JP6344479B2

JP6344479B2 - 可変抵抗器

Info

Publication number: JP6344479B2
Application number: JP2016552849A
Authority: JP
Inventors: 吉昭野村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: WO2016056283A1; JPWO2016056283A1

Description

この発明は、可変抵抗器に関し、特に、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた抵抗体パターンと、絶縁基板上に抵抗体パターンと離間して設けられた集電体パターンと、抵抗体パターン上および集電体パターン上を摺動する摺動子とを備えた、たとえばポジションセンサやポテンショメータなどの可変抵抗器に関する。

従来の可変抵抗器として、たとえば、特許文献１に開示されている抵抗基板は、特許文献１の図１に示すように、絶縁基板上に、摺動子が摺動する抵抗体パターンと集電体パターンとが離間して設けられると共に、抵抗体パターンの両端部にそれぞれ導通する一対の電極パターンが形成された抵抗基板において、抵抗基板は、一対の電極パターンの間をつなぐように、絶縁基板上に設けられた絶縁パターンを具備し、絶縁パターンの両端部は、一対の電極パターン上に重ね合わされており、抵抗体パターンは、絶縁パターン上および絶縁パターンから露出した一対の電極パターンの露出部上に積層されている構造を有する。特許文献１に開示されている従来技術では、上述の構造により、マイクロリニアリティ特性の優れた抵抗基板およびその製造方法を提供しようとしている。

特開２０１３−１６１８９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、絶縁基板上の表面粗さが絶縁パターンを介して抵抗体パターンの厚みの均一性に影響を及ぼすので、リニアリティ特性が大きく改善されなく、優れたリニアリティ特性が望まれる。なお、本願において、リニアリティ特性とは、可変抵抗器において、摺動子の回転角度や直線変位距離などの摺動量と抵抗値との関係の直線性をいう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、優れたリニアリティ特性を有する可変抵抗器を提供することである。

この発明にかかる可変抵抗器は、可変抵抗器であって、絶縁基板と、絶縁基板に形成された端子と、絶縁基板上に設けられ、端子に電気的に接続された抵抗体パターンと、絶縁基板上に抵抗体パターンと離間して設けられた集電体パターンと、抵抗体パターン上および集電体パターン上を摺動する摺動子と、を備え、抵抗体パターンの平均厚み／絶縁基板上の表面粗さＲｚ≧１０の関係を満たした、可変抵抗器である。また、その端子は、絶縁基板上に露出する露出部を有し、端子の露出部上に電極パターンが形成され、抵抗体パターンの端部は、電極パターンの、端子の露出面全面を覆う側の主面とは反対側の主面全面を覆うように形成され、電極パターンを介して端子に電気的に接続されていることが好ましい。
この発明にかかる可変抵抗器では、絶縁基板は、少なくとも抵抗体パターンを形成する部分の金型を鏡面化することによって面精度を向上した樹脂成型により作製されていることが好ましい。
また、この発明にかかる可変抵抗器では、抵抗体パターンおよび集電体パターンは、絶縁基板上にペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷またはインクジェットにより塗布し、加熱硬化することによって形成されていることが好ましい。
さらに、この発明にかかる可変抵抗器では、抵抗体パターンおよび集電体パターンは、同一材料からなることが好ましい。

この発明にかかる可変抵抗器では、抵抗体パターンの平均厚み／絶縁基板上の表面粗さＲｚ≧１０の関係を満たしているので、絶縁基板上の表面粗さが抵抗体パターンの厚みの均一性に影響を及ぼしにくくなる。そのため、この発明にかかる可変抵抗器は、優れたリニアリティ特性を有する。また、その端子は、絶縁基板上に露出する露出部を有し、端子の露出部上に電極パターンが形成され、抵抗体パターンの端部が、電極パターンの、端子の露出面全面を覆う側の主面とは反対側の主面全面を覆うように形成され、電極パターンを介して端子に電気的に接続されていると、端子の露出部、電極パターンおよび抵抗体パターンの端部の密着性がよいので、端子の露出部に抵抗体パターンの端部を直接的に形成して電気的に接続する場合と比べて、端子と抵抗体パターンの端部との接続信頼性がよくなる。
この発明にかかる可変抵抗器では、絶縁基板が、少なくとも抵抗体パターンを形成する部分の金型を鏡面化することによって面精度を向上した樹脂成型により作製されていると、生産ラインにおいて、絶縁基板上に絶縁パターンを形成するなどの工程の追加や絶縁基板上を研磨するなどの特別な処理が不要であるので、低コスト化を図ることができる。
また、この発明にかかる可変抵抗器では、抵抗体パターンおよび集電体パターンが、絶縁基板上にペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷またはインクジェットにより塗布し、加熱硬化することによって形成されていると、抵抗体パターンおよび集電体パターンを効率的に形成することができるので、可変抵抗器の量産性が高くなる。
さらに、この発明にかかる可変抵抗器では、抵抗体パターンおよび集電体パターンが、同一材料からなると、同一材料を用いることで低コスト化を図ることができると同時に、抵抗体パターンおよび集電体パターンを印刷により形成することができるので、可変抵抗器の量産性が高くなる。

