CN101647314B

CN101647314B - 陶瓷加热器、采用该陶瓷加热器的热线引火塞及陶瓷加热器的制造方法

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Publication number: CN101647314B
Application number: CN2008800055685A
Authority: CN
Inventors: 日浦规光
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-02-22
Also published as: JP4969641B2; EP2117280A1; EP2117280A4; KR101441595B1; US20090320782A1; EP2117280B1; WO2008105327A1; CN101647314A; KR20090111805A; JPWO2008105327A1

Abstract

本发明提供一种陶瓷加热器。由于分别印刷发热电阻体和导线时，在这些连接部分中的发热电阻体有时形成突出部。这是由于陶瓷加热器的制造时及/或使用时发热电阻体和导线偏离或发热电阻体变形的缘故。在发热电阻体具有作为连接导线的部分且比导线宽度小的连接部和作为连接部以外的部分的主要发热部。并且，导线在连接部连接的端部具有仅向导线的长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部。且连接部的至少一部分位于凹部内。

Description

陶瓷加热器、采用该陶瓷加热器的热线引火塞及陶瓷加热器的制造方法

技术领域

本发明涉及例如作为点火用加热器、火焰检测用加热器、传感器用加热器及加热用加热器利用的陶瓷加热器。点火用加热器及火焰检测用加热器例如在燃烧式车载供暖装置及石油暖风机那样的各种燃烧机器中被采用。传感器用加热器例如在汽车用热线引火塞及氧传感器那样的各种传感器中被采用。加热用加热器例如在测定设备被采用。

背景技术

通常，陶瓷加热器具有在陶瓷基体的内部配置了发热电阻体和供电用导线的构造。这样的陶瓷加热器将发热电阻体和导线分别形成，通过将两者局部地重叠且与陶瓷基体一同烧成而制作。

然而，制作陶瓷加热器时，有时发热电阻体3和导线5发生大的位置偏离，或由于对这些施加应力，如图11A及图11B所示，在发热电阻体3上形成突起部3c。这样的突起部3c为锐角的楔形状时，有以该突起部为起点的裂纹等发生在导线及陶瓷基体的可能性。

发明内容

本发明鉴于上述问题而形成，目的在于提供一种陶瓷加热器，其通过抑制突起部的形成而抑制在发热电阻体、导线及陶瓷基体的裂纹的发生。

本发明的陶瓷加热器，具有：发热电阻体；用于向该发热电阻体供给电力的导线；埋设了所述发热电阻体及所述导线的陶瓷基体。所述发热电阻体具有作为与所述导线连接的部分且比所述导线宽度小的连接部和作为该连接部以外的部分的主要发热部。并且，所述导线在所述连接部连接的端部具有仅向所述导线的长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部。且所述连接部的至少一部分位于所述凹部内。

发明效果

根据本发明的陶瓷加热器，因为比导线宽度小的连接部位于在导线形成的凹部内，所以可以抑制连接部的一部分突出。由此，可以抑制烧成时或使用时那样的快速升降温时热应力集中在一处。作为结果，因为可以抑制在发热电阻体和导线的接合部分附近的发热电阻体、导线或陶瓷基体等的裂纹的发生，所以可以提供耐久性、可靠性优异的陶瓷加热器。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的陶瓷加热器的与厚度方向垂直的方向的剖视图。

图2A是与图1所示的实施方式的导线的长度方向垂直的方向的剖视图。

图2B是图2A所示剖视图的连接部及导线的放大剖视图。

图3是与图1所示实施方式的宽度方向垂直的方向的剖视图。

图4是与图1所示实施方式的变形例所示的宽度方向垂直的方向的剖视图。

图5是本发明的第二实施方式的陶瓷加热器的与长度方向垂直的方向的剖视图。

图6是本发明的第三实施方式的陶瓷加热器的与长度方向垂直的方向的剖视图。

图7A是图6所示实施方式的变形例的发热电阻体的与长度方向垂直的方向的剖视图。

图7B是图7A所示剖视图的连接部及导线的放大剖视图。

图8是本发明的第四实施方式的陶瓷加热器的与长度方向垂直的方向的剖视图。

图9是表示本发明的热线引火塞的实施方式的一例的概要剖视图。

图10是本发明的陶瓷加热器的制造方法的一实施方式的坯体的分解立体图。

图11A是表示以往的陶瓷加热器的与厚度方向垂直的方向的剖视图。

图11B是表示以往的陶瓷加热器的与长度方向垂直的方向的剖视图。

图中：1...陶瓷加热器，3...发热电阻体，3a...连接部，3b...主要发热部，3c...突出部，4...第一膏剂，4a...连接部膏剂，4b...主要发热部膏剂，5...导线，6...第二膏剂，7...陶瓷基板，8...陶瓷生片，9...凹部，11...阴极侧电极，13...阳极侧电极，15...热线引火塞，17...第一配件，19...第二配件，21...坯体，23...第三膏剂。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式的陶瓷加热器进行说明。

