JP2001244053A - Resistive element for heating - Google Patents
Resistive element for heatingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、急速昇温着火用抵
抗素子などとして用いられる発熱用抵抗素子に係り、さ
らに詳しくは、急速に昇温させても熱ストレスを受け難
く、しかも、高温状態で電気短絡のおそれが少なく、耐
久性に優れた高寿命の発熱用抵抗素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating resistor element used as a rapid heating ignition resistor element, and more particularly to a heating resistor element which is hardly subjected to thermal stress even when the temperature is rapidly increased, and which is in a high temperature state. The present invention relates to a long-life heat-generating resistance element which is less likely to cause an electric short circuit and has excellent durability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、天然ガス、プロパンガス、灯
油などの気体燃料や液体燃料の着火には、セラミックス
を用いた通電式の着火用抵抗素子が一般に用いられてい
る。着火用抵抗素子としては、種々のものが提案されて
いるが、基本的には、セラミックスで構成してある素子
本体と、素子本体の内部に埋め込んである内部導体とを
有する。内部導体は、通電により発熱が生じるように電
気抵抗が増大している発熱パターンと、当該発熱パター
ンへ電流を供給する配線パターンとを有する。2. Description of the Related Art Conventionally, a current-carrying type ignition resistance element using ceramics has been generally used for igniting gaseous fuel or liquid fuel such as natural gas, propane gas, and kerosene. Various ignition resistance elements have been proposed, but basically include an element main body made of ceramics and an internal conductor embedded inside the element main body. The internal conductor has a heat generating pattern whose electric resistance is increased so that heat is generated by energization, and a wiring pattern for supplying a current to the heat generating pattern.
【０００３】ところで、この種の着火用抵抗素子は、２
〜３秒間程度で１０００°Ｃ以上の温度に達する急速昇
温に耐える必要があると共に、空気中で１５５０°Ｃ程
度の高温に耐える必要がある。ところが、従来の抵抗素
子では、急速昇温させると、発熱パターンを構成する導
体と素子本体を構成する絶縁体との間に急激な温度差が
生じ、導体が熱ストレスを受け、導体にクラックが生
じ、抵抗素子の寿命を著しく低下させていた。あるい
は、高温状態で、発熱パターン間に電気短絡が生じるお
それもあった。By the way, this kind of ignition resistance element has two
It is necessary to withstand a rapid rise in temperature to 1000 ° C. or more in about 3 seconds and to withstand a high temperature of about 1550 ° C. in air. However, in the conventional resistance element, when the temperature is rapidly increased, a sharp temperature difference occurs between the conductor forming the heating pattern and the insulator forming the element body, and the conductor receives thermal stress, and cracks occur in the conductor. As a result, the life of the resistance element has been significantly reduced. Alternatively, an electric short circuit may occur between the heat generating patterns in a high temperature state.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実状に鑑みてなされ、急速に昇温させても熱ストレスを
受け難く、しかも、高温状態で電気短絡のおそれが少な
く、耐久性に優れた高寿命の発熱用抵抗素子を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and is less susceptible to thermal stress even when the temperature is rapidly increased. An object of the present invention is to provide an excellent heating element having a long life.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発熱用抵抗素子は、セラミックスで構
成してある素子本体と、前記素子本体の内部に埋め込ん
である内部導体とを有する発熱用抵抗素子であって、前
記内部導体における発熱パターンが形成してある前記素
子本体の基準面積（Ｓ０）に対する発熱パターンの占有
面積（Ｓ１）の占有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が、０．２０
より大きく０．５５未満であることを特徴とする。In order to achieve the above object, a heating resistor according to the present invention comprises an element body made of ceramics and an internal conductor embedded inside the element body. The occupation area ratio (S1 / S0) of the occupation area (S1) of the heat generation pattern to the reference area (S0) of the element body on which the heat generation pattern in the internal conductor is formed is 0. .20
It is characterized by being larger than 0.55.
【０００６】好ましくは、前記占有面積比（Ｓ１／Ｓ
０）が、０．２５以上０．５０以下である。好ましく
は、前記発熱パターンの線幅が０．２０〜０．３０mmで
ある。Preferably, the occupied area ratio (S1 / S
0) is 0.25 or more and 0.50 or less. Preferably, the line width of the heating pattern is 0.20 to 0.30 mm.
【０００７】前記発熱パターンとしては、特に限定され
ないが、少なくとも二つの先端側折り返しパターン部
と、前記先端側折り返しパターン部の間に形成される後
端側折り返しパターン部とを有することが好ましい。The heat generation pattern is not particularly limited, but preferably has at least two front-end folded pattern portions and a rear-end folded pattern portion formed between the front-end folded pattern portions.
【０００８】前記基準面積の定義は、特に限定されない
が、たとえば前記素子本体の先端から、前記後端側折り
返しパターンまでの範囲の導体印刷部と無印刷部の面積
の総和であるように定義される。ただし、導体に絶縁体
を添加した導体ペーストを印刷した場合、全ての印刷面
積を導体面積とする。Although the definition of the reference area is not particularly limited, it is defined to be, for example, the sum of the areas of the conductor printed portion and the non-printed portion in a range from the front end of the element body to the rear end side folded pattern. You. However, when a conductor paste in which an insulator is added to a conductor is printed, the entire printed area is defined as the conductor area.
