JP6829022B2 - heater - Google Patents
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Description
本開示は、流体加熱用ヒータ，粉体加熱用ヒータ，気体加熱用ヒータ，酸素センサ用ヒータ，半田ゴテ用ヒータ等に用いられるヒータに関するものである。 The present disclosure relates to a heater used for a fluid heating heater, a powder heating heater, a gas heating heater, an oxygen sensor heater, a soldering iron heater, and the like.
棒状または筒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体と、発熱抵抗体に接続され、セラミック体の後端部にて露出した電極部と、該電極部に接合されたリード端子とを備えたヒータが知られている（例えば特許文献１を参照）。 A rod-shaped or tubular ceramic body, a heat-generating resistor provided inside the ceramic body, and an electrode portion connected to the heat-generating resistor and exposed at the rear end of the ceramic body are joined to the electrode portion. A heater provided with a lead terminal is known (see, for example, Patent Document 1).
上記のヒータは、棒状または筒状の芯材の後端部表面に電極部を設け、当該電極部を設けた芯材の表面に、発熱抵抗体パターンの印刷されたセラミックグリーンシートを前記電極部が露出するようにして巻きつけて焼成することで、作製されていた。 In the above heater, an electrode portion is provided on the surface of the rear end portion of a rod-shaped or tubular core material, and a ceramic green sheet on which a heat generating resistor pattern is printed is provided on the surface of the core material provided with the electrode portion. It was produced by wrapping it so that it was exposed and firing it.
ここで、芯材の表面に設けられた電極部は曲面になっているので、リード端子を電極部に接合する際の位置合わせが難しく、所望の位置に精度よく接合するのが難しいという問題があった。 Here, since the electrode portion provided on the surface of the core material has a curved surface, there is a problem that it is difficult to align the lead terminal when joining the electrode portion and it is difficult to accurately join the lead terminal to a desired position. there were.
そして、リード端子が所望の位置に精度よく接合されていないと、微妙な寸法のずれから当該ヒータを装置に取り付けた際にリード端子と電極部との接合部に応力が加わり、長期間の使用によってこの接合部が破損するおそれがあった。 If the lead terminals are not accurately joined at the desired positions, stress will be applied to the joint between the lead terminals and the electrodes when the heater is attached to the device due to slight dimensional deviations, and long-term use will occur. There was a risk of damage to this joint.
本開示は、上記事情に鑑みてなされたもので、リード端子を電極部に接合する際の位置合わせの精度をよくすることができるとともに、リード端子と電極部との接合部の破損が抑制されたヒータを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and it is possible to improve the accuracy of alignment when joining the lead terminal to the electrode portion, and it is possible to suppress damage to the joint portion between the lead terminal and the electrode portion. The purpose is to provide a heater.
本開示のヒータは、棒状または筒状であって外周面に凹部を有するセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体と、前記セラミック体の凹部の底面に設けられて前記発熱抵抗体に接続された電極部と、該電極部に接合されたリード端子とを備えており、該リード端子は、前記電極部から立ち上がる第１部分と、前記セラミック体の長さ方向に沿って伸びた第２部分とを備えており、前記第１部分が前記凹部の側壁に沿って立ち上がっており、前記第１部分および前記電極部を接合する接合材と前記側壁との間に間隙を有していることを特徴とする。 The heater of the present disclosure is a rod-shaped or tubular ceramic body having a recess on the outer peripheral surface, a heat generating resistor provided inside the ceramic body, and a heat generating resistor provided on the bottom surface of the recess of the ceramic body. It includes an electrode portion connected to a resistor and a lead terminal joined to the electrode portion, and the lead terminal has a first portion rising from the electrode portion and a length direction of the ceramic body. It is provided with an extended second portion, the first portion rising along the side wall of the recess, and having a gap between the joining material for joining the first portion and the electrode portion and the side wall. It is characterized by doing.
