CN117356164A - 加热器 - Google Patents
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Abstract
加热器具备：从第1端向第2端延伸的圆柱状或筒状的陶瓷体；位于陶瓷体的内部的发热电阻体；与发热电阻体电连接的电极焊盘；与电极焊盘电连接的引线端子；和将电极焊盘和引线端子接合的导电性的接合材料，电极焊盘从陶瓷体的侧面设置到端面。
Description
技术领域
本公开涉及用于液体加热用的加热器、气体加热用加热器或氧传感器用加热器等的加热器。
背景技术
作为液体加热用加热器中所用的加热器，例如已知专利文献1记载的陶瓷加热器。专利文献1记载的陶瓷加热器具备：芯材，其在内部具有发热部；连接端子部，其设于芯材的侧面，与发热部连接；和引线端子，其一端部通过钎料与连接端子部接合，另一端部沿着陶瓷加热器的长度方向伸长。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2016-81608号公报
发明内容
本公开的加热器中，加热器具备：从第1端向第2端延伸的圆柱状或筒状的陶瓷体；位于陶瓷体的内部的发热电阻体；与发热电阻体电连接的电极焊盘；与电极焊盘电连接的引线端子；和将电极焊盘和引线端子接合的导电性的接合材料，电极焊盘从陶瓷体的侧面设置到端面。
附图说明
图1A是表示加热器的一例的立体图。
图1B是透过图1A所示的加热器的一部分的概略立体图。
图2A是将图1A所示的加热器在A-A’线切断的放大截面图。
图2B是将图1A所示的加热器在B-B’线切断的放大截面图。
图3是图1A所示的加热器的放大截面图。
图4是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图5是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图6是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图7是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图8是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图9是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图10是表示加热器的其他示例的放大截面图。
图11是表示加热器的其他示例的侧视图。
图12是表示加热器的其他示例的俯视图。
图13是表示加热器的其他示例的俯视图。
具体实施方式
对于这样的陶瓷加热器，在芯材当中的1个面设有端子连接部。由此，在芯材与端子连接部分离的方向上产生振动时，有可能不能保持端子连接部的接合强度。由此，在长时间使用时，有可能端子连接部从芯材剥离。其结果，难以提高陶瓷加热器的长期可靠性。
本公开的一方式的加热器的电极焊盘从陶瓷体的侧面设置到端面。由此，能在陶瓷体当中的多个面设置电极焊盘。由此，即使在陶瓷体与电极焊盘分离的方向产生振动，也能保持电极焊盘的接合强度。由此，即使是长时间使用的情况，也能减少电极焊盘从陶瓷体剥离的可能。其结果，能提高加热器的长期可靠性。
详细说明加热器100。
图1A是表示加热器100的一例的立体图。图1B是透过图1A所示的加热器的一部分的概略立体图。如图1A以及图1B所示那样，加热器100具备：从第1端101向第2端102延伸的圆柱状或筒状的陶瓷体1；位于陶瓷体1的内部的发热电阻体2；与发热电阻体2电连接的电极焊盘3；与电极焊盘3电连接的引线端子；和将电极焊盘3和引线端子4接合的电性的接合材料5，电极焊盘3从陶瓷体1的侧面设置到端面。
另外，在图1A以及图1B中，加热器100的左下是第1端101，右上是第2端102。此外，在图3中，上方是第1端101，下方是第2端102。此外，在以下的记载中，有时记载为“第1端101侧”以及“第2端102侧”，但以陶瓷体1所延伸的方向即长边方向的中心为基准，靠近第1端101的部分是“第1端101侧”，靠近第2端102的部分是“第2端102侧”。“第1端101侧”也能称作第1端101的近旁，“第2端102侧”也能称作第2端102的近旁。
陶瓷体1是为了保护发热电阻体2而设的构件。陶瓷体1的形状是具有长边方向的圆柱状或筒状。在图1所示的加热器100中，陶瓷体1为圆筒状。