この発明によれば、優れたリニアリティ特性を有する可変抵抗器が得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。

この発明にかかるポジションセンサの一例を示す斜視図である。図１に示すポジションセンサの分解斜視図である。図１に示すポジションセンサの抵抗体パターンに電圧Ｖｃｃを印加して出力電圧を得るための回路図である。実施例１のポジションセンサに用いられる絶縁基板の一方主面の表面粗さＲｚを示すグラフである。従来例のポジションセンサに用いられる絶縁基板の一方主面の表面粗さＲｚを示すグラフである。ポジションセンサにおいて摺動子の回転角度と出力電圧比との関係などを示すグラフである。

図１は、この発明にかかるポジションセンサの一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示すポジションセンサの分解斜視図である。

図１および図２に示すポジションセンサ１０は、たとえば合成樹脂などの絶縁体からなる略多角形板状の絶縁基板１２を含む。絶縁基板１２は、たとえば、幅方向における最大長さが１０．６ｍｍに形成され、前後方向における最大長さが１１．６ｍｍに形成され、厚みが０．５５ｍｍに形成される。また、絶縁基板１２は、一方主面の表面粗さＲｚがたとえば０．３μｍと比較的細かく形成される。本願において、絶縁基板の表面粗さＲｚとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙｐ）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙｖ）の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。

絶縁基板１２の中央には、たとえば円形状の回転用孔１４が形成される。この回転用孔１４は、後述の摺動子３２を回転可能に支持するための孔である。

絶縁基板１２には、前端部の両側に凸部１６ａがそれぞれ形成され、両側端部に凹部１６ｂおよび凸部１６ｃがそれぞれ形成され、それらの凹部１６ｂの中央に突出部１６ｄがそれぞれ形成される。これらの凸部１６ａ、凹部１６ｂ、凸部１６ｃおよび突出部１６ｄは、後述のカバー４２と嵌り合うためのものである。

絶縁基板１２には、端子として、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃが、それぞれ、たとえば金属などの導体で形成される。
第１の端子１８ａは、絶縁基板１２の前端面の一端側から前方に引き出されたたとえばクランク状の引出し部２０ａと、絶縁基板１２に埋め込まれた中間部２２ａと、絶縁基板１２の一方の凸部１６ａの近傍において絶縁基板１２の一方主面と面一に露出したたとえば４角形状の露出部２４ａとを有する。
第２の端子１８ｂは、絶縁基板１２の前端面の中央から前方に引き出されたたとえばクランク状の引出し部２０ｂと、絶縁基板１２に埋め込まれた中間部２２ｂと、絶縁基板１２の回転用孔１４の周囲において絶縁基板１２の一方主面と面一に露出したたとえば円環状の露出部２４ｂとを有する。
第３の端子１８ｃは、絶縁基板１２の前端面の他端側から前方に引き出されたたとえばクランク状の引出し部２０ｃと、絶縁基板１２に埋め込まれた中間部２２ｃと、絶縁基板１２の他方の凸部１６ａの近傍において絶縁基板１２の一方主面と面一に露出したたとえば４角形状の露出部２４ｃとを有する。
なお、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃの表面には、たとえばＮｉ、Ａｇ、Ａｕなどの導体でめっき処理が施されてもよい。

