JP2001102156A - Method for fabricating a ceramic heater - Google Patents

Method for fabricating a ceramic heater

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JP2001102156A
JP2001102156A JP27713699A JP27713699A JP2001102156A JP 2001102156 A JP2001102156 A JP 2001102156A JP 27713699 A JP27713699 A JP 27713699A JP 27713699 A JP27713699 A JP 27713699A JP 2001102156 A JP2001102156 A JP 2001102156A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic heater
ceramic
insulating layer
core material
green sheet
Prior art date
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Pending
Application number
JP27713699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Hirose
敬司 広瀬
Haruhide Kano
治英 鹿野
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP27713699A priority Critical patent/JP2001102156A/en
Publication of JP2001102156A publication Critical patent/JP2001102156A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater of high durability that does not produce cracks on degreasing or long time use, or the resistance heating body is not oxidized. SOLUTION: A ceramic heater consists of a ceramic core, ceramic insulating layer covering the core, and resistance heating body embedded between them. The shrinkage rate of the green sheet used for the insulating layer is equal to or less than that of the core, and their difference is 3% or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック中に抵
抗発熱体を埋設されセラミックヒーターの製造方法に関
する。
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic heater in which a resistance heating element is embedded in ceramic.

【0002】[0002]

【従来の技術】芯材とこの芯材を巻包する絶縁層との間
に、高融点金属からなる抵抗発熱体が埋設されたセラミ
ックヒーターは、自動車用の酸素センサーやグローシス
テム等における発熱源として、また、半導体加熱用ヒー
ター及び石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源等と
して、広範囲に使用されている。
2. Description of the Related Art A ceramic heater in which a resistance heating element made of a high melting point metal is embedded between a core material and an insulating layer surrounding the core material is used as a heat source in an oxygen sensor for automobiles, a glow system, and the like. As a heat source for oil vaporizers such as semiconductor heaters and oil fan heaters, it is widely used.

【0003】図6(a)は、この種のセラミックヒータ
ーの一例を模式的に示した斜視図であり、(b)は、
(a)図におけるA−A線断面図である。このセラミッ
クヒーターは、円柱形状の芯材31とこの芯材31に接
着層37を介して巻き付けられた絶縁層32との間に抵
抗発熱体33が埋設され、この抵抗発熱体33の端部が
絶縁層32の外側に設けられた外部端子34と接続さ
れ、外部端子34にリード線36が固定されて構成され
ている。
FIG. 6A is a perspective view schematically showing an example of this type of ceramic heater, and FIG.
(A) It is AA sectional drawing in a figure. In this ceramic heater, a resistance heating element 33 is embedded between a cylindrical core material 31 and an insulating layer 32 wound around the core material 31 via an adhesive layer 37, and the end of the resistance heating element 33 is An external terminal 34 provided outside the insulating layer 32 is connected, and a lead wire 36 is fixed to the external terminal 34.

【0004】この抵抗発熱体33の端部と外部端子34
とは、図6(b)に示すように、絶縁層32の外部端子
34下に設けられたスルーホール35を介して接続され
ている。そして、外部端子34にリード線36を介して
通電することによって抵抗発熱体33が発熱する結果、
ヒーターとして機能する仕組みとなっている。
An end of the resistance heating element 33 and an external terminal 34
6B is connected through a through hole 35 provided below the external terminal 34 of the insulating layer 32, as shown in FIG. 6B. When a current flows through the external terminal 34 through the lead wire 36, the resistance heating element 33 generates heat.
It has a mechanism that functions as a heater.

【0005】上記セラミックヒーターを構成する芯材3
1及び絶縁層32は、通常、SiO2、MgO、CaO
等を焼結助剤として含むAl23 等により形成されて
おり、このようなセラミックヒーターを製造する際に
は、芯材31となるセラミック粉末及びバインダーを含
む円柱形状の生成形体に、発熱体33となる金属ペース
ト層が印刷されたセラミックグリーンシート(絶縁層3
2となるもの)を、金属ペースト層が形成された側を内
側にして巻き付けた後、焼成することにより製造され
る。
[0005] Core material 3 constituting the above ceramic heater
1 and the insulating layer 32 are usually made of SiO 2 , MgO, CaO
Etc. are formed of Al 2 O 3 or the like including as a sintering agent, when manufacturing such a ceramic heater, a raw formed body of a cylindrical shape including a ceramic powder and a binder comprising a core material 31, heating Ceramic green sheet (insulating layer 3) on which a metal paste layer to be the body 33 is printed
2) with the side on which the metal paste layer is formed being wound inside, and then firing.

