(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂バインダ１００重量部に対して、一次平均粒径が５μｍ〜２０μｍの球状の導電性カーボンビーズを３重量部〜６重量部、および導電性カーボンパウダーを２２〜４４重量部配合した抵抗ペースト。
【請求項２】
合成樹脂バインダ１００重量部に対して、一次平均粒径が５μｍ〜２０μｍの球状の導電性カーボンビーズとしてなるメソフェーズカーボンマイクロビーズを３重量部〜６７重量部配合した抵抗ペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に使用されるポテンショメータ式の可変抵抗器、センサ等において、接触子が摺動する抵抗体の抵抗被膜を形成するために用いられる樹脂系の抵抗ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変抵抗器等の接触子が摺動する抵抗体の抵抗被膜を形成するために用いられる樹脂系抵抗ペーストは、一次平均粒径１μｍ以下のカーボンブラック、または鱗状、鱗片状もしくは土状の天然もしくは人造グラファイト、またはカーボンブラックとグラファイトの混合物パウダー（以下、これらを総称して導電性カーボンパウダーと称す）を、適当な溶剤で溶解したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の合成樹脂バインダに混練分散させたものであった。
【０００３】
そして、この抵抗ペーストを、スクリーン印刷等の厚膜形成法により、主として紙フェノール積層板、ガラスエポキシ積層板、セラミック基板、樹脂フィルム、樹脂成形体等の基板上に印刷した後、加熱硬化させて抵抗被膜を形成していた。
【０００４】
【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を用いて形成した抵抗被膜では、接触子として用いる金属製刷子が摺動する際に、被膜の圧縮現象が発生して全抵抗値が著しく低下することがあるとともに、金属製刷子によって抵抗被膜が削られ易く、金属製刷子の摺動回数が増すにつれて抵抗被膜の削れ量が大きくなって抵抗値の上昇が生じたり、あるいは抵抗被膜の削れ粉に刷子が乗り上げ、一時的に接触抵抗が増大して摺動雑音が発生するという課題を有していた。
【０００５】
このような課題を解決する手段として、通常、硬度の高いシリカ粉（モース硬度７）、アルミナ粉（モース硬度９）等の無機粉体を抵抗ペースト混練時に添加することによって抵抗被膜の硬度を向上させていたが、金属製刷子の硬度（モース硬度４〜５）よりもこれらの無機粉体の硬度が高いために、逆に刷子が摩耗され、その刷子の削れ粉が酸化して絶縁物となって接触抵抗を著しく増大させることがあり、根本的な解決策とはならなかった。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、摺動回数に拘らず全抵抗値の変動が小さく、安定した接触抵抗を維持することができる抵抗被膜を形成するための樹脂系の抵抗ペーストを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【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、一次平均粒径が５μｍ〜２０μｍの球状の導電性カーボンビーズを合成樹脂バインダ１００重量部に対して所定量分散させた構成としたものである。
【０００８】
この本発明により、この抵抗ペーストを用いて形成した抵抗被膜は、金属製刷子による摺動時の削れや圧縮現象の発生が殆ど無くなるために全抵抗値変動が小さく、また安定した接触抵抗を維持することができるものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、合成樹脂バインダ１００重量部に対して、一次平均粒径が５μｍ〜２０μｍの球状の導電性カーボンビーズを３重量部〜６重量部、および導電性カーボンパウダーを２２〜４４重量部配合した構成としたものであり、この抵抗ペーストを用いて形成した抵抗被膜は、所定量含有させた導電性カーボンビーズの粒径が大きいために構造材として機能して抵抗被膜の圧縮現象の発生が軽減され、かつ、導電性カーボンビーズの形状が球状であるため抵抗被膜表面が滑らかであることによって刷子の摺動による被膜削れが少なくなり、全抵抗値変動が小さく、また接触抵抗が安定するので摺動特性が長寿命化するという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、合成樹脂バインダ１００重量部に対して、一次平均粒径が５μｍ〜２０μｍの球状の導電性カーボンビーズとしてなるメソフェーズカーボンマイクロビーズを３重量部〜６７重量部配合したものであり、メソフェーズカーボンマイクロビーズの吸湿率が一般の導電性カーボンビーズに比べて約５０％であるため、この抵抗ペーストを用いて形成した抵抗被膜は、吸湿膨潤が小さくなり、高湿度環境下での全抵抗値変動も少なくなるという作用を有する。
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
本発明の抵抗ペーストと従来の抵抗ペーストを製作してその特性を比較した。
【００１２】
抵抗ペーストの製作方法は、樹脂バインダとして熱硬化性の変性フェノール樹脂を用い、これに導電性カーボンパウダー等の導電性フィラーと、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。
【００１３】
そして、本発明の抵抗ペーストは、導電性フィラーとして、導電性カーボンパウダー（アセチレンブラック、ファーネスブラック、グラファイト等の混合物）に加えて、一次平均粒径５μｍの導電性カーボンビーズもしくは一次平均粒径６μｍまたは２０μｍのメソフェーズカーボンマイクロビーズを配合したものとし、その配合比や粒径等を変え、上記の方法により数種類の抵抗ペーストを製作した。