【０００９】[0009]
【作用】本発明に係る発熱用抵抗素子では、発熱パター
ンの専有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が、所定の範囲にあるた
め、抵抗素子を急速に昇温させても、熱ストレスが緩和
され、発熱パターンを構成する導体にクラックが生じに
くい。そのため、抵抗素子の寿命が長くなる。また、発
熱パターンの専有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が、所定の範囲
にあるため、高温状態においても、電気短絡のおそれが
少ない。したがって、本発明によれば、耐久性に優れた
高寿命の発熱用抵抗素子を実現することができる。In the heating resistance element according to the present invention, since the occupied area ratio (S1 / S0) of the heating pattern is within a predetermined range, even if the resistance element is rapidly heated, thermal stress is reduced. Cracks are less likely to occur in the conductors forming the heating pattern. Therefore, the life of the resistance element is prolonged. Further, since the occupied area ratio (S1 / S0) of the heat generation pattern is within a predetermined range, there is little possibility of electric short-circuit even in a high temperature state. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a heating element having excellent durability and a long life.
【００１０】なお、発熱パターンの専有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が小さすぎる場合には、発熱パターンにおける導
体部分の占有面積が小さく、急速昇温させた場合に、導
体と絶縁体との温度差による熱ストレスが大きくなり、
導体にクラックが入りやすい傾向にある。また、発熱パ
ターンの専有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が大きすぎる場合に
は、導体部分に比べて絶縁体部分が小さくなり過ぎ、高
温状態において、発熱パターン間で電気短絡が生じやす
くなる傾向にある。The exclusive area ratio of the heat generation pattern (S1 /
If S0) is too small, the area occupied by the conductor portion in the heat generation pattern is small, and when the temperature is rapidly increased, thermal stress due to the temperature difference between the conductor and the insulator increases,
The conductor tends to crack. If the occupied area ratio (S1 / S0) of the heat generation pattern is too large, the insulator portion becomes too small as compared with the conductor portion, and an electrical short circuit tends to occur between the heat generation patterns in a high temperature state. .
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。図１は本発明の１実施形態に係
る発熱用抵抗素子の一部透視斜視図、図２は図１に記す
II−II線から見た要部断面図、図３は発熱用抵抗素子の
製造工程を示す分解斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a partially transparent perspective view of a heating resistor according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a manufacturing process of the heating resistor element as viewed from the line II-II.
【００１２】発熱用抵抗素子 図１に示すように、本実施形態の発熱用抵抗素子２０
は、たとえば急速昇温着火用抵抗素子として用いられ、
素子本体２２を有し、素子本体２２内部に所定パターン
の内部導体１４が形成してある。内部導体１４は、抵抗
が増大するように線幅が細くなっている発熱パターン１
４ａと、発熱パターン１４ａへ電流を供給する一対の配
線パターン１４ｂと、配線パターン１４ｂの端部に形成
された取り出し電極部１４ｃとを有する。内部導体１４
の一対の取り出し電極部１４ｃは、図１に示すように、
素子本体２２の後端側の二側面に各々形成され、外部端
子電極２４に対して接合される。 Heating Resistance Element As shown in FIG. 1, the heating resistance element 20 of this embodiment
Is used, for example, as a resistance element for rapid heating ignition,
An element conductor 22 is provided, and an internal conductor 14 having a predetermined pattern is formed inside the element body 22. The heat generating pattern 1 having a thin line width so as to increase the resistance is used for the internal conductor 14.
4a, a pair of wiring patterns 14b for supplying a current to the heat generating pattern 14a, and an extraction electrode portion 14c formed at an end of the wiring pattern 14b. Inner conductor 14
The pair of extraction electrode portions 14c are, as shown in FIG.
It is formed on each of two rear end sides of the element body 22 and is joined to the external terminal electrode 24.
【００１３】本実施形態では、素子本体２２を構成する
セラミックスとしては、特に限定されないが、耐熱性に
優れ、内部導体１４との密着性に優れたものが好まし
い。このようなセラミックスとしては、窒化珪素を主成
分とするセラミックス、Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z で示
される組成のサイアロンを含むセラミックス、シリコン
オキシナイトライトから主として成るセラミックスなど
が例示される。In the present embodiment, the ceramic constituting the element body 22 is not particularly limited, but preferably has excellent heat resistance and excellent adhesion to the internal conductor 14. Examples of such ceramics include ceramics containing silicon nitride as a main component, ceramics containing sialon having a composition represented by Si6-zAlzOzN8-z, and ceramics mainly composed of silicon oxynitrite.
