1及び第2の非露出部23b,23cは、相互に一体的に形成されている。
 第1の露出部23aは、突出部22の一部を構成しており、第2のレジスト層50から露出している。この第1の露出部23aにおける突出部22の上面22aは、第2のレジスト層50の上面50aと実質的に面一となっている。また、第1の露出部23aにおける突出部22の上面22aの表面粗さRaは、例えば、0.01μm~0.1μmとすることができる。
 第1及び第2の非露出部23b,23cは、薄肉部21の一部を構成している。第1の露出部23aと抵抗体40との間に第1の非露出部23bが位置している。第1の非露出部23bにおける薄肉部21の上面21aは、第2のレジスト層50に覆われている。このため、第1の非露出部23bは、第2のレジスト層50と基材11との間に介在している。
 この第1の非露出部23bに第2の非露出部23cが接続している。第2の非露出部23cにおける薄肉部21の上面21aは、抵抗体40に覆われている。このため、第2の非露出部23cは、抵抗体40と基材11との間に介在している。
 また、本実施形態では、第1の露出部23aの厚さTは第1の非露出部23bの厚さTよりも厚くなっていると共に、第1の非露出部23bの厚さTは第2の非露出部23cの厚さTよりも厚くなっている(T>T>T)。よって、本実施形態における第1の介在部23において、第1の露出部23aと第1の非露出部23bとの間に段差が形成されていると共に、第1の非露出部23bと第2の非露出部23cとの間にも段差が形成されている。このため、第1の介在部23の厚さは、櫛歯パターン45の抵抗体40側の端部に近づくに従って(図中の-Y方向に向かうに従って)段階的に薄くなっている。なお、本実施形態における厚さとは、基材11の上面12に対して垂直な方向(図中のZ方向)における厚さであり、本実施形態におけるZ方向は本発明における「第1の方向」の一例に相当する。
 図2及び図3に示すように、第2の介在部24は櫛歯パターン45の下面47と基材11の上面12との間に位置している。本実施形態における第2の介在部24は、2個の第1の介在部23,23の間に位置しており、櫛歯パターン45と同一の幅を有する直方体形状を有している。
 このように、櫛歯パターン45と基材11との間に第2の介在部24が位置していることによって、基材11に対する櫛歯パターン45の接着力を向上することができるので、櫛歯パターン45の劣化の抑制を図ることができる。また、第2の介在部24によって、基材11側からの水蒸気等の侵入を抑制することもできるので、櫛歯パターン45の劣化の抑制を図ることができる。
 図2に示すように、第3の介在部25は第2のレジスト層50と櫛歯パターン45a,45jとの間に位置している。第3の介在部25も突出部22の一部を構成しており、第2のレジスト層50から露出している。この第3の介在部25の上面は、突出部22の上面22aに含まれており、第2のレジスト層50の上面50aと実質的に面一となっている。また、第3の介在部25における突出部22の上面22aの表面粗さRaは、例えば、0.01μm~0.1μmとすることができる。
 図3に示すように、配線パターン31,35は、第1のレジスト層20の薄肉部21上に設けられている。配線パターン31,35は、導電性ペーストを固化(硬化)させることにより形成されている。導電性ペーストは、導電性粒子とバインダ樹脂を、水若しくは溶剤、及び各種添加剤に混合して構成されている。この配線パターン31,35を構成する導電性ペーストは、比較的小さな電気的抵抗値を有する低抵抗の導電性ペーストである。なお、配線パターン31,35の形成方法は、特に上記に限定されない。
 導電性粒子の具体例としては、銀、銅、ニッケル、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、パラジウム、及び、これらの合金等を例示することができる。また、バインダ樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を例示することができる。さらに、導電性ペーストに含まれる溶剤としては、α-テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、1-デカノール、ブチルセルソルブ、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラデカン等を例示することができる。
 特に限定されないが、本実施形態では、低抵抗の導電性ペーストとして、銀を導電性粒子の主成分とする銀ペースト、或いは、銅を導電性粒子の主成分とする銅ペーストを用いる。なお、導電性ペーストに含有された導電性粒子として、金属塩を用いてもよい。金属塩としては、上述の金属の塩を挙げることができる。また、上記の導電性ペーストからバインダ樹脂を省略してもよい。また、上記の導電性ペーストに代えて、導電性インクを用いてもよい。
 図6に示すように、本実施形態における配線パターン31,35は、抵抗体40の両端に接続されている。本実施形態における配線パターン31,35は、抵抗体40と略平行な図中のX方向に延在しているがこれに限定されず、Y方向などのX方向以外の方向に延在していてもよい。
 図3及び図6に示すように、抵抗体40は、配線パターン31,35の間に設けられており、図中X方向に沿って延在している。この抵抗体40も、上述の配線パターン31,35と同様に、導電性ペーストを硬化させることにより形成されている。
 この抵抗体40を構成する導電性ペーストは、上述の低抵抗の導電性ペーストと比較して高い電気的抵抗値を有する高抵抗の導電性ペーストである。この抵抗体40を構成する導電性ペーストは、上述の配線パターン31,35を構成する導電性ペーストの導電性粒子の電気的抵抗率よりも高い電気的抵抗率を有する導電性粒子を含有している。すなわち、抵抗体40は、配線パターン31,35を構成する材料の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体40の抵抗値は、配線パターン31,35の抵抗値を無視できる程度に、配線パターン31,35の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体40の抵抗値は、配線パターン31,35の抵抗値の10倍以上であり、好ましくは、配線パターン31,35の抵抗値の100倍以上である。また、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率は、配線パターン31,35を構成する材料の電気抵抗率の10倍以上であり、好ましくは100倍以上である。
 こうした高抵抗の導電性ペーストの具体例としては、カーボンペーストを例示することができる。抵抗体40を構成する導電性ペーストが含有する導電性粒子の具体例としては、グラファイト、カーボンブラック(ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック)、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等のカーボン系材料を例示することができる。