如图1～图3所示，第一实施方式的陶瓷加热器1(以下也称加热器1)具有发热电阻体3；向该发热电阻体3供给电力的导线5；埋设了发热电阻体3及导线5的陶瓷基体7。发热电阻体3具有作为与导线5连接的部分且比导线5宽度小的连接部3a和作为连接部3a以外的部分的主要发热部3b。并且，在导线5的连接部3a连接的端部具有仅向导线5的长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部9。且连接部3a的至少一部分位于所述凹部9内。

另外，在本实施方式中，将长度方向、厚度方向及宽度方向定义为如下。如图1所示，连结大致直线状配置的导线的一端部和另一端部，将与导线平行的方向作为长度方向。如图2A所示，在连接部3a和导线5的接合部分的与长度方向垂直的截面，将连结相邻的导线5的中心的直线的方向作为宽度方向。并且将与该宽度方向及长度方向垂直的方向作为厚度方向。

另外，在本实施方式中，厚度是指厚度方向的长度，宽度是指宽度方向的长度。另外，如图2B所示，将连结形成凹部9的导线5的两个凸顶部X的线段和凹部9的表面部分之间的厚度方向的长度的最大部分作为凹部9的深度D。

在本实施方式的加热器1中，导线5具有仅向长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部9，连接部3a的至少一部分位于凹部9内。由此，在发热电阻体3和导线5连接的部分，抑制在发热电阻体3形成突出部。作为结果，即使在烧成时及/或使用时那样的快速升降温时，抑制热应力集中于发热电阻体3和导线5的连接部分的附近，所以抑制如上述的裂纹的发生。

发热电阻体3通过导线5和阳极侧电极13及阴极侧电极11电连接。进而，通过阳极侧电极13及阴极侧电极11和外部电源(未图示)连接。于是，可以通过从外部电源施加电压使发热电阻体3发热。

另外，如图1所示，优选连接部3a的宽度比主要发热部3b的宽度小。原因在于，由此可以抑制在陶瓷基体7发生裂纹的可能性。具体地说，因为在得到所需的发热量方面，即使主要发热部3b为同一截面面积，通过增大主要发热部3b的宽度，可以将主要发热部3b的厚度设计薄。

通常，陶瓷加热器通过用成为陶瓷基体7的多个陶瓷片将成为发热电阻体3的膏剂及成为导线5的膏剂夹入其之间制作。在本实施方式中，因为可以将主要发热部3b的厚度制作薄，所以可以提高上述多个陶瓷的接合性。由此，可以减小在陶瓷基板7发生裂纹的可能性。

具体地说，优选连接部3a的宽度为主要发热部3b的宽度的30～80％。由于连接部3a的宽度为主要发热部3b的宽度的30％以上，可以提高主要发热部3b和连接部3a的边界部分的强度。并且，由于连接部3a的宽度为主要发热部3b的宽度的80％以下，从而可以提高陶瓷片的接合性。

另一方面，连接部3a的宽度和主要发热部3b的宽度相同时，可以提高印刷成品率。这是因为可以以固定的宽度形成发热电阻体3。因为固定宽度的发热电阻体3为单纯形状，所以通过发热电阻体3整体的印刷的形成变得容易。由此，可以提高印刷成品率。

另外，如图3所示，连接部3a的厚度比主要发热部3b的厚度小的形态也是有效的。这是因为可以使主要发热部3b的厚度和导线5的厚度的差变小。由此可以提高主要发热部3b及导线5和陶瓷基板7之间的接合性。其结果，可以抑制在主要发热部3b及导线5和陶瓷基板7之间发生剥离。

具体地说，优选连接部3a的厚度L2为主要发热部3b的厚度L1的40～95％。厚度L2为厚度L1的40％以上时，可以提高导线5和连接部3a之间的接合强度。并且，厚度L2为厚度L1的95％以下时，可以使连接部3a容易地位于凹部9内。由此可以提高连接部3a和导线5的连接。

另一方面，连接部3a的厚度L2和主要发热部3b的厚度L1相同时，可以提高印刷成品率。这是因为可以以固定的厚度形成发热电阻体3。因为固定的厚度的发热电阻体3为单纯形状，所以通过发热电阻体3整体的印刷的形成变得容易。由此可以提高印刷成品率。