絶縁基板１２、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃは、たとえば、１枚の金属板から、プレス成型で第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃがリードフレームに接続されたフープ材を形成し、そのフープ材の第１の端子１８ａの中間部２２ａ、第２の端子１８ｂの中間部２２ｂおよび第３の端子１８ｃの中間部２２ｃを含む所定の部分に、インサート成型で合成樹脂からなる絶縁基板１２を形成した後に、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃをリードフレームから切り離すことによって形成される。この場合、絶縁基板１２をインサート成型で形成するための金型の表面において、特に絶縁基板１２の一方主面を形成するための表面が、鏡面仕上げされている。そのため、絶縁基板１２は、一方主面の表面粗さＲｚがたとえば０．３μｍと比較的細かく形成される。
なお、フープ材の表面には、絶縁基板１２を形成する前に、たとえばＮｉ、Ａｇ、Ａｕなどの導体でめっき処理が施されてもよい。

絶縁基板１２の一方主面には、たとえば略Ｌ字状の２つの電極パターン２６ａおよび２６ｂが間隔を隔ててたとえばＡｇペーストなどの導体ペーストで形成される。この場合、一方の電極パターン２６ａは、第１の端子１８ａの露出部２４ａを覆いかつ第２の端子１８ｂの露出部２４ｂの近傍にわたって形成され、他方の電極パターン２６ｂは、第３の端子１８ｃの露出部２４ｃを覆いかつ第２の端子１８ｂの露出部２４ｂの近傍にわたって形成される。

さらに、絶縁基板１２の一方主面には、たとえばΩ状の抵抗体パターン２８がたとえばフェノール系樹脂にカーボンブラックを含浸したペーストで形成される。この場合、抵抗体パターン２８は、平均厚みがたとえば８．０μｍに形成される。さらに、抵抗体パターン２８は、略Ｌ字状の一端部２８ａが一方の電極パターン２６ａを覆うように形成され、円弧状の中間部２８ｂが第２の端子１８ｂの露出部２４ｂと間隔を隔てて第２の端子１８ｂの露出部２４ｂの周囲に形成され、略Ｌ字状の他端部２８ｃが他方の電極パターン２６ｂを覆うように形成される。そのため、抵抗体パターン２８の一端部２８ａは、一方の電極パターン２６ａを介して、第１の端子１８ａに電気的に接続され、抵抗体パターン２８の他端部２８ｃは、他方の電極パターン２６ｂを介して、第３の端子１８ｃに電気的に接続される。

さらに、絶縁基板１２の一方主面には、抵抗体パターン２８と離間して、たとえば円環状の集電体パターン３０がたとえばフェノール系樹脂にカーボンブラックを含浸したペーストで形成される。この場合、集電体パターン３０は、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂの内側において、第２の端子１８ｂの露出部２４ｂを覆うように形成される。そのため、集電体パターン３０は、第２の端子１８ｂに電気的に接続される。

絶縁基板１２の回転用孔１４には、摺動子３２が回転可能に支持される。摺動子３２は、たとえば合成樹脂などの絶縁体からなる略円筒状の回転軸部３４ａを含む。回転軸部３４ａは、回転用孔１４の直径とほぼ同じ寸法の外径を有する。回転軸部３４ａの下部は、絶縁基板１２の回転用孔１４に回転可能に挿入される。
回転軸部３４ａの中央には、たとえば断面Ｄ字状の回転用孔３４ｂが形成される。回転用孔３４ｂは、摺動子３２の回転軸部３４ａを回転しやすくするための孔である。
回転軸部３４ａの上部には、表示用凹部３４ｃが形成される。表示用凹部３４ｃは、後述のカバー４２の表示用目盛４４ｂと協働して、摺動子３２の回転軸部３４ａなどの回転角度を表示するためのものである。

回転軸部３４ａの周囲には、第１の接触子３６ａおよび第２の接触子３６ｂが、たとえば金属などの導体で一体的に形成される。また、第１の接触子３６ａおよび第２の接触子３６ｂは、回転軸部３４ａに固着される。この場合、第１の接触子３６ａと第２の接触子３６ｂとは、回転軸部３４ａを中心にして、互いに反対側に形成される。また、第１の接触子３６ａは、回転軸部３４ａを中心にして、第２の接触子３６ｂよりも外側に形成される。
第１の接触子３６ａは、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂ上を摺動するためのものであり、ばね性を有するように中間部３８ａがたとえば細い３本線状に形成され、かつ、中央部４０ａが下方に突出するようにＶ字状に形成される。
第２の接触子３６ｂは、集電体パターン３０上を摺動するためのものであり、ばね性を有するように中間部３８ｂがたとえば細い２本線状に形成され、かつ、中央部４０ｂが下方に突出するようにＶ字状に形成される。