陶瓷体1具有绝缘性的陶瓷材料。陶瓷体1例如具有氧化铝、氮化硅或氮化铝等绝缘性的陶瓷材料。在陶瓷体1为圆柱状的情况下，陶瓷体1的尺寸例如能使长度为10～400mm，使外径为5～60mm。此外，在陶瓷体1为圆筒状的情况下，陶瓷体1的尺寸例如能使长度为10～400mm，使外径为5～60mm，使内径为3～50mm。
此外，如图1A以及图1B所示那样，陶瓷体1在外周面具有从第1端101向第2端102伸长的狭缝状的凹部。
发热电阻体2是用于通过流过电流而发热的构件。如图1B、图2A以及图2B所示那样，发热电阻体2设于陶瓷体1的内部。发热电阻体2可以配置成在陶瓷体1的第2端102侧最发热。发热电阻体2例如可以从陶瓷体1的第1端101侧向第2端102侧伸长，若到达第2端102侧，则从第2端102侧向另一个第1端101侧伸长。此外，如图1B所示那样，发热电阻体2例如可以在陶瓷体1的第2端102侧具有在长度方向上重复折回的同时沿着周向设置的折回部。此外，发热电阻体2在折回部的第2端102侧也可以成为一对直线状部。发热电阻体2也可以不是重复折回的折回部仅位于第2端102侧的图案，而是在第1端101侧与第2端102侧之间重复往复的图案。
发热电阻体2具有金属材料。金属材料例如具有钨、钼或铼。发热电阻体2也可以具有绝缘性的构件。由此，能调整发热电阻体2的电阻值。发热电阻体2的尺寸例如能将宽度设定为0.2～5mm，将全长设定为5～1000mm，将厚度设定为0.05～0.5mm。
电极焊盘3是用于将引线端子4和发热电阻体2连接的构件。电极焊盘3从陶瓷体1的侧面设置到端面。电极焊盘3与发热电阻体2电连接。电极焊盘3具有金属材料。金属材料例如具有钨、钼、铼。也可以进一步在其表面施予镍、铬、金等金属的层。电极焊盘3的设于陶瓷体1的侧面的部分的尺寸能使长度为0.5～15mm，使宽度为0.5～5mm，使厚度为0.2～1.5mm。此外，电极焊盘3的设于陶瓷体1的端面的部分的尺寸能使长度为0.1～20mm，使宽度为0.1～20mm，使厚度为0.2～1.5mm。也可以如图1所示那样，电极焊盘3以及引线端子4分别设于发热电阻体2的两端。
如图2B所示那样，电极焊盘3以及发热电阻体2例如可以经由通孔导体而电连接。由此，能将设于陶瓷体1的外周部的引线端子4和设于陶瓷体1的内部的发热电阻体2电连接。
引线端子4是用于对发热电阻体2供给电力的构件。引线端子4与外部的电源电连接。引线端子4与电极焊盘3电接合，在陶瓷体1的长度方向上伸长。引线端子4例如是线状、棒状、圆柱状、带状或细绳状的构件。作为引线端子4的截面的形状，例如可以是圆形状、椭圆形状、三角形状、矩形状这样的多边形状，或者是这些形状且中空状。在图1所示的引线端子4，引线端子4是圆柱状。例如在是圆柱状时，引线端子4的尺寸能使直径的长度为0.5～5～mm，使长度为10～300mm。作为引线端子4，能使用含有镍或铜的金属的线材或板材。
接合材料5是用于稳固地固定引线端子4和电极焊盘3的构件。接合材料5位于电极焊盘3上。接合材料5例如可以是银、铜或锡等导电性的金属材料。
如图1A、图1B、图2A以及图2B所示那样，在本实施方式的样品保持工具，加热器100具备：从第1端101向第2端102延伸的圆柱状或筒状的陶瓷体1；位于陶瓷体1的内部的发热电阻体2；与发热电阻体2电连接的电极焊盘3；与电极焊盘3电连接的引线端子4；和将电极焊盘3和引线端子4接合的导电性的接合材料5，电极焊盘3从陶瓷体1的侧面设置到端面。由此，能在陶瓷体1当中的多个面设置电极焊盘3。由此，即使在陶瓷体1与电极焊盘3分离的方向产生振动，也能保持电极焊盘3的接合强度。由此，即使是长时间使用的情况，也能减少电极焊盘3从陶瓷体1剥离的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图3所示那样，陶瓷体1具有：包含陶瓷体1的外周的第1部11；和与第1部11接续而位于中心轴的附近的第2部12，第1部11具有包含外周的第1侧面111和与第1侧面111接续的第1端面112，第2部12也可以具有：与第1端面112接续而向第2端102延伸的第2侧面121；和与第2侧面121接续的第2端面122。