另外，如图4所示，主要发热部3b的厚度L1和导线5的厚度L3为相同程度的形态也是有效的。主要发热部3b的厚度和导线5的厚度的差越小，越可以使导线5和主要发热部3b之间的阶梯差变小。由于主要发热部3b的厚度L1和导线5的厚度L3为相同程度，几乎没有阶梯差，所以向陶瓷基体7的配置变得容易。其结果，可以抑制导线5和主要发热部3b之间发生偏离。在这里所谓“厚度为相同程度”是指主要发热部3b和导线5的厚度的差比主要发热部3b及导线5的各个的厚度偏差小。

另外，优选连接部3a的厚度比导线5的厚度小。由此，发热电阻体3的电阻变高。由于发热电阻体3的电阻变高，可以使主要发热部3b更加有效地发热。另外，可以抑制导线5的温度上升，所以可以提高陶瓷加热器1的耐久性。

具体地说，如图3及图4所示，优选连接部3a的厚度L2为导线5的厚度L3的5～50％。厚度L2为厚度L3的5％以上时，可以提高导线5和连接部3a之间的接合强度。并且，厚度L2为厚度L3的50％以下时，可以使连接部3a整体稳定地位于凹部9内。由此，因为可以抑制连接部3a从凹部9鼓出，所以更加抑制在连接部3a形成突出部。

另外，如图2B所示，优选在与长度方向垂直的截面，连接部3a的形状为大致四边形。因为由于凹部9的在上述截面的形状为四边形，所以可以将凹部9制作为较大。因此，因为抑制连接部3a从凹部9鼓出，所以在连接部3a形成突出部的可能性变小。其结果，可以抑制在连接部3a的附近发生裂纹。

作为发热电阻体3，例如可以使用以W、Mo、Ti的碳化物、氮化物、硅化物为主成分的材料。尤其从热膨胀率、耐热性、电阻率的方面考虑优选以WC为主成分。

另外，优选在发热电阻体3中添加氮化硼。成为发热电阻体3的导体成分与一般构成氮化硅等的陶瓷基体7的陶瓷成分相比热膨胀率大。因此，应力施加在发热电阻体3和陶瓷基体7之间。另一方面，氮化硼和氮化硅等的陶瓷成分相比热膨胀率小，并且和发热电阻体3的导体成分几乎不反应。因此，可以在不大的改变关于发热电阻体3的发热的特性的情况下，减小热膨胀率。

尤其优选氮化硼的含有量为4～20质量％。氮化硼的含有量为4质量％以上时，因为可以使发热电阻体3的热膨胀率变小，所以可以缓和发热电阻体3和陶瓷基体7之间发生热应力。

并且，氮化硼的含有量为20质量％以下时，可以抑制发热电阻体3的电阻值的变化。由此，可以在不大的改变关于发热电阻体3的发热的特性的情况下，稳定电阻值。进而，优选氮化硼的含有量为12质量％以下。

另外，发热电阻体3含有构成陶瓷基体7的氮化硅等的陶瓷成分也是有效的。因为通过使发热电阻体3含有上述的陶瓷成分，可以减小发热电阻体3的热膨胀率和陶瓷基体的热膨胀率的差。例如，作为上述的陶瓷成分采用氮化硅时，优选在发热电阻体3中将氮化硅添加10～40质量％。

作为导线5，例如可以使用W、Mo、Ti的碳化物、氮化物、硅化物为主成分的材料。尤其从热膨胀率、耐热性、电阻率的方面考虑优选以WC为主成分。

进而，优选导线5以WC为主成分，将氮化硅含有15～40质量％。通过将氮化硅含有15质量％以上，因为可以使导线5的热膨胀率和陶瓷基板的热膨胀率的差减小，所以可以降低导线5和基板之间发生裂纹的可能性。并且，通过将氮化硅含有40质量％以下，可以抑制导线5的电阻值的增大。更加优选氮化硅的添加量为20～35质量％。

另外，优选导线5的主成分和发热电阻体3的主成分相同。由此，因为可以提高发热电阻体3和导线5的接合性，所以可以减小在发热电阻体3和导线5的接合面发生裂纹的可能性。

作为陶瓷基板7，例如可以采用具有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷那样的绝缘性的陶瓷。尤其优选采用以氮化硅为主成分的陶瓷。因为通过将氮化硅作为主成分，可以提高强度、韧性、绝缘性及耐热性。