本開示のヒータによれば、リード端子を電極部に接合する際の位置合わせの精度をよくすることができる。これにより、長期間の使用によっても、リード端子と電極部との接合部の破損を抑制することができる。 According to the heater of the present disclosure, the accuracy of alignment when joining the lead terminal to the electrode portion can be improved. As a result, damage to the joint portion between the lead terminal and the electrode portion can be suppressed even after long-term use.
以下、ヒータの実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the heater will be described with reference to the drawings.
図１（ａ）はヒータの実施形態の一例の概略斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すヒータの矢印方向に見た図である。また、図２は図１（ｂ）に示すｉｉ−ｉｉ線で切断した断面図である。 FIG. 1A is a schematic perspective view of an example of an embodiment of a heater, and FIG. 1B is a view seen in the direction of the arrow of the heater shown in FIG. 1A. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ii-ii shown in FIG. 1 (b).
図１および図２に示すヒータ１は、棒状または筒状であって外周面に凹部を有するセラミック体２と、セラミック体２の内部に設けられた発熱抵抗体３と、セラミック体２の凹部２１の底面に設けられて発熱抵抗体３に接続された電極部４と、電極部４に接合されたリード端子５とを備えており、リード端子５は、電極部４から立ち上がる第１部分５１と、セラミック体２の長さ方向に沿って伸びた第２部分５２とを備えており、第１部分５１が凹部２１の側壁に沿って立ち上がっている。 The heater 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a ceramic body 2 which is rod-shaped or tubular and has a recess on the outer peripheral surface, a heat generating resistor 3 provided inside the ceramic body 2, and a recess 21 of the ceramic body 2. The electrode portion 4 provided on the bottom surface of the ceramic and connected to the heat generating resistor 3 and the lead terminal 5 joined to the electrode portion 4 are provided, and the lead terminal 5 has a first portion 51 rising from the electrode portion 4. A second portion 52 extending along the length direction of the ceramic body 2 is provided, and the first portion 51 rises along the side wall of the recess 21.
本実施形態のヒータ１は、例えば、セラミック体２の周囲に液体、気体および粉体のような流体の被加熱物を通過させて加熱させることができる。ヒータ１におけるセラミック体２は、長さ方向を有する棒状または筒状の部材である。棒状としては、例えば円柱状または角柱状等が挙げられる。なお、ここでいう棒状とは、例えば特定の方向に長く伸びた板状も含んでいる。また、筒状としては、例えば円筒状または角筒状が挙げられる。図１に示すヒータ１においては、セラミック体２は円筒状である。 The heater 1 of the present embodiment can be heated by passing a fluid object to be heated such as a liquid, a gas, and a powder around the ceramic body 2, for example. The ceramic body 2 in the heater 1 is a rod-shaped or tubular member having a length direction. Examples of the rod shape include a columnar shape and a prismatic shape. The rod shape referred to here also includes, for example, a plate shape elongated in a specific direction. Further, as the tubular shape, for example, a cylindrical shape or a square tubular shape can be mentioned. In the heater 1 shown in FIG. 1, the ceramic body 2 has a cylindrical shape.
セラミック体２が筒状（円筒状）である場合には、ヒータ１はセラミック体２の内周面または外周面に被加熱物を接触させて加熱するように用いられる。また、図示しないが、セラミック体２が棒状の場合は、ヒータ１はセラミック体２の外周面に被加熱物を接触させて加熱するように用いられる。 When the ceramic body 2 has a tubular shape (cylindrical shape), the heater 1 is used so as to bring the object to be heated into contact with the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the ceramic body 2 to heat the ceramic body 2. Although not shown, when the ceramic body 2 has a rod shape, the heater 1 is used so as to bring the object to be heated into contact with the outer peripheral surface of the ceramic body 2 to heat the ceramic body 2.
