(57)【要約】【課題】製造コストが安価で且つ抵抗体パターンの全長に渡って均一な抵抗を示す可変抵抗器およびその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁基板２の表面に前記サーメット系の導電インクをスクリーン印刷によって薄膜成形し、前記絶縁基板２を高温下で焼成して抵抗体パターン３を形成する。絶縁基板２の前記抵抗体パターン３の両端に、前記樹脂系の導電インクをスクリーン印刷し、前記絶縁基板２を低温下で焼成して電極４，４を形成する。抵抗体パターン３は高温下で焼結されるため、温度や湿度に対する抵抗変化率を小さくできる。また表面にガラス成分が部分的に析出されるのを防止できる。よって、抵抗体パターン３の全長に渡って均一な抵抗を有する可変抵抗器を提供できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、第１のバインダーに第１の導電粉末が混入された導電インクを前記絶縁基板上に印刷するとともにこれを焼成することによって形成された抵抗体パターンと、前記第１のバインダーよりも低温で焼成する第２のバインダーに第２の導電粉末を混入させた導電インクを前記抵抗体パターンの端部に重ねて印刷するとともにこれを焼成することによって形成された電極と、前記抵抗体パターンと電極の表面を摺動する摺動子と、を備えていることを特徴とする可変抵抗器。
【請求項２】
前記抵抗体パターンが第１の導電粉末として酸化ルテニウムが用いられ、前記第１のバインダーとしてガラスフリットが用いられたサーメット系の導電インクであり、前記電極が第２の導電粉末として銀が用いられ、前記第２のバインダーとして合成樹脂が用いられた樹脂系の導電インクである請求項１記載の可変抵抗器。
【請求項３】
前記第１のバインダーが熱硬化温度３５０℃〜４００℃のポリイミド系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂が使用されている請求項１記載の可変抵抗器。
【請求項４】
前記第１のバインダーが熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度１５０℃以下のエポキシ系の樹脂が使用されている請求項１記載の可変抵抗器。
【請求項５】
絶縁基板の表面に第１のバインダーに第１の導電粉末を混入した導電インクを印刷して抵抗体パターンを成形する第１の工程と、前記絶縁基板を第１の温度で焼成し、前記抵抗体パターンを焼成させる第２の工程と、前記抵抗体パターンの両端に、前記第１のバインダーよりも低温で焼成する第２のバインダーに第２の導電粉末を混入した導電インクを印刷して電極を成形する第３の工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度で前記絶縁基板２を焼成し、前記電極を焼成させる第４の工程、とからなることを特徴とする可変抵抗器の製造方法。
【請求項６】
前記抵抗体パターンを形成する前記導電インクが、前記第１のバインダーとなるガラスフリットと、前記第１の導電粉末となる酸化ルテニウムと、樹脂と、前記樹脂を溶かす溶媒とを混錬したものであり、前記電極を形成する導電インクが、前記第２のバインダーとなる合成樹脂と、前記合成樹脂を溶かす溶媒と、前記第２の導電粉末となる銀を混錬させたものである請求項５記載の可変抵抗器の製造方法。
【請求項７】
前記第１のバインダーが、熱硬化温度３５０℃〜４００℃のポリイミド系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂が使用されている請求項５記載の可変抵抗器の製造方法。
【請求項８】
前記第１のバインダーが、熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度１５０℃以下のエポキシ系の樹脂が使用されている請求項５記載の可変抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の電子機器に搭載される可変抵抗器に係わり、特に安価で抵抗体パターンの全長に渡って均一な抵抗を示す可変抵抗器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１および２などに記載された可変抵抗器が存在している。前記特許文献１および２に記載された可変抵抗器は、ともに電極パターンの両端部が抵抗体パターンで覆われた構成である。また前記特許文献１の電極パターンは、セラミック基板の上面に銀とガラスフリットからなるサーメット系電極を焼成することにより形成され、抵抗体パターンは酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするサーメット系抵抗体が、電極パターンの一部を覆った状態で焼成されることによって形成されている。