 上述のように、この抵抗体40は、一方の配線パターン31の端部を覆っていると共に、他方の配線パターン35の端部を覆っている。この抵抗体40によって、配線パターン31,35同士が接続されている。特に図示しないが、一方の配線パターン31は電源に接続されているのに対し、他方の配線パターン35はグランドに接続されている。
 櫛歯パターン45a~45jは、配線パターン31,35と同様に、低抵抗の導電性ペーストを硬化させることで形成されている。すなわち、それぞれの櫛歯パターン45a~45jは、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体40の抵抗値は、それぞれの櫛歯パターン45a~45jの抵抗値を無視できる程度に、当該櫛歯パターン45a~45jの抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体40の抵抗値は、櫛歯パターン45a~45jの抵抗値の10倍以上であり、好ましくは、櫛歯パターン45a~45jの抵抗値の100倍以上である。また、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率が、櫛歯パターン45a~45jを構成する材料の電気抵抗率の10倍以上であり、好ましくは100倍以上である。
 図6に示すように、図中左端の櫛歯パターン45aは、配線パターン31から分岐しており、図中Y方向に沿って突出している。すなわち、この櫛歯パターン45aは、配線パターン31に接続されていると共に、摺動領域SA(図1参照)の下方まで延在している。同様に、図中右端の櫛歯パターン45jは、配線パターン35から分岐しており、図中Y方向に沿って突出している。すなわち、この櫛歯パターン45jは、配線パターン35に接続されていると共に、摺動領域SA(図1参照)の下方まで延在している。
 これに対し、図3に示すように、両端の櫛歯パターン45a,45jの間に位置している8本の櫛歯パターン45b~45iは、当該櫛歯パターン45b~45iの端部が抵抗体40に埋設されることで、当該抵抗体40と電気的に接続されている。そして、図6に示すように、これらの櫛歯パターン45b~45iは、抵抗体40から+Y方向に向かって突出している。すなわち、この櫛歯パターン45b~45iは、抵抗体40に接続されていると共に、摺動領域SA(図1参照)の下方まで延在している。なお、両端の櫛歯パターン45a,45jが、配線パターン31,35から分岐するのではなく、櫛歯パターン45b~45iと同様に、抵抗体40に埋設されていてもよい。
 いずれの櫛歯パターン45a~45jも、図中Y方向に沿って延在しており、櫛歯パターン45a~45jの平面形状は線状となっている。この複数の櫛歯パターン45a~45jは、実質的に平行に並べられている。また、この複数の櫛歯パターン45a~45jは、実質的に等間隔に配置されている。なお、櫛歯パターン45の本数は特に上記に限定されない。因みに、後述するように、櫛歯パターン45の本数が多い程、可変抵抗器1Aの出力の分解能(解像度)を高めることができる。また、櫛歯パターン45a~45jの間に間隔が確保されているのであれば、櫛歯パターン45a~45j同士の間隔は等間隔に限定されない。
 図4に示すように、櫛歯パターン45b~45iは、第2の露出部48aと、第3の非露出部48bと、第4の非露出部48cと、を含んでいる。第2の露出部48aと、第3及び第4の非露出部48b,48cは、相互に一体的に形成されている。本実施形態における第2の露出部48aが本発明における「第1の部分」の一例に相当し、本実施形態における第4の非露出部48cが本発明における「第2の部分」の一例に相当する。
 第2の露出部48aは、第1の介在部23同士の間に位置している。この第2の露出部48aにおいて、櫛歯パターン45b~45iの上面46は第1のレジスト層20の第1の介在部23から露出している。また、この上面46は、第2のレジスト層50にも覆われていない。なお、本実施形態における上面46が本発明における「先端面」の一例に相当する。
 また、本実施形態において、基材11からの上面46の高さHは、上記の上面22a,50aの高さH,Hと実質的に同一となっている(H=H=H)。即ち、上面46,22a,50aは、実質的に面一となっている。また、第2の露出部48aにおける櫛歯パターン45b~45iの上面46の表面粗さRaは、例えば、0.01μm~0.1μmとすることができる。
 また、本実施形態において、上面46は、基材11の上面12に対して実質的に平行となっている。従って、上面46は、上面22a及び上面50aに対しても実質的に平行となっている。
 第2の露出部48aと抵抗体40との間に第3の非露出部48bが位置している。第3の非露出部48bにおける上面46は、第2のレジスト層50に覆われている。このため、第3の非露出部48bは、第2のレジスト層50と第1のレジスト層20の第2の介在部24との間に介在している。
 第3の非露出部48bと抵抗体40との間に第4の非露出部48cが位置している。第4の非露出部48cにおける上面46は、抵抗体40に覆われている。このため、第4の非露出部48cは、抵抗体40と第1のレジスト層20の第2の介在部24との間に介在している。
 また、本実施形態では、第2の露出部48aの厚さTは第3の非露出部48bの厚さTよりも厚くなっていると共に、第3の非露出部48bの厚さTは第4の非露出部48cの厚さTよりも厚くなっている(T>T>T)。よって、本実施形態における櫛歯パターン45b~45iにおいて、第2の露出部48aと第3の非露出部48bとの間に段差が形成されていると共に、第3の非露出部48bと第4の非露出部48cとの間にも段差が形成されている。このため、櫛歯パターン45b~45iの厚さは、図中の-Y方向に向かうに従って段階的に薄くなっている。
 一方で、櫛歯パターン45の左右端に位置する櫛歯パターン45a,45jの断面形状は、櫛歯パターン45b~45iの断面形状と若干異なっている。特に図示しないが、櫛歯パターン45a,45jと第2のレジスト層50との間に抵抗体40が介在していないので、櫛歯パターン45a,45jでは第4の非露出部48cは存在せず、第2の露出部48aから配線パターン31,35まで第3の非露出部48bが延在している。
 第2のレジスト層50は、第1のレジスト層20と同様に、レジスト材料を固化(硬化)することにより形成されている。このレジスト材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材料を例示することができる。
 この第2のレジスト層50は、図2~図4に示すように、第1のレジスト層20の薄肉部21、配線パターン31,35、抵抗体40、及び、櫛歯パターン45の第3の非露出部48bを覆っている。第2のレジスト層50は、開口51を有しており、第1のレジスト層20の突出部22の周囲を囲んでいる。
 図7に示すように、上側メンブレン基板60Aは、基材61と、配線パターン70と、接続体80と、を備えた配線板である。本実施形態における基材61が本発明における「第2の基材」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン70が本発明における「第2の配線パターン」の一例に相当する。
