JPWO2020111196A1 - heater - Google Patents

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達哉 谷口
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Abstract

本開示のヒータは、棒状または筒状であって、一端および他端を有する絶縁基体と、絶縁基体の内部に設けられて、絶縁基体の側面に引き出された発熱抵抗体と、側面のうち発熱抵抗体が引き出された部位に設けられた導電層と、導電層を介して発熱抵抗体に電気的に接続されたリード端子とを備える。リード端子は、導電層に接合された第１部分と、第１部分よりも一端側に位置する第２部分とを有する。第２部分は、導電層から離間しており、第２部分の一端側の端部が、導電層の一端側の端部よりも他端側に位置している。The heater of the present disclosure is a rod-shaped or tubular insulating substrate having one end and the other end, a heat generating resistor provided inside the insulating substrate and drawn out to the side surface of the insulating substrate, and heat generation among the side surfaces. It includes a conductive layer provided at a portion where the resistor is pulled out, and a lead terminal electrically connected to the heat generating resistor via the conductive layer. The lead terminal has a first portion joined to the conductive layer and a second portion located one end side of the first portion. The second portion is separated from the conductive layer, and the end portion of the second portion on one end side is located on the other end side of the end portion on one end side of the conductive layer.

Description

本開示は、例えば燃焼式車載暖房装置における点火用もしくは炎検知用のヒータ、石油ファンヒータ等の各種燃焼機器の点火用のヒータ、ディーゼルエンジンのグロープラグ用のヒータ、酸素センサ等の各種センサ用のヒータ、流体加熱装置等の各種熱交換ユニット用のヒータまたは測定機器の加熱用のヒータ等に利用されるヒータに関する。 The present disclosure relates to, for example, heaters for ignition or flame detection in combustion-type in-vehicle heating devices, heaters for ignition of various combustion devices such as oil fan heaters, heaters for glow plugs of diesel engines, and various sensors such as oxygen sensors. The present invention relates to a heater used for various heat exchange units such as a fluid heating device, a heater for heating a measuring device, and the like.

従来、棒状のセラミック基体と、セラミック基体に埋設された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電気的に接続され、セラミック基体の外表面に設けられた電極パッドと、一端部が電極パッドを介してセラミック基体に接続されたリード端子と、を備えるヒータが知られている（例えば、特許文献１を参照）。 Conventionally, a rod-shaped ceramic substrate, a heat generating resistor embedded in the ceramic substrate, an electrode pad electrically connected to the heat generating resistor and provided on the outer surface of the ceramic substrate, and one end via an electrode pad A heater including a lead terminal connected to a ceramic substrate is known (see, for example, Patent Document 1).

近年、ヒータの小型化、およびヒータの発熱温度の高温化が進められている。それに伴って、急激に発熱する発熱抵抗体の熱が電極パッドおよびリード端子に移動しやすくなり、セラミック基体とリード端子との接続部にかかる熱応力が大きくなる傾向がある。従来のヒータでは、リード端子の一端部全体が、電極パッドを介して、セラミック基体に接続されているため、セラミック基体とリード端子との接続部にかかる熱応力が大きくなると、リード端子の電極パッドからの剥離やセラミック基体のクラックが発生しやすくなる。 In recent years, the miniaturization of heaters and the increase in heat generation temperature of heaters have been promoted. Along with this, the heat of the heat generating resistor that rapidly generates heat tends to be easily transferred to the electrode pad and the lead terminal, and the thermal stress applied to the connection portion between the ceramic substrate and the lead terminal tends to increase. In the conventional heater, the entire end of the lead terminal is connected to the ceramic substrate via the electrode pad. Therefore, when the thermal stress applied to the connection portion between the ceramic substrate and the lead terminal becomes large, the electrode pad of the lead terminal is used. Peeling from the ceramic substrate and cracks in the ceramic substrate are likely to occur.

特開２０１７−１０７７３２号公報JP-A-2017-107732

本開示の一つの態様のヒータは、棒状または筒状であって、一端および他端を有する絶縁基体と、該絶縁基体の内部に設けられて、前記絶縁基体の側面に引き出された発熱抵抗体と、前記側面のうち前記発熱抵抗体が引き出された部位に設けられた導電層と、該導電層を介して前記発熱抵抗体に電気的に接続されたリード端子と、を備える。前記リード端子は、前記導電層に接合された第１部分と、該第１部分よりも前記一端側に位置する第２部分と、を有しており、前記第２部分は、前記導電層から離間しており、前記第２部分の前記一端側の端部が、前記導電層の前記一端側の端部よりも前記他端側に位置している。 The heater of one aspect of the present disclosure is a rod-shaped or tubular insulating substrate having one end and the other end, and a heat generating resistor provided inside the insulating substrate and drawn out to the side surface of the insulating substrate. A conductive layer provided at a portion of the side surface from which the heat generating resistor is pulled out, and a lead terminal electrically connected to the heat generating resistor via the conductive layer. The lead terminal has a first portion bonded to the conductive layer and a second portion located on one end side of the first portion, and the second portion is from the conductive layer. The second portion is separated, and the end portion on the one end side of the second portion is located on the other end side of the end portion on the one end side of the conductive layer.