摺動子３２は、回転軸部３４ａの下部が絶縁基板１２の回転用孔１４に回転可能に挿入されるとともに、第１の接触子３６ａの中央部４０ａが抵抗体パターン２８の中間部２８ｂ上を摺動するように抵抗体パターン２８の中間部２８ｂに圧接され、第２の接触子３６ｂの中央部４０ｂが集電体パターン３０上を摺動するように集電体パターン３０に圧接される。そのため、第２の端子１８ｂは、集電体パターン３０と摺動子３２の第２の接触子３６ｂおよび第１の接触子３６ａとを介して、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂに電気的に接続される。したがって、回転軸部３４ａを中心として摺動子３２を回転した場合、摺動子３２の第１の接触子３６ａの中央部４０ａが抵抗体パターン２８の中間部２８ｂに接触する位置を変えることができ、抵抗体パターン２８などによる第１の端子１８ａおよび第２の端子１８ｂ間の抵抗値と抵抗体パターン２８などによる第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃ間の抵抗値とをそれぞれ変えることができる。なお、この場合、摺動子３２の第２の接触子３６ｂの中央部４０ｂが集電体パターン３０に接触する位置も変わるが、集電体パターン３０のほぼ全体が第２の端子１８ｂの露出部２４ｂに接触しているので、第２の接触子３６ｂの中央部４０ｂが集電体パターン３０に接触する位置が変わっても、それのみによっては、抵抗体パターン２８などによる第１の端子１８ａおよび第２の端子１８ｂ間の抵抗値と抵抗体パターン２８などによる第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃ間の抵抗値とは変わらない。

絶縁基板１２には、たとえば合成樹脂などの絶縁体からなるカバー４２が、抵抗体パターン２８、集電体パターン３０および摺動子３２などを覆うようにして取り付けられる。

カバー４２の中央には、たとえば円形状の回転用孔４４ａが形成される。回転用孔４４ａは、摺動子３２の回転軸部３４ａの外径とほぼ同じ寸法の直径を有する。回転用孔４４ａには、回転軸部３４ａの上部が回転可能に挿入される。
カバー４２の上部には、回転用孔４４ａの周囲に表示用目盛４４ｂが形成される。表示用目盛４４ｂは、摺動子３２の表示用凹部３４ｃと協働して、摺動子３２の回転軸部３４ａなどの回転角度を表示するためのものである。

カバー４２には、前端部の両側に切欠部４６ａがそれぞれ形成され、両側端部にスリット４６ｂおよび切欠部４６ｃがそれぞれ形成される。なお、図２には、一方側の切欠部４６ａ、スリット４６ｂおよび切欠部４６ｃは示されていない。カバー４２のこれらの切欠部４６ａ、スリット４６ｂおよび切欠部４６ｃには、絶縁基板１２の凸部１６ａ、突出部１６ｄおよび凸部１６ｃがそれぞれ嵌り合う。

さらに、カバー４２の前端部には、３つの切欠部４８ａ、４８ｂおよび４８ｃが形成される。これらの切欠部４８ａ、４８ｂおよび４８ｃには、第１の端子１８ａの引出し部２０ａ、第２の端子１８ｂの引出し部２０ｂおよび第３の端子１８ｃの引出し部２０ｃがそれぞれ挿通される。

このポジションセンサ１０には、図３に示すように、第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃ間に電圧Ｖｃｃが印加され、第２の端子１８ｂがＡ／Ｄ変換器５０の入力端に接続される。そのため、摺動子３２を回転すれば、その回転角度に応じて、第２の端子１８ｂにおける出力電圧が変わり、その出力電圧の大きさがＡ／Ｄ変換器５０でデジタル的に検出される。そのため、このポジションセンサ１０では、摺動子３２の回転角度を検出することができる。

このポジションセンサ１０では、抵抗体パターン２８の平均厚みが８．０μｍに形成され、絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが０．３μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚがほぼ２６．６であり、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚ≧１０の関係を満たしているので、絶縁基板１２上の表面粗さが抵抗体パターン２８の厚みの均一性に影響を及ぼしにくくなる。そのため、このポジションセンサ１０は、優れたリニアリティ特性を有する。

