JP2001102151A - 積層型ヒータの端子接続構造、その接続方法およびそれに用いるロウ付け材 - Google Patents

積層型ヒータの端子接続構造、その接続方法およびそれに用いるロウ付け材

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JP2001102151A
JP2001102151A JP27793099A JP27793099A JP2001102151A JP 2001102151 A JP2001102151 A JP 2001102151A JP 27793099 A JP27793099 A JP 27793099A JP 27793099 A JP27793099 A JP 27793099A JP 2001102151 A JP2001102151 A JP 2001102151A
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Yutaka Saozaki
豊 竿崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層型ヒータにおける端子接続において、A
g系導電層との接続性に優れ、しかも耐熱温度が高いロ
ウ付け材、およびそれを用いて得られる端子接続構造を
提供する。 【解決手段】 ステンレススチール製の基板の表面に絶
縁ガラス層および端子用のAg系導電層がこの順で積層
されてなるヒータの端子部に端子接続用のAg銀系、A
u系またはステンレススチール系金属線または金属板を
ロウ付けするためのロウ付け材であって、焼成後にAg
を95重量%以上含みかつ熱膨張係数が前記絶縁ガラス
の熱膨張係数の0.9〜1.1倍の範囲にあるロウ付け
材、該ロウ付け材でロウ付けするヒータの端子の接続方
法、および端子構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層型ヒータの端
子の接続構造についての技術に関する。さらに詳しく
は、端子用導電層や発熱用抵抗体層がAg系である積層
型ヒータの端子を接続のために特定のロウ付け材を使用
する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、板状ヒータとして金属基板上に絶
縁ガラス層を設け、その上に発熱体として抵抗体層をパ
ターン印刷し、さらに保護用のガラスを積層した積層型
ヒータが知られている。こうした積層型のヒータでは、
熱膨張係数の点から金属基板にステンレススチールが使
用され、抵抗体層としてAg−Pd系抵抗体層が採用さ
れている。
【0003】ところで、抵抗体層に通電するための端子
部分には端子用の導電部が設けられ端子接続用の金属線
や金属板と電気的に接続しているが、この接続は、半田
付けや通常のロウ付け法ではなく、端子用導電部と接続
用の金属線などとを差込みや締付けなどの機械的な接続
手段で行なっている。これは、つぎのような積層型ヒー
タに独特の問題があるからである。
【0004】すなわち、300℃以上の高温になるヒー
タでは、耐熱温度の低い半田材料は、到底耐えられな
い。
【0005】Ag系金属部品用の耐熱性のロウ付け材、
たとえばAgやCu、Znを主成分とするロウ付け材で
ロウ付けすると、冷却時に絶縁ガラス層が基板や抵抗体
層、導電層から剥離してしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者が、市販の各
種のロウ付け材を検討したところ、いずれの市販品も接
着性(ロウ付け性)、耐熱性、耐層間剥離性のいずれか
に問題が生じた。そこで、特に層間剥離の点を検討した
ところ、各層の熱膨張率の相違が大きく影響を与えてい
ることを見出し、熱膨張率を合わせる検討を行なった。
しかし、熱膨張係数を合わせてもその他の要求性能であ
る耐熱性や密着性をも満たすロウ付け材は容易には見出
せなかった。
【0007】本発明は、Ag系導電層との接続性に優
れ、しかもヒータ部の発熱に耐えられる構造を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ステ
ンレススチール製の基板の表面に絶縁ガラス層および端
子用のAg系導電層がこの順で積層されてなるヒータの
端子部に端子接続用のAg系、Au系またはステンレス
スチール系金属線または金属板をロウ付けするためのロ
ウ付け材であって、焼成後にAgを95重量%以上含み
