JP2003068433A

JP2003068433A - セラミックヒータの製造方法及びグロープラグの製造方法

Info

Publication number: JP2003068433A
Application number: JP2001258137A
Authority: JP
Inventors: Masahito Taniguchi; 雅人谷口; Fumihiko Haraguchi; 史彦原口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】金属リード部によるヒータ本体と金属軸との
接合状態を良好に保つことができるセラミックヒータを
精度高く製造し得る製造方法、及びそれを用いたグロー
プラグの製造方法を提供する。【解決手段】ヒータ本体２の軸線Ｏ方向において先端
部にセラミック抵抗体１０を埋設させる一方、通電経路
部１２，１５を、該セラミック抵抗体１０に先端を導通
させ、後端を該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出させる
ように軸線Ｏ方向に埋設させる形にてヒータ本体を形成
するヒータ本体形成工程を行う。そして、そのヒータ本
体形成工程により形成されたヒータ本体２の後端面上
に、活性ろう材に基づくろう材層３６，３７をスクリー
ン印刷により形成するスクリーン印刷工程を行い、その
印刷されたろう材層を介した面接触形態により前記通電
経路部１２，１５に対し電極取出部材をろう付け接合す
る電極取出部材接合工程を行うこととなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックヒータ
とそれを用いたグロープラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなグロープラグとし
て、筒状の主体金具の先端部内側に、棒状のセラミック
ヒータの先端部を突出させる形で配置したものが広く使
用されている。セラミックヒータへの通電は、主体金具
の後端部に設けられた金属軸（電源に接続される）と、
該金属軸及びセラミックヒータを接続する金属リード部
を介して行われる。従来のグロープラグにおいてセラミ
ックヒータと金属リード部との接続は、以下のような種
々の形態によりなされてきた。特開平１０−２０５７５３号公報：金属リード部の先
端部を巻きまわしてコイル状の接続部を形成し、ヒータ
端子が露出形成されたセラミックヒータの後端部をその
内側に挿入して、両者をろう付けする。特開平４−２６８１１２号公報、特開昭６２−１４１
４２３号公報、実公昭６０−３０６０８号公報：セラミ
ックヒータの後端部に、ヒータ後端面と周側面部とを覆
うキャップ状の接続金具を被せてろう付けし、この接続
金具に金属リードの末端を接続する。特開２０００−３５６３４３号公報：セラミックヒー
タの後端面において金属リードの末端部を埋設する。

【０００３】しかし、上記各従来技術には、以下のよう
な問題がある。まず、近年、ディーゼルエンジンの多バ
ルブ化及び部品の軽量化を図るために、グロープラグ用
のセラミックヒータに関しても細径化の要請が高まりつ
つある。に開示された構成では、セラミックヒータの
外周面にコイル状の接続部がろう付けされることから、
セラミックヒータを細径化しても該接続部が径方向にス
ペースを消費するために、コンパクト化の要請を必ずし
も満たしきれない難点がある。また、主体金具とセラミ
ックヒータとの周方向のクリアランスは一般に小さく、
ここに導体で構成された接続部を配置することは短絡等
の不良発生につながりやすい懸念もある。に開示され
た構成の場合も、キャップ状の接続金具を使用するた
め、そのヒータ側周面部を覆う部位の存在により、同様
の問題を生じうる。また、ヒータ端面を覆う部位と側周
面部を覆う部位とが一体化されているために、熱応力に
由来した拘束力がセラミック製のヒータに対して強く作
用しやすく、割れ等の不具合につながりやすい問題があ
る。他方、に開示された構成では、金属リードのセラ
ミックヒータに対する接続部を別焼結体とする分だけ工
数が余分にかかり、また、接続面積が不足しやすいため
強度上の問題も生じやすい。

【０００４】本発明の課題は、加熱／冷却のサイクルが
加わった場合でも、金属リード部によるヒータ本体と金
属軸との接合状態を良好に保つことができるセラミック
ヒータを精度高く製造し得る製造方法、及びそれを用い
たグロープラグの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記のよ
うな課題を解決するために、本発明は、絶縁性セラミッ
クからなるセラミック基体（１３）中に、抵抗発熱体
（１１）と、その抵抗発熱体（１１）に通電するための
通電経路部（１２，１５）とが埋設された棒状のヒータ
本体（２）を形成する工程であって、前記ヒータ本体
（２）の軸線（Ｏ）方向において先端部に前記抵抗発熱
体（１１）を埋設させる一方、前記通電経路部（１２，
１５）を、前記抵抗発熱体（１１）に先端を導通させ、
後端を該ヒータ本体（２）の後端面（２ｒ）に露出させ
るように前記軸線（Ｏ）方向に埋設させる形にて前記ヒ
ータ本体を形成するヒータ本体形成工程と、そのヒータ
本体形成工程により形成されたヒータ本体（２）の後端
面上に、活性ろう材に基づくろう材層（２１０，２１
０）をスクリーン印刷により形成するスクリーン印刷工
程と、前記ヒータ本体（２）の前記後端面（２ｒ）にお
いて、その印刷されたろう材層を介した面接触形態によ
り前記通電経路部（１２，１５）に対し電極取出部材を
導通させる電極取出部材接合工程と、を含むことを特徴
とするセラミックヒータ（１）の製造方法を提供する。

