JP3934993B2

JP3934993B2 - セラミックヒータ及びその製造方法

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Publication number: JP3934993B2
Application number: JP2002153311A
Authority: JP
Inventors: 秀明下水流
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-05-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の空燃比検知センサ加熱用ヒータや気化器用ヒータ、半田ごて用ヒータなどに使用するセラミックヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空燃比センサ加熱用ヒータ等の自動車用のヒータとして図３（ａ）に示すようなセラミックヒータ２１が多用されており、例えば、アルミナを主成分とするセラミック体２２中に、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属からなる発熱抵抗体２３を内蔵し、電極パッド２４を介してリード部材２７が接合されている（特開平５−３４３１３号、特開平５−１６１９５５号公報等参照）。
【０００３】
上記円柱状のセラミックヒータを製造する場合は、図３（ｂ）に示すようにセラミック芯材３０とセラミックシート２８を用意し、セラミックシート２８の一方面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印刷して発熱抵抗体２３と電極引出部２３ａを形成した後、これらを形成した面が内側となるようにセラミックシート２８を上記セラミック芯材３０の周囲に巻付け、全体を焼成一体化することによりセラミックヒータ２１としていた。
【０００４】
セラミックシート２８上には、発熱抵抗体２３に電極引出部２３ａが接続され、該電極引出部２３ａの末端にスルーホール（不図示、以下同じ）が形成され裏面の電極パッド２４と該電極引出部２３ａが接続されている。スルーホールには、必要に応じて導体ペーストが注入される。
【０００５】
そして、図３（ｃ）に示す電極パッド２４部周辺の部分断面図のように、セラミックヒータ２１は側面に露出した電極パッド２４の表面にはＮｉからなるメッキ層２５が形成され、該メッキ層２５の表面にロウ材２６を介してリード部材２７が接合され、このリード部材２７から通電することにより発熱抵抗体２３が発熱する仕組みである。
【０００６】
また、上記ロウ材２６の酸化や硫化を防止するため、ロウ材２６の表面にはＮｉからなるメッキ層２５が形成されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気ガス規制が厳しくなるにつれ、酸素センサを早く作動させて、早く燃料と空気の比率（空燃比）を理想的な混合比に調整しなければならない。そこで、酸素センサの立ち上がり時間を短くするためにセラミックヒータ２１により酸素センサを加熱するシステムが実施されている。
【０００８】
特に、最近は、この立ち上がり時間をさらに短くするために、セラミックヒータ２１の使用温度を高くする傾向にある。一方、エンジン制御のエレクトロニクス化により、エンジン周辺のスペースが手狭になる傾向にあり、このため酸素センサが小型化する傾向にあり、セラミックヒータ２１の全長方向の距離が短くなる傾向にある。
【０００９】
このように、セラミックヒータ２１の全長方向の距離が短くなると、図３（ａ）に示すように、本来、電極パッド２４は、発熱抵抗体２３からの熱伝導の影響を受けて温度が上がり、加熱冷却の温度サイクルによりロウ付け強度が劣化しないようにするためには、できる限り発熱抵抗体２３から離して配置させることが好ましいが、上記小型化により次第に発熱抵抗体２３と近接してくることとなる。
【００１０】
ここで、セラミックヒータ２１をなすセラミック体２８の熱膨張率は、材質がアルミナの場合７〜８×１０^-6／℃であるのに対し、リード部材２７を電極パッド２４に接合するロウ材２６の熱膨張率は１５〜２２×１０^-6／℃と大きいため、セラミックヒータ２１使用中に電極パッド２４付近の温度が高くなればなるほど、この熱膨張率の差によって生じる熱応力の変化幅が大きくなり、これにより、ロウ付け部が疲労し、リード部材２７の接合強度が低下することが問題となってきた。