本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態に係るヒータを示す断面図である。 図１のＡ部における要部拡大断面図である。 本開示の一実施形態に係るヒータの要部拡大側面図である。 本開示の他の実施形態に係るヒータを示す断面図である。 The purposes, features, and advantages of this disclosure will become clearer from the detailed description and drawings below.
It is sectional drawing which shows the heater which concerns on one Embodiment of this disclosure. It is an enlarged cross-sectional view of a main part in part A of FIG. It is an enlarged side view of the main part of the heater which concerns on one Embodiment of this disclosure. It is sectional drawing which shows the heater which concerns on other embodiment of this disclosure.

以下、本開示のヒータの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the heater of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本開示の一実施形態に係るヒータを示す断面図であり、図２は、図１のＡ部における要部拡大断面図であり、図３は、本開示の一実施形態に係るヒータの要部拡大側面図である。なお、図３では、導電層およびリード端子以外の部分を省略して図示している。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heater according to an embodiment of the present disclosure, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in part A of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view according to an embodiment of the present disclosure. It is an enlarged side view of the main part of a heater. In FIG. 3, parts other than the conductive layer and the lead terminal are omitted.

本実施形態のヒータ１は、絶縁基体１０と、発熱抵抗体２０と、導電層３０と、リード端子４０とを備えている。 The heater 1 of the present embodiment includes an insulating substrate 10, a heat generating resistor 20, a conductive layer 30, and a lead terminal 40.

絶縁基体１０は、棒状の部材であり、長手方向（図１における左右方向）における一端（以下、第１端ともいう）１１、および他端（以下、第２端ともいう）１２を有している。絶縁基体１０は、角棒状、丸棒状等の形状を有していてもよく、その他の形状を有していてもよい。本実施形態では、絶縁基体１０の形状は、丸棒状とされている。また、絶縁基体１０は、第１端１１側の端部が半球状の形状であるように構成されていてもよい。 The insulating substrate 10 is a rod-shaped member, and has one end (hereinafter, also referred to as the first end) 11 and the other end (hereinafter, also referred to as the second end) 12 in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1). There is. The insulating substrate 10 may have a shape such as a square bar or a round bar, or may have other shapes. In the present embodiment, the shape of the insulating substrate 10 is a round bar shape. Further, the insulating substrate 10 may be configured such that the end portion on the first end 11 side has a hemispherical shape.

絶縁基体１０は、電気絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁基体１０で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物セラミックスまたは窒化珪素質セラミックス等の電気絶縁性を有するセラミックスが挙げられる。 The insulating substrate 10 is made of an electrically insulating ceramic material. Examples of the ceramic material used in the insulating substrate 10 include ceramics having electrical insulating properties such as oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics, and silicon nitride ceramics.

絶縁基体１０は、例えば、長手方向の長さが１５〜５０ｍｍである。絶縁基体１０は、絶縁基体１０が丸棒状である場合、例えば、長手方向に垂直な断面の直径が１．５〜１０ｍｍである。また、板状である場合は、例えば断面の１辺が０．５〜３ｍｍ、他の１辺が２〜１０ｍｍである。 The insulating substrate 10 has, for example, a length of 15 to 50 mm in the longitudinal direction. When the insulating substrate 10 has a round bar shape, the insulating substrate 10 has, for example, a diameter of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of 1.5 to 10 mm. In the case of a plate shape, for example, one side of the cross section is 0.5 to 3 mm, and the other side is 2 to 10 mm.

発熱抵抗体２０は、絶縁基体１０の内部に設けられ、通電によって発熱する部材である。発熱抵抗体２０は、絶縁基体１０に埋設された埋設部分２１、および絶縁基体１０の側面１３に引き出された露出部分２２を有している。 The heat generation resistor 20 is a member provided inside the insulating substrate 10 and generates heat when energized. The heat generation resistor 20 has a buried portion 21 embedded in the insulating substrate 10 and an exposed portion 22 drawn out on the side surface 13 of the insulating substrate 10.

埋設部分２１は、例えば図１に示すように、絶縁基体１０の長手方向に延び、互いに対向する２つの並列部分２１ａと、絶縁基体１０の第１端１１寄りに位置し、２つの並列部分２１ａ同士を接続する屈曲部分２１ｂとを含む折返し形状とされている。露出部分２２は、例えば図１に示すように、絶縁基体１０の第２端１２寄りに位置している。 As shown in FIG. 1, for example, the buried portion 21 extends in the longitudinal direction of the insulating substrate 10 and is located near the two parallel portions 21a facing each other and the first end 11 of the insulating substrate 10, and the two parallel portions 21a. It has a folded shape that includes a bent portion 21b that connects the two. The exposed portion 22 is located near the second end 12 of the insulating substrate 10, for example, as shown in FIG.