【００１４】
なお、導電性カーボンビーズは日本カーボン製のＩＣＢ、また、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を使用した。
【００１５】
また、比較用の従来の抵抗ペーストとして、導電性フィラーを導電性カーボンパウダー（アセチレンブラック、ファーネスブラック、グラファイト等の混合物）および無機粉体としたものも、その配合比や粒径等を変えて、同様にして数種類を製作した。
【００１６】
そして、これらの抵抗ペーストを印刷適正粘度に調整し、先に電極部を樹脂系銀ペーストにて印刷・焼付した紙フェノール積層板上にスクリーン印刷し、これを遠赤外併用熱風循環炉にて２００℃で１０分間加熱硬化させて抵抗被膜を形成して抵抗体を製作し、この抵抗体に洋白からなる金属製刷子、樹脂ケース等を取り付け、ポテンショメータ式の可変抵抗器とした。
【００１７】
そして、これら数種類の可変抵抗器を特性評価した結果を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
0003829373.tif 000002
【００１９】
（表１）において、シート抵抗値は３mm×３０mmパターンにて出力される抵抗値より算出したものであり、摺動特性欄の全抵抗値変動と接触抵抗は１５，０００回摺動後の全抵抗値および接触抵抗の各々の初期値からの変化率を記載している。
【００２０】
また、環境特性欄の湿中放置における全抵抗値変動は、６０℃、９０〜９５％ＲＨの槽中に試料を１，０００時間放置後の全抵抗値の初期値からの変化率を記載し、また、高温放置における全抵抗値変動は、７０℃の槽中に試料１，０００時間放置後の全抵抗値の初期値からの変化率を記載している。
【００２１】
（表１）の従来品１の合成樹脂バインダ１００重量部に対して導電性フィラーとして導電性カーボンパウダーを４４重量部配合した抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜では、摺動後の全抵抗値が８％上昇しており、試験後に抵抗被膜上を顕微鏡にて観察すると抵抗被膜に削れ部分があることが確認できた。
【００２２】
更に従来品２の合成樹脂バインダ１００重量部に対して導電性カーボンパウダーを２２重量部配合した抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜では、摺動後の全抵抗値が１５％低下した結果となり、カーボンパウダー含有率が低いために刷子により抵抗被膜が圧縮されて新たな導電路が生じ、全抵抗値低下が発生したものと推定される。
【００２３】
そして、この全抵抗値低下を防止するために、構造材として無機粉体を添加した従来品３〜５の抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜では、無機粉体の効果によって抵抗値低下は抑制されているが、接触抵抗が著しく増大しており、摺動後の刷子を観察すると摩耗痕が確認でき、更に刷子の摩耗粉が抵抗被膜上に確認できた。
【００２４】
また、従来品６の導電性を有するカーボンファイバーを添加した抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜では、抵抗体表面のカーボンファイバーの突起部分付近が摩耗して接触抵抗が増大するとともに、更に構造材不足による全抵抗値低下が同時に生じた。
【００２５】
次に、発明品１の合成樹脂バインダ１００重量部に導電性フィラーとして導電性カーボンビーズである日本カーボン製ＩＣＢ（１次平均粒径５μｍ）を３重量部、導電性カーボンパウダーを４４重量部配合した抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜は、全抵抗値の上昇が殆ど無く、接触抵抗の変化も３％と小さく、従来品１に対して良好な摺動特性が得られた。
【００２６】
また、発明品２〜３の合成樹脂バインダー１００重量部に導電性カーボンビーズを３重量部もしくは６重量部、導電性カーボンパウダーを２２重量部配合した抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜では、従来品２に対して全抵抗値低下が抑制され、かつ接触抵抗の変化が小さい結果であった。
【００２７】
そして、発明品４〜６の導電性カーボンビーズとしてメソフェーズカーボンマイクロビーズである大阪ガス製ＭＣＭＢ（１次平均粒径６μｍもしくは２０μｍ）を用いた抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜も上記発明品２〜３と同様の効果が得られ、更に、メソフェーズカーボンマイクロビーズの吸湿率は、６０℃、９０〜９５％ＲＨ、２５０ｈ放置における重量変化によって比較すると導電性カーボンビーズの吸湿率の約５０％であるため、これを用いた抵抗被膜は湿中放置における全抵抗値変動が小さく、耐湿環境特性の優れた抵抗被膜を形成できることが分かった。
【００２８】
更に、発明品７〜９の導電性カーボンパウダーを含まない抵抗ペーストにより形成した抵抗被膜とすると同様に良好な結果となり、耐湿環境特性のより優れた抵抗被膜を形成できることが分かった。
【００２９】
このように、導電性フィラーとして粒径の大きい球状の導電性カーボンビーズを配合した抵抗ペーストによって形成された抵抗被膜は、全抵抗値の変動が少なくかつ接触抵抗の安定したものとなることがわかったが、その配合比や粒径等は用途や使用条件等によって、適宜選択すれば良いことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明の抵抗ペーストは、粒径の大きな導電性カーボンビーズを所定量配合したものとすることにより、金属製刷子の摺動に対して摩耗や圧縮の影響を受けにくい抵抗被膜が得られ、これにより高寿命の可変抵抗器、センサ等を製造することが可能となる実用上価値の大きいものである。