【０００３】
一方、特許文献２では、電極パターンが銀粉およびガラスフリット等を含むサーメット系の導電体を約８００℃で焼成することにより形成され、抵抗体パターンがカーボン粒子およびフェノール樹脂等のバインダーおよび溶剤等を含む導電インクからなり、約２５０℃の温度で焼成することによって形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０８３１０号公報
【特許文献２】
特開平１１−６７５０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１に記載された可変抵抗器では、電極パターンおよび抵抗体パターンがともにサーメット系の材料で形成されているため、樹脂系の材料で形成された可変抵抗器に比較して製造コストが高騰しやすいという問題があった。
【０００６】
また、上層に形成されるサーメット系の抵抗体形成用の導電インクを焼成すると、電極と抵抗体パターンとが重なる部分の前記抵抗体パターンの表面にガラス成分（絶縁部）が部分的に析出し、前記ガラス成分が析出した抵抗体パターンの抵抗値は、ガラス成分が析出していない端子間の抵抗体パターンの抵抗値に比較して極端に高くなるという現象が起こる。このような抵抗体パターンでは、前記抵抗体パターンの抵抗値が摺動距離に比例した変化を示さず、抵抗体パターンの端部付近の出力特性に大きな乱れが生じるといった問題が発生していた。特に、抵抗体パターンの両端である電極と抵抗体パターンの境界部分において抵抗値が大きく変化（飛び抵抗）し、可変抵抗器の抵抗値が不連続になりやすいという問題がある。
【０００７】
よって、摺動子を機械的回転範囲の端部（電極と抵抗体パターンとの重なり部分）に置いたときであっても、電極の上層に抵抗体の膜厚分の抵抗が残るため、電極と摺動子間の残留抵抗値がゼロにならないという問題がある。
【０００８】
また、前記電極パターンが高温環境下に２回以上置かれると、電極パターンに熱によるダメージが起こり、例えば変色などといった不具合が発生するという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された可変抵抗器では、先に電極パターンのインクが高温（８５０℃）で焼成させられて電極パターンが形成され、その後に抵抗体パターンのインクがこれに比べて低温（２５０℃）で焼成させられて前記抵抗体パターンが形成される。そしてこの様に抵抗体を樹脂系のインクを用いて製造する場合には、焼成時の温度がサーメット系の場合に比較して低温にでき、この際に同様の現象が生じないため、上記のような不具合の発生を防止することが可能となる。しかし、樹脂系の抵抗体パターンは、可変抵抗器が置かれる環境の温度や湿度の変化に対する抵抗変化率が大きいため、抵抗体パターンの全長に渡って均一な抵抗を示す可変抵抗器とすることが困難であった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、製造コストが安価で、かつ抵抗体パターンの全長に渡って均一な抵抗を実現可能な可変抵抗器およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁基板と、第１のバインダーに第１の導電粉末が混入された導電インクを前記絶縁基板上に印刷するとともにこれを焼成することによって形成された抵抗体パターンと、前記第１のバインダーよりも低温で焼成する第２のバインダーに第２の導電粉末を混入させた導電インクを前記抵抗体パターンの端部に重ねて印刷するとともにこれを焼成することによって形成された電極と、前記抵抗体パターンと電極の表面を摺動する摺動子と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、最初の焼成工程（高温）とその次の焼成工程（低温）という２回の焼成過程を経ることにより可変抵抗器が製造されるが、最初の高温時の焼成工程では抵抗体パターンが焼成によって形成され、次の低温時の焼成工程では電極が焼成して形成されるようになっている。すなわち、抵抗体パターンは最初の高温時の焼成工程で完全に焼成して形成されるため、次に低温の焼成工程の影響を受けることなく、全長に渡って均一な抵抗からなる抵抗体パターンを形成することができる。しかも、電極は低温の焼成工程で形成されるため、変色などの不具合が生じなくなる。
【００１３】
例えば、前記第１のバインダーが熱硬化温度３５０℃〜４００℃のポリイミド系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂が使用されているものである。
【００１４】
