CN116830797A - 加热器 - Google Patents
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Abstract
加热器具备陶瓷体、发热电阻器、导体以及接合材料。陶瓷体具有在表面开口的凹部。发热电阻器位于陶瓷体的内部。导体与发热电阻器电连接，位于凹部的底面上。接合材料将位于导体之上的引线与导体接合。底面具有在俯视时位于比凹部的开口端靠外侧的位置的周缘部。接合材料的端部具有位于周缘部的部分。
Description
技术领域
公开的实施方式涉及加热器。
背景技术
以往，已知在陶瓷体的内部具有发热电阻器的加热器。在该加热器中，提出了开口部位于与发热电阻器连接的取出电极和位于陶瓷体的外部的引线的接合部分的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-34979号公报
发明内容
实施方式的一个方式所涉及的加热器具备陶瓷体、发热电阻器、导体以及接合材料。陶瓷体具有在表面开口的凹部。发热电阻器位于所述陶瓷体的内部。导体与所述发热电阻器电连接，位于所述凹部的底面上。接合材料将位于所述导体上的引线与所述导体接合。所述底面具有在俯视时位于比所述凹部的开口端靠外侧的位置的周缘部。所述接合材料的端部具有位于所述周缘部的部分。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的加热器的俯视图。
图2是图1所示的区域A的放大图。
图3是图2所示的B-B线的剖视图。
图4是图2所示的C-C线的剖视图。
图5是表示实施方式的变形例1所涉及的加热器的横剖视图。
图6是表示实施方式的变形例2所涉及的加热器的横剖视图。
图7是表示实施方式的变形例3所涉及的加热器的纵剖视图。
图8是表示实施方式的变形例4所涉及的加热器的横剖视图。
图9是表示实施方式的变形例5所涉及的加热器的横剖视图。
图10是表示实施方式的变形例6所涉及的加热器的横剖视图。
图11是表示实施方式的变形例7所涉及的加热器的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本申请所公开的加热器的实施方式进行说明。另外，本公开并不被以下所示的实施方式限定。此外，附图是示意性的，需要注意各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与现实不同。
<实施方式>
首先，参照图1对实施方式所涉及的加热器进行说明。图1是表示实施方式所涉及的加热器的俯视图。
如图1所示，实施方式所涉及的加热器1具备陶瓷体2、发热电阻器4、导体5、接合材料7以及引线10。该加热器1例如用于烫发器、电烙铁等其他用途。
另外，为了容易理解说明，在图1中图示了包含沿着加热器1的厚度方向延伸的Z轴在内的三维的正交坐标系。该正交坐标系也在后面的说明中使用的其他附图表示。
陶瓷体2例如是平板状的构件。陶瓷体2的材料例如是具有绝缘性的陶瓷。作为陶瓷体2的材料，例如能够使用氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或者碳化物陶瓷等。具体而言，能够使用氧化铝质陶瓷、氮化硅质陶瓷、氮化铝质陶瓷、碳化硅质陶瓷等作为陶瓷体2的材料。
此外，陶瓷体2具有凹部3。凹部3配置为与位于陶瓷体2的长度方向的一端的端面2a相接。凹部3在陶瓷体2的表面2b(参照图2)开口。另外，关于凹部3的详细情况在后面叙述。
发热电阻器4位于陶瓷体2的内部。发热电阻器4是电流流过而发热的构件。发热电阻器4例如可以包含含有钨、钼等的高电阻的导体。另外，发热电阻器4不限于图示的形状，例如，能够根据加热器1所要求的发热特性而适当变更。
导体5与发热电阻器4电连接。导体5例如位于与发热电阻器4的两端分别相接的位置。导体5位于俯视时与凹部3重叠的位置。导体5例如可以是包含钨、钼等的金属材料。导体5的材料可以与发热电阻器4相同，也可以不同。
接合材料7位于凹部3的内部。接合材料7将引线10与导体5接合。作为接合材料7，例如能够使用焊料或者银焊料等钎焊材料。
引线10例如是包含镍、铁或者镍系耐热合金等金属材料的线材。引线10的剖面例如可以是圆形状，也可以是椭圆形状、矩形状。引线10的外径、即剖面观察时的引线10的当量圆直径例如可以为0.5～2.0mm。
接下来，使用图2～图4对实施方式所涉及的加热器1进一步进行说明。图2是图1所示的区域A的放大图。图3是图2所示的B-B线的剖视图。图4是图2所示的C-C线的剖视图。
如图2～图4所示，凹部3具有底面34。底面34的面积大于开口端的开口面积。在此，如图2所示，从与陶瓷体2的表面2b垂直的方向观察时，开口端的开口面积是指由陶瓷体2的表面2b的凹部3的开口的棱线(开口端)31～33和陶瓷体2的端面2a包围的区域的面积。
这样，通过使底面34的面积大于开口端的开口面积，能够使经由接合材料7的引线10与导体5的接合牢固。此外，与底面34的面积相比开口端的开口面积变小，由此作为加热器1的主要部位即加热面而发挥功能的陶瓷体2的表面2b的比例变大，加热器性能提高。
