JP2000048934A - 金属リード材とこれを用いた通電デバイス - Google Patents
金属リード材とこれを用いた通電デバイスInfo
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Abstract
化性を改善し、これらにより信頼性を向上させたセラミ
ックヒータ等の通電デバイスを提供する。 【解決手段】セラミック体1に発熱抵抗体等の導体を内
蔵し、該導体に通電するための電極パッドと外部金属リ
ード7とをろう付けした構造のセラミックヒータ等の通
電デバイスにおいて、上記金属リード7をNiを主成分
とし、副成分としてMnを0.5〜1.5重量%含有す
る金属材で形成する。
Description
ーの点火用・気化用及び酸素濃度検出用センサーの補助
加熱ヒーターなど各種産業機種に使用するセラミックヒ
ータ、あるいは半導体素子を搭載する基板やパッケー
ジ、さらには各種電子部品等、通電して機能を持たせる
ようにした通電デバイスに関する。
路等の導体を備え、この導体に通電することによって、
何らかの機能を持たせるようにした通電デバイスが使用
されている。
平板・ロッド状及び管状などの形状をしたセラミックヒ
ータが使用されている。
の概略図を示した。内部電極の取り出し構造として、あ
らかじめセラミックシート2にスルーホール12を設
け、この中に導電性ペーストを充填して、セラミックシ
ート2外側へ導通をとり、その上にメタライズ8を導電
性ペーストを用いてプリントする。その後、セラミック
軸3に、発熱体ペースト(発熱部4、引き出し部5)を
プリントしたセラミックシート2を巻き付け焼成し、セ
ラミックヒータ焼結体を得る。
9を施した後、Ni等の金属リード7をAu/Cu系・
Ag/Cu系・Ag系等のろう材10を用いてろう付け
して、セラミックヒータとしている。またその際、メタ
ライズ8・ろう材10及び金属リード7の高温酸化及び
湿度変色を防止するために、Niメッキ11を施し全体
を覆っているものもある。
のろう付けで使用される金属リード7は、一般的に純N
i(Ni:99.0%以上)が使用されている。
においては、Niメッキ時のメッキ液もしくは、前処理
・後処理の微少な残留によりSが残留し、金属リード7
の粒界層が侵され容易に金属リードが脆性破壊するとい
う問題があった。
用するが、微妙な雰囲気の変動においてNiの粒界に酸
素が進入し、粒界酸化を生じ上記同様に、容易に金属リ
ード7が脆性破壊するという問題があった。
境として、密封されている場合が多い。上記セラミック
ヒータを通電した際、密封状態で発熱させるため、電極
部まで加熱される。このことにより、金属リード7が酸
化して、クラックが入り、破壊を助長する可能性があっ
た。
べたが、半導体装置等の他の通電デバイスにおいても、
同様に金属リードを備えて、高温雰囲気で使用されるよ
うな場合、同様の問題が生じていた。
部の金属リード7の耐硫化性及び耐酸化性を改善し、こ
れらにより信頼性を向上させたセラミックヒータ等の通
電デバイスを提供しようとするものである。
は、セラミック体に発熱抵抗体や回路等の導体を備え、
該導体に通電するための電極パッドと外部金属リードと
をろう付けした構造の通電デバイスにおいて、上記金属
リードの材質がNiを主成分とし、副成分としてMnを
0.5〜1.5重量%含有することを特徴とする。
0.5重量%以下としたことを特徴とする。
クヒータについて、図1〜図3を用いて説明する。
ヒータは発熱体Aとして発熱部4と引き出し部5をセラ
ミック体1の内部に内蔵してなる。該セラミック体1に
は、上記内部の引き出し部5からスルーホール12を介
して、外部に電極部6を有してなる。図2に示すごと
く、上記セラミック体1は、セラミックシート2とセラ
ミック中軸3よりなり、セラミックシートに発熱体Aと
して発熱部4と引き出し部5を設けてなる。そして、該
セラミック軸3の周囲にセラミックシート2を巻き付け
て一体的に焼成する。
とく、スルーホール12を介して外部に取り出したメタ
ライズ8の上部にNiメッキ9を施す。この上に、Ag
ろう等のろう材10を用いて金属リード7を接合する。
さらにその上部に、Niメッキ11を施し、セラミック
体1を得る。
成分とし、副成分としてMnを0.5〜1.5重量%含
有し、且つSiを0.5重量%以下とした金属材により
形成することにより、耐食性を向上させたものである。
