JP2001297856A - セラミックヒータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極パッド上にメッキ層を形成し、耐熱金属材
料からなるリード部材をロウ付けしてなるセラミックヒ
ータにおいて、ロウ付け強度が著しく低下するものが発
生するという問題があった。 【解決手段】リード部材を固定するロウ材層中に含まれ
るＰｄ濃度を５００ｐｐｍ以下とする。
料からなるリード部材をロウ付けしてなるセラミックヒ
ータにおいて、ロウ付け強度が著しく低下するものが発
生するという問題があった。 【解決手段】リード部材を固定するロウ材層中に含まれ
るＰｄ濃度を５００ｐｐｍ以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の空燃比
検知センサ加熱用ヒータや気化器用ヒータ、半田ごて用
ヒータなどに使用するセラミックヒータに関するもので
ある。
検知センサ加熱用ヒータや気化器用ヒータ、半田ごて用
ヒータなどに使用するセラミックヒータに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、アルミナを主成分とするセラ
ミックス中に、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属からなる
発熱抵抗体を埋設してなるアルミナセラミックヒータ
が、一般的に用いられている（特開昭６３−９８６０
号、６３−５８４７９号公報等参照）。
ミックス中に、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属からなる
発熱抵抗体を埋設してなるアルミナセラミックヒータ
が、一般的に用いられている（特開昭６３−９８６０
号、６３−５８４７９号公報等参照）。
【０００３】例えば、円柱状のセラミックヒータを製造
する場合は、図１に示すようにセラミックロッド２とセ
ラミックグリーンシート３を用意し、セラミックグリー
ンシート３の一方面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属の
ペーストを印刷して発熱抵抗体４とリード引出部６を形
成した後、これらを形成した面が内側となるようにセラ
ミックグリーンシート３を上記セラミックロッド２の周
囲に巻付け、全体を焼成一体化することによりセラミッ
クヒータ１を得ることができる。
する場合は、図１に示すようにセラミックロッド２とセ
ラミックグリーンシート３を用意し、セラミックグリー
ンシート３の一方面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属の
ペーストを印刷して発熱抵抗体４とリード引出部６を形
成した後、これらを形成した面が内側となるようにセラ
ミックグリーンシート３を上記セラミックロッド２の周
囲に巻付け、全体を焼成一体化することによりセラミッ
クヒータ１を得ることができる。
【０００４】この時、セラミックグリーンシート３上に
は、発熱抵抗体４に直接リード引出部６が接続され、該
リード引出部６の末端にスルーホール７が形成され裏面
の電極パッド８と該リード引出部６がスルーホール７で
接続されている。スルーホール７には、必要に応じて導
体ペーストが注入される。
は、発熱抵抗体４に直接リード引出部６が接続され、該
リード引出部６の末端にスルーホール７が形成され裏面
の電極パッド８と該リード引出部６がスルーホール７で
接続されている。スルーホール７には、必要に応じて導
体ペーストが注入される。
【０００５】そして、最終的なセラミックヒータ１で
は、図２に示すように側面に露出した電極パッド８にリ
ード部材１０をロウ材層９によりロウ付けして接合し、
このリード部材１０から通電することにより発熱抵抗体
４が発熱するようになっていた。
は、図２に示すように側面に露出した電極パッド８にリ
ード部材１０をロウ材層９によりロウ付けして接合し、
このリード部材１０から通電することにより発熱抵抗体
４が発熱するようになっていた。
【０００６】セラミックヒータ１として、上記のように
リード部材１０をロウ付けせず、前記電極パッド８に外
部端子を押圧するタイプのものもあるが、現在の市場動
向からすると、上記のようにリード部材１０をロウ付け
するタイプが主流となりつつある。
リード部材１０をロウ付けせず、前記電極パッド８に外
部端子を押圧するタイプのものもあるが、現在の市場動
向からすると、上記のようにリード部材１０をロウ付け
するタイプが主流となりつつある。
【０００７】ロウ付けに際し、図３に示すように高融点
金属からなる電極パッド８上には、Ｎｉ、Ｃｒ等の耐熱
金属材料からなるメッキ層１１を形成し、その上にＦｅ
−Ｎｉ合金やＮｉ、Ｃｒ等を含有する耐熱金属材料から
なるリード部材１０をロウ付けするようにしていた。
金属からなる電極パッド８上には、Ｎｉ、Ｃｒ等の耐熱
金属材料からなるメッキ層１１を形成し、その上にＦｅ
−Ｎｉ合金やＮｉ、Ｃｒ等を含有する耐熱金属材料から
なるリード部材１０をロウ付けするようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高融点
金属からなる電極パッド８上にメッキ層１１を形成し、
耐熱金属材料からなるリード部材１０をロウ付けした際
に、ロウ付け強度が著しく低下するものが発生するとい
う問題があった。
金属からなる電極パッド８上にメッキ層１１を形成し、
耐熱金属材料からなるリード部材１０をロウ付けした際
に、ロウ付け強度が著しく低下するものが発生するとい
う問題があった。
【０００９】このロウ付け強度が著しく低下するもの
は、ロウ付け後のロウ材層９のメニスカスを観察する
と、図７（ａ）、（ｂ）に示すような空隙部１２が発生
していることが判った。
は、ロウ付け後のロウ材層９のメニスカスを観察する
と、図７（ａ）、（ｂ）に示すような空隙部１２が発生
していることが判った。
【００１０】また、ロウ材層９のメニスカスと電極パッ
ド８の大きさの関係について、ロウ材層９のメニスカス
の端部が電極パッド８の端部まで達していると、引っ張
り応力がかかった際にここから電極剥離が発生し断線す
るという問題があった。
ド８の大きさの関係について、ロウ材層９のメニスカス
の端部が電極パッド８の端部まで達していると、引っ張
り応力がかかった際にここから電極剥離が発生し断線す
るという問題があった。
【００１１】また、リード部材１０がＮｉまたはＦｅ−
Ｎｉ合金からなる場合、ロウ付け等の処理によりＦｅ−
Ｎｉ合金の結晶粒径が大きくなり、振動と熱サイクルに
よる繰り返し疲労でロウ材層９近傍のリード部材１０に
クラックが発生するという問題があった。
Ｎｉ合金からなる場合、ロウ付け等の処理によりＦｅ−
Ｎｉ合金の結晶粒径が大きくなり、振動と熱サイクルに
よる繰り返し疲労でロウ材層９近傍のリード部材１０に
クラックが発生するという問題があった。
【００１２】さらに、発熱抵抗体４に欠陥があると、そ
の部分が異常発熱し、これによりさらに抵抗が増加して
耐久性が劣化するという問題があった。
の部分が異常発熱し、これによりさらに抵抗が増加して
耐久性が劣化するという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