発熱抵抗体２０は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはチタン（Ｔｉ）等の炭化物、窒化物または珪化物等を主成分とすることができる。また、発熱抵抗体２０は、絶縁基体１０の形成材料を含有していてもよい。並列部分２１ａは、例えば、断面積が０．１５〜３ｍｍ２である。屈曲部分２１ｂは、例えば、断面積が０．１５〜０．８ｍｍ２である。露出部分２２は、例えば、断面積が０．１５〜３ｍｍ２である。The heat generation resistor 20 can be mainly composed of a carbide such as tungsten (W), molybdenum (Mo) or titanium (Ti), a nitride or a silicified product. Further, the heat generating resistor 20 may contain a material for forming the insulating substrate 10. The parallel portion 21a has, for example, a cross-sectional area of 0.15 to 3 mm 2. The bent portion 21b has, for example, a cross-sectional area of 0.15 to 0.8 mm 2 . The exposed portion 22 has, for example, a cross-sectional area of 0.15 to 3 mm 2.

発熱抵抗体２０は、特に発熱する領域である発熱領域を有していてもよく、例えば、屈曲部分２１ｂが発熱領域とされていてもよい。屈曲部分２１ｂを発熱領域とするには、屈曲部分２１ｂの断面積を並列部分２１ａの断面積よりも小さくして、屈曲部分２１ｂの単位長さ当たりの電気抵抗値を大きくしてもよい。あるいは、屈曲部分２１ｂの、絶縁基体１０の形成材料の含有量を、並列部分２１ａの、絶縁基体１０の形成材料の含有量よりも大きくすることによって、屈曲部分２１ｂの単位長さ当たりの電気抵抗値を大きくしてもよい。 The heat generation resistor 20 may have a heat generation region which is a region in which heat is particularly generated, and for example, the bent portion 21b may be a heat generation region. In order to make the bent portion 21b a heat generating region, the cross-sectional area of the bent portion 21b may be smaller than the cross-sectional area of the parallel portion 21a, and the electric resistance value per unit length of the bent portion 21b may be increased. Alternatively, by making the content of the forming material of the insulating substrate 10 in the bent portion 21b larger than the content of the forming material of the insulating substrate 10 in the parallel portion 21a, the electric resistance per unit length of the bent portion 21b is increased. The value may be increased.

発熱抵抗体２０の並列部分２１ａは、屈曲部分２１ｂよりも断面積を大きくする、または絶縁基体１０の形成材料の含有量を屈曲部分２１ｂよりも小さくすることによって、単位長さ当たりの電気抵抗値が屈曲部分２１ｂの電気抵抗値よりも低くなっていてもよい。並列部分２１ａは、無機導電体である炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とし、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を副成分とする構成であってもよい。並列部分２１ａは、１５質量％以上の窒化珪素を含有していてもよい。窒化珪素の含有量が増すにつれて、並列部分２１ａの熱膨張率を、絶縁基体１０を構成する窒化珪素の熱膨張率に近づけることができる。また、窒化珪素の含有量が４０質量％以下である場合には、並列部分２１ａの抵抗値が低くなるとともに安定するため、並列部分２１ａは、１５〜４０質量％の窒化珪素を含有していてもよい。The parallel portion 21a of the heat generating resistor 20 has a larger cross-sectional area than the bent portion 21b, or the content of the forming material of the insulating substrate 10 is smaller than that of the bent portion 21b, so that the electric resistance value per unit length is increased. May be lower than the electrical resistance value of the bent portion 21b. The parallel portion 21a may have a configuration in which tungsten carbide (WC), which is an inorganic conductor, is a main component and silicon nitride (Si 3 N 4) is a sub component. The parallel portion 21a may contain 15% by mass or more of silicon nitride. As the content of silicon nitride increases, the coefficient of thermal expansion of the parallel portion 21a can be brought closer to the coefficient of thermal expansion of silicon nitride constituting the insulating substrate 10. Further, when the content of silicon nitride is 40% by mass or less, the resistance value of the parallel portion 21a becomes low and stable, so that the parallel portion 21a contains 15 to 40% by mass of silicon nitride. May be good.

なお、図１では、発熱抵抗体２０が、２つの並列部分２１ａと１つの屈曲部分２１ｂとを有する導体パターンである例を示したが、発熱抵抗体２０は、例えば、４つ以上の並列部分２１ａと３つ以上の屈曲部分２１ｂとを有し、第１端１１寄りの部位と第２端１２寄りの部位との間で繰り返して折り返す形状とされていてもよい。また、３つ以上の屈曲部分２１ｂのうち、第１端１１寄りに位置する屈曲部分２１ｂが、特に発熱する発熱領域とされていてもよい。 Although FIG. 1 shows an example in which the heat generating resistor 20 has a conductor pattern having two parallel portions 21a and one bent portion 21b, the heat generating resistor 20 is, for example, four or more parallel portions. It may have a shape having 21a and three or more bent portions 21b, and is repeatedly folded back between a portion closer to the first end 11 and a portion closer to the second end 12. Further, of the three or more bent portions 21b, the bent portion 21b located closer to the first end 11 may be set as a heat generating region in which heat is particularly generated.