セラミック体２は、絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁性のセラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウムが挙げられる。熱伝導率に優れるという点では窒化アルミニウムを用いることが好ましい。一方、耐酸化性があって製造しやすい点ではアルミナを用いることが好ましい。 The ceramic body 2 is made of an insulating ceramic material. Examples of the insulating ceramic material include alumina, silicon nitride or aluminum nitride. It is preferable to use aluminum nitride in terms of excellent thermal conductivity. On the other hand, it is preferable to use alumina because it has oxidation resistance and is easy to manufacture.
セラミック体２が円筒状である場合の寸法は、例えば長さ方向の全長が４０〜１５０ｍｍ、外径が４〜３０ｍｍ、内径が１〜２８ｍｍに設定することができる。また、セラミック体が円柱状の場合の寸法は、例えば長さ方向の全長が４０〜１５０ｍｍ、外径が４〜３０ｍｍに設定することができる。 When the ceramic body 2 has a cylindrical shape, the dimensions can be set, for example, to have a total length of 40 to 150 mm in the length direction, an outer diameter of 4 to 30 mm, and an inner diameter of 1 to 28 mm. When the ceramic body is cylindrical, the dimensions can be set, for example, to have a total length of 40 to 150 mm in the length direction and an outer diameter of 4 to 30 mm.
セラミック体２は、外周面に凹部２１を有している。この凹部２１は、後述するようにセラミック体２の内部に設けられた電極部４を露出させて、リード端子５を当該凹部２１の内側で電極部４に接合させることができるようにしたものである。 The ceramic body 2 has a recess 21 on the outer peripheral surface. As will be described later, the recess 21 exposes the electrode portion 4 provided inside the ceramic body 2 so that the lead terminal 5 can be joined to the electrode portion 4 inside the recess 21. is there.
セラミック体２の内部には、発熱抵抗体３が設けられている。言い換えると、セラミック体２には発熱抵抗体３が埋設されている。発熱抵抗体３は、電流が流れることによって発熱してセラミック体２を加熱するものである。発熱抵抗体３の一端が後述する一対の引出電極９のうちの一方と電気的に接続され、他端が後述する一対の引出電極９のうちの他方と電気的に接続されている。図示していないが、発熱抵抗体３は、長さ方向に繰り返して折り返しながら周方向に沿って設けられた折り返し部（蛇行部）を有している。 A heat generating resistor 3 is provided inside the ceramic body 2. In other words, the heat generating resistor 3 is embedded in the ceramic body 2. The heat generation resistor 3 heats the ceramic body 2 by generating heat when an electric current flows. One end of the heat generating resistor 3 is electrically connected to one of the pair of drawer electrodes 9 described later, and the other end is electrically connected to the other of the pair of drawer electrodes 9 described later. Although not shown, the heat generating resistor 3 has a folded-back portion (serpentine portion) provided along the circumferential direction while being repeatedly folded back in the length direction.
発熱抵抗体３は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはレニウム（Ｒｅ）等の高融点の金属を主成分とした導電体から成る。発熱抵抗体３の寸法は、例えば、幅を０．３〜２ｍｍ、厚みを０．０１〜０．１ｍｍ、全長を５００〜５０００ｍｍに設定することができる。これらの寸法は、発熱抵抗体３の発熱温度および発熱抵抗体３に加える電圧等によって適宜設定される。 The heat generation resistor 3 is made of a conductor mainly composed of a metal having a high melting point such as tungsten (W), molybdenum (Mo) or rhenium (Re). The dimensions of the heat generating resistor 3 can be set, for example, to have a width of 0.3 to 2 mm, a thickness of 0.01 to 0.1 mm, and a total length of 500 to 5000 mm. These dimensions are appropriately set according to the heat generation temperature of the heat generation resistor 3, the voltage applied to the heat generation resistor 3, and the like.