此外，图1所示的“侧面”包含第1侧面111以及第2侧面121，“端面”包含第1端面112以及第2端面122。这时，第2部12通过具有与第1端面112接续而向第2端102延伸的第2侧面121和与第2侧面121接续的第2端面122，能在第2部12与第1部11之间设置高低差。由此，能在引线端子4、第1端面112与第2侧面121之间设置存放接合材料5的空间。由此，能更多地添加接合材料5。由此，能提高引线端子4与陶瓷体1的接合强度。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图3所示那样，电极焊盘3可以从第1侧面111设置到第1端面112。这时，第2侧面121以及第2端面122可以具有不设电极焊盘3的部分。此外，第2侧面121以及第2端面122可以具有不设接合材料5的部分。通过电极焊盅3从第1侧面111设置到第1端面112，与陶瓷体1在1个面具有电极焊盘3的情况比较，即使在陶瓷体1与电极焊盘3分离的方向产生振动，也能保持电极焊盘3的接合强度。由此，即时是长时间使用的情况，也能减少极焊盘3从陶瓷体1剥离的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图4所示那样，电极焊盘3可以从第1端面112设置到第2侧面121。这时，第2端面122可以具有不设电极焊盘3的部分。此外，第2端面122可以具有不设接合材料5的部分。通过电极焊盘3从第1端面112设置到第2侧面121，电极焊盘3能覆盖第1部11与第2部12的边界即第1端面112与第2侧面121之间。因此，能减少在陶瓷体1的第1端面112与第2侧面121之间产生裂纹的可能。其结果，能提升加热器100的长期可靠性。第1部11是能称作表层部的部位，第2部12是能称作芯部的部位。
此外，如图5所示那样，电极焊盘3可以从第2侧面121设置到第2端面122。这时，第1端面112以及第2侧面121可以不设电极焊盘3以及接合材料5。通过电极焊盘3从第2侧面121设置到第2端102面122，由此能在陶瓷体1的更多的面设置电极焊盘3。由此，即使在陶瓷体1与电极焊盘3分离的方向产生振动，也能保持电极焊盘3的接合强度。由此，即使是长时间使用的情况，也能减少电极焊盘3从陶瓷体1剥离的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图6所示那样，发热电阻体2也可以位于第1部11与第2部12之间，端部从第1端101面112突出，将端部和电极焊盘3接合。由此，能增加电流从引线端子4流到发热电阻体2的路径。由此，能减少引线端子4和发热电阻体2不再电连接的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图7所示那样，接合材料5可以弯月状地从第1端面112设置到第2侧面121。由此，由于接合材料5能覆盖第1端面112与第2侧面121的界面，因此，能减少在陶瓷体1的第1端面112与第2侧面121的界面产生裂纹的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图7所示那样，接合材料5弯月状地从第1端面112设置到引线端子4，可以在第2侧面121与引线端子4之间具有空间。由此，能将引线端子4和陶瓷体1通过接合材料稳固地固定，并且，通过在第2侧面121与引线端子4之间具有的空间来形成接合材料5能热膨胀的区域。由此，能减少因接合材料5的热膨胀而在引线端子4与接合材料5之间产生热应力的可能。由此，能减少在引线端子4与接合材料5之间产生裂纹的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图8所示那样，接合材料5可以填满地位于第2侧面121与引线端子4之间。由此，能通过接合材料5将引线端子4和陶瓷体1稳固地固定。由此，能减少引线端子4和陶瓷体1剥离的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。这里说的第2侧面121与引线端子4之间是被第1侧面111的虚拟延长线和第2端102面122的虚拟延长线包围的部分。
此外，如图9所示那样，引线端子4也可以弯曲。这里说的所谓“弯曲”，如图9所示那样，是指在将与电极焊盘3电接合的部分和向第1端101伸长的部分相连的部分弯曲。由此，能分散所产生的振动。由此，能保持引线端子4与接合材料5的接合强度。由此，能减少引线端子4和接合材料5剥离的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。与电极焊盘3电接合的部分和向第1端101伸长的部分所成的角度越接近于90度，相连的部分的弯曲所带来的效果越大。