这样的陶瓷例如可以按以下的做法得到。首先，相对于主成分的氮化硅，作为烧结助剂混合3～12质量％的Y₂O₃、Yb₂O₃及Er₂O₃那样的稀土类元素氧化物、0.5～3质量％的Al₂O₃、1.5～5质量％的Si₂O₃。接着，将该混合物成形为规定的形状。然后，在1650～1780℃通过热压烧成得到。

另外，作为陶瓷基板7采用氮化硅时，优选将MoSiO₂或WSi₂分散，因为由此可以增大陶瓷基板7的热膨胀率，所以可以减小和发热电阻体3的热膨胀率的差，其结果，可以提高陶瓷加热器1的耐久性。

接着，说明本发明的第二实施方式。

如图5所示，本实施方式的连接部3a的在与长度方向垂直的截面为梯形的形状。由于连接部3a的上述截面为梯形，和第一实施方式相比，更减少在发热电阻体3及导线5发生裂纹的可能性。这是由于下述的理由。

由于发热电阻体3的热膨胀，在导线5的凹部9和发热电阻体3之间发生热应力。在如图2A所示的实施方式的情况，连接部3a连接的凹部9的侧面为相互平行。因此，在相互平行的凹部9的侧面分别发生的热应力的方向成为相反方向，分散热应力变得困难。然而，如本实施方式那样连接部3a为梯形时，可以将该热应力向厚度方向(在图5中的上下方向)分散。如此，因为可以分散热应力，所以可以抑制在发热电阻体3及导线5发生裂纹。

接着，说明本发明的第三实施方式。

如图6所示，本实施方式的凹部9的在与宽度方向垂直的截面的表面为曲面形状。换句话说，在连接部3a的表面中与凹部9连接的部分的表面为曲面形状。由此，与第一实施方式相比，因为抑制热应力集中在连接部3a的一部分，所以可以减小在连接部3a及凹部9发生裂纹的可能性。

尤其如图7A及图7B所示，更加优选在与长度方向垂直的截面的凹部9的表面形状为大致圆弧状。由此，因为可以大致均匀地分散热应力，所以更加抑制热应力集中在连接部3a的一部分。其结果，可以抑制在连接部3a及凹部9发生裂纹。

接着，说明本发明的第四实施方式。

如图8所示，在第四实施方式中，导线5在和发热电阻体3连接的端部的对置的位置分别具有凹部9，两个发热电阻体3的各个连接部3a的至少一部分分别位于凹部9内。由此，因为在发热电阻体3的厚度方向的一方和另一方的温度分布的对称性变好，所以可以减小在加热器1的使用时在厚度方向的温度的偏差。其结果，可以抑制在发热电阻体3的裂纹的发生，所以陶瓷加热器1的耐久性进一步提高。

进而，如上述那样，一个导线5具有两个凹部9时，优选位于各凹部9内的连接部3a的截面面积大致相等。由此，因为可以减小在各发热电阻体3发生的发热的偏差，所以更进一步减小热应力的偏差。

在上述的各实施方式中，优选发热电阻体3的电阻率为导线5的电阻率以上。原因在于，由于发热电阻体3的电阻率的值为导线5的电阻率的值以上，可以在不增大加热器1的大小的情况下，使发热电阻体3的电阻值比导线5的电阻值高。由此，因为可以在发热电阻体3有效地发热，所以陶瓷加热器1能够快速升温。并且，因为可以抑制阴极侧电极11及阳极侧电极13的温度的上升，所以可以提高加热器1的性能。另外，发热电阻体3的电阻率可以如下所述测定。

与长度方向垂直的面的发热电阻体3的截面面积为固定时，测定其发热电阻体3的电阻值(mΩ)、截面面积(mm²)及长度(mm)。例如可以将HIOKI公司制3541电阻计(HIOKI 3541resistance Hitester)作为毫欧级电阻测试仪用于电阻值的测定。

另一方面，与长度方向垂直的面的发热电阻体3的截面面积不为固定时，利用平面研磨机加工成相对于任意的方向截面面积为固定的形状即可。作为平面研磨机，可以利用象冈本工作机械公司制的KSK型那样的安装了#250金刚石砂轮的平面研磨机。另外，作为相对于任意的方向截面面积为固定的形状，例如作为棱柱形状或圆柱形状即可。

然后，测定上述加工的发热电阻体3的电阻值(mΩ)、截面面积(mm²)及长度(mm)即可。之后，利用测定的电阻值、截面面积及长度可以计算出电阻率ρ(Ω·μm)(＝电阻值×截面面积/长度)。另外，导线5的电阻率也可以和上述发热电阻体3的电阻的测定方法同样的测定。