セラミック体２の凹部２１の底面には、発熱抵抗体３に接続された電極部４が設けられている。電極部４は、外部の電源と発熱抵抗体３とを電気的に接続するためのものである。この電極部４は、セラミック体２の後端側の２か所にそれぞれ設けられ、リード端子５が接合されて当該リード端子５を介して外部の電源に接続される。 An electrode portion 4 connected to the heat generating resistor 3 is provided on the bottom surface of the recess 21 of the ceramic body 2. The electrode portion 4 is for electrically connecting an external power source and the heat generating resistor 3. The electrode portions 4 are provided at two locations on the rear end side of the ceramic body 2, and the lead terminals 5 are joined to each other and connected to an external power source via the lead terminals 5.
電極部４は、例えばタングステン、モリブデン等の金属材料からなり、発熱抵抗体３と同じ金属材料であってもよく、異なる金属材料であってもよい。電極部４の寸法は、例えば長さを９ｍｍに、幅を５ｍｍに、厚みを０．０２ｍｍに設定することができる。 The electrode portion 4 is made of a metal material such as tungsten or molybdenum, and may be the same metal material as the heat generating resistor 3 or may be a different metal material. The dimensions of the electrode portion 4 can be set, for example, to have a length of 9 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 0.02 mm.
リード端子５は、電極部４から立ち上がる第１部分５１と、セラミック体２の長さ方向に沿って伸びた第２部分５２とを有しており、第１部分５１と第２部分５２とは屈曲部を介して接続されている。リード端子５としては、例えばニッケルまたは銅の金属からなる線材または板材を用いることができる。リード端子５の断面形状としては、例えば円形状、楕円形状、長方形状、円環状などが挙げられる。リード端子５が断面円形の場合の直径は、例えば０．５〜２．０ｍｍとされる。 The lead terminal 5 has a first portion 51 rising from the electrode portion 4 and a second portion 52 extending along the length direction of the ceramic body 2, and the first portion 51 and the second portion 52 are It is connected via a bend. As the lead terminal 5, for example, a wire rod or a plate material made of nickel or copper metal can be used. Examples of the cross-sectional shape of the lead terminal 5 include a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and an annular shape. When the lead terminal 5 has a circular cross section, the diameter is, for example, 0.5 to 2.0 mm.
接合材６は、リード端子５のうち電極部４から立ち上がる第１部分５１と電極部４とを接合しており、第１部分５１を中心として電極部４上に広がっている。接合材６としては、例えば銀ろう、銀銅ろう等のろう材を用いることができる。 The joining material 6 joins the first portion 51 of the lead terminal 5 rising from the electrode portion 4 and the electrode portion 4, and extends on the electrode portion 4 centering on the first portion 51. As the bonding material 6, for example, a brazing material such as silver brazing or silver copper brazing material can be used.
リード端子５を構成する第１部分５１の長さは、例えば１．０ｍｍ〜３．０ｍｍに設定される。また、第１部分５１の立ち上がる方向としては、電極部４の表面から垂直な方向および垂直な方向から見て２０°以下で傾いていてもよい。傾く方向は、セラミック体２の長さ方向、セラミック体２の周方向、および、これらの合わさった方向のいずれでもよい。特に、第１部分５１が電極部４の表面に対して垂直な方向に立ち上がる場合には、接合材６を第１部分５１の周囲に均等に濡れ広げやすくすることができる。そのため、少ない接合材６でリード端子５を強固に保持することができる。 The length of the first portion 51 constituting the lead terminal 5 is set to, for example, 1.0 mm to 3.0 mm. Further, the rising direction of the first portion 51 may be inclined at 20 ° or less when viewed from the surface of the electrode portion 4 in a vertical direction and a vertical direction. The tilting direction may be any of the length direction of the ceramic body 2, the circumferential direction of the ceramic body 2, and the combined direction of these. In particular, when the first portion 51 rises in a direction perpendicular to the surface of the electrode portion 4, the bonding material 6 can be easily spread evenly around the first portion 51. Therefore, the lead terminal 5 can be firmly held with a small amount of bonding material 6.