【００１１】
そこで、電極パッド２４に関して、高い耐熱特性の材料を選択することも考えられるが、そのような材料を選択するのも困難であり、仮に選択出来たとしても、高価で製造コストも上がってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みて案出されたものであり、電極パッドの温度が高くなったとしても、電極パッドの耐熱特性を向上させるとともに、使用中の熱サイクルによるリード部材の接合強度を向上させたセラミックヒータを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミックヒータは、発熱抵抗体を内蔵して成るセラミック体の表面に、前記発熱抵抗体に接続した電極パッドを形成し、該電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合してなるセラミックヒータにおいて、前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させて複数の溝部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のセラミックヒータは、前記セラミック体を円柱状に形成するとともに、前記リード部材は前記セラミック体の全長方向に略平行に接合され、かつ、前記電極パッドの溝部は前記リード部材に対して略平行に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のセラミックヒータの製造方法は、発熱抵抗体を内蔵して成るセラミック体の表面に、前記発熱抵抗体に接続した電極パッドを形成し、該電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合するセラミックヒータの製造方法において、前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させる工程を備えていることを特徴とする。
また、本発明のセラミックヒータの製造方法は、発熱抵抗体のパターンが形成されたセラミックシートの表面に前記発熱抵抗体に接続される電極パッド用の生成形体のパターンを形成し、焼成した後、前記電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合する方法において、前記生成形体の可撓性を調整することにより前記焼成前に前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させることを特徴とする。
【００１６】
本発明のセラミックヒータの製造方法は、セラミックシートの表面に発熱抵抗体のパターンを形成し、前記セラミックシートの裏面に前記発熱抵抗体に接続される電極パッド用の生成形体のパターンを形成した後、このセラミックシートを、前記発熱抵抗体のパターンが内側になるように円柱状のセラミック芯材の周囲に巻回し、焼成した後、前記電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合する方法において、前記生成形体の可撓性を調整することにより前記巻回時に前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させることを特徴とする。
【００１７】
このような改良を実施することにより、溝部との実質的な接触面積が向上し、電極パッドにロウ材を接合するリード部材の接合強度を向上させ、耐久性良好なセラミックヒータを得ることが出来るものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックヒータの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明のセラミックヒータの一実施形態を示すものであり、図１（ａ）はセラミックヒータ１の部分切り欠き斜視図であり、（ｂ）は、そのセラミック体２部分の展開図である。
【００２０】
本発明のセラミックヒータ1は、図１（ａ）に示すようにセラミック体２中に発熱抵抗体３を内蔵し、該発熱抵抗体３に通電する電極パッド４を上記セラミック体２の表面に備え、上記電極パッド４にメッキ層５を形成するとともに、ロウ材６を介してリード部材７が接合されている。また、セラミック体２は同図（ｂ）に示すようにセラミックシート８の表面に、発熱抵抗体３と電極引出部３ａが形成され、さらに、その裏面側に形成される電極パッド４との間をスルーホール（不図示）で接合した構造となっている。こうして準備されたセラミックシート８をセラミック芯材１０に発熱抵抗体３が内側になるように密着焼成することによって発熱抵抗体３を内蔵したセラミックヒータ１を得ることができる。