【0006】しかし、通常、円柱形状の生成形体とセラ
ミックグリーンシートとは、その製造方法が異なるた
め、その密度も異なり、それに伴い、これらの焼結時の
収縮率も異なっていた。そのため、脱脂や焼結の際に、
クラックが発生してしまったり、芯材と絶縁層との密着
性が充分でなく、両者の間に空隙が形成されてしまう場
合があった。芯材と絶縁層との間にこのような空隙が形
成されると、ヒーターとして使用している際に、発熱体
が外気の影響で酸化され、発熱体にクラックが形成さ
れ、断線してしまうという問題があった。
However, since the production method of the cylindrical green body and the ceramic green sheet are usually different from each other, their densities are different, and accordingly, their shrinkage rates during sintering are also different. Therefore, when degreasing or sintering,
In some cases, cracks may be generated, or the adhesion between the core material and the insulating layer may not be sufficient, and a gap may be formed between the two. When such a gap is formed between the core material and the insulating layer, the heating element is oxidized by the influence of the outside air when used as a heater, and a crack is formed in the heating element, resulting in disconnection. There was a problem.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑み、脱脂時にクラックが発生せず、また、長期間にわ
たって使用した場合にも、クラックが発生したり、抵抗
発熱体が酸化されることがなく、耐久性に優れたセラミ
ックヒーターの製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention does not cause cracks during degreasing, and also causes cracks and oxidizes the resistance heating element even when used for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ceramic heater which has no durability and is excellent in durability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックか
らなる芯材と上記芯材を巻包するセラミックからなる絶
縁層との間に抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒータ
ーの製造方法であって、上記絶縁層に用いるグリーンシ
ートの収縮率が上記芯材に用いる生成形体の収縮率と等
しいか、それよりも大きく、かつ、上記絶縁層に用いる
グリーンシートの収縮率と上記芯材に用いる生成形体の
収縮率との差が3%以内であることを特徴とするセラミ
ックヒーターの製造方法である。以下、本発明を詳細に
説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic heater in which a resistance heating element is buried between a core material made of ceramic and an insulating layer made of ceramic surrounding the core material. The shrinkage of the green sheet used for the insulating layer is equal to or greater than the shrinkage of the green body used for the core, and the shrinkage of the green sheet used for the insulating layer and the shrinkage used for the core are used. A method for manufacturing a ceramic heater, wherein a difference from a shrinkage ratio of a shape is within 3%. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1(a)は、本発明のセラミッ
クヒーターを模式的に示した斜視図であり、(b)は、
(a)図におけるA−A線断面図である。図1に示した
ように、本発明のセラミックヒーター10では、円柱形
状の芯材11の表面に抵抗発熱体13及び端子14が設
けられ、芯材11を巻包し、抵抗発熱体13及び端子1
4の全体を被覆するように絶縁層12が形成されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a perspective view schematically showing a ceramic heater of the present invention, and FIG.
(A) It is AA sectional drawing in a figure. As shown in FIG. 1, in the ceramic heater 10 of the present invention, a resistance heating element 13 and a terminal 14 are provided on a surface of a cylindrical core material 11, the core material 11 is wrapped, and the resistance heating element 13 and the terminal 1
An insulating layer 12 is formed so as to cover the entirety of No.4.

【0010】また、この端子14は、絶縁層12の切り
欠き部15において外側に露出しており、この露出した
端子14にろう材を介してリード線16が接続、固定さ
れている。
The terminal 14 is exposed to the outside at the cutout 15 of the insulating layer 12, and a lead wire 16 is connected and fixed to the exposed terminal 14 via a brazing material.