另外，优选连接部3a整体位于凹部9内。原因在于，由于连接部3a整体位于凹部9内，可以更进一步减少在连接部3a形成突出部的可能性。其结果，因为进一步抑制在连接部3a的附近的裂纹的发生，所以可以提供耐久性、可靠性更加优异的陶瓷加热器1。这里，所谓“连接部3a整体位于凹部9内”是指凹部9的深度D为连接部3a的厚度L2以上。

另外，发热电阻体3具有主要发热部3b和位于主要发热部3b的两端的连接部3a。并且在与长度方向垂直的主要发热部3b的截面优选和宽度相比为厚度相对薄的扁平形状。由此，可以增大与长度方向垂直的主要发热部3b的截面的周长，进而，通过将主要发热部3b的厚度制作薄则印刷变得容易。由此，能够提高印刷成品率。

尤其，优选与长度方向垂直的主要发热部3b的截面是以厚度方向为短轴的椭圆形状。由于主要发热部3b为上述形状，可以使主要发热部3b的宽度宽广并且使主要发热部3b的厚度变小。进而，由于主要发热部3b的截面为椭圆形状，从而主要发热部3b的表面形状成为曲面形状，所以可以抑制热应力集中于主要发热部3b的一部分。

并且，优选主要发热部3b的宽度为大致固定。通过将主要发热部3b的宽度保持固定，从而由于容易形成，所以可以提高印刷成品率。并且，由于抑制在宽度小的部分局部发热，所以可以提高陶瓷加热器1的耐久性。具体地说，优选主要发热部3b的宽度的最小的部分为主要发热部3b的宽度的最大的部分的70％以上。由于在70％以上，所以能够抑制上述的局部的发热。

并且，优选主要发热部3b的厚度为大致固定。通过将主要发热部3b的厚度保持固定，因为容易形成，所以可以提高印刷成品率。并且，由于抑制在厚度小的部分局部发热，所以可以提高陶瓷加热器1的耐久性。具体地说，优选主要发热部3b的厚度的最小的部分为主要发热部3b的厚度的最大的部分的80％以上。由于在80％以上，可以抑制上述的局部的发热。

接着，参照附图对本实施方式的热线引火塞进行说明。

如图9所示，本实施方式的热线引火塞15具有：由上述实施方式代表的陶瓷加热器1；陶瓷加热器1的一端部位于内侧的筒状的第一配件17；位于筒状的第一配件17内，与第一配件17隔离并且与陶瓷加热器1连接的第二配件19。陶瓷加热器1在侧面具有阴极侧电极11，在一端部具有阳极侧电极13。阴极侧电极11和第一配件17电连接。另外，阳极侧电极13和第二配件19电连接。

通过向第二配件19及第一配件17通电，本实施方式的热线引火塞15例如可以作为发动机起动的热源发挥功能。通过将上述实施方式的陶瓷加热器1用于热线引火塞15，可以提高热线引火塞15的耐久性及可靠性。并且，即使将热线引火塞15在寒冷地使用，也能够比以往更短时间起动发动机。

接着，参照附图对本实施方式的陶瓷加热器的制造方法进行说明。

本实施方式的陶瓷加热器的制造方法具有：将成为发热电阻体3的第一膏剂4和成为导线5的第二膏剂6配置于成为陶瓷基体7的陶瓷生片8上而制作坯体21的工序；将坯体21烧成的工序，并且，使第一膏剂4的与第二膏剂6连接的部分(以下作为连接部膏剂4a)的宽度比第二膏剂6的宽度小，且将连接部膏剂4a配置在第二膏剂6的宽度的范围内。

具体地说，如图10所示，首先在陶瓷生片8a及8c的表面通过印刷配置第一膏剂4。此时，以连接部膏剂4a的宽度比第二膏剂6的宽度小的方式经印刷配置第一膏剂4。另外，通过使连接部膏剂4a的宽度比第二膏剂6的宽度小的方式设计制版及冲模，可以容易地将连接部3a的宽度比导线5的宽度制作小。进而在这里，将成为阳极侧电极13及阴极侧电极11的第3膏剂23分别印刷在陶瓷生片8a及8c的表面也可。

另外，优选在陶瓷生片8a及8c的配置第一膏剂4的部分预先形成槽，在该槽配置第一膏剂。由此，配置第一膏剂4时，可以抑制位置偏离的发生。

接着，在陶瓷生片8b上印刷第二膏剂6。在此，优选在陶瓷生片8b的第二膏剂6配置的部分预先形成槽或孔，在该槽或孔配置第二膏剂6。由此，配置第二膏剂6时，可以抑制位置偏离。