なお、凹部２１の幅（セラミック体２の周方向の沿った幅）は例えば１〜６ｍｍとされる。また、凹部２１の深さ（セラミック体２の径方向に沿った距離）は例えば０．１〜１．５ｍｍとされる。 The width of the recess 21 (width along the circumferential direction of the ceramic body 2) is, for example, 1 to 6 mm. The depth of the recess 21 (distance along the radial direction of the ceramic body 2) is, for example, 0.1 to 1.5 mm.
そして、リード端子５の第１部分５１が凹部２１の側壁に沿って立ち上がっている。ここで、リード端子５が凹部２１の側壁に沿って立ち上がっているとは、リード端子５が凹部２１の側壁に直接接触している場合や、リード端子５の第１部分５１と凹部２１との間に接合材６が入り込んでいる場合のことを意味している。 Then, the first portion 51 of the lead terminal 5 rises along the side wall of the recess 21. Here, the fact that the lead terminal 5 rises along the side wall of the recess 21 means that the lead terminal 5 is in direct contact with the side wall of the recess 21, or that the first portion 51 of the lead terminal 5 and the recess 21 are in contact with each other. It means that the bonding material 6 is inserted between them.
この構成により、リード端子５の第１部分５１が凹部２１の側壁に沿って支えられた状態で、リード端子５を電極部４に接合することができるため、リード端子５を電極部４の所望の位置に精度よく接合することができる。さらに、棒状または筒状の芯材の後端部表面に電極部を設け、発熱抵抗体パターンの印刷されたセラミックグリーンシートを芯材の表面に電極部が露出するようにして巻きつけて作製されるヒータに比べて、本実施形態のヒータ１は凹部２１を除く領域に発熱抵抗体３を配置できるのでヒータ１の均熱性を向上させることができ、かつ芯材の後端部を露出させなくてもよいのでヒータ１を小型化できる。 With this configuration, the lead terminal 5 can be joined to the electrode portion 4 while the first portion 51 of the lead terminal 5 is supported along the side wall of the recess 21, so that the lead terminal 5 can be joined to the electrode portion 4 as desired. Can be joined accurately to the position of. Further, an electrode portion is provided on the surface of the rear end portion of the rod-shaped or tubular core material, and a ceramic green sheet on which a heat generating resistor pattern is printed is wound around the surface of the core material so that the electrode portion is exposed. In the heater 1 of the present embodiment, the heat generating resistor 3 can be arranged in the region other than the recess 21, so that the heat equalizing property of the heater 1 can be improved and the rear end portion of the core material is not exposed. Therefore, the heater 1 can be miniaturized.
また、凹部２１としては、図３に示すように、セラミック体２の端面と外周面とに開口している構成とすることができる。ここで、凹部２１がセラミック体２の端面と外周面とに開口している構成とは、凹部２１がセラミック体２の端面に向かって開放している構成のことであり、言い換えると、セラミック体２の厚み方向の外表面側の一部が端面から切り欠かれた構成のことである。また、ここでいうセラミック体２の端面とは、セラミック体２の長さ方向の後端側の端面のことである。 Further, as shown in FIG. 3, the recess 21 may be configured to be open to the end surface and the outer peripheral surface of the ceramic body 2. Here, the configuration in which the recess 21 is open to the end face and the outer peripheral surface of the ceramic body 2 is a configuration in which the recess 21 is open toward the end face of the ceramic body 2, in other words, the ceramic body. It is a configuration in which a part of the outer surface side in the thickness direction of No. 2 is cut out from the end face. Further, the end face of the ceramic body 2 referred to here is an end face on the rear end side of the ceramic body 2 in the length direction.
この構成によれば、リード端子５をスライドさせたりするなどリード端子５の電極部４への接合方法の自由度が増えるとともに、開放空間が増えてリード端子５と電極部４との接合部からの熱放散性を向上させて、リード端子５と電極部４との接合部の耐久性を向上させることができる。 According to this configuration, the degree of freedom of the method of joining the lead terminal 5 to the electrode portion 4 is increased by sliding the lead terminal 5, and the open space is increased from the joint portion between the lead terminal 5 and the electrode portion 4. It is possible to improve the heat dissipation property of the lead terminal 5 and the durability of the joint portion between the lead terminal 5 and the electrode portion 4.