【００１４】また、内部導体１４を構成する導電性材料
としても、特に限定されないが、高融点（たとえば、１
７００℃以上）で、低熱膨張率（たとえば、６．０×１
０-6／℃以下）および低電気比抵抗（たとえば、１０-5
Ω・ｃｍ以下）である材料が好ましい。このような導電
性材料としては、タングステン（Ｗ）、炭化タングステ
ン（ＷＣ、Ｗ2 Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）、ニオブ（Ｎｂ）などが例示される。なお、内部導
体１４中には、素子本体との密着性向上のために、素子
本体を構成する絶縁成分などを含ませても良い。The conductive material constituting the internal conductor 14 is not particularly limited, but may have a high melting point (for example, 1).
700 ° C. or higher) and a low coefficient of thermal expansion (for example, 6.0 × 1
0-6 / ° C or less) and low electrical resistivity (for example, 10-5
(Ω · cm or less) is preferable. Such conductive materials include tungsten (W), tungsten carbide (WC, W2C), molybdenum (Mo), and chromium (C
r), niobium (Nb) and the like. The internal conductor 14 may contain an insulating component or the like constituting the element main body in order to improve the adhesion to the element main body.
【００１５】また、本実施形態において、外部端子電極
２４の材質は、特に限定されず、ニッケル、タングステ
ン、モリブデン、金、銀、銅、またはこれらの合金など
で構成される。In the present embodiment, the material of the external terminal electrode 24 is not particularly limited, and is made of nickel, tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, or an alloy thereof.
【００１６】図２に示すように、本実施形態では、内部
導体１４における発熱パターン１４ａは、少なくとも二
つの先端側折り返しパターン部３０と、先端側折り返し
パターン部３０の間に形成される後端側折り返しパター
ン部３２とを有する蛇行パターンである。また、本実施
形態では、発熱パターン１４ａが形成してある素子本体
２２の基準面積Ｓ０に対する発熱パターン１４ａの占有
面積Ｓ１の占有面積比Ｓ１／Ｓ０が、０．２０より大き
く０．５５未満、好ましくは０．２５以上０．５０以下
である。As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the heat generating pattern 14a of the internal conductor 14 includes at least two front-side folded pattern portions 30 and a rear-end side formed between the front-side folded pattern portions 30. This is a meandering pattern having a folded pattern portion 32. Further, in the present embodiment, the occupation area ratio S1 / S0 of the occupation area S1 of the heat generation pattern 14a to the reference area S0 of the element body 22 on which the heat generation pattern 14a is formed is more than 0.20 and less than 0.55, preferably. Is not less than 0.25 and not more than 0.50.
【００１７】なお、本実施形態において、基準面積Ｓ０
は、素子本体２２の先端から、後端側折り返しパターン
３２までの範囲の面積（＝Ｗ０×Ｌ０）であるように定
義される。また、発熱パターン１４ａの占有面積Ｓは、
基準面積Ｓ０内に位置する蛇行状パターンの面積として
定義される。In this embodiment, the reference area S0
Is defined to be an area (= W0 × L0) in a range from the front end of the element body 22 to the rear end side folded pattern 32. The occupied area S of the heating pattern 14a is:
It is defined as the area of the meandering pattern located within the reference area S0.
【００１８】発熱パターン１４ａの線幅Ｗ１は、特に限
定されないが、好ましくは０．２〜０．３mm、さらに好
ましくは０．２〜０．２５mmである。これに対し、配線
パターン１４ｂの線幅Ｗ２は、抵抗を下げて発熱を抑制
するために、発熱パターンの線幅Ｗ１よりも、好ましく
は５〜１０倍程度太くしてある。The line width W1 of the heat generating pattern 14a is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 0.3 mm, more preferably 0.2 to 0.25 mm. On the other hand, the line width W2 of the wiring pattern 14b is preferably about 5 to 10 times larger than the line width W1 of the heat generation pattern in order to reduce resistance and suppress heat generation.
【００１９】発熱パターン１４ａの占有面積比Ｓ１／Ｓ
０は、発熱パターン１４ａの線幅Ｗ１が太くなるほど、
大きくなる。また、この占有面積比Ｓ１／Ｓ０は、発熱
パターンにおける折り返しパターン部３０および３２の
数が多くなるほど、大きくなる。一例として、図２に示
す発熱パターンの場合において、基準面積Ｓ０を規定す
るための基準幅Ｗ０が２．４mmで、基準長さＬ０が５．
５mmで、発熱パターンの繰り返しパターン間隔Ｐ１，Ｐ
２が共に０．２mmで、線幅Ｗ１が０．２mmで、素子本体
の端面とのパターン隙間Ｐ３が０．５mmの場合には、占
有面積比Ｓ１／Ｓ０は、０．３１２となる。The occupied area ratio S1 / S of the heating pattern 14a
0 is larger as the line width W1 of the heating pattern 14a is larger.
growing. The occupied area ratio S1 / S0 increases as the number of the folded pattern portions 30 and 32 in the heat generation pattern increases. As an example, in the case of the heat generation pattern shown in FIG. 2, the reference width W0 for defining the reference area S0 is 2.4 mm, and the reference length L0 is 5.
