JP2015197953A - Manufacturing method of ceramic heater - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method capable of manufacturing a ceramic heater in a simple method without using a release film.SOLUTION: A method for manufacturing a ceramic heater comprising a core material 11, a core material coating layer formed on a side surface of the core material, a heater unit and a power feeding unit formed on the core material coating layer, and an insulating layer formed so as to coat the heater unit and the power feeding unit except a part of the power feeding unit includes the steps of: printing a wiring pattern 23 serving as a heater unit and a wiring pattern 24 serving as a power feeding unit on a surface of a transfer member 21 using a conductive paste; continuously printing an insulating material layer A25 serving as the core material coating layer on the transfer member in which the wiring patterns are printed and an insulating material layer B26 serving as an insulating layer in a region in which the wiring patterns do not exist; and winding an insulating material layer A around the core material by one winding and further winding it around the core material by one winding or more.

Description

本発明は、セラミックヒーターの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic heater.

芯材とこの芯材を被覆する絶縁性シートとの間に、高融点金属からなる抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒーターは、自動車用の酸素センサーやグローシステム等における発熱源として、また、半導体加熱用ヒーター及び石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源等として、広範囲に使用されている。 A ceramic heater in which a resistance heating element made of a refractory metal is embedded between a core material and an insulating sheet covering the core material is used as a heat source in an oxygen sensor for automobiles, a glow system, etc. It is widely used as a heat source for oil vaporizers such as heaters and oil fan heaters.

特許文献１には、このような用途に使用されるセラミックヒーターの製造方法が記載されており、具体的には、離型フィルム上に接着用グリーンシートをスクリーン印刷により形成し、その上に導体ペーストをスクリーン印刷により形成し、さらに絶縁性グリーンシートをスクリーン印刷により形成した後、離型フィルムを剥がして積層体を作製し、この積層体を芯材に巻き付けてセラミックヒーターを製造する方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for producing a ceramic heater used for such a purpose. Specifically, an adhesive green sheet is formed on a release film by screen printing, and a conductor is formed thereon. A method for producing a ceramic heater by forming a paste by screen printing and further forming an insulating green sheet by screen printing, peeling off a release film to produce a laminate, and winding the laminate on a core material is described. Has been.

特開２００２−７５５９６号公報JP 2002-75596 A

また、上記した製造方法では、接着用グリーンシートの印刷、導体ペーストの印刷、絶縁性グリーンシートの印刷という少なくとも３回の印刷工程が必要となり、印刷工程が多いためその工程数を削減し、工程を簡素化することが求められていた。
また、離型フィルムは使い捨てとなり、廃棄物が増えるという問題があるため、離型フィルムを使用しない方法が求められていた。 In addition, the above-described manufacturing method requires at least three printing steps of printing an adhesive green sheet, printing a conductive paste, and printing an insulating green sheet. Since there are many printing steps, the number of steps is reduced, There was a need to simplify.
Moreover, since the release film becomes disposable and there is a problem that the waste increases, there has been a demand for a method that does not use the release film.

本発明は、上記課題に鑑み、離形フィルムを用いることなく、簡便な工程によってセラミックヒーターを製造することのできるセラミックヒーターの製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the ceramic heater which can manufacture a ceramic heater by a simple process, without using a release film in view of the said subject.

上記目的を達成するための、本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された芯材被覆層と、該芯材被覆層の上に形成された所定パターンのヒーター部及び給電部と、上記給電部の一部を除いて上記ヒーター部及び上記給電部を被覆するように、上記芯材被覆層並びに上記ヒーター部及び給電部の上に形成された絶縁層とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、弾性体からなる平板状の転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷により上記ヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、上記配線パターンが印刷された上記転写用部材の上に、芯材被覆層となる絶縁材料層Ａと、上記配線パターンの存在しない領域に、絶縁層となる絶縁材料層Ｂを連続して印刷する絶縁材料層印刷工程と、上記配線パターンが転写された上記絶縁材料層Ａを上記芯材に１周巻き付け、さらに上記絶縁材料層Ａの上に、上記絶縁材料層Ｂをさらに１周以上巻き付ける巻付工程とを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for producing a ceramic heater according to the present invention includes a columnar or cylindrical core material, a core material coating layer formed on a side surface of the core material, and an upper surface of the core material coating layer. A heater part and a power feeding part of a predetermined pattern formed on the core material coating layer and the heater part and the power feeding part so as to cover the heater part and the power feeding part except for a part of the power feeding part. A method of manufacturing a ceramic heater comprising an insulating layer formed on a wiring pattern, wherein a conductive paste is used on the surface of a flat plate-shaped transfer member made of an elastic body, and the heater part and the power feeding part are formed by screen printing. A wiring pattern printing step for printing the wiring pattern, an insulating material layer A serving as a core coating layer on the transfer member on which the wiring pattern is printed, and an insulating layer in a region where the wiring pattern does not exist An insulating material layer printing step for continuously printing the insulating material layer B, and the insulating material layer A to which the wiring pattern has been transferred is wound around the core material once, and further on the insulating material layer A, And a winding step of further winding the insulating material layer B one or more times.

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、製造行程中で離型フィルムを用いないため廃棄物が増えることが無い。また、印刷工程としては、配線パターン印刷工程、及び、絶縁材料層印刷工程のみであり、絶縁材料層上で芯材を転動させ、絶縁材料層Ａに配線パターンを転写するとともに、絶縁材料層Ａと絶縁材料層Ｂとを少なくとも二重に巻き付ける工程を採用することにより、簡単にセラミックヒーターを製造することができる。 In the method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention, waste is not increased because a release film is not used during the manufacturing process. The printing process includes only a wiring pattern printing process and an insulating material layer printing process. The core material is rolled on the insulating material layer to transfer the wiring pattern to the insulating material layer A, and the insulating material layer. By adopting a step of winding A and the insulating material layer B at least twice, a ceramic heater can be easily manufactured.

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、さらに、上記巻付工程の後、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を行い、上記ヒーター部及び上記給電部を形成するとともに、上記芯材被覆層と上記絶縁層を形成する方法を採用する。
芯材がセラミック製である場合、焼成することにより、印刷された配線パターン、絶縁材料層Ａ及び絶縁材料層Ｂを、ヒーター部、給電部、芯材被覆層及び絶縁層とすることができる。
芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、焼成によりセラミック製の芯材となる。
なお、製造されたセラミックヒーターでは、芯材被覆層の上にヒーター部及び給電部が設けられており、上記芯材被覆層は、芯材の一部としての役割を果たすものである。 In the ceramic heater manufacturing method of the present invention, after the winding step, a drying step, a degreasing step and a firing step are performed to form the heater portion and the power feeding portion, and the core coating layer and the insulating layer. A method of forming a layer is adopted.
When the core material is made of ceramic, the printed wiring pattern, the insulating material layer A, and the insulating material layer B can be made into a heater part, a power supply part, a core material coating layer, and an insulating layer by firing.
When the core material is a molded body before firing formed using the same material as the material for forming the insulating material layer, it becomes a ceramic core material by firing.
In the manufactured ceramic heater, the heater part and the power feeding part are provided on the core material coating layer, and the core material coating layer serves as a part of the core material.

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、露出した給電部の表面に不動態層を形成する工程をさらに行うことが望ましい。
不動態層を形成することによって、露出した給電部の腐食が防止され、長期間の使用に適したセラミックヒーターとすることができる。 In the method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention, it is desirable to further perform a step of forming a passive layer on the surface of the exposed power feeding portion.
By forming the passive layer, corrosion of the exposed power feeding portion is prevented, and a ceramic heater suitable for long-term use can be obtained.