した結果、セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点
金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設し、該発熱抵抗体
の端部に接続する電極パッド上にメッキ層を介してリー
ド部をロウ材層により固定したセラミックヒータにおい
て、前記ロウ材層中のＰｄ量を５００ｐｐｍ以下とする
ことにより、上記課題を解決できることを見出した。
した結果、セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点
金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設し、該発熱抵抗体
の端部に接続する電極パッド上にメッキ層を介してリー
ド部をロウ材層により固定したセラミックヒータにおい
て、前記ロウ材層中のＰｄ量を５００ｐｐｍ以下とする
ことにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１４】さらに、上記のようにロウ材層中のＰｄ量
を調整するため、メッキ層はＰｄ濃度９０ｐｐｍ以下の
活性液を用い、且つ処理時間を２０分以下として無電解
メッキすることが有効であることを見出した。
を調整するため、メッキ層はＰｄ濃度９０ｐｐｍ以下の
活性液を用い、且つ処理時間を２０分以下として無電解
メッキすることが有効であることを見出した。
【００１５】また、前記電極パッドの端部からロウ材層
の端部までの距離を０．２ｍｍ以上とすることによりロ
ウ付け部の引っ張り強度を向上させることができた。
の端部までの距離を０．２ｍｍ以上とすることによりロ
ウ付け部の引っ張り強度を向上させることができた。
【００１６】さらに、前記リード部材がＮｉもしくはＦ
ｅ−Ｎｉ合金からなり、その平均粒径を４００μｍ以下
とすることにより、振動および熱サイクル試験における
クラックの発生を防止できる事が判った。
ｅ−Ｎｉ合金からなり、その平均粒径を４００μｍ以下
とすることにより、振動および熱サイクル試験における
クラックの発生を防止できる事が判った。
【００１７】そして、発熱抵抗体のパターン欠陥につい
ては、上記発熱抵抗体のパターン欠陥の幅をパターン幅
の１／２以下とすることにより、耐久性を向上できるこ
とが判った。
ては、上記発熱抵抗体のパターン欠陥の幅をパターン幅
の１／２以下とすることにより、耐久性を向上できるこ
とが判った。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明のセラミックヒータの
実施の形態を、図１を用いて説明する。これは、セラミ
ックヒータ１の展開図を示した図である。
実施の形態を、図１を用いて説明する。これは、セラミ
ックヒータ１の展開図を示した図である。
【００１９】セラミックグリーンシート３の表面には、
発熱抵抗体４とリード引出部６が形成され、さらに、そ
の裏面側に形成される電極パッド８との間をスルーホー
ル７で接合した構造となっている。こうして準備された
セラミックグリーンシート３をセラミックロッド２の表
面に、前記発熱抵抗体４が内側になるように密着焼成す
ることによりセラミックヒータ１とする。
発熱抵抗体４とリード引出部６が形成され、さらに、そ
の裏面側に形成される電極パッド８との間をスルーホー
ル７で接合した構造となっている。こうして準備された
セラミックグリーンシート３をセラミックロッド２の表
面に、前記発熱抵抗体４が内側になるように密着焼成す
ることによりセラミックヒータ１とする。
【００２０】この焼結したセラミックヒータ１の電極パ
ッド８には、図３に示すように焼成後メッキ層１１を形
成する。このメッキ層１１は、リード部材１０を電極パ
ッド８の表面にロウ付けする際に、ロウ材の流れを良く
し、ロウ付け強度を増すためである。通常１〜５μｍ厚
みのメッキ層１１を形成する。メッキ層１１の材質とし
ては、Ｎｉ、Ｃｒ、もしくはこれらを主成分とする複合
材料を使用することができる。
ッド８には、図３に示すように焼成後メッキ層１１を形
成する。このメッキ層１１は、リード部材１０を電極パ
ッド８の表面にロウ付けする際に、ロウ材の流れを良く
し、ロウ付け強度を増すためである。通常１〜５μｍ厚
みのメッキ層１１を形成する。メッキ層１１の材質とし
ては、Ｎｉ、Ｃｒ、もしくはこれらを主成分とする複合
材料を使用することができる。
【００２１】このメッキ層１１を形成する場合、メッキ
厚みを管理するために、通常無電解メッキを使用する。
無電解メッキを使用する場合、メッキの前処理としてＰ
ｄを含有する活性液に浸漬する。このＰｄが、メッキ処
理後メッキ層１１に残留し、ロウ付け時にロウ材層９に
拡散する場合がある。
厚みを管理するために、通常無電解メッキを使用する。
無電解メッキを使用する場合、メッキの前処理としてＰ
ｄを含有する活性液に浸漬する。このＰｄが、メッキ処
理後メッキ層１１に残留し、ロウ付け時にロウ材層９に
拡散する場合がある。
【００２２】このロウ材層９に含有されるＰｄの含有量
が５００ｐｐｍを越えると、ロウ付け部の強度が低下
し、リード部１０が電極パッド８から容易に剥離するよ
うになるので、好ましくない。これに対し、ロウ材層９
に含有されるＰｄの含有量を５００ｐｐｍ以下にすれ
ば、良好なロウ付け強度を維持できる。
が５００ｐｐｍを越えると、ロウ付け部の強度が低下
し、リード部１０が電極パッド８から容易に剥離するよ
うになるので、好ましくない。これに対し、ロウ材層９
に含有されるＰｄの含有量を５００ｐｐｍ以下にすれ
ば、良好なロウ付け強度を維持できる。
【００２３】活性液中のＰｄは、電極パッド８の表面に
単層吸着することが好ましい。通常は、このようにして
単層吸着したＰｄが、無電解メッキを施した際にメッキ
する金属と置換され、この金属層を核にメッキ層１１が
形成される。ロウ材層９中のＰｄ量が増加する理由は、
活性化処理時の活性液中のＰｄ濃度が高すぎたり、活性
化処理の時間が長すぎたりすると、電極パッド８表面に
Ｐｄが多層吸着され、メッキ時に十分置換されず残留す
るためと推定される。
単層吸着することが好ましい。通常は、このようにして
単層吸着したＰｄが、無電解メッキを施した際にメッキ
する金属と置換され、この金属層を核にメッキ層１１が
形成される。ロウ材層９中のＰｄ量が増加する理由は、
活性化処理時の活性液中のＰｄ濃度が高すぎたり、活性
化処理の時間が長すぎたりすると、電極パッド８表面に
Ｐｄが多層吸着され、メッキ時に十分置換されず残留す
るためと推定される。
【００２４】活性液中のＰｄの濃度を９０ｐｐｍ以下に
し、処理時間を２０分以下にすればロウ材層９に含有さ
れるＰｄの量を５００ｐｐｍ以下に安定して調節するこ
とができる。通常、このＰｄによる活性化処理は４０〜
８０℃、好ましくは６０±５℃程度の温度で処理され
る。
し、処理時間を２０分以下にすればロウ材層９に含有さ
れるＰｄの量を５００ｐｐｍ以下に安定して調節するこ
とができる。通常、このＰｄによる活性化処理は４０〜
８０℃、好ましくは６０±５℃程度の温度で処理され
る。
【００２５】また、ロウ材層９の外観については、図７
（ａ）、（ｂ）に示すようなロウ材層９のメニスカスの
中央付近に内部に向かう空隙部１２が、実質的に存在し
ないことが好ましい。図６に示すように、Ｐｄ量を５０