 基材61は、上述の基材11と同様に、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この基材11を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)を例示することができる。なお、基材61を構成する材料は、上記に特に限定されない。基材61を、金属材料等の導電性を有する材料からなる板材で構成してもよい。この場合には、当該基材61が接続体80の機能を兼ねてもよい。また、基材61が配線パターン70の機能を兼ねてもよい。なお、基材61を、導電性を有する板材から構成する場合であっても、基材61とは別に、当該基材61上に接続体80と配線パターン70を形成してもよい。
 配線パターン70は、低抵抗の導電性ペーストを基材61の下面62に印刷して硬化させることで形成されている。すなわち、配線パターン70は、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体40の抵抗値は、この配線パターン70の抵抗値を無視できる程度に、当該配線パターン70の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体40の抵抗値は、配線パターン70の抵抗値の10倍以上であり、好ましくは、配線パターン70の抵抗値の100倍以上である。また、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率が、配線パターン70を構成する材料の電気抵抗率の10倍以上であり、好ましくは100倍以上である。なお、配線パターン70の形成方法は、特に上記に限定されない。
 配線パターン70に接続体80が直接接続されている。接続体80は、第1の本体部81と、第1の保護層82と、を備えている。なお、接続体80が第1の保護層82を備えていなくてもよい。
 第1の本体部81は、基材61の下面62に設けられている。この第1の本体部81は、上述の配線パターン31,35と同様に、低抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。すなわち、第1の本体部81は、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体40の抵抗値は、この第1の本体部81の抵抗値を無視できる程度に、当該第1の本体部81の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体40の抵抗値は、第1の本体部81の抵抗値の10倍以上であり、好ましくは、第1の本体部81の抵抗値の100倍以上である。また、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率が、第1の本体部81を構成する材料の電気抵抗率の10倍以上であり、好ましくは100倍以上である。
 一方、第1の保護層82は、第1の本体部81を保護する層であり、高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。この第1の保護層82は、第1の本体部81の全体を覆うように、基材61の下面62上に設けられている。
 この接続体80は、図1に示すように、平面視において、下側メンブレン基板10Aの櫛歯パターン45と部分的に重複するように、基材61の下面62に設けられている。
 スペーサ90は、上述の基材11,61と同様に、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。このスペーサ90を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)を例示することができる。
 図1~図5及び図7に示すように、このスペーサ90は、矩形状の平面形状を持つ開口91を有している。この開口91は、接続体80よりも大きく且つ当該接続体80を包含可能な大きさを有している。本実施形態では、開口91は、接続体80のみならず、櫛歯パターン45も包含可能な大きさを有している。この開口91は、スペーサ90を介してメンブレン基板10A,60Aを積層した際に、接続体80及び櫛歯パターン45を包含するように、スペーサ90に形成されている。なお、接続体80の少なくとも一部がスペーサ90の開口91内に位置していればよく、接続体80の一部が開口91の外まで広がり、スペーサ90と基材61との間に介在していてもよい。
 上述のように、メンブレン基板10A,60Aはスペーサ90を介して積層されている。この際、図2~図5に示すように、メンブレン基板10A,60Aは、上側メンブレン基板60Aの基材61の下面62が下側メンブレン基板10Aの基材11の上面12と対向するように積層されている。また、下側メンブレン基板10Aの基材11とスペーサ90は接着層(不図示)を介して相互に張り付けられていると共に、スペーサ90と上側メンブレン基板60Aの基材61も接着層(不図示)を介して相互に張り付けられている。
 そして、図1に示すように、平面視において、接続体80及び櫛歯パターン45が開口91内に包含されている。また、図4に示すように、断面視において、接続体80と櫛歯パターン45とが対向している。本実施形態では、図1に示すように、平面視において、接続体80は、抵抗体40と重複していない非重複領域NAを有している。
 図2、図4、及び、図5に示すように、スペーサ90によって、接続体80と櫛歯パターン45との間に間隔が確保されている。後述するように、摺動子100の押圧によって上側メンブレン基板60Aの基材11が変形し、この変形によって、接続体80と櫛歯パターン45とが接触して電気的に接続されている。
 なお、本実施形態では、スペーサ90の厚さが、非押圧時に接続体80が櫛歯パターン45と接触しないように設定されているが、特にこれに限定されない。接続体80が櫛歯パターン45と常時接触するように、スペーサ90の厚さを設定してもよい。
 なお、本発明における接続体と抵抗体とを「電気的に接続」とは、当該接続体と櫛歯パターンとの間の抵抗値が所定の閾値以下の状態であり、上記のような非押圧時に接続体と櫛歯パターンとが単に接触しているだけの状態は含まない。
 摺動子100は、半筒形状の押圧部110を先端に有する部材であり、例えば金属材料から構成されている。なお、摺動子100の構成は、上側メンブレン基板60Aの基材61の上面63を押圧しながら摺動可能な構成であれば、特に上記に限定されない。また、本実施形態では、摺動子100の押圧対象は、上側メンブレン基板60Aの基材61の上面63であるので、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料で摺動子100を構成してもよい。また、後述するように、摺動子100に代えて、操作者の指を用いてもよい。
 この摺動子100は、可変抵抗器1Aが収容された筐体(不図示)等に移動可能に保持されている。そして、この摺動子100は、押圧部110を所定の押圧力で上側メンブレン基板60Aの基材61の上面63に押し当てた状態で、当該押圧力を一定に維持しながら図中X方向(接続体80の延在方向(長手方向))に沿って往復移動することが可能となっている。本実施形態では、図1に示すように、この摺動子100が摺動することが可能な摺動領域SAは、平面視において、上述の接続体80の非重複領域NAに含まれており、抵抗体40と重複していない。そして、接続体80の全域が非重複領域NAとなっている。摺動子100は、この摺動領域SAの中で図中X方向に沿って往復移動することが可能となっている。本実施形態における摺動領域SAが、本発明における「摺動領域」の一例に相当する。