【００２１】
また、上記セラミックシート８は、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス等の各種セラミックスからなり、特に、Ａｌ₂Ｏ₃を８８〜９５重量％、ＳｉＯ₂を２〜７重量％、ＣａＯを０．５〜３重量％、ＭｇＯを０．５〜３重量％、ＺｒＯ₂を１〜３重量％からなるアルミナ質セラミックスを用いることが好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃含有量は８８重量％未満となると、ガラス質が多くなるため通電時のマイグレーションが大きくなる恐れがある。一方、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が９５重量％を超えると、セラミック体２中に内蔵された発熱抵抗体４の金属層内に拡散するガラス量が減少し、セラミックヒータ１の耐久性が劣化する恐れがある。
【００２２】
また、セラミック体２は、例えば外径が２〜２０ｍｍ、長さが４０〜２００ｍｍ程度の円柱状で、自動車の空燃比センサ加熱用のセラミックヒータ１としては、外径が２〜４ｍｍ、長さが４０〜６５ｍｍとすることが好ましい。
【００２３】
発熱抵抗体３は、発熱が起こる屈曲部３ｂと電極パッド４から通電する電極引出部３ａからなり、この電極引出部３ａからセラミックシート８の厚み方向に貫通したスルーホール９を介して電極パッド４に接続されている。発熱抵抗体３の材料としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするものであり、図１（ａ）に示すように、屈曲部３ｂと電極引出部３ａが出来る限り離れるようにセラミック体２の両端部側に位置するように配置するのが好ましい。この理由は、セラミックヒータ１の小型化に伴って、セラミック体２の全長方向の距離が短くなってきたとしても、充分、屈曲部３ｂから発熱による熱が電極パッド２４に伝わるのを緩和させるためである。
【００２４】
更に、図１（ｃ）に示すように発熱抵抗体３のパターンに欠陥ｂが生じた場合、その欠陥部分の幅ｔがパターン幅Ｔの１／２以下とすることが好ましい。これは、上記欠陥の幅ｔがパターン幅Ｔの１／２を越えると、この部分で局部発熱し、発熱抵抗体３の抵抗値が大きくなり耐久性が劣化するためである。このような欠陥が発生する原因は、発熱抵抗体３をプリント形成する時に、プリント製版にゴミが付着したためパターンが欠けてしまったり、異物が混入し焼成時に焼失したりすることにより発生するものと思われる。プリントや密着工程で、生のセラミックグリーンシート３を取り扱う工程があるが、この工程の清浄度を向上させるとともに、万一の欠陥の発生に関して、上記寸法以上の欠陥を取り除くための検査工程の整備が重要である。
【００２５】
また、自動車用のヒータとして用いる場合には、上記発熱抵抗体３の発熱長さが３〜１５ｍｍとなるようにすることが好ましい。この発熱長さが３ｍｍより短くなると、通電時の昇温を早くすることができるが、セラミックヒータ１の耐久性を低下させる。一方、１５ｍｍより長くすると昇温速度が遅くなり、昇温速度を早くしようとするとセラミックヒータ１の消費電力が大きくなる。
【００２６】
なお、上記発熱長さとは、図１（ｂ）で示す発熱抵抗体３における往復パターンの部分の長さｆを示す。この発熱長さｆは、用途により種々選択されるものである。
【００２７】
電極パッド４は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を可塑剤や有機溶剤等により分散させた導電性ペーストを焼き付け等により形成したメタライズ層からなり、その表面にメッキ層５を形成しても良い。電極パッド４にメッキ層５を形成することにより、ロウ材６の流れを良くし、ロウ材６で接合する強度を向上させる作用をなす。メッキ層５の材質としては、Ｎｉ、Ｃｒ、若しくは、これらを主成分とする複合材料等からなり、１〜５μｍの厚みで形成される。
【００２８】