本例のセラミックヒータにおいては、Niメッキ9、1
1の製造工程で使用されるメッキ液内に微量のSが存在
する。そのメッキ液の微少な残渣により、金属リード7
上にSが残留し、その後の熱処理により、Sが粒界拡散
したとしても、金属リード7として耐食性の高い金属材
を用いているため、容易に破壊しない。
気炉中における、微妙な雰囲気変動が発生した場合で
も、金属リード7の粒界が酸化せず、破壊することはな
い。
境として、密封されている場合が多い。上記セラミック
ヒータを通電した際、密封状態で発熱させるため、電極
部6まで加熱される。このことにより、金属リード7が
酸化したとしても、クラックが入り、破壊を助長するよ
うなことはない。また、金属リード7の引っ張り強度も
低下しない。
ード7の耐久性を向上させることができる。
タとすることもできる。
ヒータは発熱体Aとして発熱部4と引き出し部5をセラ
ミック体1の内部に内蔵してなる。該セラミック体に
は、上記内部の発熱体Aの上に電極部6を形成するた
め、あらかじめ打ち抜かれたセラミックシート13を重
ね一体的に焼成する。このことにより、同時に電極部6
も有してなる。
6に示すごとく、引き出し部5を露出させたメタライズ
8の上部にNiメッキ9を施す。また、上記Niメッキ
9を施したメタライズ8と金属リード7の接合にろう材
10を用いてなる。この際のろう材10はAgろうを用
いる。
成分とし、副成分としてMnを0.5〜1.5重量%含
有し、且つSiを0.5重量%以下とした金属材を用い
る。本例の場合、金属リード7を接合させる設置場所は
平面である。
いても、優れたリード接合強度を有すると共に、発明の
実施の形態と同様の作用効果も有している。
タについて述べたが、本発明は、半導体装置、回路基
板、各種電子部品等の通電デバイスにも適用することが
できる。
さまざまな実験を行った。
験及び耐酸化試験並びに、金属リードとAgろうからな
るろう材の濡れ性確認及び金属リードの引っ張り強度を
示す。
ある。
ードに含有させ、700℃にて5時間熱処理を施した後
の屈曲による金属リードの破壊を確認した。Aは容易に
脆性破壊を呈したが、B〜Fは破壊しなかった。
時間酸化雰囲気にて熱処理を施した後の屈曲による金属
リードの破壊を確認した。Aは金属リードの表面にクラ
ックを呈するが、B〜Fはクラックは見られなかった。
察した結果を示す。A〜Dにおいては金属リードにろう
材が密着し、非常に良好な状態でろう付けされており、
表面膜は見られなかった。
られ、Fにおいては、表面膜がある上金属リードとろう
材に隙間が見られる。金属リード引っ張り強度において
は濡れ性確認と相関のある結果を示しており、E,Fに
おいては非常に強度の低い結果となっており製品として
機能しない。このことは、金属リード表面上にMnが浮
きだし、Mn膜で金属リード表面を覆うことにより、ろ
う材との濡れ性が低下し且つ強度低下を招いたものと判
断した。
量を0.5〜1.5重量%含有するNi金属リードを使
用することにより、本発明の目的とするところの、ろう
付け部の金属リードの耐硫化性及び耐酸化性よっては信
頼性を向上させたセラミックヒータを得ることができ
る。
が請求項1記載範囲内のもので、Si量を変量させた耐
硫化試験及び耐酸化試験並びに、金属リードとろう材の
濡れ性確認及び金属リードの引っ張り強度を示す。
ある。
酸化試験においては、Si量を変動させることによる影
響はなく良好な結果を示す。但し、濡れ性の確認におい
てはIにおいて上記E同様に金属リードの表面に膜が見
られ、同じく金属リード引っ張り強度においても濡れ性
確認と相関のある結果を示しており、Iにおいては非常
に強度の低い結果となっている。このことは、上記同様
金属リード表面上にSiが浮きだし、Si膜で金属リー
ド表面を覆うことにより、ろう材との濡れ性が低下し且
つ強度低下を招くものである。
を主成分とする金属リード中のSiの含有量を0.5重
量%以下とすることにより、本発明の目的とするところ
の、ろう付け部の金属リードの耐硫化性及び耐酸化性を
改善し、これらにより信頼性を向上させたセラミックヒ
ータを得ることができる。
るろう材をAu/Cuろうとしたところ、優れたリード
接合強度を有すると共に、上記実施例と同様の作用効果
も有していた。
いセラミックヒータを作製した。本実施例では、耐熱保
護の役割を有するNiメッキ11を有しないため、電極