【０００６】上記方法によれば、電極取出部材をろう付
け接合等により簡単に接合することができて工数も少な
くて済み、さらに、スクリーン印刷によりろう材層を形
成するようにしているため、ろう材層の位置決めに関し
ヒータ本体の後端面における適切な位置に正確に配置す
ることができる。また、後端面に複数の電極部材を取り
付ける場合には、ろう材層の配置ずれにより導通してし
まうといったことがなく、電極部材同士の絶縁を確実に
行うことができ、ひいては素子の高精度化に寄与するこ
ととなる。また、電極取出部材を、ヒータ後端面におい
て面接触形態により導通接合することができるので、接
触面積を比較的大きく取ることができ、接合部の強度を
確保しやすい。

【０００７】また、通電経路部（１２，１５）の露出領
域を包含する形でヒータ本体（２）の後端面（２ｒ）の
一部に対し、金属層を介して面接触形態にて接合するこ
とにより、電極取出部材（２６，２７，１２６）を通電
経路部（１２，５１）と導通させる一方、当該電極取出
部材（２６，２７，１２６）をヒータ本体（２）の周側
面部（２ｓ）と非接合とするように電極取出部材接合工
程を行ってもよい。

【０００８】上記方法により得られるグロープラグは、
電極取出部材が、通電経路部の露出領域を包含する形で
ヒータ本体の後端面の一部に対し、金属層を介して面接
触形態にて接合されることにより、通電経路部と導通す
る。そして、該電極取出部材はヒータ本体の周側面部と
は非接合とされているので、径方向に余分なスペースを
消費せず、セラミックヒータひいてはグロープラグのコ
ンパクト化、特に細径化に寄与する。また、主体金具と
セラミックヒータとの周方向のクリアランスが小さい場
合でも、該クリアランスからは電極取出部材を構成する
導体部分が排除されているので、短絡等の心配がない。
さらに、電極取出部材において側周面部と接合される部
位を設けておらず、ヒータ端面と接合される部位に側周
面部と接合される部位が一体化されていないため、加熱
／冷却が繰り返された場合でもセラミックヒータの周側
面に強い応力が集中しにくく、ひいてはヒータの割れ等
を効果的に防止することができる。また、このような電
極取出部材の場合、側周面部と接合される部分が一体化
されていないため、ヒータ端面に関しその面方向に当該
電極取出部材がずれ易く、ろう材層を単に端面上に載置
するだけではろう材層の正確な位置決めが難しい。しか
しながら、上記のごとく、スクリーン印刷によってろう
材層を正確な位置に設けておけば、その正確に位置決め
されたろう材層と対応させて電極取出部材も精度高く位
置合わせし易く、通電経路部、ろう材層、及び電極取出
部材の接合位置を容易にかつ精度高く設定することがで
きる。

【０００９】なお、本明細書の特許請求の範囲において
各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付さ
れた符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明
の理解を容易にするために付与したものであり、特許請
求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するもの
ではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明の適用対象となる
セラミックヒータを使用したグロープラグの一例を、そ
の内部構造とともに示すものである。該グロープラグ５
０はセラミックヒータ１を有する。具体的には、筒状の
主体金具４と、主体金具４の軸線Ｏ方向における先端部
内側に、自身の先端部を突出させる形で配置された棒状
のヒータ本体２と、該ヒータ本体２に通電するために、
主体金具４の後端部内側に軸線Ｏ方向に挿入された金属
軸６とを備えている。また、金属軸６の先端部と、ヒー
タ本体２の後端部に設けられた通電経路部１２，１２の
一方の端部とを接続するリード部１７が設けられてい
る。本実施形態では、ヒータ本体２の先端部が突出する
ようにその外周面を覆う金属外筒３が設けられ、主体金
具４は、その金属外筒３を外側から覆うものとされてい
る。