然后，使连接部膏剂4a配置在第二膏剂6的宽度的范围内的方式，将配置了第一膏剂4的陶瓷生片48a及8c和配置了第二膏剂6的陶瓷生片48b层叠，制作坯体21。将该坯体21在1650～1780℃的温度通过热压烧成。由此，制作本实施方式的陶瓷加热器1。

如此，通过使用本实施方式的陶瓷加热器的制造方法，抑制在连接部3a形成突出部。其结果，在陶瓷基体7、发热电阻体3及导线5发生裂纹的可能性小。

另外，通过无心加工，将烧成后为长方体的上述陶瓷加热器1形成圆柱形状也可。进而，对于陶瓷加热器1的一端部及另一端部的加工，通过使用预先加工成所需形状的金刚石砂轮，可以制作如图1所示那样形状的陶瓷加热器1。

另外，在上述实施方式中，层叠配置了第一膏剂4的陶瓷生片8a及8c和配置了第二膏剂6的陶瓷生片8b，但也可以如下那样层叠。

首先，在陶瓷生片8a及8c的表面利用印刷配置第一膏剂4。进而，在陶瓷生片8a及8c的表面利用印刷配置第二膏剂6。然后，隔着陶瓷生片8b层叠配置了第一膏剂4及第二膏剂6的陶瓷生片8a及8c。

如此在将第一膏剂4及第二膏剂6配置到相同的陶瓷生片8上后，层叠了陶瓷生片8的情况下，可以抑制第一膏剂4和第二膏剂6的偏离。

在第一膏剂4的宽度中，优选连接部膏剂4a的宽度比其他部分(以下称为主要发热部膏剂4b)的宽度小。因为在得到所需发热量时，通过将主要发热部膏剂4b的宽度增大，可以将主要发热部3b的厚度设计薄。通过减小主要发热部3b的厚度，可以提高陶瓷生片的接合性。另外，主要发热部3b的厚度薄时，因为印刷变得容易，所以可以提高印刷成品率。

具体地说，优选连接部膏剂6b的宽度为主要发热部膏剂6a的宽度的30～80％。由于连接部膏剂6b的宽度为主要发热部膏剂6a的宽度的30％以上，可以提高主要发热部3b和连接部3b的边界部分的强度。另外，因为连接部膏剂和第二膏剂相接的面变广，所以可以提高连接部3a和导线5的接合强度。并且，由于连接部膏剂6b的宽度为主要发热部膏剂6a的宽度的80％以下，可以提高陶瓷片之间的接合性。

另外，连接部膏剂4a的厚度比主要发热部膏剂4b的厚度小的形态也是有效的。因为如已经所示的那样，可以将主要发热部3b的厚度和导线5的厚度的差减小。由此，抑制主要发热部3b及导线5从陶瓷基体7剥离。

具体地说，优选连接部膏剂4a的厚度为主要发热部膏剂4b的厚度的40～95％。连接部膏剂4a的厚度为主要发热部膏剂4b的厚度的40％以上时，可以提高第二膏剂6和连接部膏剂4a之间的接合强度。并且，连接部膏剂4a的厚度为主要发热部膏剂4b的厚度的95％以下时，可以使连接部膏剂4a容易地位于凹部9内。由此，可以使连接部膏剂4a和第二膏剂6的连接形成更可靠的状态。

另外，优选连接部膏剂4a的厚度比第二膏剂6的厚度小。由此可以提高发热电阻体3的电阻。通过发热电阻体3的电阻变高，可以更加有效地使主要发热部3b发热。

具体地说，优选连接部膏剂4a的厚度为第二膏剂6的厚度的5～50％。连接部膏剂4a的厚度为第二膏剂6的厚度的5％以上时，可以提高第二膏剂6和连接部膏剂4a之间的接合强度。并且，连接部膏剂4a的厚度为第二膏剂6的厚度的50％以下时，可以将连接部膏剂4a整体在凹部9内稳定地配置。由此，因为可以抑制连接部3a从凹部9鼓出，所以可以进一步减小在连接部3a形成突出部的可能性。

另外，优选第二膏剂6具有凹部9，第一膏剂4在该凹部9内和第二膏剂6连接。如此，通过第二膏剂6具有凹部9，从而抑制连接部膏剂4a的位置偏离，所以可以稳定地将连接部膏剂4a配置在凹部9内。