図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターを模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した上記セラミックヒーターのＡ−Ａ線断面図である。FIG. 1A is a perspective view schematically showing a ceramic heater obtained by the method for producing a ceramic heater of the present invention, and FIG. 1B is a diagram of the ceramic heater shown in FIG. It is AA sectional view. 図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing another example of the ceramic heater obtained by the method for producing a ceramic heater of the present invention. 図３（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法における配線パターン印刷工程を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。Fig.3 (a) is a side view which shows typically the wiring pattern printing process in the manufacturing method of the ceramic heater of this invention, and FIG.3 (b) is a top view which shows the said process typically. 図４（ａ）は、絶縁材料層印刷工程を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。FIG. 4A is a side view schematically showing the insulating material layer printing step, and FIG. 4B is a plan view schematically showing the above step. 図５（ａ）は、巻付工程の前半部分を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。Fig.5 (a) is a side view which shows typically the first half part of a winding process, and FIG.5 (b) is a top view which shows the said process typically. 図６は、巻付工程の後半部分を模式的に示す平面図である。FIG. 6 is a plan view schematically showing the latter half of the winding process. 図７は、本発明の別のセラミックヒーターの製造方法における絶縁材料層印刷工程を模式的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing an insulating material layer printing step in another method for manufacturing a ceramic heater of the present invention. 図８は、本発明の別のセラミックヒーターの製造方法により得られたセラミックヒーターを模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic heater obtained by another method for manufacturing a ceramic heater of the present invention. 図９（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図９（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。FIG. 9A is a side view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1, and FIG. 9B is a front view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1. 図１０（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図１０（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。10A is a side view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1, and FIG. 10B is a front view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1. 図１１（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図１１（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。FIG. 11A is a side view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1, and FIG. 11B is a front view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1. 図１２（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図１２（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。12A is a side view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1, and FIG. 12B is a front view showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1. FIG.

（発明の詳細な説明）
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された芯材被覆層と、該芯材被覆層の上に形成された所定パターンのヒーター部及び給電部と、上記給電部の一部を除いて上記ヒーター部及び上記給電部を被覆するように、上記芯材被覆層並びに上記ヒーター部及び給電部の上に形成された絶縁層とからなるセラミックヒーターの製造方法である。 (Detailed description of the invention)
The method for producing a ceramic heater according to the present invention includes a columnar or cylindrical core material, a core material coating layer formed on a side surface of the core material, and a heater having a predetermined pattern formed on the core material coating layer. And an insulating layer formed on the core material coating layer and the heater unit and the power supply unit so as to cover the heater unit and the power supply unit except for a part of the power supply unit. It is the manufacturing method of the ceramic heater which becomes.

図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターを模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した上記セラミックヒーターのＡ−Ａ線断面図である。
図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 1A is a perspective view schematically showing a ceramic heater obtained by the method for producing a ceramic heater of the present invention, and FIG. 1B is a diagram of the ceramic heater shown in FIG. It is AA sectional view.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing another example of the ceramic heater obtained by the method for producing a ceramic heater of the present invention.

図１に示したように、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーター１０においては、円筒形状の芯材１１の側面に芯材被覆層１２ａが形成され、芯材被覆層１２ａの上にヒーター部１３及び給電部１４が設けられている。そして、ヒーター部１３の全部及び給電部１４の一部以外の部分を被覆するように絶縁層１２ｂが形成されている。すなわち、ヒーター部１３及び給電部１４は、給電部１４の一部を残して芯材被覆層１２ａと絶縁層１２ｂとの間に介在されている。 As shown in FIG. 1, in the ceramic heater 10 obtained by the method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention, a core material coating layer 12a is formed on the side surface of a cylindrical core material 11, and the top surface of the core material coating layer 12a is formed. The heater unit 13 and the power supply unit 14 are provided. An insulating layer 12b is formed so as to cover all parts of the heater part 13 and a part other than a part of the power feeding part 14. That is, the heater unit 13 and the power feeding unit 14 are interposed between the core material coating layer 12a and the insulating layer 12b, leaving a part of the power feeding unit 14.

給電部１４は、芯材被覆層１２ａの上に形成されており、図１（ａ）において一番右側の部分が外部に露出した給電部１４の一部である接続端子部１５を有しており、この露出した接続端子部１５を電源に接続することにより、ヒーター部１３が発熱し、ヒーターとして機能する。図２は、本発明のセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図であるが、図２に示すように、露出した接続端子部１５にろう材を介してリード端子１６を接続、固定してもよい。 The power feeding portion 14 is formed on the core material coating layer 12a, and has a connection terminal portion 15 which is a part of the power feeding portion 14 whose rightmost portion is exposed to the outside in FIG. By connecting the exposed connection terminal portion 15 to a power source, the heater portion 13 generates heat and functions as a heater. FIG. 2 is a perspective view schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention. As shown in FIG. 2, the lead terminal 16 is connected and fixed to the exposed connection terminal portion 15 via a brazing material. May be.

図１（ｂ）に示すように、絶縁層１２ｂの厚さは、芯材被覆層１２ａの厚さに比べて厚いことが望ましく、芯材被覆層１２ａの厚さは焼成後に１０〜２５０μｍとなる厚さであり、絶縁層１２ｂの厚さは焼成後に１００〜５００μｍとなる厚さであることが望ましい。また、芯材被覆層１２ａ、及び、絶縁層１２ｂの組成は特に限定されないが、Ａｌ_２Ｏ_３ を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ を３〜１０重量％、ＭｇＯを０．４〜１．０重量％、ＣａＯを１．０〜２．５重量％を含有するアルミナセラミックからなることが好ましい。熱膨張率を同じにするために、芯材被覆層１２ａの組成、及び、絶縁層１２ｂの組成は、同じであることが望ましい。また、絶縁層１２ｂの厚さは、芯材被覆層１２ａの厚さと同じとしてもよい。 As shown in FIG. 1B, the thickness of the insulating layer 12b is desirably thicker than the thickness of the core material coating layer 12a, and the thickness of the core material coating layer 12a is 10 to 250 μm after firing. The thickness of the insulating layer 12b is desirably 100 to 500 μm after firing. Further, the core material the coating layer 12a, and, although the composition of the insulating layer 12b is not particularly _limited, the Al 2 _{O 3} 88 to 95 wt%, as a sintering aid, a SiO ₂ 3 to 10 wt%, the MgO 0 It is preferably made of an alumina ceramic containing 4 to 1.0% by weight and 1.0 to 2.5% by weight of CaO. In order to make the thermal expansion coefficient the same, it is desirable that the composition of the core material coating layer 12a and the composition of the insulating layer 12b are the same. In addition, the thickness of the insulating layer 12b may be the same as the thickness of the core material covering layer 12a.

芯材被覆層１２ａ及び絶縁層１２ｂ中に焼結助剤として、上記ＳｉＯ_２等が含有されているのは、アルミナセラミックの焼結温度を余り上げずに緻密な焼結体を形成するために、上記した量のＳｉＯ_２、ＭｇＯ等の焼結助剤が必要となるからである。 The reason why SiO ₂ or the like is contained as a sintering aid in the core material covering layer 12a and the insulating layer 12b is to form a dense sintered body without excessively increasing the sintering temperature of the alumina ceramic. This is because the above-mentioned amount of sintering aid such as SiO ₂ and MgO is required.

芯材１１を構成する材料は、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック等が挙げられる。
窒化物セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられ、炭化物セラミックとしては、例えば、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられ、酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト等が挙げられる。これらの中では、絶縁層１２と同じ材料であるアルミナを含むセラミックが好ましい。熱膨張率を同じにすることができるので、温度が変化してもクラック等が発生しにくい。図１では、芯材１１の形状は、中心部分に開口１９が形成された円筒形状であるが、芯材１１の形状は、円柱形状、円筒形状のいずれでもよい。芯材の直径は、２．５〜４ｍｍであることが好ましい。また、円筒状の中心に形成される開口１９は、直径０．５〜１．５ｍｍの間であることが好ましい。 Examples of the material constituting the core material 11 include oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics.
Examples of nitride ceramics include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride.Examples of carbide ceramics include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide. Examples of the oxide ceramic include alumina, zirconia, cordierite, and mullite. In these, the ceramic containing the alumina which is the same material as the insulating layer 12 is preferable. Since the coefficient of thermal expansion can be made the same, cracks and the like hardly occur even when the temperature changes. In FIG. 1, the shape of the core material 11 is a cylindrical shape in which an opening 19 is formed in the center portion, but the shape of the core material 11 may be either a columnar shape or a cylindrical shape. The diameter of the core material is preferably 2.5 to 4 mm. Moreover, it is preferable that the opening 19 formed in a cylindrical center is between 0.5-1.5 mm in diameter.