このポジションセンサ１０では、絶縁基板１２が、少なくとも抵抗体パターン２８を形成する部分の金型を鏡面化することによって面精度を向上した樹脂成型により作製され、生産ラインにおいて、絶縁基板１２上に絶縁パターンを形成するなどの工程の追加や絶縁基板１２上を研磨するなどの特別な処理が不要であるので、低コスト化を図ることができる。

また、このポジションセンサ１０では、抵抗体パターン２８および集電体パターン３０が、絶縁基板１２上にペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷またはインクジェットにより塗布し、加熱硬化することによって形成され、抵抗体パターン２８および集電体パターン３０を効率的に形成することができるので、ポジションセンサ１０の量産性が高い。

さらに、このポジションセンサ１０では、抵抗体パターン２８および集電体パターン３０が、同一材料からなり、同一材料を用いることで低コスト化を図ることができると同時に、抵抗体パターン２８および集電体パターン３０を印刷により形成することができるので、ポジションセンサ１０の量産性が高い。

また、このポジションセンサ１０では、第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃが、絶縁基板１２上に露出する露出部２４ａおよび２４ｃを有し、第１の端子１８ａの露出部２４ａおよび第３の端子１８ｃの露出部２４ｃ上に電極パターン２６ａおよび２６ｂが形成され、抵抗体パターン２８の一端部２８ａおよび他端部２８ｃが、電極パターン２６ａおよび２６ｂ上に形成され、電極パターン２６ａおよび２６ｂを介して第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃに電気的に接続され、第１の端子１８ａの露出部２４ａおよび第３の端子１８ｃの露出部２４ｃと、電極パターン２６ａおよび２６ｂと、抵抗体パターン２８の一端部２８ａおよび他端部２８ｃとの密着性がよいので、第１の端子１８ａの露出部２４ａおよび第３の端子１８ｃの露出部２４ｃに抵抗体パターン２８の一端部２８ａおよび他端部２８ｃを直接的に形成して電気的に接続する場合と比べて、第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃと抵抗体パターン２８の一端部２８ａおよび他端部２８ｃとの接続信頼性がよい。

さらに、このポジションセンサ１０では、摺動子３２の第１の接触子３６ａが、ばね性を有するように中間部３８ａがたとえば細い３本線状に形成され、かつ、中央部４０ａが下方に突出するようにＶ字状に形成されるとともに、摺動子３２の第２の接触子３６ｂが、ばね性を有するように中間部３８ｂがたとえば細い２本線状に形成され、かつ、中央部４０ｂが下方に突出するようにＶ字状に形成されているので、抵抗体パターン２８や集電体パターン３０上にちりやほこりが乗っていたとしても、摺動子３２の第１の接触子３６ａの中央部４０ａおよび第２の接触子３６ｂの中央部４０ｂのそれぞれのいずれかの部分が、抵抗体パターン２８および集電体パターン３０に接触しやすく、摺動子３２の第１の接触子３６ａおよび第２の接触子３６ｂと抵抗体パターン２８および集電体パターン３０との接続信頼性がよい。

（実施例１）
実施例１として、図１および図２に示すポジションセンサ１０が、以下の条件で作製される。
絶縁基板１２は、一方主面の表面粗さＲｚが０．３μｍに形成される。
抵抗体パターン２８は、平均厚みが８．０μｍに形成される。
絶縁基板１２と、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃとは、インサート成型品でＰＰＳ樹脂（ＤＩＣ：ＦＺ−３６００）と母材が黄銅の金属端子とから構成され、金属端子の表面には、Ｎｉを下地としてＡｇめっき処理が施されている。
抵抗体パターン２８および集電体パターン３０は、フェノール系樹脂にカーボンブラックを含浸したペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
電極パターン２６ａおよび２６ｂは、Ａｇペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
摺動子３２は、インサート成型品で９Ｔナイロン樹脂（クラレ：ジェネスタＧ１３０２）と母材が洋白の金属接触子とで構成され、金属接触子の表面には、Ｎｉを下地としてＡｇめっき処理が施されている。
カバー４２は、ＰＰＡ（Ｓｏｌｖｅｙ：アモデルＨＦＺＡ−４１３３Ｌ）で形成される。
第１実施例１のポジションセンサ１０には、図３に示すように、第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃ間に５Ｖの電圧Ｖｃｃが印加され、第２の端子１８ｂがＡ／Ｄ変換器５０の入力端に接続される。
実施例１でも、上述の実施の形態が奏する効果と同様の効果を奏する。