5 mm, the repetitive pattern intervals P1, P
2 are both 0.2 mm, the line width W1 is 0.2 mm, and the pattern gap P3 with the end face of the element body is 0.5 mm, the occupied area ratio S1 / S0 is 0.312.
【００２０】発熱用抵抗素子の製造方法 図１に示す発熱用抵抗素子２０を製造するには、まず、
図３に示すように、内部導体１４が表面にスクリーン印
刷法などで所定の繰り返しパターンで形成してあるグリ
ーンシート１２と、何ら内部導体１４が形成されていな
いグリーンシート１６とを準備する。 Manufacturing Method of Heating Resistance Element To manufacture the heating resistance element 20 shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a green sheet 12 having internal conductors 14 formed on the surface thereof in a predetermined repetitive pattern by a screen printing method or the like, and a green sheet 16 having no internal conductor 14 formed thereon are prepared.
【００２１】グリーンシート１２および１６は、セラミ
ックス焼結体を製造するための原料混合物粉末に有機バ
インダーを含む水溶液または有機溶剤系溶液を加えてシ
ート状に成形して乾燥したものである。シート状に成形
するための方法としては、ドクターブレード法、押出し
成形法等が用いられる。The green sheets 12 and 16 are formed by adding an aqueous solution containing an organic binder or an organic solvent-based solution to a raw material mixture powder for producing a ceramic sintered body, forming the sheet into a sheet shape, and drying the sheet. As a method for forming into a sheet, a doctor blade method, an extrusion molding method, or the like is used.
【００２２】グリーンシートを形成するための原料混合
物としては、特に限定されないが、焼結後に窒化珪素、
サイアロンまたはシリコンオキシナイトライトとなる材
料などが例示される。また、原料混合物の粉末に添加さ
れるバインダとしては、特に限定されないが、たとえば
ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等を例示すること
ができる。原料混合物の粉末の平均粒径は、特に限定さ
れないが、好ましくは０．１〜１．５μｍ程度である。The raw material mixture for forming the green sheet is not particularly limited.
Examples of the material include sialon or silicon oxynitrite. The binder added to the powder of the raw material mixture is not particularly limited, and examples thereof include polyvinyl alcohol and acrylic resin. The average particle size of the powder of the raw material mixture is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 1.5 μm.
【００２３】グリーンシート１２および１６の厚みは、
特に限定されないが、一般には、５０〜１５００μｍで
ある。グリーンシート１２の表面にスクリーン印刷など
で形成してある内部導体１４の厚みは、特に限定されな
いが、好ましくは５〜５０μｍ、さらに好ましくは１５
〜２５μｍである。The thickness of the green sheets 12 and 16 is
Although not particularly limited, it is generally 50 to 1500 μm. The thickness of the inner conductor 14 formed on the surface of the green sheet 12 by screen printing or the like is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 μm, more preferably 15 μm.
２５25 μm.
【００２４】内部導体１４を形成するための導電ペース
トとしては、焼成後に炭化タングステンとなる原料粉
末、および／またはモリブデン原料粉末、および／また
はクロム原料粉末などに、有機バインダー、溶剤、可塑
剤などを加えてペースト化したものが用いられる。これ
ら原料粉末の粒径は、特に限定されないが、好ましくは
０．５〜８μｍ、さらに好ましくは１〜５μｍ程度であ
る。なお、導電ペースト中には、金属の珪化物、窒化物
および炭化物などの絶縁成分を含ませても良い。内部導
体と誘電体層との密着性を高めるためである。As the conductive paste for forming the internal conductor 14, an organic binder, a solvent, a plasticizer, and the like are added to a raw material powder that becomes tungsten carbide after firing and / or a molybdenum raw material powder and / or a chromium raw material powder. In addition, a paste is used. The particle size of these raw material powders is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 8 μm, and more preferably about 1 to 5 μm. The conductive paste may contain an insulating component such as metal silicide, nitride, and carbide. This is for improving the adhesion between the internal conductor and the dielectric layer.
【００２５】図３に示すように、内部導体１４のパター
ンが形成してあるグリーンシート１２の上下面に、単一
または複数のグリーンシート１６を積層して積層体ユニ
ット１０とし、この積層体ユニット１０を、離型剤層を
介して多数積層し、予備加圧することにより、積層体ブ
ロックを得る。離型剤層としては、特に限定されない
が、窒化ホウ素（ＢＮ）シートなどが用いられる。な
お、内部導体１４のパターンが形成してあるグリーンシ
ート１２は、積層体ユニット１０の積層方向略中央部
に、導体パターンが形成されていないグリーンシート１
６を介して２層以上積層させても良い。As shown in FIG. 3, a single or a plurality of green sheets 16 are laminated on the upper and lower surfaces of the green sheet 12 on which the pattern of the internal conductor 14 is formed to form a laminate unit 10. A large number of 10 are laminated via a release agent layer, and pre-pressurized to obtain a laminated block. The release agent layer is not particularly limited, but a boron nitride (BN) sheet or the like is used. The green sheet 12 on which the pattern of the internal conductors 14 is formed is disposed substantially at the center of the laminate unit 10 in the laminating direction in the green sheet 1 on which no conductor pattern is formed.