ヒーター部１３の抵抗発熱体を構成する高融点金属としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのなかでは、Ｗ、Ｒｅが好ましい。さらに、上記以外の成分として、Ａｌ_２Ｏ_３ 等のセラミックが少量含まれていてもよい。 Examples of the refractory metal constituting the resistance heating element of the heater unit 13 include W, Mo, Ta, Nb, Ti, Re, Ni, and Cr. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, W and Re are preferable. Further, as a component other than the above, a small amount of ceramic such as Al ₂ O ₃ may be contained.

給電部１４を構成する部材もヒーター部１３を構成する部材と同じ組成となっており、給電部１４では、線幅を広げるか、複数本の線を並列で接続することにより、抵抗を低くしているため、発熱量は低い。 The members constituting the power feeding unit 14 have the same composition as the members constituting the heater unit 13. In the power feeding unit 14, the resistance is lowered by widening the line width or connecting a plurality of wires in parallel. Therefore, the calorific value is low.

次に、本発明のセラミックヒーターの製造方法について説明する。
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、芯材と、該芯材の側面に形成された芯材被覆層と、該芯材被覆層の上に形成された所定パターンのヒーター部及び給電部と、上記給電部の一部を除いて上記ヒーター部及び上記給電部を被覆するように、上記芯材被覆層並びに上記ヒーター部及び給電部の上に形成された絶縁層とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、弾性体からなる平板状の転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷により上記ヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、上記配線パターンが印刷された上記転写用部材の上に、芯材被覆層となる絶縁材料層Ａと、上記配線パターンの存在しない領域に、絶縁層となる絶縁材料層Ｂを連続して印刷する絶縁材料層印刷工程と、上記配線パターンが転写された上記絶縁材料層Ａを上記芯材に１周巻き付け、さらに上記絶縁材料層Ａの上に、上記絶縁材料層Ｂをさらに１周以上巻き付ける巻付工程とを含むことを特徴とする。 Next, the manufacturing method of the ceramic heater of this invention is demonstrated.
The method for manufacturing a ceramic heater of the present invention includes a core material, a core material coating layer formed on a side surface of the core material, a heater unit and a power feeding unit having a predetermined pattern formed on the core material coating layer, A method for producing a ceramic heater comprising the core material coating layer and an insulating layer formed on the heater part and the power feeding part so as to cover the heater part and the power feeding part except for a part of the power feeding part A wiring pattern printing step of printing a wiring pattern to be the heater part and the power feeding part by screen printing on the surface of a flat plate-shaped transfer member made of an elastic body, and the wiring pattern is printed An insulating material layer mark that continuously prints an insulating material layer A serving as a core covering layer and an insulating material layer B serving as an insulating layer in a region where the wiring pattern does not exist on the transferred member. A step of winding the insulating material layer A, to which the wiring pattern has been transferred, around the core material, and further winding the insulating material layer B on the insulating material layer A more than once. It is characterized by including.

(1) 配線パターン印刷工程
図３（ａ）は、配線パターン印刷工程を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、図３に示すように、まず、配線パターン印刷工程として、弾性体からなる平板状の転写用部材２１の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４を印刷する。 (1) Wiring Pattern Printing Process FIG. 3A is a side view schematically showing the wiring pattern printing process, and FIG. 3B is a plan view schematically showing the above process.
In the method for manufacturing a ceramic heater of the present invention, as shown in FIG. 3, first, as a wiring pattern printing process, a conductor paste is used on the surface of a flat plate-like transfer member 21 made of an elastic body, and the heater part is screen printed. A wiring pattern 23 to be and a wiring pattern 24 to be a power feeding unit are printed.

導体ペーストは、上記したように、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、及び、Ｃｒの高融点金属からなる群から選ばれた少なくとも１種と、Ａｌ_２Ｏ_３ 等のセラミック成分とバインダー樹脂と溶剤とを含んでいる。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、溶剤としては、アセトン、エタノール等が挙げられる。
導体ペーストに含まれるＷの平均粒径は、０．５〜１０μｍが好ましく、導体ペーストの粘度は、１０〜２００Ｐａ・ｓが望ましい。 As described above, the conductive paste includes at least one selected from the group consisting of refractory metals such as W, Mo, Ta, Nb, Ti, Re, Ni, and Cr, and a ceramic component such as Al ₂ O _3. And a binder resin and a solvent. Examples of the binder resin include acrylic resins and epoxy resins, and examples of the solvent include acetone and ethanol.
The average particle diameter of W contained in the conductor paste is preferably 0.5 to 10 μm, and the viscosity of the conductor paste is preferably 10 to 200 Pa · s.

この配線パターン印刷工程では、スクリーンメッシュを備えたマスクであって、所定の配線パターン状の孔が形成されたものを用い、スクレーパーで上記孔に導体ペーストを充填した後、弾性体からなる平板状の転写用部材２１の上に、マスクをセットし、スキージを用いて転写用部材２１の表面に、ヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４（以下、配線パターン２３、２４とも記載する）を印刷する。印刷した導体ペースト層の厚さは、１０〜５０μｍが好ましい。 In this wiring pattern printing process, a mask provided with a screen mesh, which has a predetermined wiring pattern-shaped hole formed, is filled with a conductive paste into the hole with a scraper, and then is formed into a flat plate made of an elastic body. A mask is set on the transfer member 21, and a wiring pattern 23 serving as a heater portion and a wiring pattern 24 serving as a power feeding portion (hereinafter referred to as the wiring patterns 23 and 24) are formed on the surface of the transfer member 21 using a squeegee. Print). As for the thickness of the printed conductor paste layer, 10-50 micrometers is preferable.

転写用部材２１は、導体ペースト等を良好に印刷することが可能であるとともに、後の転写工程で転写を良好に行うことができるように、適当な濡れ性を有するとともに、弾性を有するものが好ましく、その材料としては、ゴム等のエラストマーが好ましく、さらにはシリコンゴムが好ましい。 The transfer member 21 has a suitable wettability and elasticity so that a conductor paste or the like can be printed satisfactorily and can be transferred well in a later transfer step. The material is preferably an elastomer such as rubber, and more preferably silicon rubber.

(2)絶縁材料層印刷工程
この絶縁材料層印刷工程では、配線パターンが印刷された上記転写用部材の上に、上記配線パターンを転写するための芯材被覆層となる絶縁材料層Ａと、上記配線パターンの存在しない領域に、絶縁層となる絶縁材料層Ｂを連続して印刷する。 (2) Insulating material layer printing step In this insulating material layer printing step, an insulating material layer A serving as a core material coating layer for transferring the wiring pattern on the transfer member on which the wiring pattern is printed, Insulating material layer B to be an insulating layer is continuously printed in a region where the wiring pattern does not exist.

絶縁材料層Ａ及び絶縁材料層Ｂの印刷方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記配線パターン印刷工程と同様に、スクリーン印刷により絶縁材料層Ａ及び絶縁材料層Ｂを連続的に印刷する方法を採用することができ、配線パターンを印刷した後、なるべく早く絶縁材料層印刷工程を行うことが好ましい。 A method for printing the insulating material layer A and the insulating material layer B is not particularly limited. For example, the insulating material layer A and the insulating material layer B are continuously formed by screen printing in the same manner as the wiring pattern printing step. It is preferable to perform the insulating material layer printing process as soon as possible after printing the wiring pattern.

図４（ａ）は、絶縁材料層印刷工程を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。 FIG. 4A is a side view schematically showing the insulating material layer printing step, and FIG. 4B is a plan view schematically showing the above step.

図４に示すように、配線パターン２３、２４が印刷された転写用部材２１の上に、配線パターン２３、２４を転写するための芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５と、配線パターン２３、２４の存在しない領域に、絶縁層となる絶縁材料層Ｂ２６を連続して印刷する。 As shown in FIG. 4, on the transfer member 21 on which the wiring patterns 23 and 24 are printed, the insulating material layer A25 serving as a core material covering layer for transferring the wiring patterns 23 and 24, the wiring pattern 23, Insulating material layer B26 to be an insulating layer is continuously printed in a region where 24 is not present.