また、図２は電極パッド４の拡大図である。図２に示したように、電極パッド４には溝部４ａが形成されている。この溝部４ａを形成することにより、ロウ材６が溝部８に入り込み、実質なロウ材６の接合面積が増えるために接合強度を向上させ、リード部材７を接合するロウ材６の引張強度を向上させることができる。特に、電極パッド４に熱サイクルが加わった後にリード部材７の接合強度が低下するのを抑制できる。
【００２９】
溝部４ａを形成する電極パッド４上の領域としては、リード部材７と対向する領域が好ましい。これにより、接合強度を更に向上させることができる。
【００３０】
電極パッド４に形成する溝部４ａの方向は限定するものではないが、特に、セラミックヒータ１の全長方向に対して平行に形成することが好ましい。リード部材７に働く応力は、図２（ｂ）の矢印に示すように、リード部材７を電極パッド４から垂直に引っ張る応力となる。この応力に対して、電極パッド４に溝４ａを形成して電極パッド４の表面積を大きくすることにより、引張応力を緩和することができるからである。
【００３１】
また、更に好ましくは、上記溝部４ａの間隔ｇを０．１〜１．５ｍｍとする。この間隔ｇが０．１ｍｍより小さいと、リード部材７による引張応力を支える電極パッド４の幅が狭いため使用中の熱サイクルによりリード部材７の引張強度が劣化しやすくなり、リード部材７に作用する力を電極パッド４で支えるのが難しくなり、引張強度が低下するので好ましくない。
【００３２】
また、上記溝部４ａの間隔ｇが１．５ｍｍを越えると、リード線７に対向する電極パッド４の領域の面積を上げる効果が小さくなるので、接合強度も下がるため好ましくない。
【００３３】
更に、電極パッド８の厚みは８０μｍ以下とすることが好ましい。８０μｍを超えると電極パッド８を構成する導電性粒子とセラミック体２の熱膨張差による応力が大きくなるので、使用中の熱サイクルにより疲労して電極パッド４のメタライズ強度が低下するためである。また、電極パッド８の厚みが１０μｍ未満では、電極パッド８中の導電性粒子のモザイク構造が十分形成されず、このため磁器中から拡散するガラスの拡散による強化も不充分となり、リード部材７の引張強度が弱くなってしまうので好ましくない。
【００３４】
溝部４ａの形成は、電極パッド４をセラミック体２にプリントする際に、そのパターンを形成する製版に溝８ａとなる部分を形成することにより形成することが好ましい。
【００３５】
なお、溝部４ａは電極パッド４表面に入るクラックを利用しても良い。このクラックによる溝部４ａの形成方法としては、電極パッド４を形成する時に、電極パッド４のバインダを硬めに調整し、円柱状に形成されたセラミック体２の周囲にセラミックシート８を周回密着する際に、電極パッド４の表面にセラミック体２の全長方向に略平行にクラックが入るものである。これは、電極パッド４用の導電性ペースト中に添加する可塑剤の量を減少させることによって、電極パッド４生成形体の可撓性を減少させることにより調整することができる。
クラックの方向については、必ずしもセラミック体２の全長方向に平行なクラックを形成しなくても良い。
【００３６】
また、電極パッド４を構成する高融点金属からなる導電性粒子の平均粒径は１〜５μｍとすることが好ましい。１μｍより小さいと電極パッド４の焼成収縮がセラミック体２の焼成収縮より大きくなるのでセラミック芯材との収縮差により電極パッド４に焼成時にクラックが入り、使用中の熱サイクルによりクラックが進展してリード部材７の剥離強度が低下するので、好ましくない。また、上記導電性粒子の平均粒径が５μｍより大きいと導電性粒子同志の焼結が不充分となり、リード部材７の引張強度が低下してしまうので好ましくない。
【００３７】
メッキ層５は、リード部材７を電極パッド４の表面にロウ材６で接合する際に、ロウ材６の流れを良くし、接合強度を増すために形成される。膜厚としては１〜５μｍが好ましい。メッキ層５の材質としては、Ｎｉ、Ｃｒ、若しくはこれらを主成分とする複合材料を使用することができる。
【００３８】
ロウ材６としては、その材質をＡｕ、Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ系のものが使用される。Ａｕ−Ｃｕを用いたロウ材６としては、Ａｕ含有量が２５〜９５重量％としＡｕ−ＮｉロウとしてはＡｕ含有量が５０〜９５重量％とすると、ロウ材６で接合する温度を１０００℃程度に設定でき、ロウ材６で接合後の残留応力を低減できるので好ましい。また、湿度が高い雰囲気中で使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ材６を用いた方がマイグレーションを発生しにくくなるので好ましい。