導電層３０は、発熱抵抗体２０と外部電源（図示せず）とを電気的に接続する部材である。導電層３０は、絶縁基体１０の側面１３のうち発熱抵抗体２０が引き出された部位に設けられ、発熱抵抗体２０に電気的に接続されている。導電層３０は、例えば図１，２に示すように、発熱抵抗体２０の露出部分２２を覆っていてもよい。 The conductive layer 30 is a member that electrically connects the heat generating resistor 20 and an external power source (not shown). The conductive layer 30 is provided at a portion of the side surface 13 of the insulating substrate 10 where the heat generating resistor 20 is pulled out, and is electrically connected to the heat generating resistor 20. The conductive layer 30 may cover the exposed portion 22 of the heat generating resistor 20, for example, as shown in FIGS. 1 and 2.

導電層３０は、金属材料から成る。導電層３０で用いられる金属材料としては、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等が挙げられる。またこれらにニッケル（Ｎｉ）を被覆しても良い。導電層３０は、矩形状、円形状、楕円形状等の表面形状を有していてもよく、その他の表面形状を有していてもよい。本実施形態では、導電層３０は、例えば図３に示すように、矩形状の表面形状を有している。導電層３０は、例えばスクリーン印刷法によって形成することができる。導電層３０は、例えば、絶縁基体１０の長手方向の長さが２〜１０ｍｍであり、絶縁基体１０の周方向の長さが２〜８ｍｍであり、厚みが２０〜２００μｍである。 The conductive layer 30 is made of a metal material. Examples of the metal material used in the conductive layer 30 include silver (Ag), copper (Cu), titanium (Ti) and the like. Further, these may be coated with nickel (Ni). The conductive layer 30 may have a surface shape such as a rectangular shape, a circular shape, or an elliptical shape, or may have other surface shapes. In the present embodiment, the conductive layer 30 has a rectangular surface shape, for example, as shown in FIG. The conductive layer 30 can be formed by, for example, a screen printing method. The conductive layer 30 has, for example, a length of the insulating substrate 10 in the longitudinal direction of 2 to 10 mm, a length of the insulating substrate 10 in the circumferential direction of 2 to 8 mm, and a thickness of 20 to 200 μm.

リード端子４０は、導電層３０を介して、発熱抵抗体２０に電気的に接続されている。リード端子４０は、長尺状の部材であり、一方の端部が、導電層３０を介して、発熱抵抗体２０の露出部分２２に電気的に接続されている。リード端子４０の他方の端部は、外部電源に電気的に接続されている。これにより、リード端子４０を介して発熱抵抗体２０に電圧を印加することができ、発熱抵抗体２０を発熱させることができる。リード端子４０は、例えば、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）またはＮｉ等の金属からなる。 The lead terminal 40 is electrically connected to the heat generating resistor 20 via the conductive layer 30. The lead terminal 40 is a long member, and one end thereof is electrically connected to the exposed portion 22 of the heat generating resistor 20 via the conductive layer 30. The other end of the lead terminal 40 is electrically connected to an external power source. As a result, a voltage can be applied to the heat generation resistor 20 via the lead terminal 40, and the heat generation resistor 20 can be heated. The lead terminal 40 is made of, for example, a metal such as iron (Fe), chromium (Cr) or Ni.

本実施形態のヒータ１では、リード端子４０は、第１部分４１および第２部分４２を有している。第１部分４１は、例えばろう材を介して、導電層３０に接合されている。ろう材としては、例えば、Ａｇろう、金（Ａｕ）−Ｃｕろう、Ａｇ−Ｃｕろう等を用いることができる。第１部分４１は、例えば図２に示すように、導電層３０との接合部分の形状が丸められた形状であってもよい。第１部分４１が導電層３０との接合部分に鋭い角部を有していると、絶縁基体１０のクラックやリード端子４０の導電層３０からの剥離の起点となりやすい。第１部分４１の導電層３０との接合部分を丸めることにより、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 In the heater 1 of the present embodiment, the lead terminal 40 has a first portion 41 and a second portion 42. The first portion 41 is joined to the conductive layer 30 via, for example, a brazing material. As the brazing material, for example, Ag brazing, gold (Au) -Cu brazing, Ag-Cu brazing, and the like can be used. As shown in FIG. 2, for example, the first portion 41 may have a rounded shape at the joint portion with the conductive layer 30. If the first portion 41 has a sharp corner portion at the joint portion with the conductive layer 30, it is likely to be a starting point for cracks in the insulating substrate 10 and peeling of the lead terminal 40 from the conductive layer 30. By rounding the joint portion of the first portion 41 with the conductive layer 30, it is possible to suppress peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10.

第２部分４２は、第１部分４１よりも第１端１１側に位置しているとともに、第１部分４１に連続している。第２部分４２は、例えば図１，２に示すように、絶縁基体１０から離れる方向に延在し、導電層３０から離間している。第２部分４２が、導電層３０に直接に接合されておらず、導電層３０から離間しているため、ヒータ１の昇温時に、加熱された第２部分４２は、熱膨張し、その延在方向に伸びることができる。これにより、本実施形態のヒータ１は、リード端子４０と導電層３０との接合部に応力が集中することを抑制できる。ひいては、リード端子４０の導電層３０からの剥離や絶縁基体１０におけるクラックの発生を抑制できる。 The second portion 42 is located on the first end 11 side of the first portion 41 and is continuous with the first portion 41. As shown in FIGS. 1 and 2, the second portion 42 extends in a direction away from the insulating substrate 10 and is separated from the conductive layer 30. Since the second portion 42 is not directly bonded to the conductive layer 30 and is separated from the conductive layer 30, the heated second portion 42 thermally expands and expands when the temperature of the heater 1 rises. It can extend in the direction of presence. As a result, the heater 1 of the present embodiment can suppress the concentration of stress at the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30. As a result, peeling of the lead terminal 40 from the conductive layer 30 and generation of cracks in the insulating substrate 10 can be suppressed.