【0011】なお、図1においては、ヒーターの下端に
切り欠き部15が形成され、この切り欠き部15に露出
した端子14にリート線16が接続、固定されている
が、本発明のセラミックヒーターは、図6に示したよう
に、切り欠き部がなく、リード端子36がスルーホール
35及び外部端子34を介して内部の抵抗発熱体33と
接続されている構成のものであってもよい。
In FIG. 1, a notch 15 is formed at the lower end of the heater, and a reed wire 16 is connected and fixed to a terminal 14 exposed at the notch 15, but the ceramic heater of the present invention is used. As shown in FIG. 6, there may be a configuration in which there is no cutout and the lead terminal 36 is connected to the internal resistance heating element 33 via the through hole 35 and the external terminal 34.

【0012】芯材11及び絶縁層12は、セラミックに
より構成されている。芯材11及び絶縁層12を構成す
るセラミックとしては特に限定されず、例えば、アルミ
ナ、ジルコニア、ムライト等の酸化物セラミック、窒化
ケイ素、窒化アルミニウム等の窒化物セラミック、炭化
ケイ素等の炭化物等が挙げられる。
The core 11 and the insulating layer 12 are made of ceramic. The ceramic constituting the core material 11 and the insulating layer 12 is not particularly limited, and examples thereof include oxide ceramics such as alumina, zirconia, and mullite; nitride ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride; and carbides such as silicon carbide. Can be

【0013】これらのなかでは、Al23 、ムライ
ト、窒化ケイ素が好ましく、特に、Al 23 を主成分
とし、焼結助剤として、SiO2 、MgO、CaO等を
含む密度率が96%以上のアルミナセラミックが好まし
い。
Of these, AlTwo OThree , Murai
And silicon nitride are preferred, and in particular, Al Two OThree The main component
And SiO 2 as a sintering aidTwo , MgO, CaO, etc.
Alumina ceramic with a density ratio of 96% or more is preferred
No.

【0014】芯材11及び絶縁層12の密度率が96%
未満であると、開孔が存在する可能性が高くなり、ま
た、これらを構成するアルミナセラミックの粒界がマイ
グレーション等により劣化して、空孔が形成されやすく
なるため、長期間使用した場合に抵抗発熱体13が酸化
されやすくなる。なお、密度率とは、セラミックの理論
密度に対する実際の焼結体の密度の比の百分率をいう。
The density ratio of the core material 11 and the insulating layer 12 is 96%
If it is less than 1, the possibility of the presence of pores increases, and the grain boundaries of alumina ceramics constituting these deteriorate due to migration or the like, and pores are likely to be formed. The resistance heating element 13 is easily oxidized. The density ratio is a percentage of the ratio of the density of the actual sintered body to the theoretical density of the ceramic.

【0015】また、抵抗発熱体13及び端子14は、
W、Ta、Nb、Ti、Mo、Re等の高融点金属によ
り構成されていることが望ましい。これらの高融点金属
は、単独で用いられたものであってもよく、2種以上が
併用されたものであってもよい。また、抵抗発熱体13
及び端子14は、これらにアルミナ等のセラミックが添
加されたものであってもよい。
The resistance heating element 13 and the terminal 14 are
It is desirable to be made of a high melting point metal such as W, Ta, Nb, Ti, Mo, Re and the like. These refractory metals may be used alone or in combination of two or more. The resistance heating element 13
The terminal 14 and the terminal 14 may be formed by adding a ceramic such as alumina.

【0016】このような構成のセラミックヒーターは、
例えば、以下に示すような方法により製造される。図2
〜5は、このセラミックヒーター10を製造する工程の
一部を模式的に示した説明図であり、いずれの図におい
ても、(a)は断面図、(b)は正面図である。
The ceramic heater having such a configuration is as follows.
For example, it is manufactured by the following method. FIG.
5 to 5 are explanatory views schematically showing a part of a process of manufacturing the ceramic heater 10, wherein (a) is a cross-sectional view and (b) is a front view.

【0017】図2に示したように、まず、離型性を有す
るプラスチックフィルム21上に、接着剤層22を形成
し、続いて、抵抗発熱体13となる導体ペースト層23
aと端子14となる導体ペースト層23bとを形成す
る。接着剤層22を形成するのは、ヒーターを製造した
際、切り欠き部15から露出する部分の端子14を芯材
11にしっかりと接着させるためである。また、導体ペ
ースト層23aと導体ペースト層23bとは、しっかり
と接続されるようにお互いに接触させた状態で形成す
る。
As shown in FIG. 2, first, an adhesive layer 22 is formed on a plastic film 21 having releasability, and then, a conductive paste layer 23 serving as the resistance heating element 13 is formed.
a and a conductive paste layer 23b to be the terminals 14 are formed. The reason why the adhesive layer 22 is formed is that when the heater is manufactured, the portion of the terminal 14 exposed from the cutout portion 15 is firmly bonded to the core material 11. The conductive paste layer 23a and the conductive paste layer 23b are formed in a state where they are in contact with each other so as to be firmly connected.