【００３９】
また、ロウ材６の表面には、更に、メッキ層５を形成すると腐食からロウ材６を保護するために好ましい。
【００４０】
更に、電極パッド４の端部からロウ材６の端部までの距離が少なくとも０．２ｍｍ以上あるようにすることが好ましい。前記距離が０．２ｍｍ未満であると、電極パッド４の端部がロウ材の収縮時に引っ張られて剥離しやすくなり、ロウ材６で接合する強度が低下するので、好ましくない。
【００４１】
また、図２に示す電極パッド４に形成されるスルーホール９の位置とロウ材６の端部６ａとの距離を少なくとも０．２ｍｍ以上にすると、良好なロウ材６で接合する強度を維持することができる。これにより、メッキ層５の表面に形成したロウ材６が固化する際に大きく収縮し、電極パッド４を剥がしてしまうというような不具合を防止できるからである。
【００４２】
リード部材７は、線状、平板状に形成され、材質として耐熱性が良好なＮｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等の金属製の材料を使用することが好ましい。これにより、発熱抵抗体３からの熱伝達により、リード部材７の温度が上昇して劣化するのを有効に防止することができる。また、リード部材７の材質としてＮｉやＦｅ−Ｎｉ合金を使用する場合は、その平均結晶粒径を４００μｍ以下とすることが好ましい。上記平均粒径が４００μｍを越えると、使用時の振動および熱サイクルによりロウ付け部近傍のリード部材７が疲労し、ロウ材６とリード部材７の接合界面付近にクラックが発生しやすい。他の材質についても、例えばリード部材７を形成する材質の平均結晶粒径がリード部材７の厚みより大きくなると、ロウ材６とリード部材７の境界付近の粒界に応力が集中してクラックが発生しやすいので好ましくない。
【００４３】
なお、ロウ材６で接合するの際の熱処理は、試料間のバラツキを小さくするためには、ロウ材６の融点より十分余裕をとった高めの温度で熱処理する必要があるが、リード部材７の平均結晶粒径を４００μｍ以下と小さくするためには、ロウ材６で接合するの際の温度をできるだけ下げ、処理時間を短くすればよい。
【００４４】
次に、図１（ｂ）の展開斜視図を用いて、本発明に用いられるセラミックヒータ１の製造方法を説明する。
【００４５】
まず、セラミックシート８に電極引出部３ａと電極パッド４を接続するためのスルーホール９を作製し、スル-ホール９の中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属からなる導電性粒子を主成分とする導体を充填し、その後セラミックシート８の表面に、発熱抵抗体３と電極引出部３ａを形成する。
【００４６】
そして、その裏面側にプリントや転写等の手法を用いて電極パッド４を形成する。こうして準備したセラミックシート８をセラミック芯材１０の表面に、発熱抵抗体３が内側になるように積層密着したのち１５００〜１６５０℃の還元雰囲気中で焼成することによりセラミック体２を形成する。
【００４７】
そしてさらに、電極パッド４の表面に電界メッキ法や無電界メッキ法によりメッキ層５を形成した後、メッキ層５上にリード部材７をロウ材６で接合し、接合したリード部材７とロウ材６の全領域にメッキ層５を形成することでセラミックヒータ１が形成される。
【００４８】
【実施例】
（実験例１）
Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とし、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂を合計１０重量％になるように調整した乾燥後のセラミックシート８を準備し、この表面に発熱抵抗体３を形成した。具体的には、Ｗ−Ｒｅを用い発熱長さ５ｍｍで４往復のパターンとなるように形成する屈曲部２３ｂとＷからなる電極引出部３ａとをプリントした。
【００４９】
次に、セラミックシート８の裏面に電極パッド４をプリント形成した。そして、Ｗからなる電極引出部３ａの末端にスルーホール９を形成し、ここにＷを有機溶剤および可塑剤に分散させた導電性ペーストを注入する事により電極パッド４と電極引出部３ａ間の導通をとった。
【００５０】