凹部9例如可以使用设计成规定形状的模具通过冲压成形形成。具体地说，模具使用以在第二膏剂6的端部形成仅向长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部9的方式设计的模具即可。

将使用该模具冲压成形的第二膏剂6配置在陶瓷生片8上，通过进行烧成，可以形成具有仅向长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部9。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。

【实施例】

将上述实施方式的陶瓷加热器按以下方式制作。首先，在以氮化硅(Si₃N₄)为主成分的粉末中，添加Yb的氧化物和MoSi₂制作混合物。Yb的氧化物作为烧结助剂添加。为了将陶瓷生片的热膨胀率接近发热电阻体3及导线5的热膨胀率添加MoSi₂。通过冲压成形该混和物制作了陶瓷生片8。

接着，制作第一膏剂4、第二膏剂6及成为电极引出部的第三膏剂23。为了提高接合性，第一膏剂4、第二膏剂6及第三膏剂23都采用同样的以WC及氮化硼为主成分的材料。然后，通过印刷将第一膏剂4及第三膏剂23配置到上述的陶瓷生片8上。

此时，如后述的表1所示，变更第一膏剂的宽度和厚度配置。具体地说，以主要发热部3b成为宽度0.6～1.0mm、厚度0.10～0.25mm的方式、另外连接部3a成为宽度0.6～1.0mm、厚度0.07～0.19mm的方式配置第一膏剂4。

进而，利用印刷将第二膏剂6配置到陶瓷生片8上。此时，以导线5的宽度成为1.0mm、整体的厚度成为1.0mm的方式配置第二膏剂6。另外，在试料号3～15中，在连接部3a连接的导线5的端部利用冲模形成仅向长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部9。凹部9的深度D为0.20mm。另外，凹部9的截面形状如表1所示，作成四边形(图2A)、锥形(图5)、曲面(图6)或大致圆弧(图7A)的任一个的形状。

然后，将配置了第二膏剂6的陶瓷生片23层叠在配置了第一膏剂4及第三膏剂23的陶瓷生片8上。如以上制作，制作了坯体。

将该陶瓷坯体21配置在包含碳的圆筒形状的模内烧成。由此，得到烧结体。烧成是在还原气氛、1650～1780℃的温度、30～50MPa的压力条件下通过热压进行的。然后，将电极配件钎焊在烧结体的表面露出的阴极侧电极11及阳极侧电极13上。如此制作，制作了陶瓷加热器1。

另外，在本实施例中，用以下方法测定发热电阻体3及导线5的电阻率。首先，使用作为测定对象的发热电阻体3及导线5的材料另外制作烧结体。使该烧结体成为边长是3mm、长度是18mm的棱柱的方式使用安装了#250金刚石砂轮的平面研磨机进行加工。进而，利用印刷在上述烧结体的两端面制作电极，在真空炉中进行烧结。

之后，在室温下在上述烧结体的两个电极之间通过固定电流，用HIOKI公司制3541电阻计测定电阻值R(mΩ)。用测定的电阻值计算出电阻率ρ(Ω·μm)(＝电阻值(R)×截面面积/长度＝R/2)。

本实施例的发热电阻体3的电阻率为1.6～2.5Ω·μm、导线5的电阻率为2.5Ω·μm。另外，在本实施方式中，使用发热电阻体3的材料另外制作烧结体是为了使电阻率的测定变得容易。

各试料的主要发热部3b、连接部3a及导线5的分别的宽度、厚度及电阻率在表1示出。

(表1)

使用上述的陶瓷加热器1进行了下述的基于冷热循环的耐久试验。首先，通过向陶瓷加热器通电30秒，将陶瓷基体7的表面温度从常温加热到1300℃。然后，将陶瓷加热器1空气冷却60秒，将陶瓷基体7的表面温度冷却到常温。以上的加温及冷却实施了140000循环。另外，陶瓷基体7的表面温度使用放射温度计等测定即可。另外，以使为了保持在1300℃的施加电压成为190～210V的方式调整了陶瓷加热器1的电阻值。

如表1及下述的表2所示，使用使主要发热部3b及连接部3a的宽度、厚度、电阻率及形状变化的各试料，评价了各试料的印刷成品率，烧成后的裂纹的有无及冷热循环后的裂纹发生的有无。关于裂纹的有无，使用光学显微镜在放大率450倍观察评价。

另外，将实验品的尺寸为厚度2mm、宽度6mm、全长50mm的陶瓷加热器1的各试料各制作40条，关于其中的各20条，通过热压烧成后评价裂纹的有无，计算出裂纹发生率。另外，关于各剩下的20条，进行冷热循环的耐久试验，同样评价裂纹的有无，计算出裂纹发生率。结果在表2示出。