ここで、第２部分４２の第１端１１側の端部４２ａが、導電層３０の第１端１１側の端部３０ａよりも第１端１１側に位置している場合、第２部分４２が発熱抵抗体２０の発熱領域（屈曲部分２１ｂ）から発せられた熱を吸収し、吸収した熱が第１部分４１に伝わることにより、第１部分４１と導電層３０との温度差が大きくなり、リード端子４０と導電層３０との接合部に熱応力が発生することがある。本実施形態のヒータ１では、例えば図１，２に示すように、第２部分４２の第１端１１側の端部４２ａが、導電層３０の第１端１１側の端部３０ａよりも第２端１２側に位置している。これにより、第２部分４２による発熱領域から発せられた熱の吸収を低減できるため、リード端子４０と導電層３０との接合部における熱応力の発生を抑制できる。ひいては、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。このように、本実施形態のヒータ１によれば、耐久性に優れたヒータを提供することが可能になる。 Here, when the end portion 42a on the first end 11 side of the second portion 42 is located closer to the first end 11 side than the end portion 30a on the first end 11 side of the conductive layer 30, the second portion 42 Absorbs the heat generated from the heat generating region (bent portion 21b) of the heat generating resistor 20, and the absorbed heat is transferred to the first portion 41, so that the temperature difference between the first portion 41 and the conductive layer 30 becomes large. , Thermal stress may be generated at the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30. In the heater 1 of the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the end portion 42a on the first end 11 side of the second portion 42 is the second end portion 30a on the first end 11 side of the conductive layer 30. It is located on the 12 side of the 2nd end. As a result, the absorption of heat generated from the heat generating region by the second portion 42 can be reduced, so that the generation of thermal stress at the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be suppressed. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be suppressed. As described above, according to the heater 1 of the present embodiment, it is possible to provide a heater having excellent durability.

なお、第２部分４２は、発熱領域（屈曲部分２１ｂ）との十分な距離が確保され、第２部分４２による発熱領域から発せられた熱の吸収が抑制されている場合には、第１端１１側の端部４２ａは、導電層３０の第１端側の端部３０ａよりも第１端１１側に位置していてもよい。また、例えば図３に示すように、第２部分４２は、絶縁基体１０の周方向における導電層３０の一端３０ｃと他端３０ｄとの間に位置していてもよい。これにより、ヒータ１の製造工程において、リード端子４０と導電層３０との接合状態を目視で確認することが容易になる。ひいては、リード端子４０と導電層３０との電気的接続の信頼性を向上させることができる。 The second portion 42 is the first end when a sufficient distance from the heat generating region (bent portion 21b) is secured and the absorption of heat generated from the heat generating region by the second portion 42 is suppressed. The end portion 42a on the 11 side may be located closer to the first end 11 side than the end portion 30a on the first end side of the conductive layer 30. Further, for example, as shown in FIG. 3, the second portion 42 may be located between one end 30c and the other end 30d of the conductive layer 30 in the circumferential direction of the insulating substrate 10. This makes it easy to visually confirm the bonding state between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 in the manufacturing process of the heater 1. As a result, the reliability of the electrical connection between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be improved.

リード端子４０は、第１部分４１よりも第２端１２側に位置しているとともに、第１部分４１に連続している第３部分４３をさらに有している。第３部分４３は、例えば図１，２に示すように、絶縁基体１０から離れる方向に延在し、導電層３０から離間している。第３部分４３が、導電層３０に直接に接合されておらず、導電層３０から離間しているため、ヒータ１の昇温時に、加熱された第３部分４３は、熱膨張し、その延在方向に伸びることができる。これにより、リード端子４０と導電層３０との接合部に応力が集中することを抑制できる。ひいては、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 The lead terminal 40 is located closer to the second end 12 than the first portion 41, and further has a third portion 43 continuous with the first portion 41. As shown in FIGS. 1 and 2, the third portion 43 extends in a direction away from the insulating substrate 10 and is separated from the conductive layer 30. Since the third portion 43 is not directly bonded to the conductive layer 30 and is separated from the conductive layer 30, the heated third portion 43 thermally expands and expands when the temperature of the heater 1 rises. It can extend in the direction of presence. As a result, it is possible to prevent stress from concentrating on the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be suppressed.