【００１１】主体金具４の外周面には、図示しないエン
ジンブロックにグロープラグ５０を固定するための、取
付部としてのねじ部５が形成されている。なお、主体金
具４は金属外筒３に対し、例えば両者の内外周面の隙間
を充填する形でろう付けするか、あるいは主体金具４の
先端側開口内縁と金属外筒３の外周面とを全周レーザー
溶接する形で固定される。

【００１２】図２に示すように、ヒータ本体２は、絶縁
性セラミックからなるセラミック基体１３中に抵抗発熱
体１１が埋設された棒状のセラミックヒータ素子として
構成されている。抵抗発熱体１１はヒータ本体２に対
し、軸線Ｏ方向において先端部に埋設される。また、通
電経路部１２，１２は、抵抗発熱体１１に先端が導通
し、後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出する形で
軸線Ｏ方向に埋設される。そして、金属製の電極取出部
材２６，２７が、通電経路部１２，１２の露出領域を包
含する形でヒータ本体２の後端面２ｒの一部を覆い、か
つヒータ本体２の周側面部２ｓは覆わない形で、該後端
面２ｒにおいて通電経路部１２，１２に対し面接触形態
により導通接合されてなる。

【００１３】抵抗発熱体１１は通電経路部１２，１２が
対をなす形で設けられ、それら通電経路部１２，１２の
各後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出してなり、
電極取出部材２６，２７は、該通電経路部１２，１２の
それぞれに対応するものが、互いに絶縁された状態にて
後端面２ｒに接合されてなる。このうち一方のものに電
極取出部材２７が接合され、リード部１７を介して金属
軸６に電気的に接続されている。また、他方のものには
電極取出部材２６が接合され、リード部１６を介して金
属外筒３に電気的に接合されている。

【００１４】電極取出部材２６，２７はいずれも板状に
構成されてなる。本実施形態では、いずれも通電のため
のリード部１７，１６が一体化された単一の板状部材と
して構成され、部品点数の削減が図られている。さら
に、電極取出部材２６，２７はいずれも半月状に形成さ
れ、その外形線の一部なす直線状の弦部２６ｙ，２７ｙ
間に一定の間隔を形成した状態にて対向配置されてな
る。そして、電極取出部材２７は、その円弧状の外縁部
に長い板状のリード部１７の先端部が一体化され、電極
取出部材２７との接続位置にて後方側に曲げ返されると
ともに、軸線Ｏ方向に沿って延び、図１に示すように末
端が金属軸６の前端部に抵抗溶接等により接合されてい
る。

【００１５】他方、電極取出部材２６の円弧状の外縁部
からは、リード部１６が半径方向外向きに延出し、金属
外筒３にその末端部が抵抗溶接等により接合されてい
る。本実施形態では金属外筒３は、内周面が後端部にお
いて拡径されることにより、ヒータ本体２の後端部外周
面と金属外筒３の後端部内周面との間にはクリアランス
Ｇが形成されている。そして、リード部１６はこのクリ
アランスＧを経て側方に延び、後方側に曲げ返された末
端部の外周面にて金属外筒３の内周面に固着されてい
る。

【００１６】次に、ヒータ本体２は、絶縁性セラミック
からなるセラミック基体１３中に導電性セラミックから
なるセラミック抵抗体ユニット１０が埋設されている。
セラミック抵抗体ユニット１０は、第一導電性セラミッ
クからなり、ヒータ本体２の先端部に配置される第一抵
抗体部分１１と、各々該第一抵抗体部分１１の後方側に
おいて、ヒータ本体２の軸線Ｏ方向に延伸する形で配置
され、先端部が第一抵抗体部分１１の通電方向における
両端部にそれぞれ接合されるとともに、第一導電性セラ
ミックよりも抵抗率が低い第二導電性セラミックからな
る１対の第二抵抗体部分１２，１２とを有する。そし
て、第一抵抗体部分１１が抵抗発熱体を、第二抵抗体部
分１２，１２が通電経路部をそれぞれ構成する。

【００１７】セラミック基体１３を構成する絶縁性セラ
ミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミックが
採用されている。他方、セラミック抵抗体ユニット１０
を構成する第一抵抗体部分１１及び第二抵抗体部分１
２，１２は、前記した通り電気抵抗率の異なる導電性セ
ラミックにて構成されている。両導電性セラミックの電
気抵抗率を互いに異なるものとする方法は特に限定され
ず、例えば、同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を
互いに異ならせる方法；電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用
する方法；との組合せによる方法；等、種々例示できるが、本実施形態ではの方法を採用
している。導電性セラミック相としては、例えば、炭化
タングステン（ＷＣ）、二珪化モリブデン（ＭｏＳ
ｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）等、周知の
ものを採用できる。