(表2)

根据表1及表2的结果，在试料号1和2中，由于以发热电阻体3的连接部3a的宽度和导线5的宽度相同的方式形成，形成了在宽度方向突出的锐角的楔形状的突出部。因此，在陶瓷基板7的裂纹的发生率为较高的60％以上。

另一方面，试料号3～15的陶瓷加热器1的裂纹发生率都为20％以下。由此，确认了通过使连接部3a的宽度比导线5小则热应力得到缓和，裂纹发生率得到大幅度改善。

尤其，凹部9的表面形状为曲面或大致圆弧状，导线在连接部连接的端部的对置的位置分别具有凹部，连接部整体位于凹部内的试料号5～7、10及12在烧成后及耐久试验后，裂纹几乎没有发生，可知陶瓷加热器的耐久性得到大幅度提高。

另外，主要发热部3b的厚度大的试料4及11的印刷成品率为较低的60～70％。这可以考虑为为了增加厚度而勉强印刷，厚度偏差变大为原因。尤其，在连接部3a的宽度比主要发热部3b的宽度大的试料号4中，印刷成品率为较低的60％。另外，在连接部3a的厚度大的试料号3、4及11中，裂纹的发生率比较高。这是因为向导线5的凹部9的连接部3a的埋设状态变得恶劣，只有连接部3a的一部分位于凹部9内。

另一方面，在发热电阻体3的连接部3a的宽度和主要发热部3b的宽度相同的试料号14和15中，印刷成品率为非常高的100％。这是因为固定宽度的发热电阻体3为单纯形状，容易形成。

Claims

1.一种陶瓷加热器，具有：发热电阻体；用于向该发热电阻体供给电力的导线；埋设了所述发热电阻体及所述导线的陶瓷基体，其特征在于，

所述发热电阻体具有作为与所述导线连接的部分且比所述导线宽度小的连接部和作为该连接部以外的部分的主要发热部，

所述导线在连接所述连接部的端部具有仅向所述导线的长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部，

所述连接部的至少一部分位于所述凹部内。

2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述连接部的宽度比所述主要发热部的宽度小。

3.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述连接部的厚度比所述主要发热部的厚度小。

4.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述连接部的厚度比所述导线的厚度小。

5.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述连接部与所述导线的连接面为曲面。

6.根据权利要求5所述的陶瓷加热器，其特征在于，

与所述长度方向垂直的截面的凹部的表面形状为大致圆弧状。

7.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述发热电阻体的电阻率为所述导线的电阻率以上。

8.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述导线在连接所述连接部的端部的对置的位置分别具有所述凹部，两个所述发热电阻体的各自的连接部分别位于所述凹部内。

9.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，

所述连接部整体位于所述凹部内。

10.一种热线引火塞，其特征在于，具有：权利要求1所述的陶瓷加热器；该陶瓷加热器的一端部位于内侧的筒状的第一配件；位于该第一配件内，与所述第一配件隔离并且与所述陶瓷加热器连接的第二配件。

11.一种陶瓷加热器的制造方法，所述陶瓷加热器具有：发热电阻体；向该发热电阻体供给电力的导线；埋设了所述发热电阻体及所述导线的陶瓷基体，所述陶瓷加热器的制造方法的特征在于，

具有：将成为所述发热电阻体的第一膏剂和成为所述导线的第二膏剂配置在成为所述陶瓷基体的陶瓷生片上制作坯体的工序；将该坯体烧成的工序，其中，所述第二膏剂以至少一部分与所述第一膏剂连接的方式配置，

在所述第二膏剂的、连接有所述第一膏剂的端部具有仅向所述第二膏剂的长度方向的一方及厚度方向的一方开口的凹部，

使所述第一膏剂的与所述第二膏剂连接的部分的至少一部分的宽度比所述第二膏剂的宽度小，且将与所述第二膏剂连接的部分的至少一部分配置在所述第二膏剂的所述凹部内。

12.根据权利要求11所述的陶瓷加热器的制造方法，其特征在于，

在所述第一膏剂的宽度中，与所述第二膏剂连接的部分的宽度比其他部分的宽度小。

13.根据权利要求11所述的陶瓷加热器的制造方法，其特征在于，

在所述第一膏剂中，与所述第二膏剂连接的部分的厚度比其他部分的厚度小。

14.根据权利要求11所述的陶瓷加热器的制造方法，其特征在于，

在所述第一膏剂中，与所述第二膏剂连接的部分的厚度比所述第二膏剂的厚度小。