第３部分４３は、例えば図１，２に示すように、第２端１２側の端部４３ａが、導電層３０の第２端１２側の端部３０ｂよりも第１端１１側に位置している。換言すると、第２部分４２と第３部分４３とは、第１部分４１に対して、略対称に構成されている。第２部分４２および第３部分４３は、外部からの応力に対して、協働してばねのように機能し、外部からの応力を分散することができる。第２部分４２と第３部分４３とが、第１部分４１に対して、略対称に構成されていることにより、絶縁基体１０にかかる応力の偏りが低減できる。これにより、絶縁基体１０の特定の部分に応力が集中することを抑制できるため、絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 In the third portion 43, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the end portion 43a on the second end 12 side is located closer to the first end 11 side than the end portion 30b on the second end 12 side of the conductive layer 30. ing. In other words, the second portion 42 and the third portion 43 are configured substantially symmetrically with respect to the first portion 41. The second portion 42 and the third portion 43 cooperate with each other to function like a spring in response to stress from the outside, and can disperse the stress from the outside. Since the second portion 42 and the third portion 43 are configured substantially symmetrically with respect to the first portion 41, the bias of the stress applied to the insulating substrate 10 can be reduced. As a result, it is possible to suppress the concentration of stress on a specific portion of the insulating substrate 10, and thus it is possible to suppress cracks in the insulating substrate 10.

なお、ヒータ１は、例えば図１に示すように、発熱抵抗体２０が絶縁基体１０の側面１３に引き出されている部位が２個所あり、それぞれの部位に上記構成の導電層３０およびリード端子４０が設けられている構成であってもよい。このような構成によれば、通電開始時の突入電力密度が大きい状況においても、リード端子４０と導電層３０との接合部に応力が集中することを抑制できる。これにより、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 As shown in FIG. 1, the heater 1 has two portions where the heat generating resistor 20 is pulled out from the side surface 13 of the insulating substrate 10, and the conductive layer 30 and the lead terminal 40 having the above configuration are in each portion. May be provided. According to such a configuration, it is possible to suppress the concentration of stress at the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 even in a situation where the inrush power density at the start of energization is high. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be suppressed.

本実施形態では、例えば図１，２に示すように、リード端子４０の第２部分４２と導電層３０との間に絶縁性の接着材５０が設けられている。接着材５０としては、例えば、シリコーン、エポキシ等の接着材、またはアルミナ等のセラミック粉体と無機ポリマーを混合した無機系の接着材を用いることができる。 In the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, an insulating adhesive 50 is provided between the second portion 42 of the lead terminal 40 and the conductive layer 30. As the adhesive 50, for example, an adhesive such as silicone or epoxy, or an inorganic adhesive in which a ceramic powder such as alumina and an inorganic polymer are mixed can be used.

第２部分４２と導電層３０との間に接着材５０を設けることにより、リード端子４０の導電層３０からの剥離を抑制できる。また、第２部分４２と導電層３０との間に接着材５０が設けられている構成であると、発熱抵抗体２０が急激に発熱した際の、リード端子４０および導電層３０における温度分布のむらを低減できる。これにより、リード端子４０と導電層３０との接合部における熱応力の発生を抑制できる。ひいては、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 By providing the adhesive 50 between the second portion 42 and the conductive layer 30, peeling of the lead terminal 40 from the conductive layer 30 can be suppressed. Further, if the adhesive 50 is provided between the second portion 42 and the conductive layer 30, the temperature distribution in the lead terminal 40 and the conductive layer 30 becomes uneven when the heat generating resistor 20 suddenly generates heat. Can be reduced. As a result, it is possible to suppress the generation of thermal stress at the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be suppressed.

接着材５０は、第３部分４３と導電層３０との間にさらに設けられていてもよい。第２部分４２と導電層３０との間、および第３部分４３と導電層３０との間に接着材５０が設けられていることにより、発熱抵抗体２０が急激に発熱した際の、リード端子４０および導電層３０における温度分布のむらを効果的に低減できる。これにより、リード端子４０と導電層３０との接合部における熱応力の発生を効果的に抑制できる。ひいては、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを効果的に抑制できる。 The adhesive 50 may be further provided between the third portion 43 and the conductive layer 30. A lead terminal when the heat generating resistor 20 suddenly generates heat due to the provision of the adhesive 50 between the second portion 42 and the conductive layer 30 and between the third portion 43 and the conductive layer 30. The unevenness of the temperature distribution in the 40 and the conductive layer 30 can be effectively reduced. As a result, the generation of thermal stress at the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be effectively suppressed. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be effectively suppressed.

ヒータ１は、筒状部材７０をさらに備えている。筒状部材７０は、例えば図１に示すように、絶縁基体１０における、少なくとも、導電層３０が設けられた部分を、絶縁基体１０の周方向に囲んでいる。筒状部材７０は、例えば円筒状、例えば円筒状、四角筒状等の形状であってもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態のヒータ１では、筒状部材７０の形状は、円筒状とされている。 The heater 1 further includes a cylindrical member 70. As shown in FIG. 1, for example, the tubular member 70 surrounds at least a portion of the insulating substrate 10 provided with the conductive layer 30 in the circumferential direction of the insulating substrate 10. The tubular member 70 may have a cylindrical shape, for example, a cylindrical shape, a square tubular shape, or the like, or may have any other shape. In the heater 1 of the present embodiment, the shape of the tubular member 70 is cylindrical.