【００１８】本実施形態においてセラミック抵抗体ユニ
ット１０は、第一抵抗体部分１１がＵ字形状をなし、そ
のＵ字底部がヒータ本体２の先端側に位置するように配
置され、第二抵抗体部分１２，１２は、該Ｕ字形状の第
一抵抗体部分１１の両端部からそれぞれ軸線Ｏ方向に沿
って後方に延伸する、互いに略平行な棒状部とされてい
る。第一抵抗体部分１１は、動作時に最も高温となるべ
き先端部１１ａに対して電流を集中するために、該先端
部１１ａを両端部１１ｂ、１１ｂよりも細径としてい
る。そして、第二抵抗体部分１２，１２との接合面１５
は、その先端部１１ａよりも径大となった両端部１１
ｂ、１１ｂに形成されている。第二抵抗体部分１２，１
２の後端面はヒータ本体２の後端面２ｒに露出して、露
出端子部１２ａ，１２ａを形成している。

【００１９】次に、図１に示すように、主体金具４の内
側において金属軸６は主体金具４と絶縁状態にて配置さ
れている。本実施形態では、金属軸６の後端側外周面と
主体金具４との間に絶縁ブッシュ８を配置して、金属軸
６と主体金具４との絶縁を保持している。また、工具係
合部３３とねじ部５との間に、絶縁性高分子材料の気密
保持部材３２を配設し、主体金具４の外周側から加締め
ることによって、加締め部３４を形成することで気密性
を確保し、金属軸６の保持を行っている。また、金属軸
６の気密保持部材３２と接触する外周面部分には、ロー
レット加工等による凹凸が施されている（図では網掛け
を描いた領域）。さらに、金属軸６の後端部は主体金具
４の後方に延出し、その延出部に絶縁ブッシュ８を介し
て端子金具７がはめ込まれている。該端子金具７は、周
方向の加締め部９により、金属軸６の外周面に対して導
通状態で固定されている。

【００２０】電極取出部材２６，２７は、ヒータ本体２
の後端面に対しろう材層３６，３７を介して接合されて
いる。なお、本実施例では、ろう付け前のろう材層を２
１０，２１０として表しており、ろう付け後のろう材層
を３６，３７として表している。このろう付けは、金属
／セラミック接合のため、これに適した活性ろう材を用
いるか、あるいはその活性金属成分を蒸着等によりセラ
ミック側に付着させてメタライズし、その後通常のろう
材を用いて接合する手法を採用することが望ましい。ろ
う材としてはＡｇ系あるいはＣｕ系の公知のものが使用
でき、活性金属成分としてはＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種
又は２種以上を使用することができる。例えば、Ｃｕ系
活性ろう材の組成としてＣｕ―５質量％Ｓｉ−３質量％
Ｐｄ−２質量％Ｔｉを例示できる。

【００２１】上記グロープラグ５０は、ねじ部５におい
てディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けら
れる。このときに、ヒータ本体２の発熱部となる先端部
は、例えばエンジンの燃焼室に連通する渦流室内に位置
決めされる。そして、端子金具７をバッテリーに接続す
ることにより、金属軸６→リード部１７→ヒータ本体２
→リード部１６→金属外筒３→主体金具４→エンジンブ
ロック（→接地）の経路により通電され、抵抗発熱体１
１が赤熱して渦流室の暖機を行なう。

【００２２】以下、上記グロープラグ５０におけるセラ
ミックヒータ１の製造方法について説明する。

【００２３】なお、ヒータ本体形成工程は以下のように
行うことができる。セラミック抵抗体ユニット１０とな
るべき抵抗体粉末成形部８４（図４）を、射出成形、具
体的にはインサート成形により作成する。図３はその工
程の一例を示すものである。成形に使用する金型は、抵
抗体粉末成形部８４の射出空間を分割面ＤＰにより分割
して第一金型５０Ａ，５０Ｂと第二金型５１とに割り振
った分割金型を用いる。

【００２４】このうち、第二金型５１としては、第一抵
抗体部分１１（図１）を成形するための空間５５と、第
二抵抗体部分１２，１２（図１）を成形するための空間
５６とが一体化された、第二側一体射出空間５７を有す
るものを用意する。他方、第一金型としては、図３
（ａ）に示す予備成形金型５０Ａと、同図（ｂ）に示す
インサート成形用金型５０Ｂとを用意する。予備成形金
型５０Ａは、第二抵抗体部分１２，１２を予備成形体８
４ｂ、８４ｂとして成形するための部分射出空間５８を
有するとともに、該部分射出空間５８との隣接面５９が
分割面ＤＰと垂直であり、かつ第二金型５１と型合わせ
された際に、第二側一体射出空間５７のうち予備成形体
８４ｂ，８４ｂの成形に使用されない空間部分５５を充
填する充填部９０が、金型分割面から突出形成されたも
のである。他方、インサート成形用金型５０Ｂは、第一
抵抗体部分１１（図１）を成形するための空間９１と、
第二抵抗体部分１２，１２（図１）を成形するための空
間９２とが一体化された第一側一体射出空間９３を有す
るものである。