なお、図４に示すように、セラミック体２の厚み方向の内表面側の部位（芯材）が後端側に突出した形状であってもよい。 As shown in FIG. 4, the portion (core material) on the inner surface side in the thickness direction of the ceramic body 2 may have a shape protruding toward the rear end side.
また、図５に示すように、凹部２１がスリット状であってセラミック体２の一方の端面から他方の端面に向かって伸びている構成とすることもできる。なお、ここでいうセラミック体２の一方の端面とは長さ方向の後端側の端面のことであり、セラミック体２の他方の端面とは長さ方向の先端側の端面のことである。 Further, as shown in FIG. 5, the recess 21 may have a slit shape and extend from one end face of the ceramic body 2 toward the other end face. The one end face of the ceramic body 2 referred to here is the end face on the rear end side in the length direction, and the other end face of the ceramic body 2 is the end face on the front end side in the length direction.
凹部２１が、セラミック体２の長さ方向に延び、かつセラミック体２の周方向に沿った方向の幅の狭いスリット状とされていることで、ヒータ１の長さ方向および周方向の均熱性が向上する。また、凹部２１が幅の狭いスリット状であることで、リード端子５の電極部４への接合時により固定しやすく、固定位置の精度をより向上させることができる。 The recess 21 extends in the length direction of the ceramic body 2 and has a narrow slit shape in the direction along the circumferential direction of the ceramic body 2, so that the heat equalizing property in the length direction and the circumferential direction of the heater 1 is formed. Is improved. Further, since the recess 21 has a narrow slit shape, it is easier to fix the lead terminal 5 when it is joined to the electrode portion 4, and the accuracy of the fixing position can be further improved.
凹部２１がスリット状である場合の幅（セラミック体２の周方向の沿った幅）は、例えば０．５〜４ｍｍとされる。 When the recess 21 has a slit shape, the width (width along the circumferential direction of the ceramic body 2) is, for example, 0.5 to 4 mm.
なお、図５に示すヒータ１は、スリット状の凹部２１がセラミック体２の後端側の端面に開口しているものであるが、セラミック体２の後端側の端面に開口していないものであってもよい。 The heater 1 shown in FIG. 5 has a slit-shaped recess 21 opened on the rear end surface of the ceramic body 2, but does not open on the rear end surface of the ceramic body 2. It may be.
また、図６に示すように、凹部２１がセラミック体２の一方の端面（後端側の端面）、外周面および他方の端面（先端側の端面）に開口している構成とすることもできる。ここで、凹部２１がセラミック体２の一方の端面、外周面および他方の端面に開口している構成とは、凹部２１がセラミック体２の一方の端面から他方の端面にかけて延びている構成のことであり、言い換えると、セラミック体２の厚み方向の外表面側の一部が一端から他端にかけて切り欠かれた構成のことである。 Further, as shown in FIG. 6, the recess 21 may be configured to be open to one end surface (end surface on the rear end side), the outer peripheral surface and the other end surface (end surface on the front end side) of the ceramic body 2. .. Here, the configuration in which the recess 21 is open to one end face, the outer peripheral surface, and the other end face of the ceramic body 2 means that the recess 21 extends from one end face of the ceramic body 2 to the other end face. In other words, it is a configuration in which a part of the ceramic body 2 on the outer surface side in the thickness direction is cut out from one end to the other end.