スルーホール９の位置は電極パッド４上に形成した。そして、発熱抵抗体３の表面にセラミックシート８と略同一の成分からなるコート層を形成して充分乾燥した後、さらに前記セラミックシート８と略同一の組成のセラミックスを分散させた積層液を塗布して、こうして準備したセラミックシート８をセラミック芯材２の周囲に巻回し、１５００〜１６００℃で焼成することにより、セラミック体２を得た。
【００５１】
この時、予め、電極パッド４に溝部４ａが形成できるように加工した雌型を有するプリント製版を用いて、以下の表１に示すように電極パッド４の表面に、溝部４ａを０．０５〜２．０ｍｍの間隔で形成したものであって、セラミック体２の周方向に形成した資料１及び全長方向に平行に形成した資料Ｎｏ．２〜７と、クラックを形成した資料Ｎｏ．９とを準備した。
【００５２】
資料Ｎｏ．９のクラックとしては、電極パッド４を形成するインク用に、バインダとしてエチルセルロースを、可塑剤としてＤＢＰを重量比で１０：１となるようにして調整し、さらに溶剤を添加して粘度調整したものを準備し、更にミックシート８上にプリント形成し、このようにして準備したセラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に周回密着して形成した。
【００５３】
このようにして生じさせたクラックを双眼顕微鏡にて観察すると、複数のクラックが全長方向に略平行に生じていた。
【００５４】
また、比較例として溝部４ａを形成しないＮｏ．８を作製して、これとの耐久性の変化を確認した。
【００５５】
但し、この時、全資料（１〜９）の電極パッド４の厚みは３０μｍに統一した。
【００５６】
【表１】

【００５７】
その後、電極パッド４上に無電界メッキ法によりＮｉからなるメッキ層５を形成し、リード部材７をロウ材６によりメッキ層５上に接合し、さらに、これらの上に無電界メッキ法によりＮｉからなるメッキ層５を形成した。このようにしてセラミックヒータ１を作製した。
【００５８】
このセラミックヒータ１のそれぞれに６００℃×２００時間の連続耐久テストをした後、電極パッド４の温度を常温から４００℃間を３分加熱、３分冷却の評価を行い、連続耐久テスト３０００回後のリード部材７の引張強度をプッシュプールゲージにて測定し、耐久テスト前のリード部材７における引張強度と比較した。なお、評価基準としては、リード部材７の引張強度が３０Ｎ以上であるものは◎、２０Ｎ以上３０Ｎ未満のものは○、１０Ｎ以上２０Ｎ未満のものは△、１０Ｎ未満のものは×とした。
【００５９】
これらの結果を、表１に示した。
【００６０】
【表２】

【００６１】
表２から判るように、溝部４ａを形成しなかったＮｏ．８は、耐久テスト後の引張強度が２０Ｎ以下と低くなった。これに対し、溝部４ａを形成したＮｏ．１〜７は、２０Ｎ以上の引張強度を示した。特に、全長方向に平行に形成した溝部４ａの間隔を０．１〜１．５ｍｍとしたＮｏ．２〜６は、耐久テスト後のリード部材７の引張強度が３０〜５０Ｎと高くなることが判った。
【００６２】
（実験例２）
セラミックヒータ１に形成する電極パッド４の厚みを１０〜８０μｍと変化させる以外は実験例１の資料Ｎｏ．４と同様の構成にしてリード部材７の耐久テスト後の引張強度を調査した。
【００６３】
評価基準としては、リード部材７の引張強度が３０Ｎ以上であるものは◎、２０Ｎ以上３０Ｎ未満のものは○、１０Ｎ以上２０Ｎ未満のものは△、１０Ｎ未満のものは×とした。
【００６４】
これらの結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】

【００６６】
表３から判るように、何れも１０Ｎ未満のものは無かったが、電極パッド４の厚みが１０μｍのＮｏ．１０は、耐久テスト後のリード部材７の引張強度が２６Ｎと低くなっていた。このＮｏ．１０は、電極パッド４の厚みが薄いため、引張強度が弱まっているものと推察した。
【００６７】
また、厚みが８０μｍのＮｏ．１６は、引張強度が２８Ｎと低くなっていた。このＮｏ．１６は、電極パッド４の厚みが６０μを越えるため、Ｗを主成分とする電極パッド４とセラミック体２の熱膨張差が、引張強度を低下させたものと推察した。
【００６８】
これに対し、上記厚みを２０〜６０μｍとしたＮｏ．１１〜１５は耐久テスト後の引張強度が３０Ｎ以上と良好な引張強度を示した。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱抵抗体を内蔵して成るセラミック体の表面に、前記発熱抵抗体に接続した電極パッドを形成し、該電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合してなるセラミックヒータにおいて、少なくとも、前記電極パッドのリード部材と対向する領域にクラックを発生させて複数の溝部を形成したために、接合面積が向上して電極パッドにロウ材で接合したリード部材が耐久後に剥離することなく、耐久性良好なセラミックヒータを提供できるものである。