 図2に示すように、摺動子100の押圧により、上側メンブレン基板60Aの基材61が下方に撓み、櫛歯パターン45に接続体80が接触している。これにより、接続体80を介して抵抗体40と配線パターン70を電気的に接続されている。具体的には、図2に示す状態では、櫛歯パターン45a~45jの中の櫛歯パターン45fと、接続体80とが、電気的に接続されている。
 なお、摺動子100の押圧によって接続体80に同時に接続される櫛歯パターン45a~45jの数は複数であってもよい。
 そして、本実施形態では、摺動子100が上側メンブレン基板60Aを押圧しながら摺動することで、接続体80によって接続される櫛歯パターン45が順次変化して、抵抗体40の抵抗長(抵抗値)が可変する。
 例えば、図2に示す状態では、上述のように、櫛歯パターン45fが接続体80を介して接続されている。この状態から摺動子100が図中+X方向に摺動するに従って、接続体80を介して接続される櫛歯パターン45が、櫛歯パターン45f→櫛歯パターン45g→櫛歯パターン45h→櫛歯パターン45i→櫛歯パターン45jと変化する。
 これに伴って、接続体80に接続された配線パターン70は、接続体80を介して接続されている櫛歯パターン45に応じた電圧(検出電圧)を検出する。すなわち、摺動子100の押圧位置に応じて、配線パターン31,70間の抵抗値が変化する。摺動子100が図中+X方向に摺動する場合には、配線パターン31,70間の抵抗値は、摺動子100の摺動に伴って徐々に上昇する。この可変抵抗器1Aの配線パターン31,70にはマルチメーター等が接続されており、当該マルチメーター等は、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差を出力する。
 一方、図2に示す状態において、摺動子100が図中-X方向に摺動する場合には、当該摺動子100の摺動に従って、接続体80を介して接続される櫛歯パターンの組み合わせが、櫛歯パターン45f→櫛歯パターン45e→櫛歯パターン45d→櫛歯パターン45c→櫛歯パターン45b→櫛歯パターン45aと変化する。この場合には、配線パターン31,70間の抵抗値は、摺動子100の摺動に伴って徐々に低下する。
 例えば、図2中の左端の櫛歯パターン45aが接続体80を介して配線パターン70に電気的に接続されている場合には、配線パターン70では電源電圧とほぼ同電位の電圧が検出され、マルチメーター等は、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、0[V])を出力する。
 これに対し、略中間の櫛歯パターン45fが接続体80を介して配線パターン70に電気的に接続されている場合には、配線パターン70は電源電圧の略半分の電位の電圧を検出し、マルチメーター等は、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、2.5[V])を出力する。
 また、図2中の右端の櫛歯パターン45jが接続体80を介して配線パターン70に電気的に接続されている場合には、配線パターン70はグランドとほぼ同電位の電圧を検出し、マルチメーター等は、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、5[V])を出力する。
 このように、本実施形態では、配線パターン31,70間の抵抗値が、接続体80を介して接続される櫛歯パターン45に応じて変化するため、可変抵抗器1Aの出力は階段状となる。このため、櫛歯パターン45の本数を多くして当該櫛歯パターン45のピッチを狭くする程、可変抵抗器1Aの出力の分解能(解像度)を高めることができる。
 以上のように、本実施形態では、第1のレジスト層20の第1の介在部23が櫛歯パターン45a~45j同士の間の空間を埋めているため、接続体80の櫛歯パターン45a~45jの側面への接触を低減することができる。よって、櫛歯パターン45a~45jが削れてしまったり、横方向からの力によって櫛歯パターン45a~45jが倒れて下側メンブレン基板から剥離してしまったりすることを抑制でき、櫛歯パターン45a~45jの劣化の抑制を図ることができる。
 また、櫛歯パターン45の中で左右端に位置している櫛歯パターン45a,45jを、第1の介在部23に加えて第3の介在部25によっても保護することが可能であるので、櫛歯パターン45a,45jの劣化の抑制を図ることができる。
 また、上記従来技術では、接続体が櫛歯パターンの上面と接触している時の上側メンブレン基板及び接続体の撓み量と、接続体が櫛歯パターン同士の間の空間に入り込んでいる時の上側メンブレン基板及び接続体の撓み量と、に差が生じてしまう。このため、摺動子が摺動方向のみならず上下方向にも動いてしまい、接続体と櫛歯パターンとの間の導通接触が不安定となることがある。このような場合、可変抵抗器の検出精度(例えば、摺動子の位置に対する可変抵抗器の出力値のリニアリティ精度)が悪化してしまうという問題も生じてしまう。
 これに対して、本実施形態では、摺動子100が櫛歯パターン45同士の間の空間に対応する位置に移動した際の櫛歯パターン45同士の間の空間における接続体80の下方向(図中の-Z方向)への移動を第1の介在部23及び第3の介在部25によって低減することができるので、摺動子100の下方向への移動を抑制し、可変抵抗器の検出精度の悪化の抑制を図ることができる。
 また、本実施形態では、櫛歯パターン45の上面46の高さHと第1及び第3の介在部23,25における上面22aの高さHとが実質的に同一であるため、摺動子100は上下方向に殆ど移動することなく摺動でき、可変抵抗器の検出精度の悪化の抑制を図ることができる。
 さらに、本実施形態では、櫛歯パターン45の上面46と第1及び第3の介在部23,25における上面22aとが実質的に平行であるため、摺動子100は上下方向に殆ど移動することなく摺動でき、可変抵抗器の検出精度の悪化の抑制を図ることができる。
 次に、上記第1実施形態における可変抵抗器1Aの製造方法について、図を参照しながら説明する。図8(A)~図9(D)は第1実施形態における可変抵抗器1Aの製造方法の一例を示す断面図である。図8(A)~図8(D)の上図は図1のII-II線に沿った断面に対応する断面図であり、図8(A)~図8(D)の下図は図1のIII-III線に沿った断面に対応する断面図である。同様に、図9(A)~図9(D)の上図は図1のII-II線に沿った断面に対応する断面図であり、図9(A)~図9(D)の下図は図1のIII-III線に沿った断面に対応する断面図である。
 まず、図8(A)に示すように、離型フィルム200を準備する。本実施形態における離型フィルム200は、フィルム201と、フィルム201の一方の主面に設けられた離型層202と、を備えている。フィルム201は、樹脂材料から構成されている。この樹脂材料としては、例えば、PET等を例示することができる。離型層202は、フィルム201に離型剤を塗布することで形成されている。この離型剤としては、例えば、シリコーン系の離型剤やフッ素系の離型剤等を例示することができる。本実施形態における離型フィルム200が本発明における「支持体」の一例に相当し、本実施形態における離型層202が本発明における「離型処理面」の一例に相当する。