【0018】次に、図3に示したように、導体ペースト
層23aと導体ペースト層23bを覆うように、絶縁層
12となるグリーンシート24の層を形成する。このと
き、焼成後に切り欠き部が形成される部分の導体ペース
ト層23bは、グリーンシート24に覆われておらず、
露出している。
Next, as shown in FIG. 3, a layer of a green sheet 24 serving as the insulating layer 12 is formed so as to cover the conductive paste layers 23a and 23b. At this time, the portion of the conductive paste layer 23b where the notch is formed after firing is not covered with the green sheet 24,
It is exposed.

【0019】この後、図4に示したように、グリーンシ
ート24が下側にくるように図3に示した積層体20を
ひっくり返し、所定の台25の上に載置した後、例え
ば、台25に形成された貫通孔(図示せず)を介した空
気の吸引力等を利用して台25に固定し、プラスチック
フィルム21を剥離する。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the laminate 20 shown in FIG. 3 is turned over so that the green sheet 24 is on the lower side, and is placed on a predetermined table 25. The plastic film 21 is peeled off by fixing it to the table 25 by using air suction force or the like through a through hole (not shown) formed in the table 25.

【0020】続いて、図5に示したように、積層体20
の上に円柱形状の芯材11となる生成形体25を載置
し、生成形体25の周囲に積層体20を巻き付けること
により、焼成用の原料成形体を作製し、その後、所定の
温度で脱脂し、焼成することにより、セラミックヒータ
ー10(図1参照)を製造する。なお、生成形体25を
中空状とすることにより、脱脂工程や焼成工程におい
て、発生する気体の抜けが良好になり、効率よく脱脂、
焼成を行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG.
A raw material molded body for firing is produced by placing a formed body 25 that will be the columnar core material 11 on top of the above, and winding the laminated body 20 around the generated formed body 25, and then degreasing at a predetermined temperature. Then, by firing, the ceramic heater 10 (see FIG. 1) is manufactured. In addition, by making the formed body 25 hollow, in the degreasing step and the sintering step, the generated gas escapes well, and the degreasing is efficiently performed.
Baking can be performed.

【0021】上記工程において用いる導体ペースト層2
3aは、上記高融点金属の粉末とバインダーとを含む粘
性物質であり、絶縁層12となるグリーンシート24及
び芯材11となる生成形体は、上記セラミックの粉末と
バインダーとを含む粘性物質であり、これらが乾燥工
程、脱脂工程及び焼成工程を経ることにより、有機物や
バインダーが揮発、分解、消失し、抵抗発熱体13、端
子14、セラミックからなる芯材11や絶縁層12とな
る。また、このような工程において、さらに焼結が進行
し、これらのグリーンシート等は収縮する。
Conductive paste layer 2 used in the above process
3a is a viscous substance containing the powder of the high melting point metal and a binder, and the green sheet 24 serving as the insulating layer 12 and the formed body serving as the core material 11 are a viscous substance containing the powder of the ceramic and the binder. By passing these through a drying step, a degreasing step, and a baking step, the organic substances and the binder are volatilized, decomposed, and disappear, and become the resistance heating element 13, the terminal 14, the core material 11 made of ceramic, and the insulating layer 12. In such a step, sintering further proceeds, and these green sheets and the like shrink.

【0022】本発明は、上記脱脂工程及び焼成工程にお
けるグリーンシート24の収縮率が生成形体25の収縮
率と等しいか、それよりも大きく、かつ、グリーンシー
ト24の収縮率と生成形体25の収縮率との差が3%以
内であることに特徴がある。なお、この場合の収縮率と
は、乾燥後のグリーンシート24等が焼結してセラミッ
クとなるまでの収縮率をいう。
In the present invention, the shrinkage rate of the green sheet 24 in the degreasing step and the baking step is equal to or greater than the shrinkage rate of the green body 25, and the shrinkage rate of the green sheet 24 and the shrinkage of the green body 24 are reduced. It is characterized in that the difference from the rate is within 3%. Note that the shrinkage in this case refers to the shrinkage of the dried green sheet 24 and the like until the green sheet 24 becomes ceramic.