絶縁材料層Ａ２５及び絶縁材料層Ｂ２６を形成するための原料組成物としては、Ａｌ_２Ｏ_３ 粒子を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ 粒子を３〜１０重量％、ＭｇＯ粒子を０．４〜１．０重量％、ＣａＯ粒子を１．０〜２．５重量％を含有し、さらにバインダー樹脂と溶剤とを含有するペースト状原料組成物を用いることができる。バインダー樹脂と溶剤とは、導体ペーストを調製する際に用いたものを用いることができる。絶縁材料層Ａ２５と絶縁材料層Ｂ２６とは、同じ組成のペースト状原料組成物を使用することが望ましい。
絶縁材料層が芯材１１に良好に接着されるよう、転写用部材２１の表面に絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６を印刷した後、溶剤が飛散する前に、次の巻付工程を行うことが好ましい。 As a raw material composition for forming the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26, 88 to 95% by weight of Al ₂ O ₃ particles, ₃ to 10% by weight of SiO ₂ particles as a sintering aid, and MgO particles 0.4 to 1.0% by weight, CaO particles 1.0 to 2.5% by weight, and further a paste-like raw material composition containing a binder resin and a solvent can be used. As the binder resin and the solvent, those used in preparing the conductor paste can be used. It is desirable that the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26 use pasty raw material compositions having the same composition.
After the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26 are printed on the surface of the transfer member 21 so that the insulating material layer can be satisfactorily adhered to the core material 11, the following winding process is performed before the solvent is scattered. It is preferable.

この際、図４に示したように、芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５は、配線パターン２３、２４の上に形成されており、配線パターン２３、２４を完全に被覆している。
一方、絶縁材料層Ｂ２６は、配線パターン２３、２４を被覆しておらず、絶縁材料層Ａ２５に連続して形成されており、長手方向の幅が少し狭くなっており、絶縁材料層Ｂ２６を巻き付けた際に、接続端子部１５となる部分が露出するように設定されている。
スクリーン印刷を行う際には、メッシュを有し、絶縁材料層Ａ２５及び絶縁材料層Ｂ２６の形に孔が形成されたマスクを用い、ベタのパターンである絶縁材料層Ａ２５及び絶縁材料層Ｂ２６を印刷、形成する。絶縁材料層Ａの厚さは、焼成後に１０〜２５０μｍとなる厚さ、絶縁材料層Ｂの厚さは、焼成後に１００〜５００μｍとなる厚さが好ましい。 At this time, as shown in FIG. 4, the insulating material layer A25 serving as the core material covering layer is formed on the wiring patterns 23 and 24 and completely covers the wiring patterns 23 and 24.
On the other hand, the insulating material layer B26 does not cover the wiring patterns 23 and 24, is formed continuously with the insulating material layer A25, has a slightly narrower width in the longitudinal direction, and is wound around the insulating material layer B26. In this case, the portion to be the connection terminal portion 15 is set to be exposed.
When performing screen printing, a mask having a mesh and having holes formed in the shape of the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26 is used to print the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26, which are solid patterns. ,Form. The thickness of the insulating material layer A is preferably 10 to 250 μm after firing, and the thickness of the insulating material layer B is preferably 100 to 500 μm after firing.

製造されたセラミックヒーターの絶縁性をしっかりと確保するためには、絶縁材料層Ｂ２６の厚さは、絶縁材料層Ａ２５に比べて厚いことが望ましい。そのためには、一度形成した絶縁材料層の上に、もう一度絶縁材料層を重ねて印刷し、絶縁材料層Ｂ２６を絶縁材料層Ａ２５より厚い絶縁材料層層としてもよい。 In order to ensure the insulating property of the manufactured ceramic heater, it is desirable that the thickness of the insulating material layer B26 is thicker than that of the insulating material layer A25. For this purpose, the insulating material layer may be formed on the insulating material layer once formed by superimposing the insulating material layer, and the insulating material layer B26 may be thicker than the insulating material layer A25.

(3) 巻付工程
この巻付工程では、転写用部材上に印刷された絶縁材料層Ａの上で芯材を転動させることにより、配線パターンが転写された絶縁材料層Ａを上記芯材に１周巻き付け、さらに連続して絶縁材料層Ｂの上で、上記絶縁材料層Ａが巻き付けられた上記芯材をさらに転動させることにより、絶縁材料層Ａの上に、絶縁材料層Ｂをさらに１周巻き付ける。 (3) Winding step In this winding step, the core material is rolled on the insulating material layer A printed on the transfer member, so that the insulating material layer A to which the wiring pattern is transferred becomes the core material. The insulating material layer B is further rolled on the insulating material layer A by further rolling the core material around which the insulating material layer A is wound on the insulating material layer B. Wind one more turn.

図５（ａ）は、巻付工程の前半部分を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
まず、図５に示すように、転写用部材２１上に印刷された絶縁材料層Ａ２５の上で円筒形状の芯材１１を転動させることにより、配線パターン２３、２４が転写された絶縁材料層Ａ２５を芯材１１に１周巻き付ける。芯材１１は円柱形状であってもよい。
また、芯材１１は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体であってもよい。この場合には、押出成形等により円筒形状の成形体を作製した後、乾燥させることにより、転動可能な硬さを有するものとし、これを用いる。
また、芯材１１は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて製造したセラミック製のものであってもよい。
印刷の時点で、絶縁材料層Ａ２５の下に存在する配線パターン２３、２４は、絶縁材料層Ａにほぼ接着されているが、芯材１１を絶縁材料層Ａ２５に接触させ、所定の力で抑えつけながら転動させることにより、絶縁材料層Ａ２５が芯材１１に巻き付くとともに、絶縁材料層Ａの表面に配線パターン２３、２４が完全に転写される。 Fig.5 (a) is a side view which shows typically the first half part of a winding process, and FIG.5 (b) is a top view which shows the said process typically.
First, as shown in FIG. 5, the insulating material layer onto which the wiring patterns 23 and 24 are transferred by rolling the cylindrical core material 11 on the insulating material layer A <b> 25 printed on the transfer member 21. A25 is wound around the core material 11 once. The core material 11 may be cylindrical.
Further, the core material 11 may be a molded body before firing formed using the same material as that for forming the insulating material layer. In this case, a cylindrical shaped body is produced by extrusion molding or the like and then dried to have a rollable hardness, which is used.
Further, the core material 11 may be made of a ceramic manufactured using the same material as that for forming the insulating material layer.
At the time of printing, the wiring patterns 23 and 24 existing under the insulating material layer A25 are almost adhered to the insulating material layer A, but the core material 11 is brought into contact with the insulating material layer A25 and suppressed with a predetermined force. By rolling while being applied, the insulating material layer A25 is wound around the core material 11, and the wiring patterns 23 and 24 are completely transferred to the surface of the insulating material layer A.

図６は、巻付工程の後半部分を模式的に示す平面図である。
続いて、図６に示すように、絶縁材料層Ａ２５が巻き付いた芯材１１を絶縁材料層Ｂ２６の上を転動させ、さらに絶縁材料層Ｂ２６を巻き付ける。
これにより、絶縁材料層Ｂ２６は、ヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４を有する絶縁材料層Ａ２５を被覆するが、絶縁材料層Ｂ２６の長手方向の長さは、少し短いので、給電部となる配線パターン２４の一部（接続端子部１５となる部分）は、外部に露出する。 FIG. 6 is a plan view schematically showing the latter half of the winding process.
Subsequently, as shown in FIG. 6, the core material 11 around which the insulating material layer A25 is wound is rolled on the insulating material layer B26, and the insulating material layer B26 is further wound.
Thereby, the insulating material layer B26 covers the insulating material layer A25 having the wiring pattern 23 serving as the heater part and the wiring pattern 24 serving as the power feeding part, but the length of the insulating material layer B26 in the longitudinal direction is slightly shorter. A part of the wiring pattern 24 serving as the power feeding portion (a portion serving as the connection terminal portion 15) is exposed to the outside.