筒状部材７０には、例えば図１，２に示すように、絶縁基体１０の、導電層３０が設けられた部位を含む、第２端１２寄りの部分が挿入されている。筒状部材７０は、例えば図１に示すように、絶縁基体１０が挿入された端部において内径が小さくなっていてもよい。これにより、絶縁基体１０を筒状部材７０に固定しやすくなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, for example, a portion of the insulating substrate 10 near the second end 12 including a portion provided with the conductive layer 30 is inserted into the tubular member 70. As shown in FIG. 1, for example, the tubular member 70 may have a small inner diameter at the end where the insulating substrate 10 is inserted. This makes it easier to fix the insulating substrate 10 to the tubular member 70.

筒状部材７０の内部は、絶縁性の接着材６０が充填されている。接着材６０としては、例えば、シリコーン、エポキシ等の接着材、またはアルミナ等のセラミック粉体と無機ポリマーを混合した無機系の接着材が挙げられる。筒状部材７０の内部に充填される接着材６０は、導電層３０とリード端子４０の第２部分との間に設けられる接着材５０と、同一の接着材であってもよく、異なる接着材であってもよい。 The inside of the tubular member 70 is filled with an insulating adhesive 60. Examples of the adhesive 60 include an adhesive such as silicone and epoxy, or an inorganic adhesive in which a ceramic powder such as alumina and an inorganic polymer are mixed. The adhesive 60 filled inside the tubular member 70 may be the same adhesive as the adhesive 50 provided between the conductive layer 30 and the second portion of the lead terminal 40, or may be a different adhesive. It may be.

接着材６０は、例えば図１に示すように、リード端子４０と導電層３０との接合部を覆っていてもよい。これにより、リード端子４０の導電層３０からの剥離を効果的に抑制できる。また、リード端子４０と導電層３０との接合部における温度分布のむらを抑制できるため、リード端子４０と導電層３０との接合部における熱応力の発生を抑制できる。ひいては、リード端子４０の剥離や絶縁基体１０のクラックを抑制できる。 The adhesive 60 may cover the joint between the lead terminal 40 and the conductive layer 30, as shown in FIG. 1, for example. As a result, peeling of the lead terminal 40 from the conductive layer 30 can be effectively suppressed. Further, since the unevenness of the temperature distribution at the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be suppressed, the generation of thermal stress at the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be suppressed. As a result, peeling of the lead terminal 40 and cracking of the insulating substrate 10 can be suppressed.

次に、本開示の他の実施形態に係るヒータについて説明する。 Next, the heater according to another embodiment of the present disclosure will be described.

図４は、本開示の他の実施形態に係るヒータを示す断面図である。図４の断面図は、図１に示した断面図に対応している。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a heater according to another embodiment of the present disclosure. The cross-sectional view of FIG. 4 corresponds to the cross-sectional view shown in FIG.

本実施形態のヒータ１Ａは、上記実施形態のヒータ１に対して、絶縁基体１０および発熱抵抗体２０の形状が異なっており、その他については同様の構成であるので、同様の構成については詳細な説明を省略する。 The heater 1A of the present embodiment has a different shape of the insulating substrate 10 and the heat generating resistor 20 from the heater 1 of the above embodiment, and has the same configuration for other parts. The explanation is omitted.

ヒータ１Ａは、筒状の絶縁基体１０を備えている。絶縁基体１０は、長手方向（図４における左右方向）における一端（以下、第１端ともいう）１１および他端（以下、第２端ともいう）１２を有している。絶縁基体１０は、三角筒状、四角筒状、円筒状、楕円筒状等であってもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態のヒータ１Ａでは、絶縁基体１０は、円筒状とされている。 The heater 1A includes a cylindrical insulating substrate 10. The insulating substrate 10 has one end (hereinafter, also referred to as the first end) 11 and the other end (hereinafter, also referred to as the second end) 12 in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 4). The insulating substrate 10 may have a triangular tubular shape, a square tubular shape, a cylindrical shape, an elliptical tubular shape, or the like, or may have other shapes. In the heater 1A of the present embodiment, the insulating substrate 10 has a cylindrical shape.

絶縁基体１０は、電気絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁基体１０で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物セラミックスまたは窒化珪素質セラミックス等の電気絶縁性を有するセラミックスが挙げられる。絶縁基体１０は、例えば、長手方向の長さが２０〜４０ｍｍであり、外径が２〜８ｍｍであり、内径が１〜５ｍｍである。 The insulating substrate 10 is made of an electrically insulating ceramic material. Examples of the ceramic material used in the insulating substrate 10 include ceramics having electrical insulating properties such as oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics, and silicon nitride ceramics. The insulating substrate 10 has, for example, a length of 20 to 40 mm in the longitudinal direction, an outer diameter of 2 to 8 mm, and an inner diameter of 1 to 5 mm.