かつ熱膨張係数が前記絶縁ガラスの熱膨張係数の0.9
〜1.1倍の範囲にあるロウ付け材に関する。
【0009】好ましくは、本発明のロウ付け材は、Ag
70〜90重量%、B230.5〜2.0重量%、Cu
O0.2〜1.0重量%および有機バインダー7.0〜
29.3重量%からなり、さらに要すれば、Pdおよび
/またはPtを0.1〜1.0重量%配合してもよい。
【0010】本発明のロウ付け材を好適に適用し得る積
層型ヒータとしては、発熱用の抵抗体層がAg−Pd系
抵抗体層であるヒータ、さらに絶縁ガラスの組成が、B
aO30〜50重量%、SiO215〜30重量%、C
aO10〜20重量%、SrO1〜5重量%および有機
バインダー15〜40重量%であるヒータがあげられ
る。
【0011】本発明はまた、前記のロウ付け材で端子用
Ag系導電層と端子接続用金属線または板をロウ付けす
る積層型ヒータの端子接続方法およびそれによって形成
される接続構造にも関する。
【0012】さらに本発明は前記端子接続構造を有する
積層型ヒータにも関する。
【0013】
【発明の実施の形態】図面にしたがって本発明のヒータ
の端子部分の構造を説明する。図1は本発明のヒータの
端子部分の構造を説明するための概略断面図である。た
だし、説明を容易にするために、各層の寸法は拡大また
は縮小して記載してある。
【0014】図1において1はステンレススチール(S
US)製の基板である。基板としては他の種々の金属も
使用できるが、他の層の熱膨張率との関係、および耐食
性および熱伝導性に優れる点からステンレススチールが
最適である。
【0015】かかるステンレススチール基板1の一方の
表面に絶縁ガラス層2を設ける。この絶縁ガラス層は、
通常厚さ0.06〜0.1mm程度である。絶縁ガラス
の種類としては基板の材料であるステンレススチールと
熱膨張率が近似している点、ステンレススチール、抵抗
体層および端子用導電層との密着性が良好な点、さらに
電気的絶縁性に優れる点から前記の組成のものが好まし
い。特に、耐電圧および耐水性に優れる点から、前記組
成の結晶化ガラスが好ましい。形成法としては、前記絶
縁ガラス材料を定法にしたがってコーティング(ディス
ペンサー法、ロールコート法、スプレー法、スクリーン
印刷法など)し、乾燥、焼成すればよい。
【0016】この絶縁ガラス層の上の端部にまず端子接
続用のAg系導電層3が設けられる。Ag系導電層3
は、Agが70〜90重量%、好ましくは70〜85重
量%、B2O3が0.5〜2.0重量%、好ましくは
0.7〜1.2重量%、CuOが0.2〜1.0重量
%、好ましくは0.3〜0.7重量%、有機バインダー
が7.0〜29.3重量%、好ましくは15〜25重量
%であるAg系導電ペーストを定法にしたがって印刷
(スクリーン印刷法、ディスペンサー法など)し、乾
燥、焼成することにより、0.010〜0.020mm
程度の厚さで形成される。
【0017】端子用の導電層3を形成したのち、この導
電層3と一部重なるように絶縁ガラス層2上に抵抗体層
4を、定法にしたがって、Ag−Pd系抵抗体ペースト
をスクリーン印刷し、乾燥、焼成して形成する。抵抗体
層4をAg−Pd系とするのは、耐食性に優れ抵抗値が
安定している点で好ましいからである。Ag−Pd系抵
抗体ペーストとしては、Agが65〜85重量%、好ま
しくは70〜80重量%、Pdが1〜15重量%、好ま
しくは5〜10重量%、B23が0.5〜2.0重量
%、好ましくは0.7〜1.2重量%、有機バインダー
が10〜30重量%、好ましくは15〜25重量%であ
るものが、絶縁ガラス層2およびAg系導電層3との密
着性ならびに熱膨張率が近似している点から好ましい。
抵抗体層の厚さは通常0.008〜0.020mm程度
である。
【0018】つぎに本発明のロウ付け材を用いて導電層
3上に接続用の金属線5または金属板(以下、金属線に
代表させて説明する)をロウ付けする(ロウ付け後の部
分を「ロウ付け部6」という)。金属線5の材質として
は、Ag、Auまたはステンレススチールが好ましく使
用される。
【0019】本発明のロウ付け材は、前記のように、A
g系導電層3および金属線5との接続性や熱膨張係数な
どを考慮して焼成後にAgを95重量%以上、好ましく
は95〜97重量%含み、また他の層、特に絶縁ガラス
の熱膨張率や絶縁ガラスとの接着性などを考慮し、絶縁
ガラスの熱膨張率の0.9〜1.1倍、好ましくは1.