０ｐｐｍ以下に管理したロウ材層９には、ロウ材の結晶
粒界と思われる浅い溝が亀の甲状に形成されているが、
図７（ａ）（ｂ）に示すような深い空隙部１２は存在し
ない。このように、ロウ材層９に空隙部１２が存在する
ものと、ロウ材層９の強度が低下するものとは、相関が
ある。この空隙部１２は、ロウ材層９が冷却されるとき
最後に固化する部分に空隙部１２が発生しているように
見える。この空隙部１２は、図７（ｂ）に示すようにロ
ウ材層９を横断するように形成されている部分もある。
そして、空隙部１２の内部に、後から形成したメッキ層
１１が入り込んでいることが確認できる。
（ａ）、（ｂ）に示すようなロウ材層９のメニスカスの
中央付近に内部に向かう空隙部１２が、実質的に存在し
ないことが好ましい。図６に示すように、Ｐｄ量を５０
０ｐｐｍ以下に管理したロウ材層９には、ロウ材の結晶
粒界と思われる浅い溝が亀の甲状に形成されているが、
図７（ａ）（ｂ）に示すような深い空隙部１２は存在し
ない。このように、ロウ材層９に空隙部１２が存在する
ものと、ロウ材層９の強度が低下するものとは、相関が
ある。この空隙部１２は、ロウ材層９が冷却されるとき
最後に固化する部分に空隙部１２が発生しているように
見える。この空隙部１２は、図７（ｂ）に示すようにロ
ウ材層９を横断するように形成されている部分もある。
そして、空隙部１２の内部に、後から形成したメッキ層
１１が入り込んでいることが確認できる。
【００２６】また、原因は判らないが、Ｐｄの含有量が
増えるに従って、ロウ材層９のＨｖ硬度が低下する傾向
になることが判っている。これは、Ｐｄ含有量が増える
と空隙部１２が多くなりこれによってＨｖ硬度が低下す
るものと思われる。
増えるに従って、ロウ材層９のＨｖ硬度が低下する傾向
になることが判っている。これは、Ｐｄ含有量が増える
と空隙部１２が多くなりこれによってＨｖ硬度が低下す
るものと思われる。
【００２７】さらに、メッキ処理はロウ付けの前後に実
施する場合が多いが、特に、ロウ付け前に実施するメッ
キに関する活性化処理のＰｄ量の調整が重要である。
施する場合が多いが、特に、ロウ付け前に実施するメッ
キに関する活性化処理のＰｄ量の調整が重要である。
【００２８】また、活性液には、Ｐｄとともに活性液の
安定剤としてＰｂが使用されている。このＰｂの濃度
は、Ｐｄに対し同等か若干少な目に調整されているが、
このＰｂも処理条件によりＰｄの残留とほとんど比例的
にロウ材層９中に含有されるようになる。そのため、で
きるだけＰｂ量に関しても少ない活性液とすることが好
ましい。
安定剤としてＰｂが使用されている。このＰｂの濃度
は、Ｐｄに対し同等か若干少な目に調整されているが、
このＰｂも処理条件によりＰｄの残留とほとんど比例的
にロウ材層９中に含有されるようになる。そのため、で
きるだけＰｂ量に関しても少ない活性液とすることが好
ましい。
【００２９】リード部１０を固定するロウ材層９として
は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ、Ａｇ
−Ｃｕ系のロウ材が使用される。好ましくは、Ａｕ−Ｃ
ｕロウとしては、Ａｕ含有量が２５〜９５重量％としＡ
ｕ−ＮｉロウとしてはＡｕ含有量が５０〜９５重量％と
すると、ロウ付け温度を１０００℃程度に設定でき、ロ
ウ付け後の残留応力を低減できるので良い。また、湿度
が高い雰囲気中で使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ
材を用いた方がマイグレーションが発生しにくくなるの
で好ましい。
は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ、Ａｇ
−Ｃｕ系のロウ材が使用される。好ましくは、Ａｕ−Ｃ
ｕロウとしては、Ａｕ含有量が２５〜９５重量％としＡ
ｕ−ＮｉロウとしてはＡｕ含有量が５０〜９５重量％と
すると、ロウ付け温度を１０００℃程度に設定でき、ロ
ウ付け後の残留応力を低減できるので良い。また、湿度
が高い雰囲気中で使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ
材を用いた方がマイグレーションが発生しにくくなるの
で好ましい。
【００３０】また、ロウ材層９の表面には、メッキ層１
３を形成することが腐食からロウ材層９を保護するため
に好ましい。
３を形成することが腐食からロウ材層９を保護するため
に好ましい。
【００３１】また、図４に示すように電極パッド８の端
部からロウ材層９の端部までの距離ａが少なくとも０．
２ｍｍ以上あるようにすることが好ましい。前記距離ａ
が０．２ｍｍ未満であると、電極パッド８の端部がロウ
材の収縮時に引っ張られて剥離しやすくなり、ロウ付け
強度が低下するので、好ましくない。
部からロウ材層９の端部までの距離ａが少なくとも０．
２ｍｍ以上あるようにすることが好ましい。前記距離ａ
が０．２ｍｍ未満であると、電極パッド８の端部がロウ
材の収縮時に引っ張られて剥離しやすくなり、ロウ付け
強度が低下するので、好ましくない。
【００３２】また、前記電極パッド８に形成されるスル
ーホール７の位置と前記ロウ材層９の端部との距離ｂを
少なくとも０．２ｍｍ以上にすると、良好なロウ付け強
度を維持することができる。これにより、メッキ層１１
の表面に形成したロウ材層９が固化する際に大きく収縮
し、電極パッド８を剥がしてしまうというような不具合
を防止できるからである。
ーホール７の位置と前記ロウ材層９の端部との距離ｂを
少なくとも０．２ｍｍ以上にすると、良好なロウ付け強
度を維持することができる。これにより、メッキ層１１
の表面に形成したロウ材層９が固化する際に大きく収縮
し、電極パッド８を剥がしてしまうというような不具合
を防止できるからである。
【００３３】次にリード部材１０の材質としては、耐熱
性良好なＮｉ系やＦｅ−Ｎｉ系合金等を使用することが
好ましい。発熱抵抗体４からの熱伝達により、使用中に
リード部１０の温度が上昇し、劣化する可能性があるか
らである。
性良好なＮｉ系やＦｅ−Ｎｉ系合金等を使用することが
好ましい。発熱抵抗体４からの熱伝達により、使用中に
リード部１０の温度が上昇し、劣化する可能性があるか
らである。
【００３４】中でも、リード部材１０の材質としてＮｉ
やＦｅ−Ｎｉ合金を使用する場合、その平均結晶粒径を
４００μｍ以下とすることが好ましい。前記平均粒径が
４００μｍを越えると、使用時の振動および熱サイクル
により、ロウ付け部近傍のリード部材１０が疲労し、ク
ラックが発生するので好ましくない。他の材質について
も、例えばリード部材１０の粒径がリード部材１０の厚
みより大きくなると、ロウ材層９とリード部材１０の境
界付近の粒界に応力が集中して、クラックが発生するの
で好ましくない。
やＦｅ−Ｎｉ合金を使用する場合、その平均結晶粒径を
４００μｍ以下とすることが好ましい。前記平均粒径が
４００μｍを越えると、使用時の振動および熱サイクル
により、ロウ付け部近傍のリード部材１０が疲労し、ク
ラックが発生するので好ましくない。他の材質について
も、例えばリード部材１０の粒径がリード部材１０の厚
みより大きくなると、ロウ材層９とリード部材１０の境
界付近の粒界に応力が集中して、クラックが発生するの
で好ましくない。
【００３５】なお、ロウ付けの際の熱処理は、試料間の