芯材１１を転動させる際には、具体的には、芯材１１の両端面に、芯材１１を軸支し、回転させることが可能な軸支部材（図示せず）を当接させて軸支し、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６の表面に芯材１１の側面を接触させた後、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６の表面で芯材１１を転動させる。この際、芯材１１が自由に回転できる状態で軸支し、転写部材の表面に平行な方向に移動させ、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６の表面上を芯材１１を回転させて絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６を巻き付けるか、又は、軸支部材を表面に平行な方向に移動させる際、芯材１１が１回転する際、芯材１１の円周の長さとなる距離を移動するように、回転速度と移動速度を同期させて芯材１１を回転させ、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６を巻き付ける。 When rolling the core material 11, specifically, the core material 11 is pivotally supported on both end surfaces of the core material 11, and a pivotal support member (not shown) that can be rotated is brought into contact with the core material 11. Then, the side surface of the core material 11 is brought into contact with the surfaces of the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26, and then the core material 11 is rolled on the surfaces of the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26. At this time, the core material 11 is pivotally supported in a freely rotatable state, moved in a direction parallel to the surface of the transfer member, and insulated by rotating the core material 11 on the surfaces of the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26. When the material layer A25 and the insulating material layer B26 are wound, or when the shaft support member is moved in a direction parallel to the surface, when the core material 11 makes one rotation, the distance of the circumference of the core material 11 is moved. As described above, the core material 11 is rotated in synchronization with the rotation speed and the movement speed, and the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26 are wound.

(4)乾燥工程
この乾燥工程では、配線パターン２３、２４を構成する導体ペースト及び絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２６を乾燥させる。
乾燥条件は、乾燥温度４０〜１８０℃、乾燥時間１〜３０分が好ましく、乾燥温度６０〜１００℃、乾燥時間１〜５分がより好ましい。 (4) Drying step In this drying step, the conductor paste, the insulating material layer A25, and the insulating material layer B26 constituting the wiring patterns 23 and 24 are dried.
The drying conditions are preferably a drying temperature of 40 to 180 ° C. and a drying time of 1 to 30 minutes, and more preferably a drying temperature of 60 to 100 ° C. and a drying time of 1 to 5 minutes.

(5）脱脂工程及び焼成工程
この後、配線パターン２３、２４が貼付された絶縁材料層Ａ２５、及び、絶縁材料層Ｂ２６の脱脂、焼成を行うことにより、ヒーターとして機能するセラミックヒーターを製造することができる。
絶縁材料層Ｂ２６を絶縁材料層Ａ２５より厚くすることにより、ヒーター部１３及び給電部１４の上に厚さの厚い絶縁層１２を形成することができ、セラミックヒーターの絶縁性を確保することができる。
芯材１１がセラミック製である場合には、上記脱脂、焼成による変化はないが、芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、上記脱脂、焼成によりセラミック製の芯材となる。
脱脂条件としては、２００〜８００℃、１〜１５時間が挙げられ、焼成条件としては、１０００〜１６００℃、１〜４０時間が挙げられる。上記脱脂工程は、酸素含有雰囲気で行うことが好ましく、上記焼成工程は、不活性雰囲気で行うことが好ましい。 (5) Degreasing step and firing step Thereafter, the ceramic material functioning as a heater is manufactured by degreasing and firing the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26 to which the wiring patterns 23 and 24 are attached. Can do.
By making the insulating material layer B26 thicker than the insulating material layer A25, the thick insulating layer 12 can be formed on the heater part 13 and the power feeding part 14, and the insulating property of the ceramic heater can be ensured. .
When the core material 11 is made of ceramic, there is no change due to the degreasing and firing, but the core material is a molded body before firing formed using the same material as the material for forming the insulating material layer. A ceramic core material is obtained by the above degreasing and firing.
Degreasing conditions include 200 to 800 ° C. and 1 to 15 hours, and firing conditions include 1000 to 1600 ° C. and 1 to 40 hours. The degreasing step is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere, and the firing step is preferably performed in an inert atmosphere.

(6) 不動態層形成工程
露出した給電部に、給電部を構成する電極の劣化を防止するために、めっき法等の方法を用い、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等からなる不動態層を形成し、図１又は図２に示すセラミックヒーターの製造を終了する。 (6) Passive layer forming process In order to prevent the electrodes constituting the power feeding portion from deteriorating to the exposed power feeding portion, a passivation method such as Ni, Cr, Au, Ag, Pd is used. A layer is formed, and the production of the ceramic heater shown in FIG. 1 or 2 is finished.

製造されたセラミックヒーターは、通電することにより、ヒーター部を構成する抵抗発熱体が発熱し、目的の温度になるように対象となる部材を加熱することができる。 When the manufactured ceramic heater is energized, the resistance heating element constituting the heater section generates heat, and the target member can be heated so that the target temperature is reached.

上記製造方法では、絶縁層を厚くするために、一度形成した絶縁材料層の上に、もう一度絶縁材料層を重ねて印刷し、絶縁材料層Ｂ２６の厚さを厚くする方法をとったが、絶縁材料層Ｂの幅を倍又はそれ以上にして、絶縁材料層Ａ２５が巻き付けられた芯材に、絶縁材料層Ｂを２周又はそれ以上巻き付ける方法をとってもよい。 In the manufacturing method described above, in order to increase the thickness of the insulating layer, the insulating material layer is printed once again on the insulating material layer once formed, and the thickness of the insulating material layer B26 is increased. A method may be used in which the width of the material layer B is doubled or more, and the insulating material layer B is wound twice or more around the core material around which the insulating material layer A25 is wound.

図７は、本発明の別のセラミックヒーターの製造方法における絶縁材料層印刷工程を模式的に示す平面図である。
図７に示すように、(2)絶縁材料層印刷工程では、配線パターン２３、２４が印刷された転写用部材２１の上に、配線パターン２３、２４を転写するための芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５と、配線パターン２３、２４の存在しない領域に、絶縁材料層Ａ２５の長手方向に対して垂直な方向の幅の約２倍の幅の絶縁材料層Ｂ２８を連続して印刷する。 FIG. 7 is a plan view schematically showing an insulating material layer printing step in another method for manufacturing a ceramic heater of the present invention.
As shown in FIG. 7, in the (2) insulating material layer printing step, a core material coating layer for transferring the wiring patterns 23 and 24 is formed on the transfer member 21 on which the wiring patterns 23 and 24 are printed. An insulating material layer B28 having a width approximately twice the width in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the insulating material layer A25 is continuously printed in a region where the insulating material layer A25 and the wiring patterns 23 and 24 do not exist.

この後、(3) 巻付工程において、上記した例と同様に、絶縁材料層Ａ２５の表面に芯材１１の側面を接触させた後、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２８の表面で芯材１１を転動させ、絶縁材料層Ａ２５、絶縁材料層Ｂ２８を巻き付ける。 Thereafter, (3) in the winding step, the side surface of the core material 11 is brought into contact with the surface of the insulating material layer A25 in the same manner as in the above example, and then the core material is formed on the surfaces of the insulating material layer A25 and the insulating material layer B28. 11 is rolled to wind the insulating material layer A25 and the insulating material layer B28.

この際、絶縁材料層Ｂ２８の長手方向に対して垂直な方向の幅が、絶縁材料層Ａ２５に対して約２倍であるので、絶縁材料層Ａ２５が巻き付けられた芯材１１に、絶縁材料層Ｂ２８が２周巻き付けられることとなる。
(2)絶縁材料層印刷工程及び(3) 巻付工程のほかは、上記したセラミックヒーターの製造方法と同様の方法をとることにより、図８に示すような構成のセラミックヒーターが得られる。 At this time, since the width in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the insulating material layer B28 is about twice that of the insulating material layer A25, the insulating material layer is wrapped around the core material 11 around which the insulating material layer A25 is wound. B28 is wound twice.
Except for the (2) insulating material layer printing step and (3) the winding step, a ceramic heater having the structure shown in FIG. 8 can be obtained by employing the same method as the above-described ceramic heater manufacturing method.