【0023】上記収縮率は、下記の式(1)で表され
る。 収縮率(%)=〔(焼成前の成形体の体積−焼成後のセラミックの体積)/焼成 前の成形体の体積〕×100・・・(1) 上記(1)式において、成形体とは、グリーンシート2
4及び生成形体25を意味し、セラミックとは、焼結後
の芯材11及び絶縁層12を意味する。
The contraction rate is represented by the following equation (1). Shrinkage (%) = [(volume of molded body before firing−volume of ceramic after firing) / volume of molded body before firing] × 100 (1) In the above formula (1), Is green sheet 2
The ceramic means the core material 11 and the insulating layer 12 after sintering.

【0024】このようにグリーンシート24の収縮率が
生成形体25の収縮率と等しいか、それよりも大きいと
したのは、グリーンシート24の収縮率が生成形体25
の収縮率よりも小さい場合には、生成形体25の方が大
きく収縮するため、芯材11と絶縁層12とがしっかり
と密着せず、芯材11と絶縁層12との間に空隙が形成
されやすくなり、ヒーターとして使用する際に抵抗発熱
体13が酸化されやすくなってしまうからである。
The reason why the contraction rate of the green sheet 24 is equal to or larger than the contraction rate of the green body 25 is that the contraction rate of the green sheet 24 is equal to or larger than the green body 24.
When the shrinkage ratio is smaller than the shrinkage ratio, the formed body 25 shrinks more, so that the core material 11 and the insulating layer 12 do not tightly adhere to each other, and a void is formed between the core material 11 and the insulating layer 12. This is because the resistance heating element 13 is easily oxidized when used as a heater.

【0025】また、グリーンシート24の収縮率と生成
形体25の収縮率との差が3%以内であるとしたのは、
上記収縮率の差が3%を超えると、芯材11を巻包する
絶縁層12(グリーンシート24)の収縮の程度が大き
すぎるため、脱脂工程においてクラックが発生したり、
焼成後に絶縁層12の収縮に起因して芯材11に大きな
応力が発生し、ヒートサイクル等によりクラック等が生
じやすくなるからである。
The reason why the difference between the shrinkage rate of the green sheet 24 and the shrinkage rate of the green body 25 is within 3% is that
If the difference in the shrinkage ratio exceeds 3%, the degree of shrinkage of the insulating layer 12 (green sheet 24) surrounding the core material 11 is too large, so that cracks occur in the degreasing step,
This is because a large stress is generated in the core material 11 due to the contraction of the insulating layer 12 after firing, and cracks and the like are easily generated by a heat cycle or the like.

【0026】グリーンシート24と生成形体25との収
縮率は、グリーンシート24や生成形体25を構成する
バインダー中の樹脂成分や溶剤の含有量を変化させた
り、セラミック粉末の粒度を変化させることにより調整
することができる。一般に、樹脂成分や溶剤の含有量を
多くしたり、セラミック粉末の粒度を小さくすることに
より収縮率を大きくすることができる。一般に収縮率
は、なるべく小さい方が好ましいので、生成形体25の
収縮率がなるべく小さくなるように設定し、グリーンシ
ート24の収縮率をそれと等しいか、若干それよりも大
きくなるように設定する。
The shrinkage ratio between the green sheet 24 and the green body 25 can be determined by changing the content of the resin component or the solvent in the binder constituting the green sheet 24 or the green body 25 or by changing the particle size of the ceramic powder. Can be adjusted. In general, the shrinkage can be increased by increasing the content of the resin component or the solvent or reducing the particle size of the ceramic powder. In general, it is preferable that the shrinkage ratio is as small as possible. Therefore, the shrinkage ratio of the green body 24 is set to be as small as possible, and the shrinkage ratio of the green sheet 24 is set to be equal to or slightly larger than that.