図４は、実施例１のポジションセンサ１０に用いられる絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚを示すグラフであり、図５は、従来例のポジションセンサに用いられる絶縁基板の一方主面の表面粗さＲｚを示すグラフである。
従来例のポジションセンサでは、用いられる絶縁基板の一方主面の表面粗さＲｚが図５に示すように粗く、抵抗体パターンの厚みにばらつきが出て、抵抗値もばらつくため、リニアリティ特性の悪化が起こる。
それに対して、実施例１のポジションセンサ１０では、リニアリティ特性を改善するため、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚを図３に示すように改善することにより、均一な厚みの抵抗体パターン２８が得られ、リニアリティ特性の改善が実現される。
リニアリティ特性は、多くの要因で決定されるが、支配的な要因としては、抵抗体パターンの厚みのばらつきがあげられる。抵抗値Ｒは、抵抗体パターンの膜厚の断面積に反比例しており（Ｒ＝ρ＊Ｌ／Ｓで、ρは抵抗体パターンの比抵抗であり、Ｌは抵抗体パターンの長さであり、Ｓは抵抗体パターンの断面積である）、断面積のばらつきをいかに小さく抑えることができるかがポイントとなる。
従来例のポジションセンサでは、抵抗体パターンの下地となる絶縁パターンがうねっており、抵抗体パターンは、硬化時にレベリングが起こり、実質的な膜厚がばらついてしまう。
それに対して、この発明では、実施例１のように、絶縁基板上の表面粗さの精度を上げると、抵抗体パターンの厚みのばらつきが低減され、リニアリティ特性の改善が実現できる。
この発明では、絶縁基板１２の一方主面（絶縁基板上）の表面粗さと抵抗体パターンの厚みの比が効いているため、抵抗体パターンの平均厚み／絶縁基板上の表面粗さＲｚ≧１０の関係を満たしていれば、十分なリニアリティ特性の改善効果が見込める。

実施例１のポジションセンサ１０について、印加電圧Ｖｃｃを５．０Ｖとして、リニアリティ特性を測定した。この場合、リニアリティ特性として、摺動子３２の回転角度［°］と、第１の端子１８ａおよび第３の端子１８ｃ間に印加される印加電圧Ｖ₁₃に対する第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃ間に出力される出力電圧Ｖ₁₂の比である出力電圧比Ｖ₁₂／Ｖ₁₃［％］との関係を調べた。その結果、実施例１のポジションセンサ１０のリニアリティは、０．４［％］であった。

ここで、ポジションセンサのリニアリティについて詳しく説明する。
図６は、従来例のポジションセンサにおいて摺動子の回転角度と出力電圧比との関係などを示すグラフである。
図６には、従来例のポジションセンサの関係を現品の実測リニアリ波形として示し、さらに、理想直線も示している。この理想直線は、たとえば−１６６．６５［°］〜＋１６６．６５［°］の３３３．３［°］の回転角度の範囲において出力電圧比が０［％］から１００［％］に直線的に変化する理想的な関係を示す。
リニアリティは、その理想直線とポジションセンサの摺動子の回転角度および出力電圧比の関係との差（ズレ）をリニアリティと定義している。この場合、リニアリティは、（ズレ量（Ｖ）／印加電圧（Ｖ））×１００［％］としている。
また、理想直線からの「ズレ」が最大の所を探し、それより内側の範囲を、図６ではたとえば−１６０［°］〜＋１６０［°］の範囲を、リニアリティ保証の角度範囲としている。