【００２５】まず、図３（ａ）に示すように、第二金型
５１と予備成形金型５０Ａとを型合わせして、成形用材
料ＣＰ１を射出することにより予備成形体８４ｂ，８４
ｂを製造する。成形用材料ＣＰ１は、第二導電性セラミ
ックの組成が得られるように配合された炭化タングステ
ン粉末、窒化珪素粉末及び焼結助剤粉末とからなる原料
セラミック粉末に対し、有機バインダと混練したコンパ
ウンドを加熱により溶融流動化させたものである。予備
成形体８４ｂ，８４ｂの射出成形が終われば、金型を型
開きする。

【００２６】次いで、図３（ｂ）に示すように、その予
備成形体８４ｂ，８４ｂを、第一側一体射出空間９３と
第二側一体射出空間５７との対応する空間部５６，９２
にインサートとして配置した状態で、第二金型５１とイ
ンサート成形用金型５０Ｂとを型合わせする。そして、
残余の空間部５５，９１に成形用材料ＣＰ２を射出する
ことにより、該射出成形部分８４ａ（図４）を予備成形
体８４ｂ，８４ｂに一体化して抵抗体粉末成形部８４を
得る。成形用材料ＣＰ２は、成形用材料ＣＰ１と同様の
コンパウンドであるが、原料粉末は第一導電性セラミッ
クの組成が得られるように配合されたものである。この
とき、図３（ａ）の工程で得られた予備成形体８４ｂ，
８４ｂを第二金型５１内に残した状態で、予備成形金型
５０Ａをインサート成形用金型５０Ｂに交換し、引き続
きインサート成形を行なうようにすれば一層能率的であ
る。

【００２７】なお、第一抵抗体部分１１と第二抵抗体部
分１２との成形の順序は入れ替えてもよいが、予備成形
金型として、第二側一体射出空間５７の空間部分５６を
充填する充填部を形成したものが必要である。なお、本
実施形態では、図１に示すように、ヒータ本体２の軸線
Ｏ方向において、第一抵抗体部分１１の寸法が第二抵抗
体部分１２の寸法よりも小とされているが、このような
場合は、抵抗体粉末成形部８４の製造に際し、図３のよ
うに、第二抵抗体部分１２，１２に相当する部分を予備
成形体８４ｂ，８４ｂとなすことで、以下のような利点
を生ずる。すなわち、第二抵抗体部分１２，１２に相当
する部分を射出成形する場合、図３（ａ）に示すよう
に、キャビティの長手方向後端部に材料射出用のスプル
ＳＰ１を形成することが、成形用材料ＣＰ１をキャビテ
ィ内に均等に射出する観点において有利である。このと
き、第二抵抗体部分１２，１２が長いと、成形用材料Ｃ
Ｐ１の流動距離は相当長くなり、接合面位置に到達する
までに、溶融したバインダの温度がある程度低下するこ
とが避けがたい。しかし、第一抵抗体部分１１は寸法が
小さいために、成形用材料ＣＰ２の流動距離は短く温度
低下も起こりにくい。従って、インサート成形で２つの
成形体部分を接合面にて一体化する場合、第二抵抗体部
分１２，１２をインサートとして、第一抵抗体部分１１
を後で形成するようにすれば、接合面に到達する時の成
形用材料ＣＰ２の温度をより高くすることができ、強固
で欠陥の少ない接合状態を得ることができる。

【００２８】上記のようにして抵抗体粉末成形部８４を
作成したら、セラミック基体１３を形成するための原料
粉末を予め金型プレス成形することにより、図４（ａ）
に示すような、上下別体に形成された基体成形体として
の分割予備成形体８６，８７を用意しておく。これら分
割予備成形体８６，８７は、上記抵抗体粉末成形部８４
に対応した形状の凹部８７ａ（分割予備成形体８６側の
凹部は図面に表れていない）がその合わせ面に形成され
ている。次いで、この凹部に抵抗体粉末成形部８４を収
容し、分割予備成形体８６，８７を上記合わせ面におい
て嵌め合わせる。そして、図５（ａ）に示すように、そ
の状態でこれら分割予備成形体８６，８７及び抵抗体粉
末成形部８４の組立体を金型９１のキャビティ９１ａ内
に収容し、パンチ９２，９３を用いてプレス・圧縮する
ことにより、図４（ｂ）に示すように、これらが一体化
された複合成形体８９とする。