此外，底面34具有周缘部35。如图2所示，从与陶瓷体2的表面2b垂直的方向观察时，周缘部35位于比凹部3的开口端靠外侧的位置。此外，如图3所示，凹部3具有与周缘部35面对的顶面35a。由此，凹部3具有被夹在顶面35a与周缘部35之间的空间。
此外，接合材料7的端部位于在俯视时与凹部3的开口端相比靠外侧的周缘部35。通过接合材料7从凹部3的中央部分配置到周缘部35，从而能够更牢固地固定引线10。由此，例如不易产生伴随引线10移动的接合材料7、陶瓷体2的损伤，因此能够减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。
周缘部35可以设置于凹部3的整个壁面，也可以局部地设置。例如，也可以在凹部3中的引出导体5的部位设置周缘部35，在凹部3中的未引出导体5的部位(例如，加热器1的后端)不设置周缘部35。由此，在导体5被引出的部位，能够提高加热器性能，并且在导体5未被引出的部位，能够减少以周缘部35为起点而产生裂缝的可能性。其结果是，能够在提高加热效率的同时提高耐久性。
此外，如图3所示，接合材料7的端部可以具有位于周缘部35的部分，该周缘部位于与作为引线10延伸的第一方向的X轴方向交叉的作为第二方向的Y轴方向的两侧，也可以具有位于Y轴方向的两端中的任一方的周缘部35的部分。若具有接合材料7的端部配置在位于Y轴方向的两侧的周缘部35的部分，则能够进一步降低伴随加热器1的持续使用的性能降低。
此外，如图4所示，接合材料7的端部也可以与引线10的端面10a面对的凹部3的周缘部35所接续的周壁36相接。由此，例如不易产生伴随引线10移动的接合材料7、陶瓷体2的损伤，因此能够减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。特别是在振动环境下使用加热器1的情况下，应力容易集中于引线10的长度方向的端面10a。在该情况下，通过使接合材料7和与引线10的端面10a面对的凹部3的周壁36接触，能够使集中于接合材料7与导体5的边界的应力经由周壁36向加热器1整体分散。因此，根据接合材料7的端部与周壁36相接的加热器1，能够缓和应力。
此外，如图3、图4所示，接合材料7的端部也可以与在与底面34交叉的方向上延伸的凹部3的周壁36相接。接合材料7的端部与周壁36相接，由此在周壁36，接合材料7的上方、下方以及侧方被陶瓷体2包围，因此能够进一步减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。另外，接合材料7的端部可以遍及整周与周壁36相接，接合材料7也可以与周壁36的一部分相接。特别是，通过使接合材料7的端部和与引线10的端面10a面对的凹部3的周壁36相接，能够将应力集中的部位形成为接合材料7与陶瓷体2的边界，而不是接合材料7与导体5的边界。因此，通过接合材料7的端部位于周缘部35，在接合材料7与导体5的边界不易产生微裂缝等损伤，因此即使长期使用也难以产生导体5的电阻降低。
此外，如图3、图4所示，加热器1也可以具备覆盖导体5的表面的镀覆材料6。作为镀覆材料6，例如能够使用含有镍或者铬等的镀覆材料。通过使镀覆材料6位于导体5与接合材料7之间，例如与接合材料7的密接性提高，能够进一步减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。另外，接合材料7也可以直接位于导体5以及镀覆材料6未配置的凹部3的底面34上。通过接合材料7位于底面34上，例如，接合材料7不易剥离。由此，能够减少伴随着接合材料7的剥离的性能降低。
此外，镀覆材料6也可以与导体5一起位于周缘部35。由此，例如引线10的移动进一步被限制，因此难以产生接合材料7、陶瓷体2的损伤。因此，能够进一步减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。此外，位于周缘部35的导体5的整体可以被镀覆材料6覆盖，也可以一部分导体5从镀覆材料6露出。
<变形例1>
接下来，参照图5～图11对实施方式的变形例进行说明。另外，在以下所示的变形例中，有时通过对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记而省略重复的说明。
图5是表示实施方式的变形例1所涉及的加热器的横剖视图。如图5所示，接合材料7的端部也可以位于与顶面35a相接的位置，该顶面35a与凹部3的周缘部35面对。通过接合材料7的端部与顶面35a相接，在周缘部35，接合材料7被顶面35a以及周缘部35夹持地配置。这样，通过使接合材料7的端部位于被陶瓷体2夹持的位置，例如，接合材料7不易剥离。由此，能够减少伴随着接合材料7的剥离的性能降低。
<变形例2>
图6是表示实施方式的变形例2所涉及的加热器的横剖视图。如图6所示，加热器1在具有从顶面35a朝向底面34侧突出的凸部35b这一点上与图5所示的加热器1不同。此外，接合材料7的端部也可以位于与凸部35b啮合的位置。通过配置为与顶面35a相接的接合材料7的端部与凸部35b啮合，从而例如接合材料7不易剥离。由此，能够进一步减少伴随着接合材料7的剥离的性能降低。