また、例えば前記第１のバインダーが熱硬化温度３５０℃〜４００℃のポリイミド系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂が使用され、また前記第１のバインダーが熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度１５０℃以下のエポキシ系の樹脂の使用が可能である。
【００１５】
また本発明は、絶縁基板の表面に第１のバインダーに第１の導電粉末を混入した導電インクを印刷して抵抗体パターンを成形する第１の工程と、前記絶縁基板を第１の温度で焼成し、前記抵抗体パターンを焼成させる第２の工程と、前記抵抗体パターンの両端に、前記第１のバインダーよりも低温で焼成する第２のバインダーに第２の導電粉末を混入した導電インクを印刷して電極を成形する第３の工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度で前記絶縁基板２を焼成し、前記電極を焼成させる第４の工程、とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
上記において、前記抵抗体パターンを形成する前記導電インクが、前記第１のバインダーとなるガラスフリットと、前記第１の導電粉末となる酸化ルテニウムと、樹脂と、前記樹脂を溶かす溶媒とを混錬したものであり、前記電極を形成する導電インクが、前記第２のバインダーとなる合成樹脂と、前期合成樹脂を溶かす溶媒と、前記第２の導電粉末となる銀を混錬させたものが好ましい。
【００１７】
前記第１のバインダーが、熱硬化温度３５０℃〜４００℃のポリイミド系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂を使用することができ、また前記第１のバインダーが、熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂のときには、前記第２のバインダーとして熱硬化温度１５０℃以下のエポキシ系の樹脂を使用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の可変抵抗器を示す平面図、図２は可変抵抗器の部分断面図である。
【００１９】
図１に示す可変抵抗器１は、セラミック基板やアルミナ基板などの絶縁基板２上に形成されている。
【００２０】
前記絶縁基板２の中心には孔２ａが形成されており、この孔２ａには図示しない摺動子が回転自在に支持される。
【００２１】
前記孔２ａの外周側の絶縁基板２上には、略馬蹄形状の抵抗体パターン３が形成されている。また抵抗体パターン３の両端には、電極４，４が設けられている。前記電極４，４は、その一部が抵抗体パターン３の両端部３ａ，３ａ上に重ねられており、その他の部分は前記絶縁基板２上に設けられている。なお、前記図示しない摺動子に形成された摺動子片は、軌跡β上を角度αの範囲（機械的回転範囲）で、抵抗体パターン３上および電極４上を摺動できるようになっている。
【００２２】
前記抵抗体パターン３は、ホウケイ酸鉛ガラス等の低温焼結ガラス粉末（ガラスフリット、第１のバインダー）と、酸化ルテニウム（第１の導電粉末）と、例えばセルロース系の樹脂（樹脂）と、前記セルロース系樹脂を溶かすターピネオール等の溶媒とを混錬したサーメット系の導電インクから形成されている。
【００２３】
また前記電極４，４は、フェノール系の合成樹脂（第２のバインダー）を溶媒で溶かしたものに銀（Ａｇ）などの導電性貴金属の微粉末（第２の導電粉末）を混合させた樹脂系の導電インクから形成されている。
図３は可変抵抗器の製造方法を示すブロック図である。
【００２４】
前記抵抗体パターンおよび電極の製造方法について図３を用いて説明する。
なお、以下においては第１のバインダーが焼結する焼成温度８００℃〜８５０℃のガラスフリット、電極側の第２のバインダーが硬化する焼成温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂を使用した場合である。
【００２５】
先ず、第１の工程Ｓ１として、絶縁基板２の表面に前記サーメット系の導電インクをスクリーン印刷によって略馬蹄形状に厚膜成形する。第２の工程Ｓ２として、前記絶縁基板２を高温側の第１の温度（約８５０℃）下で焼成し、前記サーメット系の導電インクを焼結させて抵抗体パターン３を形成する。なお、この第２の工程Ｓ２では、焼成中に前記サーメット系の導電インクに含まれている溶媒および樹脂が揮発させられる。
【００２６】
次に、第３の工程Ｓ３として、絶縁基板２の前記抵抗体パターン３の両端に、前記樹脂系の導電インクをスクリーン印刷し、電極４，４の形状を厚膜成形する。そして、最後の第４の工程Ｓ４において前記絶縁基板２を低温側の第２の温度（約２３０℃〜２４０℃）下で焼成し、前記樹脂系の導電インクを硬化させて電極４，４を形成する。なお、この第４の工程Ｓ４では、焼成中に前記樹脂系の導電インクに含まれている溶媒が揮発させられる。