0〜1.1倍のものとしてある。
【0020】このようなロウ付け部6を形成し得るロウ
付け材としては、たとえばAg70〜90重量%、好ま
しくは70〜85重量%、B230.5〜2.0重量
%、好ましくは0.7〜1.2重量%、CuO0.2〜
1.0重量%、好ましくは0.3〜0.7重量%、およ
び有機バインダー7.0〜29.3重量%、好ましくは
15〜25重量%からなるものが好ましい。Agが少な
すぎれば熱膨張率が小さくなりすぎて導電層の熱膨張率
との違いが大きくなってしまう。B23が多すぎれば導
体抵抗が大きくなりすぎ電気伝導性が低下する。CuO
が多すぎても少なすぎても導電層との接着力が弱くな
る。有機バインダーが多すぎれば焼成時の収縮が大きく
なって剥離の原因となり、少なすぎれば印刷性がわるく
なる。有機バインダーとしては、たとえばエチルセルロ
ースなどが使用できる。
【0021】さらにマイグレーション性を向上させる点
から、Pdおよび/またはPtを0.1〜1.0重量
%、好ましくは0.8〜1.0重量%配合してもよい。
【0022】ロウ付けは、たとえば前記ロウ付け材をス
クリーン印刷法やディスペンサー法などにより導電層3
上に0.5〜2mm程度の厚さに塗布し、この中に金属
線5を埋め込み、120〜150℃程度で10〜15分
間乾燥させたのち、850〜870℃程度で8〜15分
間焼成することによって行なうことができる。
【0023】ロウ付け後、通常、抵抗体層4および導電
層3を保護するために、保護用ガラス層7を通常設け
る。
【0024】保護用ガラス層7は、抵抗体層4および導
電層3の物理的な保護のほか、電気回路を外界から電気
的に絶縁するという働きをもつ。この保護用ガラス層7
に用いるガラスの種類は、たとえばPbO−B23−S
iO2系ガラス、BaO−SiO2−SrO−CaO系ガ
ラスなどがあげられるが、耐水性および電気的絶縁性に
優れる点から特にBaO−SiO2−SrO−CaO系
の結晶化ガラスが好ましい。保護用ガラス層7の厚さは
通常0・02〜0.07mmである。この保護用ガラス
層7は少なくとも導電層3および抵抗体層4を完全に覆
うように設けられる。
【0025】
【実施例】つぎに本発明のロウ付け材を実施例および比
較例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみ
に限定されるものではない。
【0026】実施例1 SUS430製の基板(厚さ1mm)上に後述する組成
の絶縁ガラスを塗布乾燥したのち850℃で15分間焼
成した。この絶縁ガラス層(厚さ0.07mm)上に後
述するAg系導電ペーストを縦5mm、横7mmの四角
形に印刷し、乾燥後、850℃で15分間焼成した。つ
いでこの絶縁層(厚さ0.02mm)を一部覆うように
後述する組成のAg−Pd系抵抗体ペーストをパターン
印刷し、乾燥後、850℃で15分間焼成した(厚さ
0.01mm)。
【0027】Ag系導電層上に後述の組成のロウ付け材
を厚さ2mm、縦5mm、横7mmの四角形にスクリー
ン印刷し、このロウ付け材中に銀線(1mmφ)を埋め
込んだのち、150℃で15分間乾燥し、850℃で1
5分間焼成してロウ付けした。得られたロウ付け材中の
Agの量は96重量%であった。
【0028】このロウ付け処理により、層間剥離が生じ
たか否かをロウ付け部分で切断し、その断面写真により
調べたところ、層間剥離は生じていなかった。
【0029】 (絶縁ガラスの組成) BaO 43.4重量% SiO2 19.3重量% SrO 2.2重量% CaO 14・9重量% 有機バインダー 残余
【0030】 (Ag系導電ペーストの組成) Ag 80重量% B23 1重量% CuO 0.5重量% 有機バインダー 残余
【0031】 (Ag−Pd系抵抗体ペーストの組成) Ag 70重量% B23 1.0重量% Pd 5重量% 有機バインダー 残余
【0032】 (ロウ付け材の組成) Ag 81重量% B23 1重量% CuO 0.5重量% Pd 0.5重量% 有機バインダー 残余
【0033】比較例1 実施例1において、ロウ付け材中のAgの量を96重量
%としたほかは実施例1と同様にしてロウ付けし(ロウ
付け部中のAg量は90重量%であった)、層間剥離の
有無を調べたところ、絶縁ガラス層とAg系導電層との
間に剥離が認められた。
【0034】比較例2 ロウ付け材として市販のロウ付け材(Ag56重量%、
Cu22重量%、Zn17重量%、Sn5重量%)を7