 この離型フィルム200の離型層202にレジスト材料を印刷して固化(硬化)させることで、第2のレジスト層50を形成する。この際、図8(A)の上図に示すように、開口51を形成する領域にはレジスト材料を塗布しない。これにより、開口51を有する第2のレジスト層50を形成できる。
 なお、レジスト材料の印刷方法としては、接触塗布法又は非接触塗布法のいずれを用いてもよい。接触塗布法の具体例としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷等を例示することができる。一方、非接触塗布法の具体例としては、インクジェット印刷、スプレー塗布法、ディスペンス塗布法、ジェットディスペンス法等を例示することができる。また、レジスト材料を硬化させるための熱源としては、特に限定されないが、電熱オーブン、赤外線オーブン、遠赤外炉(IR)、近赤外炉(NIR)、レーザ照射装置等を例示することができ、これらを組み合わせた熱処理であってもよい。
 次に、図8(B)の下図に示すように、第2のレジスト層50上に高抵抗の導電性ペーストを印刷して固化(硬化)させることで、抵抗体40を形成する。高抵抗の導電性ペーストとしては、上記の導電性ペーストを用いることができる。高抵抗の導電性ペーストの印刷方法及び固化方法としては、特に限定されないが、上述の第2のレジスト層50の印刷方法及び固化方法と同様のものを例示することができる。
 次に、図8(C)に示すように、開口51の内部から抵抗体40に亘って低抵抗の導電性ペーストを印刷して固化(硬化)させることで、櫛歯パターン45を形成する。低抵抗の導電性ペーストとしては、上記の導電性ペーストを用いることができる。低抵抗の導電性ペーストの印刷方法及び固化方法としては、特に限定されないが、上述の第2のレジスト層50の印刷方法及び固化方法と同様のものを例示することができる。
 次に、図8(D)に示すように、抵抗体40の両端に低抵抗の導電性ペーストを印刷することにより、配線パターン31,35を形成する。低抵抗の導電性ペーストとしては、上記の導電性ペーストを用いることができる。低抵抗の導電性ペーストの印刷方法及び固化方法としては、特に限定されないが、上述の第2のレジスト層50の印刷方法及び固化方法と同様のものを例示することができる。
 なお、図8(C)の櫛歯パターン45の形成工程と図8(D)の配線パターン31,35の形成工程の順番は逆であってもよい。或いは、両工程を同一の工程としてもよい。
 次に、図9(A)に示すように、配線パターン31,35、抵抗体40、櫛歯パターン45、及び、第2のレジスト層50を覆うように、離型フィルム200上にレジスト材料を印刷して固化(硬化)させることで、第1のレジスト層20を形成する。レジスト材料としては、上述の第2のレジスト層50を構成するレジスト材料と同様のものを例示することができる。レジスト材料の印刷方法及び固化方法としては、特に限定されないが、上述の第2のレジスト層50の印刷方法及び固化方法と同様のものを例示することができる。
 この際に、レジスト材料が、櫛歯パターン45同士の間の空間と、第2のレジスト層50と櫛歯パターン45との間の空間と、に充填された状態で固化されることで、櫛歯パターン45同士の間の空間を埋める第1の介在部23と、第2のレジスト層50と櫛歯パターン45との間の空間を埋める第3の介在部25と、が形成される。また、レジスト材料が、櫛歯パターン45を覆うように印刷され、固化されることにより、上述の第2の介在部24が形成される。
 次に、図9(B)に示すように、第1のレジスト層20に基材11を貼り付ける。上述の通り、基材11としては、例えば、粘着層(不図示)を有する粘着テープを使用することができ、基材11は、当該粘着層を介して第1のレジスト層20に貼り付けられる。
 次に、図9(C)に示すように、離型フィルム200を剥離する。このようにして、上述の下側メンブレン基板10Aが完成する。つまり、本実施形態における可変抵抗器1Aの製造方法では、第1及び第2のレジスト層20,50、配線パターン31,35、抵抗体40、及び、櫛歯パターン45を離型フィルム200上に作製してから基材11に転写することで下側メンブレン基板10Aを作製する。
 このようにして作製された下側メンブレン基板10Aであれば、離型フィルム200に直接的に櫛歯パターン45と第1のレジスト層20を形成して転写するので、櫛歯パターン45の上面46を、この櫛歯パターン45が埋設される第1のレジスト層20の突出部22から容易に露出させることができる。例えば、基材上に櫛歯パターンを形成してから、第1のレジスト層を形成しようとすると、レジスト材料が櫛歯パターンの上面に付着してしまう可能性が高いので、櫛歯パターンの上面を露出させることは難しい。
 また、櫛歯パターン45の上面46と、この櫛歯パターン45が埋設される第1のレジスト層20の突出部22の上面22aと、第2のレジスト層50の上面50aと、は、離型フィルム200の同一の主面上に形成されるため、上面46,22a,50aを容易に面一に形成することができる。
 また、上面46,22a,50aに、平滑性の高い離型フィルム200の表面形状を転写することができるので、上面46,22a,50aを平滑に形成することができる。例えば、上面46,22a,50aの表面粗さRaを0.01μm~0.1μmとすることができる。
 次に、図9(D)に示すように、下側メンブレン基板10Aにスペーサ90を介して上側メンブレン基板60Aを貼り付ける。なお、下側メンブレン基板10Aの配線パターン70及び接続体80は上述のように基材61の下面62に印刷により形成される。以上のようにして、可変抵抗器1Aが製造される。
 なお、本実施形態では、下側メンブレン基板10Aの第1のレジスト層20、配線パターン31,35、抵抗体40、櫛歯パターン45、及び、第2のレジスト層50を離型フィルム200上に形成して転写しているがこれに限定されない。少なくとも、第1のレジスト層20と櫛歯パターン45を離型フィルム200上に形成して基材11上に転写した後に、基材11上に配線パターン31,35、抵抗体40、及び、第2のレジスト層50を形成してもよい。
<<第2実施形態>>
 図10は、第2実施形態における可変抵抗器1Bを示す平面図、図11は図10のXI-XI線に沿った断面図である。図12は、第2実施形態における可変抵抗器1Bの下側メンブレン基板10Bを示す平面図である。図13は、第2実施形態における可変抵抗器1Bのスペーサ90及び上側メンブレン基板60Bを示す底面図である。
 本実施形態の可変抵抗器1Bは、図10~図13に示すように、第1実施形態の可変抵抗器1Aと比較して、配線パターン70が上側メンブレン基板60Bではなく下側メンブレン基板10Bに形成されている点で、第1実施形態の可変抵抗器1Aと相違している。但し、これ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第2実施形態における可変抵抗器1Bについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