図８は、本発明の別のセラミックヒーターの製造方法により得られたセラミックヒーターを模式的に示す断面図である。
図８に示すように、上記方法により得られたセラミックヒーター３０は、芯材１１の側面を被覆するように芯材被覆層３２ａが形成され、芯材被覆層３２ａの上にヒーター部３３及び給電部３４（図示せず）が設けられている。そして、ヒーター部３３の全部及び給電部３４の一部以外の部分を被覆するように絶縁層３２ｂが形成され、さらに、絶縁層３２ｂを被覆するように、絶縁層３２ｃが形成されている。 FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic heater obtained by another method for manufacturing a ceramic heater of the present invention.
As shown in FIG. 8, in the ceramic heater 30 obtained by the above method, a core material coating layer 32a is formed so as to cover the side surface of the core material 11, and the heater section 33 and the power supply are provided on the core material coating layer 32a. A portion 34 (not shown) is provided. Then, an insulating layer 32b is formed so as to cover all of the heater section 33 and a portion other than a part of the power feeding section 34, and further, an insulating layer 32c is formed so as to cover the insulating layer 32b.

このように、上記方法により得られたセラミックヒーター３０では、ヒーター部１３の全部及び給電部１４の一部を被覆する絶縁層（絶縁層３２ｂ、絶縁層３２ｃ）の厚さが厚いので、ヒーター部の絶縁性をしっかりと確保できる。 Thus, in the ceramic heater 30 obtained by the above method, since the insulating layers (insulating layer 32b and insulating layer 32c) covering all of the heater portion 13 and part of the power feeding portion 14 are thick, the heater portion Insulation can be secured firmly.

（実施例）
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 (Example)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

（実施例１）
(1) 配線パターン印刷工程
Ｗを７８重量部、Ｒｅを１９重量部、Ａｌ_２Ｏ_３を３重量部、これら導電体成分１００重量部に対して、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を６重量部、溶剤としてアセトンを７重量部含有する導体ペーストを用い、スクリーン印刷法を使用して、ゴムからなる板状の転写用部材２１の表面に、図３に示すようなヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４を印刷した。
印刷された導体ペースト層の厚さは、２５μｍであった。 (Example 1)
(1) Wiring pattern printing process W is 78 parts by weight, Re is 19 parts by weight, Al ₂ O ₃ is 3 parts by weight, and acrylic resin as binder resin is 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of these conductor components, solvent 3 using a conductive paste containing 7 parts by weight of acetone and using a screen printing method on the surface of a plate-like transfer member 21 made of rubber, a wiring pattern 23 to be a heater part as shown in FIG. A wiring pattern 24 to be a part was printed.
The printed conductor paste layer had a thickness of 25 μm.

(2)絶縁材料層印刷工程
セラミック粒子として、Ａｌ_２Ｏ_３を９２．５重量部、焼結助剤として、ＳｉＯ_２を５．８重量部、ＭｇＯを０．５重量部、ＣａＯを１．２重量部含有し、さらに上記セラミック粒子１００重量部に対し、バインダー樹脂としてアクリル系樹脂を１０重量部、溶剤としてアセトンを１５重量部含有するペースト状原料組成物を用い、スクリーン印刷により、図４に示すように、配線パターン２３、２４を被覆するように焼成後の厚さが２５０μｍの芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５と、絶縁層となる絶縁材料層Ｂ２６を絶縁材料層Ａ２５と同じ厚みで連続して印刷した。 (2) Insulating material layer printing step As ceramic particles, 92.5 parts by weight of Al ₂ O ₃ , 5.8 parts by weight of SiO ₂ , 0.5 parts by weight of MgO, and 1. 4 parts by screen printing using a paste-form raw material composition containing 2 parts by weight and further containing 10 parts by weight of an acrylic resin as a binder resin and 15 parts by weight of acetone as a solvent with respect to 100 parts by weight of the ceramic particles. As shown in FIG. 5, the insulating material layer A25 that becomes a core material covering layer having a thickness of 250 μm after baking so as to cover the wiring patterns 23 and 24 and the insulating material layer B26 that becomes an insulating layer are the same as the insulating material layer A25. Printed continuously in thickness.

(3) 巻付工程
芯材１１として、直径が３．２ｍｍ、長さが９０ｍｍで、中心に直径が１．０ｍｍの開口を有する円筒形状のものを用いた。この芯材１１は、Ａｌ_２Ｏ_３を９２．５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２を５．８重量％、ＭｇＯを０．５重量％、ＣａＯを１．２重量％含有する密度率９７％のセラミックからなる。この芯材１１を用い、転写用部材の上にヒーター部となる配線パターン２３、２４を介して形成された絶縁材料層Ａ２５、及び、転写用部材の上に、直接形成された絶縁材料層Ｂ２６の表面で芯材を転動させ、図５に示すように、芯材の側面に配線パターン２３、２４が貼付された絶縁材料層Ａ２５を巻き付けるとともに、図６に示すように、さらにその上に絶縁材料層Ｂ２６を巻き付けた。 (3) Winding process As the core material 11, a cylindrical material having a diameter of 3.2 mm, a length of 90 mm, and an opening having a diameter of 1.0 mm in the center was used. This core 11 has a density containing 92.5% by weight of Al ₂ O ₃ , 5.8% by weight of SiO ₂ , 0.5% by weight of MgO and 1.2% by weight of CaO as a sintering aid. It is made of ceramic with a rate of 97%. Using this core material 11, an insulating material layer A25 formed on the transfer member via wiring patterns 23 and 24 serving as a heater portion, and an insulating material layer B26 formed directly on the transfer member As shown in FIG. 5, the core material is rolled on the surface of the core material, and the insulating material layer A25 having the wiring patterns 23 and 24 pasted on the side surfaces of the core material is wound. Further, as shown in FIG. Insulating material layer B26 was wound.

その際、芯材１１の両端面に軸支部材（図示せず）を当接させ、軸支部材及び軸支した芯材１１が自由に回転できる状態で軸支し、軸支部材及び軸支した芯材１１を転写部材の表面に平行な方向に移動させ、芯材１１を回転させて絶縁材料層Ａ２５を１周巻き付けるとともに、その上に絶縁材料層Ｂ２６を１周巻き付けた。 At that time, a shaft support member (not shown) is brought into contact with both end faces of the core material 11, and the shaft support member and the supported core material 11 are supported in a freely rotatable state. The core material 11 was moved in a direction parallel to the surface of the transfer member, and the core material 11 was rotated to wind the insulating material layer A25 one turn, and the insulating material layer B26 was wound one turn thereon.

(4)乾燥工程
絶縁材料層Ａ２５及びリーンシートＢ２６が巻き付けられた芯材を１２０℃で３０分間乾燥させた。 (4) Drying process The core material around which the insulating material layer A25 and the lean sheet B26 were wound was dried at 120 ° C. for 30 minutes.

(5）脱脂工程及び焼成工程
芯材１１の側面に、配線パターン２３、２４を有する絶縁材料層Ａ２５、及び、絶縁材料層Ｂ２６が巻き付けられたものを、酸素雰囲気中、４５０℃で１時間加熱して脱脂した。その後、不活性ガス雰囲気中、１６００℃で１時間焼成し、厚さが２０μｍ、その幅が０．２５ｍｍのヒーター部１３及び幅が３．０ｍｍの給電部１４を形成するとともに、芯材被覆層１２ａ及び絶縁層１２ｂを形成した。芯材被覆層の厚みは、２５０μｍ、絶縁層の厚みは、２５０μｍであった。 (5) Degreasing step and firing step The insulating material layer A25 having the wiring patterns 23 and 24 and the insulating material layer B26 wound around the side surface of the core 11 are heated at 450 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. And degreased. Thereafter, it is fired at 1600 ° C. for 1 hour in an inert gas atmosphere to form a heater portion 13 having a thickness of 20 μm, a width of 0.25 mm, and a power feeding portion 14 having a width of 3.0 mm, and a core coating layer 12a and insulating layer 12b were formed. The thickness of the core coating layer was 250 μm, and the thickness of the insulating layer was 250 μm.