すなわち、本発明では電極４，４を形成する樹脂系の導電インクのバインダーの硬化する焼成温度が、抵抗体パターン３を形成するサーメット系の導電インクのバインダーが焼結する焼成温度よりも低温に設定されている。よって、電極４，４の焼成を、抵抗体パターン３の前記第１の温度よりも低い第２の温度で行うことができるため、電極４，４が高温である第１の温度に晒されるのを防止できる。同時に、抵抗体パターン３が高温の第１の温度下に２回以上置かれるもの防ぐことが可能である。
【００２７】
よって、電極４，４に熱による大きなダメージが与えられることがなくなり、例えば電極４，４が変色するとった不具合の発生を防止することが可能となる。また抵抗体パターン３は、その下層にサーメット系の厚膜パターンが形成された状態で高温の第１の温度に置かれることはないため、抵抗体パターン３の表面にガラス成分が析出されることがなくなる。よって、抵抗体パターン３の抵抗値が大きく変化する飛び抵抗や、可変抵抗器の抵抗が不連続になるといった不具合の発生を防止できる。
【００２８】
また、前記抵抗体パターン３は、サーメット系の導電インクを用いて高温側の第１の温度下で焼結させられるため、可変抵抗器が置かれる環境の温度や湿度の変化に対する抵抗変化率が小さくなり、耐環境特性に優れる。よって、抵抗体パターン３の全長に渡って均一な抵抗を示す可変抵抗器を提供することができる。なお、一般に高温で焼成して形成される材料の方が、低温で焼成して形成される材料よりも耐環境特性に優れている傾向にある。
【００２９】
また樹脂系の導電インクの場合、そこに混入される前記第２の導電粉末（銀（Ａｇ））の量は通常インクの状態で３０〜６０ｗｔ％、焼成後で４０〜７０ｗｔ％であり、サーメット系に比べてを少なくできるため、抵抗体３および電極４，４の双方をサーメット系の導電インクを使用する従来の場合（特許文献１）に比較して製造コストを安価にすることができる。なお、サーメット系の導電インクで電極を作る場合には、インクの状態で６０〜８０ｗｔ％、焼成後で９０ｗｔ％以上の銀（Ａｇ）を通常含有させている。
【００３０】
さらに本願発明の可変抵抗器１では、電極４，４が抵抗体パターン３上に重ねられた構成であるため、摺動子が機械的回転範囲の端部（電極と抵抗体パターンとの重なり部分）に位置するときには、摺動子が電極４，４に直接接触する。よって、電極４，４と摺動子間の残留抵抗値をほぼゼロにすることが可能である。
【００３１】
なお、上記実施の形態においては、抵抗体パターンをサーメット系、電極パターンを樹脂系で形成したが、例えば、前記抵抗体側の第１のバインダーがポリイミド系の樹脂（熱硬化温度３５０℃〜４００℃）とすることができ、そのときには、電極側の第２のバインダーとしてはフェノール系の樹脂（熱硬化温度２００℃〜２５０℃）を使用することができる。あるいは、前記第１のバインダーがフェノール系の樹脂（熱硬化温度２００℃〜２５０℃）のときには、第２のバインダーとしてエポキシ系の樹脂（熱硬化温度１５０℃以下）を使用することが可能である。
【００３２】
また、前記第１のバインダーが熱硬化温度２００℃〜２５０℃のフェノール系の樹脂が使用され且つ前記第２のバインダーが熱硬化温度１５０℃以下のエポキシ系の樹脂が使用される場合にあっては、前記第２の工程の第１の温度としては２３０℃〜２４０℃が好ましく、第４の工程における第２の温度としては１３０℃以下が好ましい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明では、製造コストが安価で、かつ抵抗体パターンの全長に渡って均一な抵抗を示す可変抵抗器およびその製造方法を提供することができる。
【００３４】
すなわち、前記抵抗体パターンを高温下で焼結することができるため、温度や湿度に対する抵抗変化率を小さくできる。また抵抗体をサーメット系の導電インクで形成し、電極を樹脂系の導電インクで形成した場合には、抵抗体パターンはその下層にサーメット系の厚膜パターンが形成された状態で高温状態に置かれることがなくなるため、表面にガラス成分が部分的に析出されるのを防止できる。よって、抵抗体パターンの抵抗値が大きく変化する飛び抵抗や、可変抵抗器の抵抗値が不連続になるといった不具合の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変抵抗器を示す平面図、
【図２】可変抵抗器の部分断面図、
【図３】可変抵抗器の製造方法を示すブロック図
【符号の説明】
１  可変抵抗器
２  絶縁基板
３  抵抗体パターン
４  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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