（実施例２）
実施例２として、図１および図２に示すポジションセンサ１０が、実施例１の条件と同様の条件で形成される。ただし、実施例２では、以下の条件が用いられる。
絶縁基板１２と、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃとは、インサート成型品でＰＰＳ樹脂（ＤＩＣ：Ｚ２３０−Ｚ９）と母材が黄銅の金属端子とから構成され、金属端子の表面には、Ｎｉを下地としてＡｕめっき処理が施されている。
抵抗体パターン２８および集電体パターン３０は、フェノール系樹脂にカーボンブラックを含浸したペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
電極パターン２６ａおよび２６ｂは、Ａｇペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
摺動子３２は、インサート成型品でＬＣＰ樹脂（ＪＸ日鉱日石エネルギー：ザイダーＣＸ−１０９０）と母材が洋白の金属接触子とで構成され、金属接触子の表面には、Ａｇ／Ｐｄ（７：３）めっき処理が施されている。
カバー４２は、ＬＣＰ樹脂（ＪＸ日鉱日石エネルギー：ザイダーｃｘ−１０８２）で形成される。
実施例２でも、実施例１と同レベルのリニアリティ特性を改善する効果が得られる。
このように、実施例２では、実施例１と比べて絶縁基板１２などの材料が異なるように変えられているが、実施例１と同様の効果が得られる。

（実施例３）
実施例３として、図１および図２に示すポジションセンサ１０が、実施例１の条件と同様の条件で形成される。ただし、実施例３では、以下の条件が用いられる。
絶縁基板１２と、第１の端子１８ａ、第２の端子１８ｂおよび第３の端子１８ｃとは、インサート成型品でＰＰＳ樹脂（ＤＩＣ：ＦＺ＝３６００）と母材が黄銅の金属端子とから構成され、金属端子の表面には、Ｎｉを下地としてＡｕめっき処理が施されている。
抵抗体パターン２８および集電体パターン３０は、フェノール系樹脂にカーボンブラックを含浸したペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
電極パターン２６ａおよび２６ｂは、Ａｇペーストをスクリーン印刷し加熱硬化することによって形成される。
摺動子３２は、インサート成型品でＬＣＰ樹脂（ポリプラ：ベクトラＥ１３０Ｇ）と母材が洋白の金属接触子とで構成され、金属接触子の表面には、Ａｇ／Ｐｄ（７：３）めっき処理が施されている。
カバー４２は、ＬＣＰ樹脂（ＪＸ日鉱日石エネルギー：ザイダーＭＧ４５０）で形成される。
実施例３でも、実施例１と同レベルのリニアリティ特性を改善する効果が得られる。
このように、実施例３では、実施例１と比べて絶縁基板１２などの材料がさらに異なるように変えられているが、実施例１と同様に効果が得られる。

（実験例）
まず、実施例１−１のポジションセンサとして、上述の実施例１のポジションセンサと同様のポジションセンサを作製した。すなわち、実施例１−１のポジションセンサは、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚが０．３μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚みが８．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが約２６．７である。
また、実施例１−２のポジションセンサとして、実施例１−１のポジションセンサと比べて、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚが４．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚みが４０．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが１０．０である、ポジションセンサを作製した。
また、比較例１−１のポジションセンサとして、実施例１−１のポジションセンサと比べて、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚが４．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚みが１９．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが約４．８である、ポジションセンサを作製した。
さらに、比較例１−２のポジションセンサとして、実施例１−１のポジションセンサと比べて、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さＲｚが４．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚みが１３．０μｍに形成され、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが約３．３である、ポジションセンサを作製した。
そして、実施例１−１、１−２および比較例１−１、１−２のポジションセンサについて、リニアリティ特性を測定した。
その結果、比較例１−１、１−２のポジションセンサでは、リニアリティがそれぞれ１．１％、１．２％であった。
それに対して、実施例１−１、１−２では、リニアリティがそれぞれ０．４％、０．９％であった。
したがって、この発明にかかる実施例１−１、１−２のポジションセンサでは、比較例１−１、１−２のポジションセンサと比べて、リニアリティ特性がよいことがわかる。
すなわち、実施例１−１、１−２の抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが１０以上であり、十分なリニアリティ特性の改善効果がみられる。
それに対して、比較例１−１、１−２などの従来品では、抵抗体パターン２８の平均厚み／絶縁基板１２上の表面粗さＲｚが１０未満であり、測定誤差のばらつきを考慮すると、リニアリティは２．０％の保証が限界であった。
この発明の実施例１−１、１−２では、従来品の倍の精度の１．０％のリニアリティが可能になり（測定誤差を考慮すると０．９％の実力が必要であり）、それが達成可能な範囲は、抵抗体パターンの平均厚み／絶縁基板上の表面粗さＲｚ≧１０の範囲であることがわかる。