(6) 不動態層形成工程
この後、外部に露出した給電部を構成する接続端子部に対し、無電解Ｎｉめっき及び無電解Ｃｒめっきを施し、不動態層を形成し、セラミックヒーターとした。 (6) Passive layer forming step After this, electroless Ni plating and electroless Cr plating were applied to the connection terminal portion constituting the power supply portion exposed to the outside to form a passive layer to obtain a ceramic heater.

（実施例２）
実施例１と同じであるが、絶縁材料層印刷工程において、焼成後の厚さが１２５μｍの芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５と絶縁層となる絶縁材料層Ｂ２８を、絶縁材料層Ａ２５は同じ厚みであるが、絶縁材料層Ｂ２８は、実施例１の絶縁材料層Ｂ２６の長さの２倍の長さで連続して印刷した。
また、巻き付け工程にて、芯材１１を回転させて絶縁材料層Ａ２５を１周巻き付けるとともに、その上に絶縁材料層Ｂ２８を２周巻き付けた。
芯材１１の側面に、配線パターン２３、２４を有する絶縁材料層Ａ２５、及び、絶縁材料層Ｂ２８が巻き付けられたものを、酸素雰囲気中、４５０℃で１時間加熱して脱脂した。その後、不活性ガス雰囲気中、１６００℃で１時間焼成し、芯材被覆層１２ａ及び絶縁層１２ｂを形成した。芯材被覆層の厚みは、１２５μｍ、絶縁層の厚みは、２５０μｍであった。 (Example 2)
In the insulating material layer printing step, the insulating material layer A25 is a core material coating layer having a thickness of 125 μm, and the insulating material layer B28 is an insulating material layer. Although the thickness was the same, the insulating material layer B28 was continuously printed at a length twice that of the insulating material layer B26 of Example 1.
Further, in the winding process, the core material 11 was rotated to wind the insulating material layer A25 once, and the insulating material layer B28 was wound twice on it.
A material in which the insulating material layer A25 having the wiring patterns 23 and 24 and the insulating material layer B28 were wound around the side surface of the core material 11 was degreased by heating at 450 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Then, it baked at 1600 degreeC in inert gas atmosphere for 1 hour, and formed the core material coating layer 12a and the insulating layer 12b. The thickness of the core material coating layer was 125 μm, and the thickness of the insulating layer was 250 μm.

（実施例３）
実施例１と同じであるが、絶縁材料層印刷工程において、焼成後の厚さが８４μｍの芯材被覆層となる絶縁材料層Ａ２５と、絶縁材料層Ｂ２６を連続で印刷した。その後、絶縁層となる絶縁材料層Ｂ２６を絶縁材料層の厚みを焼成後の厚みで２５０μｍになるように印刷した。また、絶縁材料層Ｂの長さは、実施例１の絶縁材料層Ｂの長さと同じ長さであった。
また、巻き付け工程にて、芯材１１を回転させて絶縁材料層Ａ２５を１周巻き付けるとともに、その上に絶縁材料層Ｂ２６を１周巻き付けた。
芯材１１の側面に、配線パターン２３、２４を有する絶縁材料層Ａ２５、及び、絶縁材料層Ｂ２６が巻き付けられたものを、酸素雰囲気中、４５０℃で１時間加熱して脱脂した。その後、不活性ガス雰囲気中、１６００℃で１時間焼成し、芯材被覆層１２ａ及び絶縁層１２ｂを形成した。芯材被覆層の厚みは、８４μｍ、絶縁層の厚みは、２５０μｍであった。 (Example 3)
Although it is the same as Example 1, in the insulating material layer printing step, the insulating material layer A25 and the insulating material layer B26, which become the core material coating layer having a thickness of 84 μm after firing, were continuously printed. Thereafter, an insulating material layer B26 to be an insulating layer was printed so that the thickness of the insulating material layer was 250 μm after firing. The length of the insulating material layer B was the same as the length of the insulating material layer B of Example 1.
Further, in the winding process, the core material 11 was rotated to wind the insulating material layer A25 one turn, and the insulating material layer B26 was wound one turn thereon.
The insulating material layer A25 having the wiring patterns 23 and 24 and the insulating material layer B26 wound around the side surface of the core material 11 was degreased by heating at 450 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Then, it baked at 1600 degreeC in inert gas atmosphere for 1 hour, and formed the core material coating layer 12a and the insulating layer 12b. The thickness of the core material coating layer was 84 μm, and the thickness of the insulating layer was 250 μm.

（比較例１）
図９（ａ）〜図１２（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図９（ｂ）〜図１２（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。 (Comparative Example 1)
9A to 12A are side views showing one manufacturing process of the ceramic heater according to Comparative Example 1, and FIGS. 9B to 12B are ceramics according to Comparative Example 1. FIG. It is a front view which shows one manufacturing process of a heater.

まず、図９に示すように、離型性を有するプラスチックフィルム４１上に、スクリーン印刷により、アルミナ粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含むペースト状原料組成物を用いて接着用グリーンシート層４７を形成した。接着用グリーンシート層４７の組成は、実施例１の(2)グリーンシート印刷工程で使用した原料組成物と同様であり、その厚さは、焼成後に３００μｍとなる厚さであった。 First, as shown in FIG. 9, an adhesive green sheet layer 47 is formed on a plastic film 41 having releasability by screen printing using a paste-like raw material composition containing alumina powder, a binder resin, and a solvent. did. The composition of the adhesive green sheet layer 47 was the same as that of the raw material composition used in the (2) green sheet printing step of Example 1, and the thickness thereof was 300 μm after firing.

接着用グリーンシート層４７の乾燥後、導体ペースト印刷工程として、スクリーン印刷によりヒーター部となる導体ペースト層４３ａと給電部となる導体ペースト層４３ｂと（以下、導体ペースト層４３ａ、４３ｂともいう）をプラスチックフィルム４１上及び接着用グリーンシート層４７上に形成した。このとき、導体ペースト層４３ａ、４３ｂの印刷方向、すなわち、スキージを走らせる方向は、長手方向である導体ペースト層４３ａｘに平行な方向であった。
なお、導体ペースト層４３ａ、４３ｂは、実施例１で使用した導体ペーストと同様のものを使用した。 After the bonding green sheet layer 47 is dried, as a conductor paste printing process, a conductor paste layer 43a serving as a heater part and a conductor paste layer 43b serving as a power feeding part (hereinafter also referred to as conductor paste layers 43a and 43b) are obtained by screen printing. It formed on the plastic film 41 and the green sheet layer 47 for adhesion. At this time, the printing direction of the conductor paste layers 43a and 43b, that is, the direction in which the squeegee runs was a direction parallel to the conductor paste layer 43ax which is the longitudinal direction.
The conductive paste layers 43a and 43b were the same as the conductive paste used in Example 1.

次に、図１０に示したように、グリーンシート印刷工程として、上記導体ペースト印刷工程で印刷された導体ペースト層４３ａ、４３ｂを含む領域に、導体ペースト層４３ａ、４３ｂを覆うように、セラミック粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含む絶縁層用のペーストを重ねてスクリーン印刷し、グリーンシート層４４を形成した。このとき、焼成後に外部に露出する部分の導体ペースト層４３０は、グリーンシート層４４で覆わず、露出させた。
このときに用いるグリーンシート層４４の組成も、実施例１の(2)グリーンシート印刷工程で使用した原料組成物と同様であった。また、グリーンシート層４４の厚さは、焼成後に３００μｍとなる厚さであった。 Next, as shown in FIG. 10, in the green sheet printing process, the ceramic powder is coated so as to cover the conductor paste layers 43a and 43b in the region including the conductor paste layers 43a and 43b printed in the conductor paste printing process. A paste for an insulating layer containing a binder resin and a solvent was stacked and screen-printed to form a green sheet layer 44. At this time, the portion of the conductive paste layer 430 exposed to the outside after firing was not covered with the green sheet layer 44 but exposed.
The composition of the green sheet layer 44 used at this time was also the same as the raw material composition used in the (2) green sheet printing step of Example 1. The green sheet layer 44 had a thickness of 300 μm after firing.