【0027】上記本発明の方法により製造されたセラミ
ックヒーター10は、芯材11を巻包する絶縁層12が
芯材11としっかりと密着し、これらの間に埋設された
抵抗発熱体13が外気と接触することはないため、抵抗
発熱体13が酸化等により劣化することはなく、また、
絶縁層12の収縮率が大きすぎて、芯材11にクラック
が発生するということもなく、耐久性に優れたセラミッ
クヒーターとなる。
In the ceramic heater 10 manufactured by the method of the present invention, the insulating layer 12 wrapping the core material 11 is tightly adhered to the core material 11, and the resistance heating element 13 embedded between them is And the resistance heating element 13 does not deteriorate due to oxidation or the like.
Since the contraction rate of the insulating layer 12 is too large, cracks do not occur in the core material 11 and a ceramic heater having excellent durability can be obtained.

【0028】[0028]

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0029】実施例1 上記実施の形態において説明した方法を用い、図1に示
した構成のアルミナからなるセラミックヒーター10を
製造した。この際、Al23 及び焼結助剤を表1に示
した割合で含み、そのほかに、有機バインダーとして、
アクリル系樹脂を12重量部と溶剤等を23重量部含有
しているものをグリーンシート24として使用した。ま
た、Al23 及び焼結助剤を表1に示した割合で含
み、そのほかに、有機バインダーとして、アクリル系樹
脂を10重量部と溶剤等を20重量部含有するものを生
成形体25として使用した。
Example 1 Using the method described in the above embodiment, a ceramic heater 10 made of alumina having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. At this time, Al 2 O 3 and a sintering aid were contained in the proportions shown in Table 1, and in addition, as an organic binder,
A green sheet 24 containing 12 parts by weight of an acrylic resin and 23 parts by weight of a solvent or the like was used. Further, a material containing Al 2 O 3 and a sintering aid in the proportions shown in Table 1 and containing 10 parts by weight of an acrylic resin and 20 parts by weight of a solvent or the like as an organic binder was used as a formed form 25. used.

【0030】また、脱脂工程は、空気中において約60
0℃で行い、焼成工程は、不活性ガス中において160
0℃で行った。製造されたセラミックヒーター10の絶
縁層12は、その厚さが200μmで、その密度は3.
64であり、芯材11の直径は3.15mmで、その密
度は、3.64g/cm3 であった。得られたセラミッ
クヒーター10は、脱脂工程においてクラックが発生せ
ず、得られたセラミックヒーターにも、クラックは発生
していなかった。
The degreasing step is performed in the air for about 60 hours.
It is performed at 0 ° C., and the firing step is performed in an inert gas at 160 ° C.
Performed at 0 ° C. The insulating layer 12 of the manufactured ceramic heater 10 has a thickness of 200 μm and a density of 3.
The core material 11 had a diameter of 3.15 mm and a density of 3.64 g / cm 3 . In the obtained ceramic heater 10, no crack was generated in the degreasing step, and no crack was generated in the obtained ceramic heater.

【0031】得られたセラミックヒーター10につい
て、500℃にした後、室温まで冷却する冷熱サイクル
を100回繰り返すヒートサイクル試験を行い、ヒータ
ーの表面や内部を観察したが、クラックは発見されなか
った。また、上記実施例で得られた別のセラミックヒー
ター10に電流を流し続け、抵抗変化率が10%になる
までの時間を測定したところ、10000時間であっ
た。
The obtained ceramic heater 10 was subjected to a heat cycle test in which a cooling cycle of cooling to room temperature was repeated 100 times after the temperature was raised to 500 ° C., and the surface and the inside of the heater were observed, but no crack was found. Further, the current was continued to flow through another ceramic heater 10 obtained in the above example, and the time until the resistance change rate became 10% was measured, and it was 10,000 hours.

【0032】なお、抵抗変化率とは、下記の(2)式で
表される値である。 抵抗変化率(%)=(試験後の抵抗値−試験前の抵抗値)×100/(試験前の 抵抗値)・・・(2)
The resistance change rate is a value represented by the following equation (2). Resistance change rate (%) = (resistance value after test-resistance value before test) x 100 / (resistance value before test) ... (2)

【0033】生成形体25及びグリーンシート24の密
度、並びに、製造されたセラミックヒーターの芯材及び
絶縁層の密度、収縮率、両者の収縮率の差を下記の表1
に示す。また、ヒートサイクル試験の結果及び抵抗変化
率が10%に達するまでの時間を下記の表2に示す。
Table 1 shows the densities of the formed body 25 and the green sheet 24, and the densities and shrinkage ratios of the core material and the insulating layer of the manufactured ceramic heater, and the difference between the two.
Shown in Table 2 below shows the results of the heat cycle test and the time required for the rate of change in resistance to reach 10%.