発熱抵抗体２０は、絶縁基体１０の内部に設けられており、絶縁基体１０に埋設された埋設部分２１、および絶縁基体１０の側面１３に引き出された露出部分２２を有している。埋設部分２１は、絶縁基体１０の周方向に沿って第１端１１寄りの部位と第２端１２寄りの部位との間で繰り返して折り返す導体パターンを有している。露出部分２２は、例えば図４に示すように、絶縁基体１０の第２端１２寄りに位置している。 The heat generation resistor 20 is provided inside the insulating substrate 10, and has a buried portion 21 embedded in the insulating substrate 10 and an exposed portion 22 drawn out on the side surface 13 of the insulating substrate 10. The buried portion 21 has a conductor pattern that is repeatedly folded back between the portion closer to the first end 11 and the portion closer to the second end 12 along the circumferential direction of the insulating substrate 10. The exposed portion 22 is located near the second end 12 of the insulating substrate 10, for example, as shown in FIG.

本実施形態のヒータ１Ａによれば、上記実施形態のヒータ１と同様に、リード端子４０と導電層３０との接合部への応力集中を低減できる。また、ヒータ１Ａによれば、ヒータ１と同様に、絶縁基体１０の特定の部分に応力が集中することを抑制できるとともに、リード端子４０と導電層３０との接合部における温度分布のむらを低減し、当該接合部における熱応力の発生を抑制できる。このように、本実施形態のヒータ１Ａによれば、耐久性に優れたヒータを提供することが可能になる。 According to the heater 1A of the present embodiment, the stress concentration on the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30 can be reduced as in the heater 1 of the above embodiment. Further, according to the heater 1A, similarly to the heater 1, it is possible to suppress the concentration of stress on a specific portion of the insulating substrate 10 and reduce the unevenness of the temperature distribution at the joint portion between the lead terminal 40 and the conductive layer 30. , The generation of thermal stress at the joint can be suppressed. As described above, according to the heater 1A of the present embodiment, it is possible to provide a heater having excellent durability.

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various changes, improvements, etc. can be made without departing from the gist of the present disclosure. be.

１，１Ａ ヒータ
１０ 絶縁基体
１１ 一端（第１端）
１２ 他端（第２端）
１３ 側面
２０ 発熱抵抗体
２１ 埋設部分
２１ａ 並列部分
２１ｂ 屈曲部分
２２ 露出部分
３０ 導電層
３０ａ，３０ｂ 端部
３０ｃ 一端
３０ｄ 他端
４０ リード端子
４１ 第１部分
４２ 第２部分
４２ａ 端部
４３ 第３部分
４３ａ 端部
５０，６０ 接着材
７０ 筒状部材1,1A heater 10 Insulation base 11 One end (first end)
12 The other end (second end)
13 Side surface 20 Heat-generating resistor 21 Buried part 21a Parallel part 21b Bending part 22 Exposed part 30 Conductive layer 30a, 30b End part 30c One end 30d Other end 40 Lead terminal 41 First part 42 Second part 42a End part 43 Third part 43a Ends 50, 60 Adhesive 70 Cylindrical member

Claims (4)

棒状または筒状であって、一端および他端を有する絶縁基体と、
該絶縁基体の内部に設けられて、前記絶縁基体の側面に引き出された発熱抵抗体と、
前記側面のうち前記発熱抵抗体が引き出された部位に設けられた導電層と、
該導電層を介して前記発熱抵抗体に電気的に接続されたリード端子と、を備えており、
該リード端子は、前記導電層に接合された第１部分と、該第１部分よりも前記一端側に位置する第２部分と、を有しており、
前記第２部分は、前記導電層から離間しており、前記第２部分の前記一端側の端部が、前記導電層の前記一端側の端部よりも前記他端側に位置していることを特徴とするヒータ。An insulating substrate that is rod-shaped or cylindrical and has one end and the other end,
A heat-generating resistor provided inside the insulating substrate and drawn out to the side surface of the insulating substrate.
A conductive layer provided at a portion of the side surface from which the heat generating resistor is pulled out, and
It is provided with a lead terminal electrically connected to the heat generating resistor via the conductive layer.
The lead terminal has a first portion bonded to the conductive layer and a second portion located on one end side of the first portion.
The second portion is separated from the conductive layer, and the end portion of the second portion on the one end side is located on the other end side of the end portion of the conductive layer on the one end side. A heater characterized by. 前記リード端子は、前記第１部分よりも前記他端側に位置する第３部分を、さらに有しており、
前記第３部分は、前記導電層から離間しているとともに、前記第３部分の前記他端側の端部が、前記導電層の前記他端側の端部よりも前記一端側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。The lead terminal further has a third portion located on the other end side of the first portion.
The third portion is separated from the conductive layer, and the other end of the third portion is located closer to one end than the other end of the conductive layer. The heater according to claim 1, wherein the heater is provided. 前記導電層と前記第２部分との間には絶縁性の接着材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒータ。 The heater according to claim 1 or 2, wherein an insulating adhesive is provided between the conductive layer and the second portion. 前記絶縁基体における、少なくとも、前記導電層が設けられた部分を、前記絶縁基体の周方向に囲む筒状部材を、さらに備えており、
該筒状部材の内部は、絶縁性の接着材が充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。A tubular member that surrounds at least a portion of the insulating substrate provided with the conductive layer in the circumferential direction of the insulating substrate is further provided.
The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the inside of the tubular member is filled with an insulating adhesive.
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