バラツキを小さくするためには、ロウ材の融点より十分
余裕をとった高めの温度で熱処理する必要があるが、リ
ード部材１０の平均結晶粒径を４００μｍ以下と小さく
するためには、ロウ付けの際の温度をできるだけ下げ、
処理時間を短くすればよい。
バラツキを小さくするためには、ロウ材の融点より十分
余裕をとった高めの温度で熱処理する必要があるが、リ
ード部材１０の平均結晶粒径を４００μｍ以下と小さく
するためには、ロウ付けの際の温度をできるだけ下げ、
処理時間を短くすればよい。
【００３６】また、セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等
の高融点金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設したセラ
ミックヒータ１において、図５（ｃ）に示すように、発
熱抵抗体４のパターン欠陥１４の幅ｄがパターン幅ｃの
１／２以下とすることが好ましい。これは、前記欠陥１
４の幅ｄがパターン幅ｃの１／２を越えると、この部分
で局部発熱し、発熱抵抗体４の抵抗値が大きくなり、耐
久性が劣化するので、好ましくない。
の高融点金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設したセラ
ミックヒータ１において、図５（ｃ）に示すように、発
熱抵抗体４のパターン欠陥１４の幅ｄがパターン幅ｃの
１／２以下とすることが好ましい。これは、前記欠陥１
４の幅ｄがパターン幅ｃの１／２を越えると、この部分
で局部発熱し、発熱抵抗体４の抵抗値が大きくなり、耐
久性が劣化するので、好ましくない。
【００３７】このような欠陥が発生する原因は、発熱抵
抗体４をプリント形成する時に、プリント製版にゴミが
付着したためパターンが欠けてしまったり、異物が混入
し焼成時に焼失したりすることにより発生するものと思
われる。プリントや密着工程で、生のセラミックグリー
ンシート３を取り扱う工程があるが、この工程の清浄度
を向上させるとともに、万一の欠陥の発生に関して、上
記寸法以上の欠陥を取り除くための検査工程の整備が重
要である。
抗体４をプリント形成する時に、プリント製版にゴミが
付着したためパターンが欠けてしまったり、異物が混入
し焼成時に焼失したりすることにより発生するものと思
われる。プリントや密着工程で、生のセラミックグリー
ンシート３を取り扱う工程があるが、この工程の清浄度
を向上させるとともに、万一の欠陥の発生に関して、上
記寸法以上の欠陥を取り除くための検査工程の整備が重
要である。
【００３８】また、セラミックヒータ１の材質として
は、Ａｌ2Ｏ3８８〜９５重量％、ＳｉＯ2２〜７重量
％、ＣａＯ０．５〜３重量％、ＭｇＯ０．５〜３重量
％、ＺｒＯ2１〜３重量％からなるアルミナを使用する
ことが好ましい。Ａｌ2Ｏ3含有量をこれより少なくする
と、ガラス質が多くなるため通電時のマイグレーション
が大きくなるので好ましくない。また、逆にＡｌ2Ｏ3含
有量をこれより増やすと、内蔵する発熱抵抗体４の金属
層内に拡散するガラス量が減少し、セラミックヒータ１
の耐久性が劣化するので好ましくない。ここで、セラミ
ックスとしてアルミナの例を示したが、本発明で示した
ことは、アルミナ質セラミックスに限定されることでは
なく、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セ
ラミックス、炭化珪素質セラミックス等、また、セラミ
ックヒータのみならず、Ａｕ系のロウ付けを実施する全
てのものに当てはまる現象である。
は、Ａｌ2Ｏ3８８〜９５重量％、ＳｉＯ2２〜７重量
％、ＣａＯ０．５〜３重量％、ＭｇＯ０．５〜３重量
％、ＺｒＯ2１〜３重量％からなるアルミナを使用する
ことが好ましい。Ａｌ2Ｏ3含有量をこれより少なくする
と、ガラス質が多くなるため通電時のマイグレーション
が大きくなるので好ましくない。また、逆にＡｌ2Ｏ3含
有量をこれより増やすと、内蔵する発熱抵抗体４の金属
層内に拡散するガラス量が減少し、セラミックヒータ１
の耐久性が劣化するので好ましくない。ここで、セラミ
ックスとしてアルミナの例を示したが、本発明で示した
ことは、アルミナ質セラミックスに限定されることでは
なく、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セ
ラミックス、炭化珪素質セラミックス等、また、セラミ
ックヒータのみならず、Ａｕ系のロウ付けを実施する全
てのものに当てはまる現象である。
【００３９】セラミックヒータの形状としては、円筒お
よび円柱状に加え、図５（ａ）（ｂ）に示すような板状
のものであっても構わない。
よび円柱状に加え、図５（ａ）（ｂ）に示すような板状
のものであっても構わない。
【００４０】板状のセラミックヒータの製法について説
明すると、セラミックグリーンシート３の表面にＷ、Ｍ
ｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするペーストを用い
て発熱抵抗体４、リード引出部６、およびスルーホール
７を形成し、その裏面には電極パッド８を形成する。そ
して、発熱抵抗体４を形成した面にさらに別のセラミッ
クグリーンシート３を重ねて密着し、１５００〜１６０
０℃の還元雰囲気中で焼成することにより、板状のセラ
ミックヒータ１とする。また、焼成後、電極パッド８の
上にはメッキ層を形成し、リード部材１０をロウ材層９
で固定した後、さらにロウ材層９の上にメッキ層を形成
する。
明すると、セラミックグリーンシート３の表面にＷ、Ｍ
ｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするペーストを用い
て発熱抵抗体４、リード引出部６、およびスルーホール
７を形成し、その裏面には電極パッド８を形成する。そ
して、発熱抵抗体４を形成した面にさらに別のセラミッ
クグリーンシート３を重ねて密着し、１５００〜１６０
０℃の還元雰囲気中で焼成することにより、板状のセラ
ミックヒータ１とする。また、焼成後、電極パッド８の
上にはメッキ層を形成し、リード部材１０をロウ材層９
で固定した後、さらにロウ材層９の上にメッキ層を形成
する。
【００４１】また、セラミックヒータ１の寸法について
は、例えば外径ないしは幅が２〜２０ｍｍ、長さが４０
〜２００ｍｍ程度にすることが可能である。自動車の空
燃比センサ加熱用のセラミックヒータ１としては、外径
ないしは幅が２〜４ｍｍ、長さが５０〜６５ｍｍとする
ことが好ましい。
は、例えば外径ないしは幅が２〜２０ｍｍ、長さが４０
〜２００ｍｍ程度にすることが可能である。自動車の空
燃比センサ加熱用のセラミックヒータ１としては、外径
ないしは幅が２〜４ｍｍ、長さが５０〜６５ｍｍとする
ことが好ましい。
【００４２】さらに、自動車用の用途では、発熱抵抗体
４の発熱長さが３〜１５ｍｍとなるようにすることが好
ましい。発熱長さが３ｍｍより短くなると、通電時の昇
温を早くすることができるが、セラミックヒータ１の耐
久性を低下させる。また、発熱長さを１５ｍｍより長く
すると昇温速度が遅くなり、昇温速度を早くしようとす
るとセラミックヒータ１の消費電力が大きくなるので好
ましくない。ここで、発熱長さというのは、図１で示す
発熱抵抗体４の往復パターンの部分である。この発熱長