6, two or more layers may be laminated.
【００２６】積層体ブロックは、ホットプレス装置に装
着される前に、脱バインダ炉内に入れられ、脱バインダ
処理が行われる。脱バインダ処理時の加熱温度は、脱バ
インダ処理すべきバインダの種類などによっても異なる
が、一般には、４００〜１０００°Ｃである。また、脱
バインダ処理の時間は、積層体ブロックの大きさや加熱
温度などによっても異なるが、一般には、数時間〜数十
時間である。Before the laminate block is mounted on the hot press device, it is placed in a binder removal furnace and subjected to a binder removal treatment. The heating temperature at the time of the binder removal processing varies depending on the type of the binder to be removed from the binder and the like, but is generally 400 to 1000 ° C. Further, the time for the binder removal processing varies depending on the size of the laminated block, the heating temperature, and the like, but is generally several hours to several tens of hours.
【００２７】その後、脱バインダ処理後の積層体ブロッ
クを、たとえばホットプレス装置にセットし焼成する。
焼成は導体の酸化防止のため、窒素ガスまたはアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気下にすることが好ましい。ま
た、焼成温度は、特に限定されないが、通常１，３００
〜２，１００°Ｃ、好ましくは１，５００〜１，９００
°Ｃである。さらに、ホットプレス時の加圧力は、好ま
しくは１０〜６０ＭＰａ（１００〜６００ｋｇ／ｃｍ2
）、さらに好ましくは２０〜３０ＭＰａ（２００〜３
００ｋｇ／ｃｍ2 ）である。加圧時間は、一般には、１
０〜１２０分である。Thereafter, the laminated block after the binder removal processing is set in, for example, a hot press apparatus and fired.
The firing is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas or argon gas in order to prevent oxidation of the conductor. The firing temperature is not particularly limited, but is usually 1,300.
~ 2,100 ° C, preferably 1,500 ~ 1,900
° C. Further, the pressure during hot pressing is preferably 10 to 60 MPa (100 to 600 kg / cm2).
), More preferably 20 to 30 MPa (200 to 3 MPa).
00 kg / cm2). The pressurization time is generally 1
0-120 minutes.
【００２８】その後、焼成後のブロックを素子形状に切
断することで、図１に示す素子本体２２が得られる。素
子本体２２の後方二側面には、内部導体１４の取り出し
電極部１４ｃが露出する。その後、これら取り出し電極
部１４ｃにロウ材を塗布し、外部端子電極２４を取り付
けて接合する。接合手段としては、特に限定されない
が、たとえば真空焼き付け法などが用いられる。真空焼
き付けは、たとえば１．３×１０-2〜１．３×１０-3Ｐ
ａ程度の真空中、８００〜９８０°Ｃの温度条件で行
う。ロウ材としては、特に限定されないが、たとえば銀
ロウ材が用いられる。銀ロウ材には、チタン、ジルコニ
ウムなどの活性金属が含有してあることが好ましい。ロ
ウ材への活性金属の添加は、絶縁材料であるセラミック
と抵抗材料である内部導体との双方に対する接着強度を
充分にするためのものである。Thereafter, the fired block is cut into an element shape, whereby the element body 22 shown in FIG. 1 is obtained. The extraction electrode portion 14c of the internal conductor 14 is exposed on the two rear side surfaces of the element body 22. Thereafter, a brazing material is applied to these extraction electrode portions 14c, and the external terminal electrodes 24 are attached and joined. The joining means is not particularly limited, but for example, a vacuum baking method is used. Vacuum baking is, for example, from 1.3 × 10 −2 to 1.3 × 10 −3P
This is performed in a vacuum of about a under a temperature condition of 800 to 980 ° C. Although there is no particular limitation on the brazing material, for example, a silver brazing material is used. The silver brazing material preferably contains an active metal such as titanium or zirconium. The addition of the active metal to the brazing material is intended to ensure sufficient adhesive strength to both the ceramic, which is an insulating material, and the internal conductor, which is a resistive material.
【００２９】その他の実施形態 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内で種々に改変することができ
る。 Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention.
【００３０】たとえば、上述した実施形態では、発熱用
抵抗素子として、積層型の発熱用抵抗素子を例示した
が、本発明に係る発熱用抵抗素子の具体的構造は、特に
限定されず、積層型の発熱用抵抗素子以外に、巻き付け
型の発熱用抵抗素子であっても良い。For example, in the above-described embodiment, a multilayer heating resistor element is exemplified as the heating resistor element. However, the specific structure of the heating resistor element according to the present invention is not particularly limited. In addition to the above-described heating resistor, a winding-type heating resistor may be used.
【００３１】また、上述した実施形態では、焼成方法と
して、ホットプレス法を採用したが、本発明では、焼成
方法については特に制限は無く、公知の方法、常圧焼成
法、窒素ガス加圧焼成法などを用いても良い。In the above-described embodiment, the hot pressing method is employed as the firing method. However, in the present invention, the firing method is not particularly limited, and a known method, a normal pressure firing method, a nitrogen gas pressure firing method, and the like can be used. A method or the like may be used.