【００７０】
また、前記セラミック体を円柱状に形成するとともに、前記リード部材は前記セラミック体の全長方向に略平行に接合され、かつ、前記電極パッドの溝部は前記リード部材に対して略平行に形成したために、リード部材に働く剥離応力に対する接合長さが増加して電極パッドにロウ材で接合したリード部材が耐久後に剥離することなく、耐久性良好なセラミックヒータを提供できるものである。
【００７２】
また、前記溝部同士の間隔を０．１〜１．５ｍｍとすることにより、使用中の熱サイクルに対して、リード部材の引張強度低下を抑制できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のセラミックヒータの斜視図であり、（ｂ）はその展開斜視図であり、（ｃ）は、発熱抵抗体パターンの拡大図である。
【図２】（ａ）は、本発明のセラミックヒータの電極パッドの拡大図であり、（ｂ）はリード部材に作用する応力を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、従来のセラミックヒータの斜視図であり、（ｂ）はその展開斜視図であり、（ｃ）はそのリード部材ロウ付け部の断面図である。
【符号の説明】
１：セラミックヒータ
２：セラミック体
３：発熱抵抗体
４：電極パッド
５：メッキ層
６：ロウ材
７：リード部材
８：セラミックシート
１０：セラミック芯材

Claims

発熱抵抗体を内蔵して成るセラミック体の表面に、前記発熱抵抗体に接続した電極パッドを形成し、該電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合してなるセラミックヒータにおいて、前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させて複数の溝部を形成したことを特徴とするセラミックヒータ。
前記セラミック体を円柱状に形成するとともに、前記リード部材は前記セラミック体の全長方向に略平行に接合され、かつ、前記溝部は前記リード部材に対して略平行に形成されていることを特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
発熱抵抗体を内蔵して成るセラミック体の表面に、前記発熱抵抗体に接続した電極パッドを形成し、該電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合するセラミックヒータの製造方法において、前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させる工程を備えていることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
発熱抵抗体のパターンが形成されたセラミックシートの表面に前記発熱抵抗体に接続される電極パッド用の生成形体のパターンを形成し、焼成した後、前記電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合するセラミックヒータの製造方法において、前記生成形体の可撓性を調整することにより前記焼成前に前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
セラミックシートの表面に発熱抵抗体のパターンを形成し、前記セラミックシートの裏面に前記発熱抵抗体に接続される電極パッド用の生成形体のパターンを形成した後、このセラミックシートを、前記発熱抵抗体のパターンが内側になるように円柱状のセラミック芯材の周囲に巻回し、焼成した後、前記電極パッドにロウ材を介してリード部材を接合するセラミックヒータの製造方法において、前記生成形体の可撓性を調整することにより前記巻回時に前記電極パッドにおける前記ロウ材との接合面にクラックを発生させることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
前記生成形体に含有される導電性粒子の平均粒径が１〜５μｍであることを特徴とする請求項４又は５に記載のセラミックヒータの製造方法。