さは、その目的とする用途により、選択されるものであ
る。
４の発熱長さが３〜１５ｍｍとなるようにすることが好
ましい。発熱長さが３ｍｍより短くなると、通電時の昇
温を早くすることができるが、セラミックヒータ１の耐
久性を低下させる。また、発熱長さを１５ｍｍより長く
すると昇温速度が遅くなり、昇温速度を早くしようとす
るとセラミックヒータ１の消費電力が大きくなるので好
ましくない。ここで、発熱長さというのは、図１で示す
発熱抵抗体４の往復パターンの部分である。この発熱長
さは、その目的とする用途により、選択されるものであ
る。
【００４３】
【実施例】実施例 １ Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｚ
ｒＯ2を合計１０重量％以内になるように調整したセラ
ミックグリーンシート３を準備し、この表面に、Ｗ−Ｒ
ｅからなる発熱抵抗体４とＷからなるリード引出部６を
プリントした。また、裏面には電極パッド８をプリント
した。発熱抵抗体４は、発熱長さ５ｍｍで４往復のパタ
ーンとなるように作製した。
ｒＯ2を合計１０重量％以内になるように調整したセラ
ミックグリーンシート３を準備し、この表面に、Ｗ−Ｒ
ｅからなる発熱抵抗体４とＷからなるリード引出部６を
プリントした。また、裏面には電極パッド８をプリント
した。発熱抵抗体４は、発熱長さ５ｍｍで４往復のパタ
ーンとなるように作製した。
【００４４】そして、Ｗからなるリード引出部６の末端
には、スルーホール７を形成し、ここにペーストを注入
する事により電極パッド８とリード引出部６間の導通を
とった。スルーホール７の位置は、ロウ付けを実施した
場合にロウ付け部９の内側に入るように形成した。こう
して準備したセラミックグリーンシート３をセラミック
ロッド２の周囲に密着し、１５００〜１６００℃で焼成
することにより、セラミックヒータ１とした。
には、スルーホール７を形成し、ここにペーストを注入
する事により電極パッド８とリード引出部６間の導通を
とった。スルーホール７の位置は、ロウ付けを実施した
場合にロウ付け部９の内側に入るように形成した。こう
して準備したセラミックグリーンシート３をセラミック
ロッド２の周囲に密着し、１５００〜１６００℃で焼成
することにより、セラミックヒータ１とした。
【００４５】その後、図３に示すように電極パッド８の
表面にＰｄを含む活性液を用いた活性化処理を実施し、
厚み３μｍの無電解Ｎｉメッキからなるメッキ層１１を
形成し、６００℃のＨ2−Ｎ2気流中で熱処理した後、Ａ
ｕ−Ｃｕロウを用いて１０２０℃でＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金からなるリード部材１０をロウ付けした。活性化処理
は、活性液中のＰｄ濃度を３０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ、９
０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１２０ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ
と変量し、さらに処理時間を２、１０、２０、３０分、
６０分と変量して、各々５０本のサンプルを作製し、ロ
ウ付け後のロウ材層９中のＰｄ濃度と、リード部材１０
の引っ張り強度を測定した。引っ張り方向は、ロウ付け
面に対し垂直方向とした。また、前記活性処理液の温度
は、６０±５℃として処理した。
表面にＰｄを含む活性液を用いた活性化処理を実施し、
厚み３μｍの無電解Ｎｉメッキからなるメッキ層１１を
形成し、６００℃のＨ2−Ｎ2気流中で熱処理した後、Ａ
ｕ−Ｃｕロウを用いて１０２０℃でＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金からなるリード部材１０をロウ付けした。活性化処理
は、活性液中のＰｄ濃度を３０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ、９
０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１２０ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ
と変量し、さらに処理時間を２、１０、２０、３０分、
６０分と変量して、各々５０本のサンプルを作製し、ロ
ウ付け後のロウ材層９中のＰｄ濃度と、リード部材１０
の引っ張り強度を測定した。引っ張り方向は、ロウ付け
面に対し垂直方向とした。また、前記活性処理液の温度
は、６０±５℃として処理した。
【００４６】また、ロウ材層９の断面を鏡面研磨し、こ
の面について１００ｇ荷重でＨｖ硬度を測定した。測定
は、５点測定しその平均値を結果として表記した。
の面について１００ｇ荷重でＨｖ硬度を測定した。測定
は、５点測定しその平均値を結果として表記した。
【００４７】なお、ロウ材層９中のＰｄ量の測定はＥＰ
ＭＡ法により、日本電子（株）製のエレクトロンプロー
ブＸ線マイクロアナライザＪＸＡ−８６００Ｍを用い
て、加速電圧１５ｋＶ、電流３×１０-7Ａ、分析面積５
０μｍ角の条件で、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ量を定量
し、ＺＡＦ法により定量補正してＰｄ含有量を評価し
た。
ＭＡ法により、日本電子（株）製のエレクトロンプロー
ブＸ線マイクロアナライザＪＸＡ−８６００Ｍを用い
て、加速電圧１５ｋＶ、電流３×１０-7Ａ、分析面積５
０μｍ角の条件で、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ量を定量
し、ＺＡＦ法により定量補正してＰｄ含有量を評価し
た。
【００４８】これらの結果を、表１に示した。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１から判るように、リード部の接合強度
が低いサンプルに共通しているのは、ロウ材中のＰｄ含
有量である。ロウ材層９中のＰｄ含有量が５００ｐｐｍ
より多いＮｏ．６〜８、１１、１２は、リード強度が１
２０Ｎ以下と低い値になった。ロウ材層９の外観は、図
７（ａ）（ｂ）に示したような空隙部１２を有してお
り、破壊モードは、ロウ材層９を引き裂くようなリード
ハガレであった。
が低いサンプルに共通しているのは、ロウ材中のＰｄ含
有量である。ロウ材層９中のＰｄ含有量が５００ｐｐｍ
より多いＮｏ．６〜８、１１、１２は、リード強度が１
２０Ｎ以下と低い値になった。ロウ材層９の外観は、図
７（ａ）（ｂ）に示したような空隙部１２を有してお
り、破壊モードは、ロウ材層９を引き裂くようなリード
ハガレであった。
【００５１】これに対し、ロウ材層９中のＰｄ含有量を
５００ｐｐｍ以下としたＮｏ．１〜５、９、１０は、ロ
ウ材層９の外観は、図６に示したように空隙部１２を含
んでおらず、またリード部の引っ張り強度が２００Ｎ以
上と高く、良好であった。破壊モードは、磁器部割れで
あり、ロウ付け強度が高いことを示していた。
５００ｐｐｍ以下としたＮｏ．１〜５、９、１０は、ロ
ウ材層９の外観は、図６に示したように空隙部１２を含
んでおらず、またリード部の引っ張り強度が２００Ｎ以
上と高く、良好であった。破壊モードは、磁器部割れで
あり、ロウ付け強度が高いことを示していた。