部6が加熱される場合にかかる熱負荷が発明の実施の形
態よりも大きい。しかし、この場合でも金属リード7の
酸化によるクラックの発生及びそのことによる破壊の助
長はなく、発明の実施の形態と同様の作用効果も有して
いた。
方法で得られたセラミックヒータにおいても、優れたリ
ード接合強度を有すると共に、発明の実施の形態と同様
の作用効果も有していた。
付けされる金属リードの材質をNiを主成分とし、副成
分としてMnを0.5〜1.5重量%含有し、且つ、金
属リード内に含まれるSiを0.5重量%以下としたこ
とによって、Niメッキ時のメッキ液もしくは、前処理
・後処理の微少な残留によりSが残留したとしても、上
記金属リードを用いた通電デバイスにおいては、粒界層
が侵されず、金属リードが破壊しない、優れたリード接
合強度を有する通電デバイスを得ることができる。
な雰囲気の変動に伴う粒界酸化も生じず、破壊しない。
また、実際のセラミックヒータ等の通電デバイスの使用
環境における、電極部の温度上昇及び熱負荷にも耐えう
る、優れたリード接合強度を有する通電デバイスを得る
ことができる。
障等が少なく、信頼性が高い通電デバイスを得ることが
できる。
ミックヒータを示す斜視図である。
である。
ミックヒータの他の実施例を示す斜視図である。
斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】Niを主成分とし、副成分としてMnを
0.5〜1.5重量%含有することを特徴とする金属リ
ード材。 - 【請求項2】上記金属リード材に含まれるSiを0.5
重量%以下としたことを特徴とする請求項1記載の金属
リード材。 - 【請求項3】セラミック体に発熱抵抗体、回路等の導体
を備え、該導体に通電するための電極パッドと、請求項
1又は2に記載の材料からなる金属リードとをろう付け
してなる通電デバイス。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21627698A JP3838785B2 (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | セラミックヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP21627698A JP3838785B2 (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | セラミックヒータ |
Publications (2)
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JP3838785B2 JP3838785B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=16686009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-07-30 JP JP21627698A patent/JP3838785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7947933B2 (en) * | 2003-11-25 | 2011-05-24 | Kyocera Corporation | Ceramic heater and method for manufacture thereof |
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JP4514653B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2010-07-28 | 京セラ株式会社 | セラミックヒーター及びこれを用いた加熱用こて |
JP2010165687A (ja) * | 2010-03-08 | 2010-07-29 | Kyocera Corp | セラミックヒーターおよびこれを用いた加熱用こて |
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JP3838785B2 (ja) | 2006-10-25 |
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