50℃に加熱溶融して金属線をロウ付けしたところ、降
温の過程で絶縁ガラス層とAg系導電層との間に剥離が
認められた。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、Ag系導電層との接続
性に優れ、しかも耐熱温度が高いロウ付け材、およびこ
のロウ付け材でロウ付けされたヒータを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロウ付け材を用いてロウ付けしたヒー
タの端部の概略断面図である。
【符号の説明】
1 ステンレススチール(SUS)製基板 2 絶縁ガラス層 3 Ag系導電層 4 Ag−Pd系抵抗体層 5 金属線 6 ロウ付け部 7 保護用ガラス層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレススチール製の基板の表面に絶
    縁ガラス層および端子用のAg系導電層がこの順で積層
    されてなるヒータの端子部に端子接続用のAg系、Au
    系またはステンレススチール系金属線または金属板をロ
    ウ付けするためのロウ付け材であって、焼成後にAgを
    95重量%以上含みかつ熱膨張係数が前記絶縁ガラスの
    熱膨張係数の0.9〜1.1倍の範囲にあるロウ付け
    材。
  2. 【請求項2】 Ag70〜90重量%、B230.5〜
    2.0重量%、CuO0.2〜1.0重量%および有機
    バインダー7.0〜29.3重量%からなる請求項1記
    載のロウ付け材。
  3. 【請求項3】 さらにPdおよび/またはPtを0.1
    〜1.0重量%配合してなる請求項2記載のロウ付け
    材。
  4. 【請求項4】 ヒータの発熱用の抵抗体層がAg−Pd
    系抵抗体層である請求項1〜3のいずれかに記載のロウ
    付け材。
  5. 【請求項5】 絶縁ガラスの組成が、BaO30〜50
    重量%、SiO215〜30重量%、CaO10〜20
    重量%、SrO1〜5重量%および有機バインダー15
    〜39重量%である請求項1〜4のいずれかに記載のロ
    ウ付け材。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載のロウ付
    け材で端子用Ag系導電層と端子接続用金属線または板
    がロウ付けされた積層型ヒータの端子接続構造。
  7. 【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載のロウ付
    け材で端子用Ag系導電層と端子接続用金属線または板
    をロウ付けすることを特徴とする積層型ヒータの端子の
    接続方法。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の端子接続構造を有する積
    層型ヒータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018032631A (ja) * 2011-11-15 2018-03-01 株式会社美鈴工業 ヒータ並びにそれを備える定着装置及び乾燥装置
EP2708091B2 (de) 2011-05-10 2021-06-23 Saint-Gobain Glass France Scheibe mit einem elektrischen anschlusselement

Cited By (3)

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EP2708091B2 (de) 2011-05-10 2021-06-23 Saint-Gobain Glass France Scheibe mit einem elektrischen anschlusselement
US11217907B2 (en) 2011-05-10 2022-01-04 Saint-Gobain Glass France Disk having an electric connecting element
JP2018032631A (ja) * 2011-11-15 2018-03-01 株式会社美鈴工業 ヒータ並びにそれを備える定着装置及び乾燥装置

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