【００５２】また、ロウ材層９中のＰｄ含有量を５００
ｐｐｍ以下にする手法については、Ｎｏ．５、６に示し
た活性処理液のＰｄ濃度が１００ｐｐｍのものは、ロウ
材層９中のＰｄがばらつき、Ｎｏ．６のようにＰｄ含有
量が６００ｐｐｍとなるものは、リード強度が低下し
た。また、前記濃度を１２０〜１５０ｐｐｍとしたＮ
ｏ．７、８、および前記濃度を５０ｐｐｍとし処理時間
を３０分以上としたＮｏ．１０、１１は、リード強度が
低下した。これに対し、活性液のＰｄ濃度を８０ｐｐｍ
以下とし、処理時間を２０分以下としたＮｏ．１〜４、
９、１０は、２００Ｎ以上の高いリード強度を安定して
示した。
ｐｐｍ以下にする手法については、Ｎｏ．５、６に示し
た活性処理液のＰｄ濃度が１００ｐｐｍのものは、ロウ
材層９中のＰｄがばらつき、Ｎｏ．６のようにＰｄ含有
量が６００ｐｐｍとなるものは、リード強度が低下し
た。また、前記濃度を１２０〜１５０ｐｐｍとしたＮ
ｏ．７、８、および前記濃度を５０ｐｐｍとし処理時間
を３０分以上としたＮｏ．１０、１１は、リード強度が
低下した。これに対し、活性液のＰｄ濃度を８０ｐｐｍ
以下とし、処理時間を２０分以下としたＮｏ．１〜４、
９、１０は、２００Ｎ以上の高いリード強度を安定して
示した。
【００５３】そして、リード強度が低下したＮｏ．６〜
８、１１、１２は、ロウ材層９の空隙部１２が見られ
た。これ以外のサンプルには空隙部１２は観察できなか
った。これにより、ロウ材層９の外観の空隙部１２と強
度の低下との間には、相関があることが判った。
８、１１、１２は、ロウ材層９の空隙部１２が見られ
た。これ以外のサンプルには空隙部１２は観察できなか
った。これにより、ロウ材層９の外観の空隙部１２と強
度の低下との間には、相関があることが判った。
【００５４】また、ロウ材部９のＨｖ硬度についても、
リード部材１０の引っ張り強度の高いものは、１５０程
度の高い値が得られ、引っ張り強度の低いものは１２０
〜１３０程度の低い値となることが確認できた。
リード部材１０の引っ張り強度の高いものは、１５０程
度の高い値が得られ、引っ張り強度の低いものは１２０
〜１３０程度の低い値となることが確認できた。
【００５５】実施例 ２ ここでは、ロウ材層９の材質とリード部材１０の引っ張
り強度の関係を調査した。Ｐｄの活性化処理は実施例１
のＮｏ．２と同様にして、ロウ材層９の組成をＡｕ：Ｃ
ｕの重量比で２０：８０、３０：７０、５０：５０、７
０：３０、９０：１０、Ａｕ１００としたサンプル、お
よびＡｕ：Ｎｉの重量比で２０：８０、３０：７０、５
０：５０、７０：３０、９０：１０としたサンプルを各
１０本作製した。
り強度の関係を調査した。Ｐｄの活性化処理は実施例１
のＮｏ．２と同様にして、ロウ材層９の組成をＡｕ：Ｃ
ｕの重量比で２０：８０、３０：７０、５０：５０、７
０：３０、９０：１０、Ａｕ１００としたサンプル、お
よびＡｕ：Ｎｉの重量比で２０：８０、３０：７０、５
０：５０、７０：３０、９０：１０としたサンプルを各
１０本作製した。
【００５６】そして、これらのサンプルを４０℃と４０
０℃の間で３分加熱３分冷却のサイクルで熱サイクルを
５０００サイクルかけて、その前後のリード部材１０の
引っ張り強度を測定した。
０℃の間で３分加熱３分冷却のサイクルで熱サイクルを
５０００サイクルかけて、その前後のリード部材１０の
引っ張り強度を測定した。
【００５７】結果を表２に示した。
【００５８】
【表２】
【００５９】表２から判るように、１、２、７、８、１
２は、サイクル耐久後のリード部材１０の引っ張り強度
が１００Ｎ以下と低下した。これに対し、ロウ材中のＡ
ｕ含有量が３０重量％以上としたＮｏ．３〜６、９〜１
１は、耐久後も、１００Ｎ以上の引っ張り強度を維持し
ていた。１、２、７、８、１２に共通しているのは、ロ
ウ付け温度が１０００℃を５０℃前後越えて高めとなっ
ている点である。
２は、サイクル耐久後のリード部材１０の引っ張り強度
が１００Ｎ以下と低下した。これに対し、ロウ材中のＡ
ｕ含有量が３０重量％以上としたＮｏ．３〜６、９〜１
１は、耐久後も、１００Ｎ以上の引っ張り強度を維持し
ていた。１、２、７、８、１２に共通しているのは、ロ
ウ付け温度が１０００℃を５０℃前後越えて高めとなっ
ている点である。
【００６０】ただし、使用上必要な引っ張り強度は耐久
後２０Ｎ程度であり、例えばＣｕ１００％のロウ材を用
いてロウ付けしても２０Ｎ以上の引っ張り強度は確保で
きるので、使用上は問題ない。以上のように、リード部
材１０を固定するロウ材層９として、Ａｕ−Ｃｕロウ、
Ａｕ−Ｎｉロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウ等を使用できるこ
とが判った。
後２０Ｎ程度であり、例えばＣｕ１００％のロウ材を用
いてロウ付けしても２０Ｎ以上の引っ張り強度は確保で
きるので、使用上は問題ない。以上のように、リード部
材１０を固定するロウ材層９として、Ａｕ−Ｃｕロウ、
Ａｕ−Ｎｉロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウ等を使用できるこ
とが判った。
【００６１】実施例 ３ ここでは、電極パッド８の端部からロウ材部９の端部ま
での距離ａと、リード部材１０の引っ張り強度の関係を
調べた。前記距離ａを０．０５、０．１、０．２、０．
３、０．４、０．５ｍｍと変更し、リード部材１０の引
っ張り強度を測定した。
での距離ａと、リード部材１０の引っ張り強度の関係を
調べた。前記距離ａを０．０５、０．１、０．２、０．
３、０．４、０．５ｍｍと変更し、リード部材１０の引
っ張り強度を測定した。
【００６２】その他のサンプル作製工程は、実施例１と
同様とした。結果は、表３に示した。
同様とした。結果は、表３に示した。
【００６３】
【表３】
【００６４】表３に示したように、電極パッドの端部と
ロウ材層の端部との距離ａを０．０５、０．１としたＮ
ｏ．１、２は、リード部材１０の引っ張り強度が１００
Ｎ以下となり、好ましくなかった。破壊部を観察する
と、電極パッド８の端部から電極が剥がれて破壊してい
ることが判った。
ロウ材層の端部との距離ａを０．０５、０．１としたＮ
ｏ．１、２は、リード部材１０の引っ張り強度が１００
Ｎ以下となり、好ましくなかった。破壊部を観察する
と、電極パッド８の端部から電極が剥がれて破壊してい
ることが判った。
【００６５】これに対し、前記距離ａを０．２ｍｍ以上
としたＮｏ．３〜６は１８０Ｎ以上の良好な引っ張り強
度を維持していた。
としたＮｏ．３〜６は１８０Ｎ以上の良好な引っ張り強
度を維持していた。
【００６６】実施例 ４ ここでは、電極パッド８に形成されるスルーホール７と
ロウ材層９のメニスカス端部との距離ｂを０．０５、
０．１、０．２、０．５ｍｍと変更して、該距離ｂとリ
ード部１０の引っ張り強度の関係を調査した。
ロウ材層９のメニスカス端部との距離ｂを０．０５、
０．１、０．２、０．５ｍｍと変更して、該距離ｂとリ
ード部１０の引っ張り強度の関係を調査した。
【００６７】その他のサンプル作製工程は、実施例１と
同様とした。結果は、表４に示した。結果は表４に示し
た。
同様とした。結果は、表４に示した。結果は表４に示し
た。
【００６８】
【表４】
【００６９】表４に示したように、スルーホール７とロ