 図11に示すように、本実施形態の配線パターン70は、第1のレジスト層20を介して基材11上に形成されている。この配線パターン70は、第2の本体部71と、第2の保護層72と、を備えている。
 第2の本体部71は、上述の配線パターン31,35と同様に、低抵抗の導電性ペーストを印刷して固化(硬化)させることで形成されている。より具体的には、第2の本体部71は、図8(C)に示す工程において、第2のレジスト層50の開口51の内側に形成された第2の保護層72上に低抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成できる。
 第2の本体部71は、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されており、抵抗体40の抵抗値は、この第2の本体部71の抵抗値を無視できる程度に、当該第2の本体部71の抵抗値よりも十分に高くなっている。具体的には、抵抗体40の抵抗値は、第2の本体部71の抵抗値の10倍以上であり、好ましくは、第2の本体部71の抵抗値の100倍以上である。また、抵抗体40を構成する材料の電気抵抗率が、第2の本体部71を構成する材料の電気抵抗率の10倍以上であり、好ましくは100倍以上である。
 図12に示すように、この第2の本体部71は、図中X方向に沿って延在している。第2の本体部71は、抵抗体40と実質的に平行に延在する平行部711をその端部に有している。なお、この第2の本体部71の平面形状は、特に上記に限定されない。
 配線パターン70の第2の保護層72は、第2の本体部71の平行部711を覆っている。この第2の保護層72は、第2の本体部71の平行部711を保護する層であり、上述の低抵抗の導電性ペーストと比較して高い電気的抵抗値を有する高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。例えば、この第2の保護層72は、図8(B)に示す工程おいて、第2のレジスト層50の開口51の内側に高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成できる。
 こうした高抵抗の導電性ペーストの具体例としては、特に限定されないが、例えば、カーボンペーストを例示することができる。この第2の保護層72は、抵抗体40の図中X方向に沿った長さと同程度の長さを有しており、抵抗体40及び櫛歯パターン45と所定の間隔を空けて配置されている。すなわち、この配線パターン70の第2の保護層72は、抵抗体40と実質的に平行に配置されていると共に、櫛歯パターン45の配列方向とも実質的に平行に配置されている。なお、配線パターン70が第2の保護層72を備えていなくてもよい。
 一方で、図10、図11、及び、図13に示すように、本実施形態の接続体80には、第1実施形態のように配線パターン70が接続されていない。本実施形態では、接続体80は、第1実施形態の接続体80よりも広い幅を持つ矩形状の平面形状を有している。そして、平面視において、この接続体80は、当該接続体80の一方の縁部(図中X方向に沿った-Y側の縁部)80aが櫛歯パターン45と重複すると共に、当該接続体80の他方の縁部(図中X方向に沿った+Y側の縁部)80bが配線パターン70と重複するように、基材61の下面62に設けられている。
 図11に示すように、本実施形態における可変抵抗器1Bでは、摺動子100の押圧によって、上側メンブレン基板60Bの基材61が下方に撓み、接続体80が櫛歯パターン45と配線パターン70にそれぞれ接触することで、接続体80を介して抵抗体40と配線パターン70とが電気的に接続される。そして、摺動子100が上側メンブレン基板60Bを押圧しながらX方向に沿って摺動することで、接続体80と抵抗体40との接続位置が変化して、抵抗体40の抵抗長(抵抗値)が可変する。
 具体的には、上述のように、抵抗体40に接続された一方の配線パターン31に電源電圧(例えば、5[V])が印加されているのに対し、当該抵抗体40に接続された他方の配線パターン35は接地されている。また、摺動子100の押圧によって配線パターン70は接続体80を介して抵抗体40と電気的に常時接続されており、当該配線パターン70は、抵抗体40と図中X方向における任意の位置で電気的に接続されている。このため、この配線パターン70は、摺動子100の押圧位置に応じた電圧(検出電圧)を検出する。すなわち、本実施形態では、摺動子100の押圧位置に応じて、配線パターン31,70間の抵抗値が変化する。そして、この可変抵抗器1Bの配線パターン31,70にはマルチメーター(不図示)等が接続されており、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差を出力する。
 例えば、摺動領域SA内において摺動子100が図10中の左端に位置している場合には、抵抗体40における接続体80の接続位置も左端に位置しているため、配線パターン70は、電源電圧とほぼ同電位の電圧を検出し、マルチメーター等により、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、0[V])を出力する。
 これに対し、図10に示すように、摺動領域SA内において摺動子100が略中央に位置している場合には、抵抗体40における接続体80の接続位置も略中央であるため、配線パターン70は、電源電圧の略半分の電位の電圧を検出し、マルチメーター等により、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、2.5[V])を出力する。
 また、摺動領域SA内において摺動子100が図10中の右端に位置している場合には、抵抗体40における接続体80の接続位置も右端に位置しているため、配線パターン70は、グランドとほぼ同電位の電圧を検出し、マルチメーター等により、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差(例えば、5[V])を出力する。
 この第2実施形態においても、第1の介在部23が櫛歯パターン45同士の間の空間を埋めているため、上記第1実施形態と同様に櫛歯パターン45の劣化を抑制できると共に、可変抵抗器1Bの検出精度の悪化も抑制できる。
<<第3実施形態>>
 図14は第3実施形態における可変抵抗器1Cを示す平面図、図15は図14のXV-XV線に沿った断面図である。図16は、第3実施形態における可変抵抗器1Cの下側メンブレン基板10Cを示す平面図である。
 本実施形態の可変抵抗器1Cは、図14~図16に示すように、第2実施形態の可変抵抗器1Bと比較して、(1)下側メンブレン基板10Cが櫛歯パターン75a~75iを備えている点、及び、(2)接続体80が配線パターン70と重複していない点で、第2実施形態と相違しているが、それ以外の構成は第2実施形態と同様である。以下に、第3実施形態における可変抵抗器1Cについて第2実施形態との相違点についてのみ説明し、第2実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態において、複数の櫛歯パターン75a~75iを櫛歯パターン75と総称することがある。