この構成によっても、リード端子５の電極部４への接合方法の自由度が増えるとともに
、開放空間が増えてリード端子５と電極部４との接合部からの熱放散性を向上させて、リード端子５と電極部４との接合部の耐久性を向上させることができる。また、ヒータ１の長さ方向および周方向の均熱性を向上させることができる。さらに、リード端子５の電極部４への接合時に固定しやすく、固定位置の精度を向上させることができる。
This configuration also increases the degree of freedom in the method of joining the lead terminal 5 to the electrode portion 4, increases the open space, improves the heat dissipation from the joint portion between the lead terminal 5 and the electrode portion 4, and leads. The durability of the joint portion between the terminal 5 and the electrode portion 4 can be improved. Further, the heat equalizing property in the length direction and the circumferential direction of the heater 1 can be improved. Further, it is easy to fix the lead terminal 5 at the time of joining to the electrode portion 4, and the accuracy of the fixing position can be improved.
また、図７に示すように、平面視したときに、凹部２１の隅部の形状が弧状である構成とすることもできる。なお、図７（ａ）は図１に示す凹部２１の隅部の形状を弧状にしたものであり、図７（ｂ）は図７（ａ）の凹部２１の隅部の形状をさらに丸くして全体がほぼ円形状となったものであり、図７（ｃ）は図３に示す凹部２１の隅部の形状を弧状にしたものである。これにより、凹部２１の隅部にクラックが生じるのを抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 7, the shape of the corner portion of the concave portion 21 may be arcuate when viewed in a plan view. Note that FIG. 7A shows the shape of the corner of the recess 21 shown in FIG. 1 in an arc shape, and FIG. 7B shows the shape of the corner of the recess 21 in FIG. 7A being further rounded. As a whole, the shape is substantially circular, and FIG. 7 (c) shows the shape of the corner of the recess 21 shown in FIG. 3 in an arc shape. As a result, it is possible to prevent cracks from occurring in the corners of the recess 21.
図１〜図７に示すヒータ１は、リード端子５の電極部４への接合部をセラミック体２の長手方向に垂直な断面で見たとき、凹部２１がセラミック体２の中心に対して対向する位置にそれぞれ１箇所ずつある。このように、凹部２１が対向していることで、凹部２１間の距離が最も離れているので、熱サイクルがセラミック体２にかかった時の熱応力が分散され、熱応力による凹部２１を起点としたクラックを防止することができる。 In the heater 1 shown in FIGS. 1 to 7, the recess 21 faces the center of the ceramic body 2 when the joint portion of the lead terminal 5 to the electrode portion 4 is viewed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the ceramic body 2. There is one place for each position. In this way, since the recesses 21 face each other, the distance between the recesses 21 is the longest, so that the thermal stress when the thermal cycle is applied to the ceramic body 2 is dispersed, and the recess 21 due to the thermal stress is the starting point. It is possible to prevent cracks.
次に、本実施形態のヒータの製造方法の一例について説明する。なお、本例では、セラミック体２が円筒状のアルミナ質セラミックスからなる場合の例について説明する。 Next, an example of the method for manufacturing the heater of the present embodiment will be described. In this example, an example in which the ceramic body 2 is made of cylindrical alumina ceramics will be described.
まず、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ２が合計で１０質量％以内になるように調整したアルミナ質セラミックグリーンシートを作製する。 First, an alumina ceramic green sheet containing Al 2 O 3 as a main component and adjusted so that SiO 2 , CaO, MgO, and ZrO 2 are within 10% by mass in total is produced.
また、上記成分を混合してプレス成型や押し出し成型等で棒状または筒状の成型体を作製する。 In addition, the above components are mixed to produce a rod-shaped or tubular molded body by press molding, extrusion molding, or the like.
発熱抵抗体パターン又は電極部パターンの材料としては、セラミック体２との同時焼成によって作製が可能なＷ，Ｍｏ，Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするものを用いる。このとき、ヒータの用途に応じて、発熱抵抗体３となる抵抗体ペーストのパターンの長さや折り返しパターンの距離・間隔やパターンの線幅を変更することにより、発熱抵抗体３の発熱位置や抵抗値を所望の値に設定する。 As the material of the heat generating resistor pattern or the electrode portion pattern, a material containing a refractory metal such as W, Mo, Re, which can be produced by simultaneous firing with the ceramic body 2, as a main component is used. At this time, the heat generation position and resistance of the heat generation resistor 3 are changed by changing the length of the pattern of the resistor paste to be the heat generation resistor 3, the distance / interval of the folded pattern, and the line width of the pattern according to the application of the heater. Set the value to the desired value.