【0034】実施例2〜3生成形体25の密度及びグリ
ーンシート24の密度を表1に示したように変化させた
ほかは、実施例1と同様にして、下記の表1に示した特
性を有するセラミックヒーター10を製造した。得られ
たセラミックヒーター10は、脱脂工程においてクラッ
クが発生せず、得られたセラミックヒーターにも、クラ
ックは発生していなかった。
Examples 2 to 3 The characteristics shown in Table 1 below were changed in the same manner as in Example 1 except that the density of the green body 25 and the density of the green sheet 24 were changed as shown in Table 1. Was manufactured. In the obtained ceramic heater 10, no crack was generated in the degreasing step, and no crack was generated in the obtained ceramic heater.

【0035】このセラミックヒーターについて、実施例
1と同様にヒートサイクル試験を行い、抵抗変化率が1
0%に達するまでの時間を測定した。生成形体25及び
グリーンシート24の密度、並びに、製造されたセラミ
ックヒーターの芯材及び絶縁層の密度、収縮率、両者の
収縮率の差を下記の表1に示す。また、ヒートサイクル
試験の結果及び抵抗変化率が10%に達するまでの時間
を下記の表2に示す。
A heat cycle test was performed on this ceramic heater in the same manner as in Example 1, and the resistance change rate was 1
The time to reach 0% was measured. Table 1 below shows the densities of the formed body 25 and the green sheet 24, and the densities and shrinkage rates of the core material and the insulating layer of the manufactured ceramic heater, and the difference between the two. Table 2 below shows the results of the heat cycle test and the time required for the rate of change in resistance to reach 10%.

【0036】比較例1〜2 生成形体25の密度及びグリーンシート24の密度を表
1に示したように変化させたほかは、実施例1と同様に
して、下記の表1に示した特性を有するセラミックヒー
ター10を製造した。得られたセラミックヒーターは、
焼成後、クラックが発生しているものがあった。
Comparative Examples 1-2 The characteristics shown in Table 1 below were changed in the same manner as in Example 1 except that the density of the green body 25 and the density of the green sheet 24 were changed as shown in Table 1. Was manufactured. The obtained ceramic heater is
After firing, some cracks occurred.

【0037】このセラミックヒーターについて、実施例
1と同様にヒートサイクル試験を行い、抵抗変化率が1
0%に達するまでの時間を測定した。生成形体25及び
グリーンシート24の密度、並びに、製造されたセラミ
ックヒーターの芯材及び絶縁層の密度、収縮率、両者の
収縮率の差を下記の表1に示す。また、ヒートサイクル
試験の結果及び抵抗変化率が10%に達するまでの時間
を下記の表2に示す。
A heat cycle test was performed on this ceramic heater in the same manner as in Example 1, and the resistance change rate was 1
The time to reach 0% was measured. Table 1 below shows the densities of the formed body 25 and the green sheet 24, and the densities and shrinkage rates of the core material and the insulating layer of the manufactured ceramic heater, and the difference between the two. Table 2 below shows the results of the heat cycle test and the time required for the rate of change in resistance to reach 10%.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】上記実施例1〜3及び比較例1〜2におい
て示した抵抗変化等に関する結果より明らかなように、
比較例の場合には、ヒーターにクラックが生じたり、抵
抗発熱体が短期間で酸化されたのに対し、実施例の場合
には、繰り返して熱負荷がかかった場合にも、ヒーター
にクラックが発生することはなく、長期間ヒーターを使
用した場合にも、抵抗発熱体の抵抗変化を効果的に抑制
することができた。
As is clear from the results regarding the resistance change and the like shown in the above Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2,
In the case of the comparative example, cracks occurred in the heater and the resistance heating element was oxidized in a short period of time, whereas in the case of the example, the cracks occurred in the heater even when the heat load was repeatedly applied. It did not occur, and even when the heater was used for a long time, the resistance change of the resistance heating element could be effectively suppressed.