 櫛歯パターン75は、櫛歯パターン45と同様に、低抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。図14に示すように、本実施形態における櫛歯パターン75は抵抗体40と配線パターン70との間に設けられている。なお、本実施形態における櫛歯パターン75は本発明における「第2の櫛歯パターン」の一例に相当する。
 また、図16に示すように、それぞれの櫛歯パターン75a~75iは、線状の平面形状を有しており、配線パターン70の第2の本体部71から分岐して図中Y方向に沿って延在している。また、櫛歯パターン75a~75iは、配線パターン70から抵抗体40に向かって突出している。すなわち、この櫛歯パターン75a~75iは、配線パターン70に接続されていると共に、摺動領域SAの下方まで延在している。そして、この複数の櫛歯パターン75a~75iは、実質的に等間隔で平行に並べられている。
 図14に示すように、全ての櫛歯パターン45a~45j,75a~75iが、スペーサ90の開口91を介して接続体80と対向しており、平面視において摺動子100の摺動領域SAと重複している。また、図14~図16に示すように、櫛歯パターン45a~45jと櫛歯パターン75a~75iとは、平面視において、図中X方向に沿って交互に並ぶと共に実質的に等間隔に配置されている。
 なお、櫛歯パターン45,75の本数は特に上記に限定されない。また、櫛歯パターン45,75の配置も特に上記に限定されない。因みに、後述するように、櫛歯パターン45,75の本数が多い程、可変抵抗器1Cの出力の分解能(解像度)を高めることができる。また、櫛歯パターン45,75の間に間隔が確保されているのであれば、櫛歯パターン45,75同士の間隔は等間隔に限定されない。
 本実施形態における第1のレジスト層20の第1の介在部23は、櫛歯パターン45同士の間の空間を埋めている部分と、櫛歯パターン75同士の間の空間を埋めている部分と、櫛歯パターン45と櫛歯パターン75の間の空間を埋めている部分と、を備えており、これらの部分が相互に接続している。このため、第1の介在部23の平面形状は、X方向に延在する蛇行形状となっている。
 また、第3の介在部25は、第2のレジスト層50と櫛歯パターン45a,45jとの間の空間を埋めている部分に加えて、第2のレジスト層50と櫛歯パターン75a,75iとの間の空間を埋めている部分も備えている。このため、第3の介在部25の平面形状は、L字形状となっている。
 図14及び図15に示すように、摺動子100の押圧により、上側メンブレン基板60Bの基材61が下方に撓み、相互に隣り合う櫛歯パターン45,75に接続体80がそれぞれ接触している。これにより、接続体80を介して抵抗体40と配線パターン70を電気的に接続されている。具体的には、図15に示す状態では、櫛歯パターン45a~45jの中の櫛歯パターン45fと、櫛歯パターン75a~75iの中の櫛歯パターン75eとが、接続体80を介して電気的に接続されている。
 なお、摺動子100の押圧によって接続体80に同時に接続される櫛歯パターン45a~45jの数は複数であってもよい。同様に、摺動子100の押圧によって接続体80に同時に接続される櫛歯パターン75a~75jの数は複数であってもよい。
 そして、本実施形態では、摺動子100が上側メンブレン基板60Bを押圧しながら摺動することで、接続体80によって接続される櫛歯パターン45,75の組み合わせが順次変化して、抵抗体40の抵抗長(抵抗値)が可変する。
 例えば、図15に示す状態では、上述のように、櫛歯パターン75e,45fが接続体80を介して接続されている。この状態から摺動子100が図中+X方向に摺動するに従って、接続体80を介して接続される櫛歯パターンの組み合わせが、櫛歯パターン75e,45f→櫛歯パターン45f,75f→櫛歯パターン75f,45g→櫛歯パターン45g,75g→櫛歯パターン75g,45h→・・・→櫛歯パターン45i,75i→櫛歯パターン75i,45jと変化する。
 これに伴って、櫛歯パターン75a~75iに接続された配線パターン70は、接続体80を介して接続されている櫛歯パターン45,75の組み合わせに応じた電圧(検出電圧)を検出する。すなわち、本実施形態でも、摺動子100の押圧位置に応じて、配線パターン31,70間の抵抗値が変化する。摺動子100が図中+X方向に摺動する場合には、配線パターン31,70間の抵抗値は、摺動子100の摺動に伴って徐々に上昇する。この可変抵抗器1Cの配線パターン31,70にはマルチメーター等が接続されており、当該マルチメーター等は、電源電圧と配線パターン70の検出電圧との電位差を出力する。
 一方、図15に示す状態から摺動子100が図中―X方向に摺動する場合には、当該摺動子100の摺動に従って、接続体80を介して接続される櫛歯パターンの組み合わせが、櫛歯パターン45f,75e→櫛歯パターン75e,45e→櫛歯パターン45e,75d→櫛歯パターン75d,45d→櫛歯パターン45d,75c→・・・→櫛歯パターン45b,75a,→櫛歯パターン75a,45aと変化する。この場合には、配線パターン31,70間の抵抗値は、摺動子100の摺動に伴って徐々に低下する。
 この第3実施形態においても、第1の介在部23が櫛歯パターン45,75同士の間の空間を埋めているため、上記第1実施形態と同様に櫛歯パターン45,75の劣化を抑制できると共に、可変抵抗器1Cの検出精度の悪化も抑制できる。
 なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
 例えば、第1~第3実施形態において、櫛歯パターン45は下側メンブレン基板10Aに形成されているが、摺動子100によって押圧される上側メンブレン基板60Aに形成されていてもよい。
 また、第1~第3実施形態において、可変抵抗器1A~1Cの操作を、当該可変抵抗器1A~1C自体が備える摺動子100により行ったが、特にこれに限定されない。例えば、摺動子100に代えて、操作者が指により可変抵抗器を操作してもよい。
 また、上述の実施形態では、配線パターン31を電源に接続すると共に、配線パターン35をグランドに接続し、配線パターン70の検出電圧を取得することで、可変抵抗器1A~1Cの抵抗値を検出したが、可変抵抗器の抵抗値を検出するための回路構成は、特にこれに限定されない。
 例えば、配線パターン35を設けずに、配線パターン31,70に電源を接続してもよい。この場合にも、摺動子100の押圧位置に応じて、配線パターン31,70間の抵抗値が変化する。
1A~1C…可変抵抗器
 10A~10C…下側メンブレン基板
  11…基材
   11a…上面
  20…第1のレジスト層
   21…薄肉部
     21a…上面
   22…突出部
     22a…上面
    23…第1の介在部
     23a…第1の露出部
     23b,23c…第1及び第2の非露出部
    24…第2の介在部
    25…第3の介在部
  31…配線パターン
  35…配線パターン
  40…抵抗体
  45,45a~45j…櫛歯パターン
   46…上面
   47…下面
    48a…第2の露出部
    48b,48c…第3及び第4の非露出部
  50…第2のレジスト層
   50a…上面
   51…開口