次に、転写フィルムたとえばＰＥＴフィルム等に発熱抵抗体３となる抵抗体ペーストを用いた発熱抵抗体パターンおよび電極部４となる電極部パターンをそれぞれ別のＰＥＴフィルムにスクリーン印刷等の手法を用いて印刷する。発熱抵抗体パターンが印刷されたＰＥＴフィルムを棒状又は筒状成型体の側面に押し付けるようにして巻き付けて転写を行う。次に電極部パターンが印刷されたＰＥＴフィルムを同様に成形体に転写する。これらのパターンが転写された成型体にシート状に成形した，セラミックグリーンシートに金型等を用いて凹部となる孔または切欠きを設け、密着液を用いて電極部パターンが露出する様に積層することで、電極部パターンが露出し、内部に発熱抵抗体パターンを有するセラミック体２となる棒状または筒状の成型体を得られる。 Next, a transfer film such as a PET film using a resistor paste that serves as a heat generating resistor 3 and an electrode portion pattern that serves as an electrode portion 4 are printed on different PET films by screen printing or the like. Print. The PET film on which the heat generation resistor pattern is printed is wound so as to be pressed against the side surface of the rod-shaped or tubular molded body, and the transfer is performed. Next, the PET film on which the electrode pattern is printed is transferred to the molded product in the same manner. A sheet was formed on the molded body to which these patterns were transferred. The ceramic green sheet was provided with holes or notches to be recesses using a mold or the like, and laminated so that the electrode pattern was exposed using an adhesive liquid. By doing so, the electrode portion pattern is exposed, and a rod-shaped or tubular molded body that becomes a ceramic body 2 having a heat generating resistor pattern inside can be obtained.
次に、得られた棒状または筒状の成形体を水素ガス等の非酸化性ガス雰囲気中で１５００℃〜１６００℃程度で焼成する。さらに、接合材６としてＡｕ、ＡｕＣｕ、ＡｇＣｕ、Ａｇロウ等のろう材を用いて、電極部４とＮｉからなるリード端子５とを接合する。リード端子５は、Ｎｉ線材として接続しても良いし、又は、Ｎｉ線を電極に接続後、絶縁チューブをＮｉ線に設けても良い。上記接合材６を用いてリード端子５を接合する際に、電極部４に接触するリード端子５の第１部分５１の外周に薄いシート状に加工されたろう材をあらかじめ巻きつけておき、ろう材を加熱溶融させるのがよい。 Next, the obtained rod-shaped or tubular molded product is fired at about 1500 ° C. to 1600 ° C. in a non-oxidizing gas atmosphere such as hydrogen gas. Further, a brazing material such as Au, AuCu, AgCu, or Ag wax is used as the bonding material 6 to bond the electrode portion 4 and the lead terminal 5 made of Ni. The lead terminal 5 may be connected as a Ni wire rod, or the insulating tube may be provided on the Ni wire after connecting the Ni wire to the electrode. When joining the lead terminal 5 using the joining material 6, a brazing material processed into a thin sheet is wound in advance around the outer circumference of the first portion 51 of the lead terminal 5 in contact with the electrode portion 4, and the brazing material is used. It is better to heat and melt.
以上の方法により、本実施形態のヒータ１を作製することができる。 By the above method, the heater 1 of the present embodiment can be manufactured.
１：ヒータ
２：セラミック体
２１：凹部
３：発熱抵抗体
４：電極部
５：リード端子
５１：第１部分
５２：第２部分
６：接合材
1: Heater 2: Ceramic body 21: Recessed part 3: Heat generation resistor 4: Electrode part 5: Lead terminal 51: First part 52: Second part 6: Bonding material
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