この後、このグリーンシート層４４の乾燥を行った。なお、これら接着用グリーンシート層４７、導体ペースト層４３ａ、４３ｂ及びグリーンシート層４４が積層されたものを積層体４０とする。 Thereafter, the green sheet layer 44 was dried. A laminate 40 is formed by laminating these adhesion green sheet layer 47, conductor paste layers 43 a and 43 b, and green sheet layer 44.

次に、図１１に示したように、グリーンシート層４４が下側にくるように図１０に示した積層体４０を反転させ、所定の台４５の上に載置した後、台４５に形成された貫通孔（図示せず）を介した空気の吸引力を利用して台４５に固定し、プラスチックフィルム４１を剥離した。なお、図１１（ｂ）は、プラスチックフィルム４１を剥離した後の積層体４０を表している。 Next, as shown in FIG. 11, the laminate 40 shown in FIG. 10 is inverted so that the green sheet layer 44 is on the lower side, and is placed on a predetermined base 45, and then formed on the base 45. The plastic film 41 was peeled off by fixing to the base 45 using the suction force of air through the formed through hole (not shown). In addition, FIG.11 (b) represents the laminated body 40 after peeling the plastic film 41. FIG.

続いて、巻き付け工程として、図１２に示したように、積層体４０の上に円柱形状の芯材１１となる生成形体４６を載置し、生成形体４６の側面に積層体４０を巻き付けることにより、焼成用の原料成形体を作製した。なお、生成形体４６を構成するセラミック粒子や焼結助剤の割合は、グリーンシート層４４と同様である。 Subsequently, as shown in FIG. 12, as a winding process, the generated form 46 that becomes the cylindrical core 11 is placed on the laminated body 40, and the laminated body 40 is wound around the side surface of the generated shaped body 46. A raw material compact for firing was produced. The ratio of the ceramic particles and the sintering aid constituting the generated shape 46 is the same as that of the green sheet layer 44.

その後、脱脂・焼成工程として、酸素の存在下、４５０℃の温度で脱脂を行い、接着用グリーンシート層４７、生成形体４６、導体ペースト層４３ａ、４３ｂ及びグリーンシート層４４中の有機物を除去し、続いて、不活性雰囲気中、１６００℃で３時間焼成を行ってセラミック粉末や高融点金属等を焼結させた。
これにより、接続端子部を除いてヒーター部及び端子部が絶縁層に埋設された、図１に示したセラミックヒーター１０とほぼ同様の構成のセラミックヒーターを製造した。なお、比較例１のセラミックヒーターでは、接着用グリーンシート層４７を形成し、その上に接続端子部となる導体ペースト層を形成しているため、露出した接続端子部は、絶縁層の表面とほぼ同じ高さになっている。 Thereafter, as a degreasing / firing step, degreasing is performed at a temperature of 450 ° C. in the presence of oxygen to remove organic substances in the adhesive green sheet layer 47, the generated form 46, the conductive paste layers 43a and 43b, and the green sheet layer 44. Subsequently, firing was performed at 1600 ° C. for 3 hours in an inert atmosphere to sinter ceramic powder, refractory metal, and the like.
Thus, a ceramic heater having substantially the same configuration as the ceramic heater 10 shown in FIG. 1 was manufactured, in which the heater portion and the terminal portion were embedded in the insulating layer except for the connection terminal portion. In the ceramic heater of Comparative Example 1, since the adhesive green sheet layer 47 is formed and the conductor paste layer serving as the connection terminal portion is formed thereon, the exposed connection terminal portion is connected to the surface of the insulating layer. It is almost the same height.

（評価）
次に、実施例１〜３及び比較例１で製造したセラミックヒーターを、５００℃に加熱した後、室温まで冷却する冷熱サイクルを繰り返すヒートサイクル試験を行ったところ、実施例１〜３は、サイクル数５００回まで良好に加熱、冷却を繰り返すことができた。また、このヒートサイクル試験と同時に、ヒーター部の発熱状態をサーモビュアを用いて観察したが、ヒーター部の全域にわたって、略均一に発熱していた。
しかしながら、比較例１は、サイクル数３００回を超えた時点で、加熱しにくくなることが確認された。また、実施例１〜３は工程が簡略化でき、作製時間が比較例１と比較し短かったことも確認された。 (Evaluation)
Next, when the ceramic heater manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was heated to 500 ° C. and then subjected to a heat cycle test in which a cooling cycle for cooling to room temperature was repeated, Examples 1 to 3 were cycled. Heating and cooling were successfully repeated up to several 500 times. At the same time as this heat cycle test, the heat generation state of the heater part was observed using a thermoviewer, and heat was generated substantially uniformly over the entire area of the heater part.
However, it was confirmed that Comparative Example 1 was difficult to heat when the number of cycles exceeded 300. In addition, it was also confirmed that Examples 1 to 3 could simplify the process and that the production time was shorter than that of Comparative Example 1.

１０、３０ セラミックヒーター
１１ 芯材
１２ａ、３２ａ 芯材被覆層
１２ｂ、３２ｂ、３２ｃ 絶縁層
１３ ヒーター部
１４ 給電部
１５ 接続端子部
１６ リード端子
２１ 転写用部材
２３、２４ 配線パターン
２５ 絶縁材料層Ａ
２６、２８ 絶縁材料層Ｂ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 Ceramic heater 11 Core material 12a, 32a Core material coating layer 12b, 32b, 32c Insulating layer 13 Heater part 14 Power supply part 15 Connection terminal part 16 Lead terminal 21 Transfer member 23, 24 Wiring pattern 25 Insulating material layer A
26, 28 Insulating material layer B

Claims (3)

円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された芯材被覆層と、該芯材被覆層の上に形成された所定パターンのヒーター部及び給電部と、前記給電部の一部を除いて前記ヒーター部及び前記給電部を被覆するように、前記芯材被覆層並びに前記ヒーター部及び給電部の上に形成された絶縁層とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、
弾性体からなる平板状の転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷により前記ヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、
前記配線パターンが印刷された前記転写用部材の上に、芯材被覆層となる絶縁材料層Ａと、前記配線パターンの存在しない領域に、絶縁層となる絶縁材料層Ｂを連続して印刷する絶縁材料層印刷工程と、
前記配線パターンが転写された前記絶縁材料層Ａを前記芯材に１周巻き付け、さらに前記絶縁材料層Ａの上に、前記絶縁材料層Ｂをさらに１周以上巻き付ける巻付工程と
を含むことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。 A cylindrical or cylindrical core material, a core material coating layer formed on a side surface of the core material, a heater unit and a power feeding unit having a predetermined pattern formed on the core material coating layer, and the power feeding unit A method for producing a ceramic heater comprising the core material coating layer and an insulating layer formed on the heater part and the power feeding part so as to cover the heater part and the power feeding part except for a part,
A wiring pattern printing step of printing a wiring pattern to be the heater part and the power feeding part by screen printing on the surface of a flat plate-shaped transfer member made of an elastic body,
On the transfer member on which the wiring pattern is printed, the insulating material layer A serving as a core coating layer and the insulating material layer B serving as an insulating layer are continuously printed in a region where the wiring pattern does not exist. Insulating material layer printing process;
A step of winding the insulating material layer A to which the wiring pattern has been transferred around the core material, and further winding the insulating material layer B on the insulating material layer A one or more times. A method for producing a ceramic heater. さらに、前記巻付工程の後、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を行い、
前記ヒーター部及び前記給電部を形成するとともに、前記芯材被覆層と絶縁層とを形成する請求項１に記載のセラミックヒーターの製造方法。 Furthermore, after the winding step, a drying step, a degreasing step and a firing step are performed,
The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 1, wherein the heater part and the power feeding part are formed, and the core material covering layer and the insulating layer are formed. 露出した給電部の表面に不動態層を形成する不動態層形成工程をさらに行う請求項２に記載のセラミックヒーターの製造方法。 The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 2, further comprising a passive layer forming step of forming a passive layer on the exposed surface of the power feeding unit.

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