 60A,60B…上側メンブレン基板
  61…基材
   62…下面
   63…上面
  70…配線パターン
   71…第2の本体部
    711…平行部
   72…第2の保護層
   75,75a~75i…櫛歯パターン
   76…第2の先端面
  80…接続体
   80a,80b…縁部
   81…第1の本体部
   82…第1の保護層
 90…スペーサ
  91…開口
 100…摺動子
  110…押圧部
200…離型フィルム
 201…フィルム
 202…離型層
NA…非重複領域
SA…摺動領域

Claims (11)

  1.  第1の基材と、
     前記第1の基材に支持されていると共に、相互に間隔を空けて延在している複数の櫛歯パターンと、
     前記櫛歯パターン同士の間の空間を埋めるように、前記第1の基材上に配置された絶縁体と、を備えており、
     前記櫛歯パターンは、前記第1の基材とは反対側の先端面を有し、
     前記先端面は、前記絶縁体から露出している可変抵抗器。
  2.  請求項1に記載の可変抵抗器であって、
     前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、
     前記第1の基材からの前記先端面の高さは、前記第1の基材からの前記第1の主面の高さと実質的に同一である可変抵抗器。
  3.  請求項1に記載の可変抵抗器であって、
     前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、
     前記第1の主面は、前記第1の基材に対して実質的に平行に延在している可変抵抗器。
  4.  請求項1に記載の可変抵抗器であって、
     前記絶縁体は、
     前記櫛歯パターン同士の間に位置する第1の介在部と、
     前記第1の基材と前記櫛歯パターンとの間に位置する第2の介在部と、を含む可変抵抗器。
  5.  請求項1に記載の可変抵抗器であって、
     前記絶縁体は、前記第1の基材とは反対側の第1の主面を有し、
     前記可変抵抗器は、抵抗体を含み、
     前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、
     前記第1の櫛歯パターンは、
     前記先端面が前記絶縁体から露出する第1の部分と、
     前記第1の部分と一体的に形成されていると共に、前記抵抗体に接続された第2の部分と、を含み、
     前記第1の主面に対して垂直な第1の方向において、前記第2の部分の厚さは、前記第1の部分の厚さより薄い可変抵抗器。
  6.  請求項1に記載の可変抵抗器であって、
     前記可変抵抗器は、
     前記第1の基材上に配置された抵抗体と、
     前記第1の基材上に配置されていると共に、前記抵抗体に接続された第1の配線パターンと、
     開口を有するスペーサと、
     前記スペーサを介して前記第1の基材に積層された第2の基材と、
     前記開口内に位置するように前記第2の基材上に配置され、前記第2の基材の外側からの摺動子の押圧によって前記抵抗体と電気的に接続される接続体と、
     前記第2の基材上に配置され、前記接続体に接続され、又は、前記第1の基材上に配置され、前記摺動子の押圧によって前記接続体と電気的に接続される第2の配線パターンと、を備え、
     平面視において、前記接続体は、前記抵抗体と非重複である非重複領域を有し、
     平面視において、前記摺動子が摺動可能な摺動領域は、前記非重複領域に含まれており、
     前記先端面は、前記櫛歯パターンにおいて前記接続体に対向する面であり、
     前記摺動子の位置に応じて、前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンとの間の抵抗値が変化する可変抵抗器。
  7.  請求項6に記載の可変抵抗器であって、
     前記第2の配線パターンは、前記第2の基材上に配置されていると共に、前記接続体に接続されており、
     前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、
     平面視において、前記第1の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複しており、
     前記接続体は、前記第2の基材の外側からの前記摺動子の押圧によって、前記第1の櫛歯パターンと接触する可変抵抗器。
  8.  請求項6に記載の可変抵抗器であって、
     前記第2の配線パターンは、前記第1の基材上に配置され、
     前記複数の櫛歯パターンは、前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンを含み、 平面視において、前記第1の櫛歯パターン及び前記第2の配線パターンは、前記摺動領域と重複しており、
     前記接続体は、前記第2の基材の外側からの前記摺動子の押圧によって、前記第1の櫛歯パターン及び前記第2の配線パターンと接触する可変抵抗器。
  9.  請求項6に記載の可変抵抗器であって、
     前記第2の配線パターンは、前記第1の基材上に配置され、
     前記複数の櫛歯パターンは、
     前記抵抗体に接続された複数の第1の櫛歯パターンと、
     前記第2の配線パターンに接続された複数の第2の櫛歯パターンと、を含み、
     平面視において、前記第1及び第2の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複しており、
     前記第1の櫛歯パターンと前記第2の櫛歯パターンは、前記摺動領域において、前記接続体の延在方向に沿って、交互に並べられており、
     前記接続体は、前記第1の基材からの前記摺動子の押圧によって、前記第1及び前記第2の櫛歯パターンと接触する可変抵抗器。
  10.  請求項6に記載の可変抵抗器であって、
     前記可変抵抗器は、前記第1の基材上に配置されていると共に、前記抵抗体に接続された第3の配線パターンをさらに備え、
     前記複数の櫛歯パターンは、
     前記第1の配線パターンに接続された第3の櫛歯パターンと、
     前記第3の配線パターンに接続された第4の櫛歯パターンと、を含んでおり、
     平面視において、前記第3及び第4の櫛歯パターンは、前記摺動領域と重複している可変抵抗器。
  11.  請求項1~10のいずれか一項に記載の可変抵抗器の製造方法であって、
     離型処理面を有する支持体を準備する第1の工程と、
     前記支持体の前記離型処理面上に前記櫛歯パターンを形成する第2の工程と、
     前記櫛歯パターン同士の間を埋めるように前記離型処理面上に前記絶縁体を形成する第3の工程と、
     前記支持体から前記第1の基材に前記櫛歯パターンと前記絶縁体を転写する第4の工程と、を備えた可変抵抗器の製造方法。
PCT/JP2023/031959 2022-12-28 2023-08-31 可変抵抗器、及び、可変抵抗器の製造方法 WO2024142491A1 (ja)

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