【００３２】さらに、本発明では、外部端子電極２４の
材質や形状も特に限定されない。Further, in the present invention, the material and shape of the external terminal electrode 24 are not particularly limited.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づ
き説明するが、本発明は、これら実施例に限定されな
い。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００３４】実施例１ α型−Ｓｉ3 Ｎ4 粉末１００モル、Ａｌ2 Ｏ3 粉末６．
８６モル、及びＳｉＯ2 粉末１０モルを混合して混合粉
末を得た。この混合粉末１００重量部に対し、アクリル
系樹脂と、エタノール及びトルエンを適量加え混合して
スラリーを調整し、ドクターブレード法により厚み１ｍ
ｍのセラミックス用グリーンシート１２および１６を作
製した。 Example 1 100 mol of α-type Si 3 N 4 powder, Al 2 O 3 powder
86 mol and 10 mol of SiO2 powder were mixed to obtain a mixed powder. To 100 parts by weight of this mixed powder, an appropriate amount of an acrylic resin, ethanol and toluene were added and mixed to prepare a slurry.
m of ceramic green sheets 12 and 16 were prepared.
【００３５】グリーンシート１２の表面に、内部導体１
４のパターンをスクリーン印刷により形成した。内部導
体１４を印刷するための導電ペーストとしては、焼成後
にＷ2 Ｃとなる所定モル比の炭化タングステンとタング
ステンとを含む原料粉末に、エチルセルロース、αーテ
ルピネオールを加えてペースト化したものを用いた。導
電パターンの厚みは、２５μｍであった。The inner conductor 1 is provided on the surface of the green sheet 12.
The pattern No. 4 was formed by screen printing. As the conductive paste for printing the internal conductor 14, a paste obtained by adding ethyl cellulose and α-terpineol to a raw material powder containing tungsten carbide and tungsten in a predetermined molar ratio to become W 2 C after firing and adding the same was used. The thickness of the conductive pattern was 25 μm.
【００３６】また、内部導体１４のパターンのスクリー
ン印刷に際しては、内部導体１４における発熱部１４ａ
の占有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が０．２５となるようなパ
ターンを選択した。When the pattern of the internal conductor 14 is screen-printed, the heat generating portion 14a
Were selected such that the occupied area ratio (S1 / S0) of the sample was 0.25.
【００３７】そして、内部電極１４のパターンが印刷さ
れたグリーンシート１２の上下面に、内部電極１４のパ
ターンが何ら印刷されていないグリーンシート１４を、
それぞれ２枚、総数が５層となるように積層し、積層体
ユニット１０とし、この積層体ユニット１０を、離型剤
層を介して多数積層し、予備加圧することにより、積層
体ブロックを得た。次に、この積層体ブロックを窒素雰
囲気中、５００°Ｃで脱バインダーした。その後、積層
体ブロックを、ホットプレス装置にセットし、窒素雰囲
気中、１８００°Ｃ、２５ＭＰａ（２５０kg／ｃｍ2 ）
の条件でホットプレス焼成した。焼成後、ダイアモンド
カッターで切断し、図１に示す素子本体２２を得た。On the upper and lower surfaces of the green sheet 12 on which the pattern of the internal electrode 14 is printed, the green sheet 14 on which the pattern of the internal electrode 14 is not printed is
Each of the two sheets is laminated so that the total number becomes five layers to form a laminate unit 10. A large number of the laminate units 10 are laminated via a release agent layer, and pre-pressurized to obtain a laminate block. Was. Next, the laminate block was debindered at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the laminate block is set in a hot press apparatus, and is set at 1800 ° C. and 25 MPa (250 kg / cm 2) in a nitrogen atmosphere.
Hot press firing under the following conditions. After firing, it was cut with a diamond cutter to obtain an element body 22 shown in FIG.
【００３８】素子本体２２の内部には、内部導体１４が
内蔵され、その露出部である取り出し電極部に活性金属
が含有してある銀ロウを塗布し、その塗布部分をニッケ
ル製外部端子電極２４で覆い、真空中、９２０°Ｃで焼
き付け、発熱用抵抗素子２０を作製した。An internal conductor 14 is built in the element body 22. A silver braze containing an active metal is applied to an exposed electrode portion which is an exposed portion thereof, and the applied portion is coated with a nickel external terminal electrode 24. And baked at 920 ° C. in a vacuum to produce a heating resistor 20.
【００３９】得られた素子各々５０本を、空気中、１６
８０°Ｃに発熱させ、端子電極２４，２４間の抵抗値を
測定し、抵抗がオープン（無限大）になるまでの時間を
測定し、平均値を求めた。表１に示すように、オープン
になるまでの時間は２０００時間であった。Each of the obtained 50 devices was placed in air, 16
Heat was generated at 80 ° C., the resistance between the terminal electrodes 24, 24 was measured, the time required for the resistance to open (infinite) was measured, and the average value was determined. As shown in Table 1, the time until opening was 2,000 hours.