上述の実施の形態、実施例１〜３および実験例のポジションセンサ１０では、絶縁基板１２の一方主面の表面粗さを細かく形成するために、絶縁基板の形成するための金型を鏡面仕上げする代わりに、絶縁基板１２の一方主面を細かく研磨してもよい。

また、上述の実施の形態、実施例１〜３および実験例のポジションセンサ１０では、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂおよび集電体パターン３０が円弧状または円環状に形成され、摺動子３２が回転可能に形成されているが、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂおよび集電体パターン３０は、それぞれ直線状に形成されてもよく、その場合、摺動子３２の第１の接触子３６ａおよび第２の接触子３６ｂは、それぞれ、抵抗体パターン２８の中間部２８ｂ上および集電体パターン３０上を直線状に摺動するために、直線状に変位するように形成されてもよい。

さらに、上述の実施の形態、実施例１〜３および実験例のポジションセンサ１０では、絶縁基板１２の一方主面に抵抗体パターン２８の中間部２８ｂが直接的に形成されているが、絶縁基板１２の一方主面に絶縁パターンを形成し、絶縁パターン上に抵抗体パターン２８の中間部２８ｂが形成されてもよい。

また、上述の実施の形態、実施例１〜３および実験例のポジションセンサ１０では、各部分が特定の大きさや形状に形成されているが、他の大きさや形状に形成されてもよい。

さらに、この発明は、ポジションセンサだけでなく、ポテンショメータなど他の可変抵抗器にも適用される。

上述の実施の形態および実施例１〜３では、特定の大きさや形状の構成を有するポジションセンサを例にして説明したが、この発明にかかる可変抵抗器の構成は、特許請求の範囲によって規定される構成の範囲内で任意に変更されてもよい。

この発明にかかる可変抵抗器は、特にたとえば、ポジションセンサやポテンショメータなどとして好適に用いられる。

１０ポジションセンサ
１２絶縁基板
１４回転用孔
１６ａ凸部
１６ｂ凹部
１６ｃ凸部
１６ｄ突出部
１８ａ第１の端子
１８ｂ第２の端子
１８ｃ第３の端子
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ引出し部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ中間部
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ露出部
２６ａ、２６ｂ電極パターン
２８抵抗体パターン
２８ａ一端部
２８ｂ中間部
２８ｃ他端部
３０集電体パターン
３２摺動子
３４ａ回転軸部
３４ｂ回転用孔
３４ｃ表示用凹部
３６ａ第１の接触子
３６ｂ第２の接触子
３８ａ、３８ｂ中間部
４０ａ、４０ｂ中央部
４２カバー
４４ａ回転用孔
４４ｂ表示用目盛
４６ａ切欠部
４６ｂスリット
４６ｃ切欠部
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ切欠部
５０Ａ／Ｄ変換器

Claims

可変抵抗器であって、
絶縁基板と、
前記絶縁基板に形成された端子と、
前記絶縁基板上に設けられ、前記端子に電気的に接続された抵抗体パターンと、
前記絶縁基板上に前記抵抗体パターンと離間して設けられた集電体パターンと、
前記抵抗体パターン上および前記集電体パターン上を摺動する摺動子と、を備え、
前記端子は、前記絶縁基板上に露出する露出部を有し、
前記端子の露出部上に電極パターンが形成され、
前記抵抗体パターンの端部は、前記電極パターンの、前記端子の露出部全面を覆う側の主面とは反対側の主面全面を覆うように形成され、前記電極パターンを介して前記端子に電気的に接続されており、
前記抵抗体パターンの平均厚み／前記絶縁基板上の表面粗さＲｚ≧１０の関係を満たした、可変抵抗器。
前記絶縁基板は、少なくとも前記抵抗体パターンを形成する部分の金型を鏡面化することによって面精度を向上した樹脂成型により作製されている、請求項１に記載の可変抵抗器。
前記抵抗体パターンおよび前記集電体パターンは、前記絶縁基板上にペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷またはインクジェットにより塗布し、加熱硬化することによって形成されている、請求項１または請求項２に記載の可変抵抗器。
前記抵抗体パターンおよび前記集電体パターンは、同一材料からなる、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の可変抵抗器。