此外，如图10所示那样，接合材料5可以沿着第1侧面并且遍及第2侧面，在接合材料5与第1端101面121之间具有间隙。由此，接合材料5能热膨胀至第1部11露出的部位。由此，能减少因接合材料5的热膨胀而在引线端子4与接合材料5之间产生热应力的可能。由此，能减少在引线端子4与接合材料5之间产生裂纹的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图11所示那样，电极焊盘3可以第1端101侧比陶瓷体1的第2端102侧细。这里说的所谓“细”，是指陶瓷体1的第1端101侧的电极焊盘3的长度在陶瓷体1的周向上比第2端102侧短。由此，在陶瓷体1的第1端101有2个引线端子4且有与之分别对应的电极焊盘3的情况下，能拉远2个电极焊盘3的距离。由此，能减少2个电极焊盘3连接的可能，能减少产生短路。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。在电极焊盘3中，作为相比于陶瓷体1的第2端102侧而第1端101侧更细的形状，也可以是阶梯状，但若陶瓷体1的第1端101侧是尖端细形状，则与是阶梯状相比，能更加减少应力。
此外，如图12所示那样，电极焊盘3也可以在从陶瓷体1的第1端101侧观察时是随着去往第2部12的中心而尖端细的形状。由此，能拉远设于陶瓷体1的端面的2个电极焊盘3。由此，能减少在陶瓷体1的端面产生短路的可能。其结果，能提高加热器100的长期可靠性。
此外，如图13所示那样，在从陶瓷体1的第1端101侧观察时，2个电极焊盘3的外周的长度可以分别不同。由此，在将其他部件和加热器100接合时，能区别阳极和阴极。由此，能将加热器100与其他构件正确地连接。
此外，如图13所示那样，在从陶瓷体1的第1端101侧观察时，2个电极焊盘3的内周的长度可以分别不同。由此，在将其他部件和加热器100接合时，能区别阳极和阴极。由此，能将加热器100与其他构件正确进行连接。
特别是通过使阴极的电极焊盘3的外周比阳极长、使内周的长度长，关于安装于阴极的电极焊盘3的引线端子4的直径、数量，能使阴极比阳极更大，因此，能将阴极的引线端子4接地到接地的同时还用于固定加热器100。
符号说明
1：陶瓷体
101：第1端
102：第2端
11：第1部
111：第1侧面
112：第1端面
12：第2部
121：第2侧面
122：第2端面
2：发热电阻体
3：电极焊盘
4：引线端子
5：接合材料
100：加热器。
Claims (11)
1.一种加热器，具备：
圆柱状或筒状的陶瓷体，其从第1端向第2端延伸；
发热电阻体，其位于该陶瓷体的内部；
电极焊盘，其与所述发热电阻体电连接；
引线端子，其与该电极焊盘电连接；和
导电性的接合材料，其将所述电极焊盘和所述引线端子接合，
所述电极焊盘从所述陶瓷体的侧面设置到端面。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中，
所述陶瓷体具有：包含该陶瓷体的外周的第1部；和与该第1部接续且位于中心轴的附近的第2部，
所述第1部具有：包含所述外周的第1侧面；和与该第1侧面接续的第1端面，
所述第2部具有：与所述第1端面接续并向所述第2端延伸的第2侧面；和与该第2侧面接续的第2端面。
3.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述电极焊盘从所述第1侧面设置到所述第1端面。
4.根据权利要求3所述的加热器，其中，
所述电极焊盘从所述第1端面设置到所述第2侧面。
5.根据权利要求4所述的加热器，其中，
所述电极焊盘从所述第1侧面设置到所述第2端面。
6.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述发热电阻体位于所述第1部与所述第2部之间，端部从所述第1端面突出，
将所述端部和所述电极焊盘接合。
7.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述接合材料弯月状地从所述第1端面设置到所述第2侧面。
8.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述接合材料弯月状地从所述第1端面设置到所述引线端子，在所述第2侧面与所述引线端子之间具有空间。
9.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述接合材料填满地位于所述第2侧面与所述引线端子之间。
10.根据权利要求1所述的加热器，其中，
所述引线端子在将与所述电极焊盘电接合的部分和在所述陶瓷体的长度方向上伸长的部分相连的部分弯曲。
11.根据权利要求2所述的加热器，其中，
所述接合材料沿着述第1侧面且遍及所述第2侧面，
在所述接合材料与所述第1端面之间具有间隙。
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