【００４０】また、得られた素子各々５０本の外部電極
端子２４および２４間に１５秒間通電させることで、素
子本体の発熱部を１５００°Ｃに昇温させ、１５秒間停
止することで、室温付近まで冷却させることを繰り返す
サイクル試験を行った。初期抵抗値より１０％増大した
点における回数（昇降温の１サイクルを１回のカウント
とする）を調べた。初期抵抗値は、１回目の通電での１
５００°Ｃにおける抵抗値とした。試料数は５０本であ
り、回数は平均値を採用した。結果を表１に示す。な
お、５万回以上を合格とする。表１に示すように、実施
例１におけるサイクル回数は、３０万回であった。Further, by applying a current for 15 seconds between the 50 external electrode terminals 24 and 24 for each of the obtained devices, the heating portion of the device main body is heated to 1500 ° C. and stopped for 15 seconds to obtain a room temperature. A cycle test in which cooling to near was repeated was performed. The number of times at which the resistance value increased by 10% from the initial resistance value (one cycle of temperature rise / fall is regarded as one count) was examined. The initial resistance value is 1 at the first energization.
The resistance value at 500 ° C. was used. The number of samples was 50, and the number of times employed an average value. Table 1 shows the results. In addition, 50,000 times or more are considered as pass. As shown in Table 1, the number of cycles in Example 1 was 300,000.
【００４１】[0041]
【表１】 [Table 1]
【００４２】実施例２ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．４０となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。 Example 2 When the pattern of the internal conductor 14 is screen-printed, the occupied area ratio (S1 / S1)
A heating resistor element 20 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.40 was selected.
【００４３】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、オープンになるまでの時間は６０００時間で
あり、サイクル回数は、１００万回以上であった。The same test as in Example 1 was conducted for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the time until opening was 6,000 hours, and the number of cycles was 1,000,000 or more.
【００４４】実施例３ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．５０となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。 Embodiment 3 In the screen printing of the pattern of the internal conductor 14, the occupied area ratio (S1 / S1)
A heating resistor element 20 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.50 was selected.
【００４５】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、オープンになるまでの時間は９０００時間以
上であり、サイクル回数は、１００万回以上であった。The same test as in Example 1 was conducted for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the time until opening was 9000 hours or more, and the number of cycles was 1 million times or more.
【００４６】比較例１ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．１５となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。COMPARATIVE EXAMPLE 1 In the screen printing of the pattern of the internal conductor 14, the occupied area ratio (S1 / S1)
A heating resistor element 20 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.15 was selected.
【００４７】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、オープンになるまでの時間は２０時間であ
り、サイクル回数は、１万回であった。The same test as in Example 1 was conducted for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the time required to open was 20 hours, and the number of cycles was 10,000.
【００４８】比較例２ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．２０となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。COMPARATIVE EXAMPLE 2 At the time of screen printing of the pattern of the internal conductor 14, the occupied area ratio (S1 /
A heating resistor element 20 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.20 was selected.
【００４９】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、オープンになるまでの時間は８５時間であ
り、サイクル回数は、４万回であった。The same test as in Example 1 was performed for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the time until opening was 85 hours, and the number of cycles was 40,000.
【００５０】比較例３ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．５５となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。COMPARATIVE EXAMPLE 3 At the time of screen printing of the pattern of the internal conductor 14, the occupied area ratio (S1 /
A heating resistor element 20 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.55 was selected.
【００５１】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、７０時間で電気短絡が生じてしまった。ま
た、サイクル回数は、３万回であった。The same test as in Example 1 was conducted for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, an electric short circuit occurred in 70 hours. The number of cycles was 30,000.
【００５２】比較例４ 内部導体１４のパターンのスクリーン印刷に際して、内
部導体１４における発熱部１４ａの占有面積比（Ｓ１／
Ｓ０）が０．６０となるようなパターンを選択した以外
は、実施例１と同様にして、発熱用抵抗素子２０を作製
した。COMPARATIVE EXAMPLE 4 In screen printing of the pattern of the internal conductor 14, the occupied area ratio (S1 / S1)
A heating resistor element 20 was produced in the same manner as in Example 1 except that a pattern in which S0) was 0.60 was selected.
【００５３】得られた素子各々５０本について、実施例
１と同様な試験を行った。結果を表１に示す。表１に示
すように、１５時間で電気短絡が生じてしまった。ま
た、サイクル回数は、０．８万回であった。The same test as in Example 1 was conducted for each of the 50 obtained devices. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, an electric short circuit occurred in 15 hours. The number of cycles was 88,000.
【００５４】評価 表１に示すように、内部導体１４における発熱部１４ａ
の占有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が、０．２０より大きく
０．５５未満、好ましくは０．２５以上０．５０以下で
ある場合に、優れた特性の発熱用抵抗素子が得られるこ
とが確認できた。As shown in Evaluation Table 1, the heat generating portion 14a of the internal conductor 14
It is confirmed that when the occupied area ratio (S1 / S0) is more than 0.20 and less than 0.55, preferably 0.25 or more and 0.50 or less, a heating resistor having excellent characteristics can be obtained. did it.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、急速に昇温させても熱ストレスを受け難く、しか
も、高温状態で電気短絡のおそれが少なく、耐久性に優
れた高寿命の発熱用抵抗素子を提供することができる。As described above, according to the present invention, even if the temperature is rapidly raised, it is hardly subjected to thermal stress, and furthermore, there is little danger of electric short circuit at high temperature, and a long life with excellent durability. Can be provided.