ウ材層９の端部の距離ｂが、０．０５、０．１ｍｍであ
るＮｏ．１、２は、リード部１０の引っ張り強度が１０
０Ｎ以下と低い値となった。また、破壊モードを確認す
ると、スルーホールの部分が破壊の起点となっているこ
とが判った。
ウ材層９の端部の距離ｂが、０．０５、０．１ｍｍであ
るＮｏ．１、２は、リード部１０の引っ張り強度が１０
０Ｎ以下と低い値となった。また、破壊モードを確認す
ると、スルーホールの部分が破壊の起点となっているこ
とが判った。
【００７０】これに対し、前記距離ｂを０．２ｍｍ以上
としたＮｏ．３〜６は、２００Ｎ以上の良好な引っ張り
強度を示した。
としたＮｏ．３〜６は、２００Ｎ以上の良好な引っ張り
強度を示した。
【００７１】実施例 ５ ここでは、リード部材１０の材料をＮｉもしくはＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金とし、その平均結晶粒径と熱サイクル耐
久後のリード部材１０へのクラックの発生との関係を調
査した。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の厚みは０．５ｍｍ、ロ
ウ付けする部分の寸法は、２．５ｍｍ×２ｍｍとして、
ロウ材層９の端部のクラックの発生を評価した。熱サイ
クルの条件は、４０℃と４００℃の間を３分加熱２分冷
却のサイクルを５０００サイクルかけて評価した。ま
た、リード部材１０の平均粒径の求め方は、リード部材
１０を取り付けたセラミックヒータ１を樹脂に固定し、
これを鏡面研磨したのち、エッチング処理を施して粒界
を除去し、４０倍の写真を撮影し長さ１０ｃｍの線を引
いてその線上にかかる粒界数を測定し、２５００μｍを
粒界数で除することにより、平均粒径を求めた。
Ｎｉ−Ｃｏ合金とし、その平均結晶粒径と熱サイクル耐
久後のリード部材１０へのクラックの発生との関係を調
査した。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の厚みは０．５ｍｍ、ロ
ウ付けする部分の寸法は、２．５ｍｍ×２ｍｍとして、
ロウ材層９の端部のクラックの発生を評価した。熱サイ
クルの条件は、４０℃と４００℃の間を３分加熱２分冷
却のサイクルを５０００サイクルかけて評価した。ま
た、リード部材１０の平均粒径の求め方は、リード部材
１０を取り付けたセラミックヒータ１を樹脂に固定し、
これを鏡面研磨したのち、エッチング処理を施して粒界
を除去し、４０倍の写真を撮影し長さ１０ｃｍの線を引
いてその線上にかかる粒界数を測定し、２５００μｍを
粒界数で除することにより、平均粒径を求めた。
【００７２】クラックは、４０倍の双眼顕微鏡で確認し
た。
た。
【００７３】結果を表５に示した。
【００７４】
【表５】
【００７５】表５から判るように、リード部材１０の金
属の平均粒径が４００μｍを越える値となったＮｏ．４
およびＮｏ．８は、熱サイクル試験後の外観を観察した
ところ、リード部材１０とロウ材層９の端部にクラック
が発生していた。これに対し、前記粒径が４００μｍ以
下であるＮｏ．１〜３、５〜７には、クラックが発生し
なかった。
属の平均粒径が４００μｍを越える値となったＮｏ．４
およびＮｏ．８は、熱サイクル試験後の外観を観察した
ところ、リード部材１０とロウ材層９の端部にクラック
が発生していた。これに対し、前記粒径が４００μｍ以
下であるＮｏ．１〜３、５〜７には、クラックが発生し
なかった。
【００７６】実施例 ６ ここでは、発熱抵抗体パターンに存在するパターン欠陥
とセラミックヒータ１の耐久性の関係を調査した。ま
ず、セラミックグリーンシート３の表面に発熱抵抗体４
とリード引出部６を形成する。そして、前記発熱抵抗体
４の一部を除去し意図的に欠陥を発生させた後、その裏
面側に形成される電極パッド８との間をスルーホール７
を形成し、こうして準備されたセラミックグリーンシー
ト３をセラミックロッド２の表面に、前記発熱抵抗体４
が内側になるように密着焼成することによりセラミック
ヒータ１を得た。前記欠陥の幅ｄを、パターン幅ｃに対
し１／１０、２／１０、３／１０、４／１０、５／１
０、６／１０、７／１０の幅とし、欠陥長さをパターン
幅とした試料を作製した。
とセラミックヒータ１の耐久性の関係を調査した。ま
ず、セラミックグリーンシート３の表面に発熱抵抗体４
とリード引出部６を形成する。そして、前記発熱抵抗体
４の一部を除去し意図的に欠陥を発生させた後、その裏
面側に形成される電極パッド８との間をスルーホール７
を形成し、こうして準備されたセラミックグリーンシー
ト３をセラミックロッド２の表面に、前記発熱抵抗体４
が内側になるように密着焼成することによりセラミック
ヒータ１を得た。前記欠陥の幅ｄを、パターン幅ｃに対
し１／１０、２／１０、３／１０、４／１０、５／１
０、６／１０、７／１０の幅とし、欠陥長さをパターン
幅とした試料を作製した。
【００７７】評価は、セラミックヒータの最高発熱部が
１１００℃になる電圧を２分間印加し、２分間強制冷却
するサイクルを５０００サイクル印加し、セラミックヒ
ータ１の抵抗変化率が１０％を越えるものはＮＧとし、
抵抗変化率が１０％以内であったものはＯＫとして評価
した。
１１００℃になる電圧を２分間印加し、２分間強制冷却
するサイクルを５０００サイクル印加し、セラミックヒ
ータ１の抵抗変化率が１０％を越えるものはＮＧとし、
抵抗変化率が１０％以内であったものはＯＫとして評価
した。
【００７８】結果を表６に示した。
【００７９】
【表６】
【００８０】表６から判るように、パターン幅に対する
欠陥の幅の寸法を６／１０、７／１０としたＮｏ．６、
７は、サイクルテスト後の抵抗変化率が、１０％を越え
てしまった。これに対し、前記欠陥の幅を１／２以下に
したＮｏ．１〜５は、抵抗変化率が１０％以下であり、
良好な耐久性を示した。
欠陥の幅の寸法を６／１０、７／１０としたＮｏ．６、
７は、サイクルテスト後の抵抗変化率が、１０％を越え
てしまった。これに対し、前記欠陥の幅を１／２以下に
したＮｏ．１〜５は、抵抗変化率が１０％以下であり、
良好な耐久性を示した。
【００８１】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック体中にＷ、
Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とする発熱抵抗体を
埋設し、該発熱抵抗体の端部に接続する電極パッド上に
メッキ層を介してリード部材をロウ材層により固定した
セラミックヒータにおいて、前記ロウ材層中のＰｄ量を
５００ｐｐｍ以下とすることにより、リード部材のロウ
付け部における接合強度を向上させ、耐久性良好なセラ
ミックヒータを得ることができるようになった。
Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とする発熱抵抗体を
埋設し、該発熱抵抗体の端部に接続する電極パッド上に
メッキ層を介してリード部材をロウ材層により固定した
セラミックヒータにおいて、前記ロウ材層中のＰｄ量を
５００ｐｐｍ以下とすることにより、リード部材のロウ
付け部における接合強度を向上させ、耐久性良好なセラ
ミックヒータを得ることができるようになった。
【００８２】また、前記リード部材の平均結晶粒子径を
４００μｍ以下とすることにより、使用中の熱サイクル