【００２９】こうして得られた複合成形体８９は、まず
バインダ成分等を除去するために所定の温度（例えば約
９００℃）で仮焼され、図５（ｂ）に示す仮焼体８９’
とされる（なお、仮焼体は、広義の意味において複合成
形体であるとみなす）。続いて図５（ｂ）に示すよう
に、この仮焼体８９’が、グラファイト等で構成された
ホットプレス用成形型９５，９５のキャビティ９５ａ，
９５ａにセットされる。上記のように成形型９５にセッ
トされた仮焼体８９’を、図５（ｂ）に示すように、焼
成炉９４（以下、単に炉９４という）内で両成形型９５
及び９５の間で加圧しながら所定の焼成保持温度（１７
００℃以上：例えば約１８００℃前後）及び雰囲気で焼
成することにより焼結体が得られる。

【００３０】上記焼成により、仮焼体８９’は、分割予
備成形体８６及び８７の合わせ面８９ａに沿う方向に圧
縮されながら焼結体となる。このとき、軸状に形成され
る抵抗体粉末成形部８４の第二抵抗体部分用の成形部
（予備成形体）８４ｂは、各々の軸線が互いに接近する
向きにおいて、その円状断面が上記圧縮方向につぶれる
ように変形することにより、楕円状断面を有した第二抵
抗体部分１２となる。こうして得られた焼結体は、外周
面に研磨等の加工を施すことにより、図２のような断面
が円形に整形されたセラミック基体１３を有する最終的
なヒータ本体２となる。このようにして、軸線Ｏ方向に
おいて先端部に抵抗発熱体１１が埋設され、その抵抗発
熱体１１に通電経路部１２，１５の先端が導通され、か
つその通電経路部１２，１５の後端が該ヒータ本体２の
後端面２ｒに露出するようにして軸線Ｏ方向に埋設され
た形態のヒータ本体２が形成されることとなる。

【００３１】そして、そのヒータ本体形成工程により形
成されたヒータ本体２の後端面上に、活性ろう材に基づ
くろう材層２１０，２１０（図７参照）をスクリーン印
刷により形成するスクリーン印刷工程を行う。スクリー
ン印刷工程はプリント配線基板等の製造において用いら
れる手法と同様に行うことができるが、ここではその概
要のみ説明する。図６の概念図に示すように被印刷対象
物たるヒータ本体２を所定位置に位置決めした後、その
ヒータ本体２の端面２ｒの上部にスクリーン版３０３を
配置する。スクリーン版３０３は、最終的に図７のよう
な印刷形状となるように形状調整しておき、そのスクリ
ーン版３０３の上部をスキージ３０１が摺動、又は移動
して、ろう材からなる、又はろう材を主体としてなる活
性ろう材ペースト３０５を端面上部に印刷し、図７のよ
うなろう材層印刷領域が形成されることとなる。ろう材
層印刷領域は、通電経路部の各々の露出位置に対応して
個別に設けられ、それら印刷領域が互いに電気的に絶縁
されることとなる。

【００３２】そして、ヒータ本体２の後端面２ｒにおい
て、その印刷されたろう材層２１０，２１０を介した面
接触形態により通電経路部１２，１５に対し電極取出部
材をろう付け接合する電極取出部材接合工程を行うこと
により、以下、この電極取出部材接合工程について説明
する。まず、図７（ａ）に示すように、各々電極取出部
材２６，２７となるべき電極予定部位２６’，２７’
を、連結部２０１，２０１により電気的に短絡させる形
で一体化した一体電極体２００を用意する。本実施形態
では、一体電極体２００には、さらにリード部１６，１
７となるべきリード予定部１６’，１７’も一体化され
ている。

【００３３】これを用いた電極取出部材２６，２７の接
合工程の概略は以下の通りである。まず、図７（ｂ）に
示すように、一体電極体２００の各電極予定部位２
６’，２７’を、１対の露出端子部１２ａ，１２ａのそ
れぞれに導通する形にてヒータ本体２に、前記した活性
ろう材を用いてろう付け接合する。そのろう付け接合の
終了後に、一体電極体２００を連結部２０１，２０１に
おいて分断することにより、電極予定部位２６’，２
７’を、互いに絶縁された電極取出部材２６，２７とな
す（分断工程）。また、リード予定部１６’，１７’は
それぞれリード部１６，１７となる。