<变形例3>
图7是表示实施方式的变形例3所涉及的加热器的纵剖视图。如图7所示，与图4所示的加热器1的不同点在于，接合材料7的端部配置为离开与引线10的端面10a面对的周壁36。
在组装加热器1时，例如通过将引线10弯折等，有时会对引线10的根部部分施加扭转的应力。在该情况下，例如如图3所示，使接合材料7的端部位于周缘部35，该周缘部35位于与引线10延伸的第一方向交叉的第二方向的两侧，另一方面，如图7所示，通过使接合材料7的端部离开与引线10的端面10a面对的凹部3的周壁36地配置，能够承受扭转的应力。因此，根据本变形例所涉及的加热器1，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
<变形例4>
图8是表示实施方式的变形例4所涉及的加热器的横剖视图。如图8所示，加热器1也可以具有层叠多个陶瓷材料的陶瓷体。
图8所示的加热器1所具有的陶瓷体2具有第一构件21、第二构件22以及第三构件23。第一构件21以及第三构件23例如可以是具有给定的形状的板状构件。此外，位于第一构件21以及第三构件23之间的第二构件22例如可以是将第一构件21以及第三构件23接合的接合材料。
与第三构件23之间的、未配置第二构件22的第一构件21的表面作为底面34发挥功能。此外，与第一构件21之间的、未配置第二构件22的第三构件23的表面作为顶面35a发挥功能。另外，第一构件21、第二构件22以及第三构件23的组成可以相同，也可以不同。此外，陶瓷体2的层叠构造不限于图示的结构。陶瓷体2例如也可以是将2个或者4个以上的材料层叠而成的。
<变形例5>
图9是表示实施方式的变形例5所涉及的加热器的横剖视图。如图9所示，加热器1也可以还具有中间层8。图9所示的加热器1在具有位于导体5与镀覆材料6之间的中间层8这一点上与图4所示的加热器1不同。中间层8含有导体5以及镀覆材料6所具有的一种以上的金属元素。中间层8例如也可以是通过伴随着加热器材料的烧成的导体5以及镀覆材料6的反应而生成的相互扩散层。
此外，中间层8也可以与导体5以及镀覆材料6一起位于周缘部35。通过配置中间层8，例如在周缘部35，能够经由中间层8将镀覆材料6与导体5牢固地接合。由此，例如即使在对引线10施加负载的情况下，也不易在应力容易集中的接合材料7的端部、导体5产生微裂缝等损伤，因此即使长期间使用也难以产生导体5的电阻降低。因此，根据本变形例所涉及的加热器1，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
<变形例6>
图10是表示实施方式的变形例6所涉及的加热器的横剖视图。如图10所示，加热器1还可以具有树脂材料40。树脂材料40的材料例如可以是热固化性树脂、光固化性树脂以及其他固化性树脂。
树脂材料40位于凹部3的内部，以使得覆盖引线10以及接合材料7。由此，例如引线10的移动进一步被限制，因此难以产生接合材料7、陶瓷体2的损伤。因此，能够进一步减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。
此外，树脂材料40的端部可以位于周缘部35，也可以进一步面向周壁36。由此，例如引线10的移动进一步被限制，因此难以产生接合材料7、陶瓷体2的损伤。因此，能够进一步减少伴随加热器1的持续使用的性能降低。
<变形例7>
在上述的实施方式以及各变形例中，示出了在俯视时具有大致矩形的凹部3的加热器1，但凹部3的形状不限定于此。图11是表示实施方式的变形例7所涉及的加热器的俯视图。
图11所示的加热器1所具有的凹部3从陶瓷体2的端面2a侧起依次具有第一部分37、第二部分38以及第三部分39。与位于第一部分37与第三部分39之间的第二部分38相比，第一部分37以及第三部分39的Y轴方向的尺寸变小。通过使用具有这样的凹部3的陶瓷体2，例如引线10的组装精度提高。另外，凹部3的形状不限定于图示的形状。例如，凹部3可以具有第一部分37以及第二部分38，也可以具有第二部分38以及第三部分39。
以上，对本公开的实施方式以及各变形例进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式以及变形例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。例如，也可以将图9所示的中间层8和/或图10所示的树脂材料40应用于其他变形例所涉及的加热器1。此外，对于上述的实施方式以及各变形例所具有的其他结构，也能够在不产生矛盾的范围内适当组合。
如上所述，实施方式所涉及的加热器1具备陶瓷体2、发热电阻器4、导体5以及接合材料7。陶瓷体2具有在表面2b开口的凹部3。发热电阻器4位于陶瓷体2的内部。导体5与发热电阻器4电连接，位于凹部3的底面34上。接合材料7将位于导体5之上的引线10与导体5接合。底面34具有位于在俯视时比凹部3的开口端靠外侧的位置的周缘部35。接合材料7的端部具有位于周缘部35的部分。由此，能够减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的加热器1具备覆盖导体5的表面的镀覆材料6。导体5以及镀覆材料6位于周缘部35。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