【発明の効果】本発明のセラミックヒーターの製造方法
は、上記のように構成されているので、脱脂時にクラッ
クが発生せず、また、長期間にわたって使用した場合に
も、クラックが発生したり、抵抗発熱体が酸化されるこ
とがなく、耐久性に優れたセラミックヒーターを製造す
ることができる。
The method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention is constructed as described above, so that cracks do not occur at the time of degreasing, and even when used for a long time, cracks occur. A ceramic heater having excellent durability can be manufactured without the resistance heating element being oxidized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、本発明のセラミックヒーターの一例
を示す斜視図であり、(b)は、その断面図である。
FIG. 1A is a perspective view showing an example of a ceramic heater of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view thereof.

【図2】(a)は、本発明のセラミックヒーターを製造
する際の一工程を模式的に示した断面図であり、(b)
は、正面図である。
FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing one step in manufacturing the ceramic heater of the present invention, and FIG.
Is a front view.

【図3】(a)は、本発明のセラミックヒーターを製造
する際の一工程を模式的に示した断面図であり、(b)
は、正面図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing one step in manufacturing the ceramic heater of the present invention, and FIG.
Is a front view.

【図4】(a)は、本発明のセラミックヒーターを製造
する際の一工程を模式的に示した断面図であり、(b)
は、正面図である。
FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing one step in manufacturing the ceramic heater of the present invention, and FIG.
Is a front view.

【図5】(a)は、本発明のセラミックヒーターを製造
する際の一工程を模式的に示した断面図であり、(b)
は、正面図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view schematically showing one step in manufacturing the ceramic heater of the present invention, and FIG.
Is a front view.

【図6】(a)は、従来のセラミックヒーターの一例を
示す斜視図であり、(b)は、その断面図である。
FIG. 6A is a perspective view showing an example of a conventional ceramic heater, and FIG. 6B is a cross-sectional view thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 セラミックヒーター 11 芯材 12 絶縁層 13 抵抗発熱体 14 端子 15 切り欠き部 16 リード線 22 接着剤層 23a、23b 導体ペースト層 24 グリーンシート 25 生成形体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ceramic heater 11 Core material 12 Insulating layer 13 Resistance heating element 14 Terminal 15 Notch 16 Lead wire 22 Adhesive layers 23a, 23b Conductive paste layer 24 Green sheet 25 Forming form

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックからなる芯材と前記芯材を巻
包するセラミックからなる絶縁層との間に抵抗発熱体が
埋設されたセラミックヒーターの製造方法であって、前
記絶縁層に用いるグリーンシートの収縮率が前記芯材に
用いる生成形体の収縮率と等しいか、それよりも大き
く、かつ、前記絶縁層に用いるグリーンシートの収縮率
と前記芯材に用いる生成形体の収縮率との差が3%以内
であることを特徴とするセラミックヒーターの製造方
法。
1. A method for manufacturing a ceramic heater in which a resistance heating element is embedded between a core material made of ceramic and an insulating layer made of ceramic surrounding the core material, wherein a green sheet used for the insulating layer is provided. Is equal to or greater than the shrinkage rate of the formed body used for the core material, and the difference between the shrinkage rate of the green sheet used for the insulating layer and the shrinkage rate of the formed body used for the core material is A method for producing a ceramic heater, which is within 3%.
【請求項2】 芯材及び絶縁層を構成するセラミック
は、Al23 、ムライト、窒化珪素からなる群から選
択される少なくとも1種である請求項1記載のセラミッ
クヒーターの製造方法。
2. The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic constituting the core material and the insulating layer is at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , mullite, and silicon nitride.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301826A (en) * 2008-06-12 2009-12-24 Denso Corp Method of manufacturing ceramic heater
JP2016081608A (en) * 2014-10-10 2016-05-16 イビデン株式会社 Method for manufacturing ceramic heater
JP2017041353A (en) * 2015-08-19 2017-02-23 セイコーエプソン株式会社 Wavelength conversion element, light source device, projector, and manufacturing method for wavelength conversion element
JP2017054698A (en) * 2015-09-09 2017-03-16 イビデン株式会社 Manufacturing method of ceramic heater

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