【００３４】上記のような工程を採用することにより、
２つの電極取出部材２６，２７は、電極予定部位２
６’，２７’の形で一体化された状態でヒータ本体２に
接合されるから、小型化した場合でもハンドリングがき
わめて容易である。また、電極予定部位２６’，２７’
が一体化されることで両部位間の相対的な位置ずれが生
じず、接合時の位置決めミスに原因した電極取出部材２
６，２７の短絡に関しても心配する必要がなくなる。特
に、本実施形態では、ヒータ本体２が細長い棒状形態を
なし、面積的に限られたその後端面２ｒに露出端子部１
２ａ，１２ａが形成されているから、電極取出部材２
６，２７の寸法が極めて小さく、通常の方法ではその接
合は容易ではない。しかしながら、本発明では、上記の
一体電極体２００を用いることにより、小面積の後端面
２ｒへの接合も簡単に行なうことができる。

【００３５】以下、さらに詳しく説明する。図７（ａ）
に示すように、一体電極体２００は、連結部２０１，２
０１と電極予定部位２６’，２７’（さらにはリード予
定部１６’、１７’）とを、板面方向に結合した一体の
板状部材として形成している。このようにすると、一体
電極体２００を板金素材からの打抜加工等により簡単に
製造できる利点がある。

【００３６】一体電極体２００は、電極予定部位２
６’，２７’が隙間２０３を挟んで対向配置され、連結
部２０１，２０１は、各電極予定部位２６’，２７との
結合位置に、電極予定部位２６’，２７’の隙間２０３
に臨む対向縁２６ｙ’，２７ｙ’の長さよりも狭幅とな
る狭幅部を有している（本実施形態では、連結部２０
１，２０１の全体が狭幅部となっている）。そして、図
７（ｃ）に示すように、その狭幅部を切断することによ
り各電極予定部位２６’，２７’が分離され、それぞれ
電極取出部材２６，２７となる。連結部２０１，２０１
に狭幅部を形成しておき、そこで電極予定部位２６’，
２７’を分断するための切断を行なうようにすること
で、切断距離が短くなり、分断工程の能率化を図ること
ができる。

【００３７】また、本実施形態の一体電極体２００にお
いては、１対の連結部２０１，２０１が、隙間２０３の
長手方向における各端部において、電極予定部位２
６’，２７’をそれぞれ連結する形で形成されている。
このようにすると、電極予定部位２６’，２７’が隙間
両端の比較的距離の離れた２ヶ所にて連結部２０１，２
０１により結合されるから、結合状態が安定でありハン
ドリングを一層容易に行なうことができる。また、隙間
２０３の両側が連結部２０１，２０１によりふさがれる
ので、電極予定部位２６’，２７’の対向縁２６ｙ’，
２７ｙ’の両端に鋭い角部が形成されることが防止さ
れ、ハンドリング時に引っ掛かり等の不具合が生じにく
いほか、打抜加工も容易に行なうことができる。

【００３８】図７（ａ）に示すように、一体電極体２０
０の電極予定部位２６’，２７’は電極取出部材２６，
２７に対応してそれぞれ半月状に形成され、その弦部を
なす外縁が対向縁２６ｙ’，２７ｙ’とされて両者の間
に隙間２０３が形成される。また、リード予定部１７’
及び１６’は、弧部をなす外縁の各中間位置から半径方
向に延出する直線状の板状部とされている。図７（ｂ）
に示すように、リード予定部１７’を各々電極予定部位
２７’との接続位置にて略直角に曲げ返し、リード予定
部１６’は末端部をリード予定部１７’と同方向に曲げ
返す。

【００３９】また、上述したスクリーン印刷工程により
ヒータ本体２の後端面２ｒは、各露出端子部１２ａ，１
２ａを包含し、かつ互いに絶縁された形でろう材層２１
０，２１０により被覆されており、そのろう材層２１
０，２１０の形成されたヒータ本体２の後端面２ｒに、
リード予定部１６’及び１７’に上記曲げ加工を施した
一体電極体２００の各電極予定部位２６’，２７’が、
それぞれろう材層２１０，２１０に重なるように配置す
る。その状態でろう付け熱処理を施すことにより、ヒー
タ本体２への一体電極体２００の接合がなされる。