此外，具备位于导体5与镀覆材料6之间且含有导体5以及镀覆材料6所具有的一种以上的金属元素的中间层8。中间层8位于周缘部35。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部与接续于周缘部35的周壁36相接。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部与顶面35a相接，该顶面35a进一步与接续于周缘部35的周壁36接续且与周缘部35对置。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部位于周缘部35，该周缘部位于与引线10延伸的第一方向交叉的第二方向。由此，能够减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部位于周缘部35，该周缘部35位于与引线10延伸的第一方向交叉的第二方向的两侧。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部与周壁36相接，该周壁36与引线10的端面10a面对并与周缘部35相接。由此，能够减少伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的接合材料7的端部位于周缘部35，该周缘部35位于与引线10延伸的第一方向交叉的第二方向的两侧，且接合材料7的端部位于离开周壁36的位置，该周壁36与引线10的端面10a面对且接续于周缘部35。由此，在对引线10的根部部分施加扭转的应力时，能够承受扭转的应力。其结果，伴随持续使用的性能降低。
此外，实施方式所涉及的加热器1还具备覆盖引线10以及接合材料7的树脂材料40。树脂材料40的端部位于周缘部35。由此，能够进一步减少伴随持续使用的性能降低。
本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、其他方式。因此，本公开的更广泛的方式并不限定于以上所示且记述的特定的详细以及代表性的实施方式。因此，能够在不脱离由所附的权利要求书以及其等同物定义的总括的发明的概念的精神或者范围的情况下进行各种变更。
-附图标记说明-
1 加热器
2 陶瓷体
3 凹部
4 发热电阻器
5 导体
6 镀覆材料
7 接合材料
8 中间层
10 引线
34 底面
35 周缘部
36 周壁
40 树脂材料。
Claims (10)
1.一种加热器，具备：
陶瓷体，具有在表面开口的凹部；
发热电阻器，位于所述陶瓷体的内部；
导体，与所述发热电阻器电连接，位于所述凹部的底面上；以及
接合材料，将位于所述导体之上的引线与所述导体接合，
所述底面具有在俯视时位于比所述凹部的开口端靠外侧的位置的周缘部，
所述接合材料的端部具有位于所述周缘部的部分。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中，
所述加热器具备覆盖所述导体的表面的镀覆材料，
所述导体以及所述镀覆材料位于所述周缘部。
3.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述加热器具备中间层，该中间层位于所述导体与所述镀覆材料之间，且含有所述导体以及所述镀覆材料所具有的一种以上的金属元素，
所述中间层位于所述周缘部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部与接续于所述周缘部的周壁相接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部与顶面相接，所述顶面进一步与接续于所述周缘部的周壁接续并与所述周缘部对置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部位于所述周缘部，所述周缘部位于与所述引线延伸的第一方向交叉的第二方向上。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部位于所述周缘部，所述周缘部位于与所述引线延伸的第一方向交叉的第二方向的两侧。
8.根据权利要求6或7所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部与周壁相接，所述周壁与所述引线的端面面对并接续于所述周缘部。
9.根据权利要求7所述的加热器，其中，
所述接合材料的端部位于离开周壁的位置，所述周壁与所述引线的端面面对并接续于所述周缘部。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的加热器，其中，
所述加热器还具备覆盖所述引线以及所述接合材料的树脂材料，
所述树脂材料的端部位于所述周缘部。
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