に対して耐久性良好なセラミックヒータとすることがで
きる。
４００μｍ以下とすることにより、使用中の熱サイクル
に対して耐久性良好なセラミックヒータとすることがで
きる。
【００８３】そして、発熱抵抗体のパターン欠陥の幅を
パターン幅の１／２以下にすることにより、耐久性良好
なセラミックヒータとすることができる。
パターン幅の１／２以下にすることにより、耐久性良好
なセラミックヒータとすることができる。
【図１】本発明のセラミックヒータの展開斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明のセラミックヒータのロウ材層の断面図
である。
である。
【図３】本発明のセラミックヒータのリード部の拡大断
面図である。
面図である。
【図４】本発明のセラミックヒータの電極パッド部の投
影図である。
影図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す図であり、（ａ）
は展開斜視図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は発熱抵抗体の
平面図である。
は展開斜視図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は発熱抵抗体の
平面図である。
【図６】本発明のセラミックヒータのロウ付け部の斜視
図である。
図である。
【図７】従来のセラミックヒータの図であり、（ａ）ロ
ウ付け部の斜視図であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ断面図
である。
ウ付け部の斜視図であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ断面図
である。
１：セラミックヒータ ２：セラミックロッド ３：セラミックグリーンシート ４：発熱抵抗体 ６：リード引出部 ７：スルーホール ８：電極パッド ９：ロウ材部 １０：リード部材 １１：メッキ部 １２：空隙部
Claims (9)
- 【請求項１】セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融
点金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設し、該発熱抵抗
体の端部に接続する電極パッド上にメッキ層を介してリ
ード部材をロウ材層により固定したセラミックヒータに
おいて、前記ロウ材層中に含まれるＰｄの濃度が５００
ｐｐｍ以下であることを特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項２】前記メッキ層は、Ｐｄ濃度９０ｐｐｍ以下
の活性液を用いて、処理時間を２０分以下として無電解
メッキにより形成したものであることを特徴とする請求
項１記載のセラミックヒータ。 - 【請求項３】前記ロウ材層中に内部に向かう空隙部が実
質的に存在しないことを特徴とする請求項１記載のセラ
ミックヒータ。 - 【請求項４】前記ロウ材層がＡｕ−Ｃｕロウ、Ａｕ−Ｎ
ｉロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウのいずれかであることを特
徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。 - 【請求項５】前記ロウ材層の表面に、さらにＮｉを含有
するメッキ層が形成されていることを特徴とする請求項
１記載のセラミックヒータ。 - 【請求項６】前記電極パッドの端部からロウ材層の端部
までの距離が０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請
求項１記載のセラミックヒータ。 - 【請求項７】前記電極パッドと発熱抵抗体の端部を接続
するスルーホールの位置が、前記ロウ材層の端部から
０．２ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１記
載のセラミックヒータ。 - 【請求項８】セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融
点金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設し、該発熱抵抗
体の端部を接続するリード部材をロウ材層により固定し
たセラミックヒータにおいて、前記リード部材がＮｉも
しくはＦｅ−Ｎｉ合金からなり、その平均結晶粒径が４
００μｍ以下であることを特徴とするセラミックヒー
タ。 - 【請求項９】セラミック体中にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融
点金属を主成分とする発熱抵抗体を埋設したセラミック
ヒータにおいて、上記発熱抵抗体のパターン欠陥の幅
が、パターン幅の１／２以下の幅であることを特徴とす
るセラミックヒータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114313A JP3921327B2 (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | セラミックヒータ及びその製造方法 |
| US09/753,190 US6512210B2 (en) | 2000-04-14 | 2001-01-02 | Ceramic heater |
| DE10100125.8A DE10100125B4 (de) | 2000-04-14 | 2001-01-03 | Keramische Heizvorrichtung |
| US10/292,348 US6787741B2 (en) | 2000-04-14 | 2002-11-12 | Ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114313A JP3921327B2 (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | セラミックヒータ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001297856A true JP2001297856A (ja) | 2001-10-26 |
| JP3921327B2 JP3921327B2 (ja) | 2007-05-30 |
Family
ID=18626138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000114313A Expired - Fee Related JP3921327B2 (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | セラミックヒータ及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6512210B2 (ja) |
| JP (1) | JP3921327B2 (ja) |
| DE (1) | DE10100125B4 (ja) |
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