【００４０】接合が終了すれば、連結部２０１，２０１
を切断して除去する。この切断は、例えばカッター切断
により行なってもよいが、部品寸法が小さいため、微細
加工に適した加工方法、例えばレーザービームあるいは
ウォータージェットにより行なうことが能率的であり、
周囲の部分に加工の影響が及ぶ不具合も生じにくい。ま
た、本実施形態においては、連結部２０１，２０１の少
なくとも一部が、棒状のヒータ本体２の後端面２ｒに沿
う向きにおいて外側に延出した形態にて配置されてい
る。そして、分断工程においては、その延出部にて該連
結部２０１，２０１の切断を行なうことにより、切断の
影響が下地をなすヒータ本体２に及びにくくなる。以上
の工程が終了すれば、ヒータ本体２に対し図１に示す各
部分を組み付けることにより、グロープラグ５０が完成
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグロープラグの一実施例を示す縦断面
図。

【図２】図１のヒータ本体の詳細を示す説明図。

【図３】図１のグロープラグの抵抗体粉末成形部を、イ
ンサート成形により製造する工程の一例を示す説明図。

【図４】図３の抵抗体粉末成形部を用いたセラミックヒ
ータの製造工程説明図。

【図５】図４に続く工程説明図。

【図６】スクリーン印刷工程について説明する説明図。

【図７】電極取出部材接合工程について説明する説明
図。

【符号の説明】

１セラミックヒータ２ヒータ本体２ｒ後端面２ｓ周側面部３金属外筒４主体金具１０セラミック抵抗体ユニット１１第一抵抗体部分（抵抗発熱体）１２第二抵抗体部分（通電経路部）１３セラミック基体１６，１７リード部２６，２７電極取出部材５０グロープラグ２１０ろう材層Ｏ軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/18 Ｈ０５Ｂ 3/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性セラミックからなるセラミック基
体（１３）中に、抵抗発熱体（１１）と、その抵抗発熱
体（１１）に通電するための通電経路部（１２，１５）
とが埋設された棒状のヒータ本体（２）を形成する工程
であって、前記ヒータ本体（２）の軸線（Ｏ）方向にお
いて先端部に前記抵抗発熱体（１１）を埋設させる一
方、前記抵抗発熱体（１１）に前記通電経路部（１２，
１５）の先端を接合させ、後端を該ヒータ本体（２）の
後端面（２ｒ）に露出させるように前記軸線（Ｏ）方向
に埋設させる形にて前記ヒータ本体（２）を形成するヒ
ータ本体形成工程と、そのヒータ本体形成工程により形成されたヒータ本体
（２）の後端面上に、活性ろう材に基づくろう材層（２
１０，２１０）をスクリーン印刷により形成するスクリ
ーン印刷工程と、前記ヒータ本体（２）の前記後端面（２ｒ）において、
その印刷されたろう材層を介した面接触形態により前記
通電経路部（１２，１５）に対し電極取出部材を導通さ
せる電極取出部材接合工程と、を含むことを特徴とするセラミックヒータ（１）の製造
方法。
【請求項２】前記電極取出部材接合工程は、前記通電経路部（１２，１５）の露出領域を包含する形
で前記ヒータ本体（２）の前記後端面（２ｒ）の一部に
対し、金属層を介して面接触形態にて接合することによ
り、電極取出部材（２６，２７，１２６）を前記通電経
路部（１２，５１）と導通させる一方、当該電極取出部
材（２６，２７，１２６）を前記ヒータ本体（２）の周
側面部（２ｓ）と非接合とする請求項１に記載のセラミ
ックヒータ（１）の製造方法。
【請求項３】前記ヒータ本体形成工程において、前記
抵抗発熱体（１１）に通電するための前記通電経路部
（１２，１５）を対をなす形で設けつつ、それら通電経
路部（１２，１２，１５，１５）の各後端が該ヒータ本
体（２）の後端面（２ｒ）に露出するように埋設し、前記スクリーン印刷工程において、それら通電経路部の
各々の露出位置に対応させて一対のろう材層印刷領域を
それぞれ個別に設けるとともに、それらろう材層印刷領
域を互いに分離させて形成し、さらに、前記電極取出部材接合工程において、互いに分
離させて形成した前記ろう材層印刷領域の各々に対応さ
せて、一対の前記電極取出部材（２６，２７）を互いに
絶縁させた状態にて前記ろう材層を介して前記後端面
（２ｒ）にそれぞれ接合する請求項１又は２に記載のセ
ラミックヒータ（１）の製造方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の製造方法を用いて製造されたセラミックヒータ（１）
に対し、前記ヒータ本体（２）を周方向に取り囲むとと
もに、軸線（Ｏ）方向において前記ヒータ本体（２）の
先端部を突出させる形にて金属外筒（３）を取り付け、その取り付けられた金属外筒（３）の軸線（Ｏ）方向後
端部に、外周面に内燃機関への取付部（５）が形成され
た主体金具（４）を結合することを特徴とするグロープ
ラグ（５０）の製造方法。