【図１】 図１は本発明の１実施形態に係る発熱用抵抗
素子の一部透視斜視図である。FIG. 1 is a partially transparent perspective view of a heating resistor according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図２は図１に記すII−II線から見た要部断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of an essential part taken along line II-II shown in FIG.
【図３】 図３は発熱用抵抗素子の製造工程を示す分解
斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a manufacturing process of the heating resistance element.
１２，１６… グリーンシート １４… 内部導体 １４ａ… 発熱パターン １４ｂ… 配線パターン １４ｃ… 取り出し電極部 ２０… 発熱用抵抗素子 ２２… 素子本体 ２４… 外部端子電極 ３０… 先端側折り返しパターン ３２… 後端側折り返しパターン 12, 16 ... Green sheet 14 ... Internal conductor 14a ... Heating pattern 14b ... Wiring pattern 14c ... Extraction electrode part 20 ... Heating resistance element 22 ... Element main body 24 ... External terminal electrode 30 ... Front end side folded pattern 32 ... Rear end side folded back pattern
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA03 AA04 AA10 AA16 AA22 AA34 BA06 BA14 BB06 BB14 BC04 BC16 BC17 CA03 CA14 CA22 CA27 JA01 JA10 3K092 PP16 QA05 QA07 QB02 QB08 QB10 QB12 QB45 QB62 QC02 QC05 QC06 QC07 QC38 RA02 RF03 RF09 RF11 RF26 RF27 VV40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K034 AA03 AA04 AA10 AA16 AA22 AA34 BA06 BA14 BB06 BB14 BC04 BC16 BC17 CA03 CA14 CA22 CA27 JA01 JA10 3K092 PP16 QA05 QA07 QB02 QB08 QB10 QB12 QB45 QB62 QC02 QC02 QC02 QC02 RF11 RF26 RF27 VV40
Claims (5)
と、 前記素子本体の内部に埋め込んである内部導体とを有す
る発熱用抵抗素子であって、 前記内部導体における発熱パターンが形成してある前記
素子本体の基準面積（Ｓ０）に対する発熱パターンの占
有面積（Ｓ１）の占有面積比（Ｓ１／Ｓ０）が、０．２
０より大きく０．５５未満であることを特徴とする発熱
用抵抗素子。1. A heating resistor having an element main body made of ceramics and an internal conductor embedded inside the element main body, wherein the element has a heat generating pattern formed on the internal conductor. The occupation area ratio (S1 / S0) of the occupation area (S1) of the heat generation pattern to the reference area (S0) of the main body is 0.2.
A heating resistor element, which is larger than 0 and smaller than 0.55.
２５以上０．５０以下であることを特徴とする請求項１
に記載の発熱用抵抗素子。2. An occupied area ratio (S1 / S0) of 0.
2. The structure according to claim 1, wherein the ratio is from 25 to 0.50.
4. The heat-generating resistance element according to item 1.
０．４０mmである請求項１または２に記載の発熱用抵抗
素子。3. The heating pattern according to claim 1, wherein a line width of the heating pattern is 0.15
The heating resistor according to claim 1 or 2, which is 0.40 mm.
先端側折り返しパターン部と、前記先端側折り返しパタ
ーン部の間に形成される後端側折り返しパターン部とを
有する請求項３に記載の発熱用抵抗素子。4. The heating resistor according to claim 3, wherein the heat generation pattern has at least two front side folded pattern portions and a rear side folded pattern portion formed between the front side folded pattern portions. element.
ら、前記後端側折り返しパターンまでの範囲の断面積で
あるように定義される請求項４に記載の発熱用抵抗素
子。5. The heating element according to claim 4, wherein the reference area is defined as a cross-sectional area in a range from a front end of the element main body to the rear end side folded pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003257593A (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-12 | Kyocera Corp | Wafer support member |
| JP2003282393A (en) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Kyocera Corp | Wafer-heating device |
| JP2004296254A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ceramic heater; and semiconductor or liquid crystal manufacturing device composed by mounting it |
| WO2015163483A1 (en) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | 京セラ株式会社 | Heater and ignition device |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000053158A patent/JP2001244053A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003257593A (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-12 | Kyocera Corp | Wafer support member |
| JP2003282393A (en) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Kyocera Corp | Wafer-heating device |
| JP2004296254A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ceramic heater; and semiconductor or liquid crystal manufacturing device composed by mounting it |
| WO2015163483A1 (en) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | 京セラ株式会社 | Heater and ignition device |
| JP6027289B2 (en) * | 2014-04-25 | 2016-11-16 | 京セラ株式会社 | Heater and ignition device |
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