JP2003168546A - Manufacturing method of ceramic heater - Google Patents

Manufacturing method of ceramic heater

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JP2003168546A
JP2003168546A JP2001365142A JP2001365142A JP2003168546A JP 2003168546 A JP2003168546 A JP 2003168546A JP 2001365142 A JP2001365142 A JP 2001365142A JP 2001365142 A JP2001365142 A JP 2001365142A JP 2003168546 A JP2003168546 A JP 2003168546A
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JP
Japan
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green sheet
ceramic
ceramic green
heating resistor
heater
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Application number
JP2001365142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kurahara
英治 蔵原
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic heater that is hardly ruptured and has a long life by forming on a ceramic green sheet a heater resistance body having a smaller rate of shrinkage than the ceramic green sheet and closely contacting and firing around the ceramic shaft. <P>SOLUTION: By forming a heater resistance body having a rate of shrinkage smaller than the ceramic green sheet, the crack once brought about on the heater resistance body is eliminated when it is fired simultaneously, thereby, the durability is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、自動車用酸素セン
サ加熱用ヒータ、半田ごて、石油ファンヒータの気化器
用ヒータ、温水加熱ヒータ等の産業機器用、一般家庭
用、電子部品用、産業機器用等の各種加熱用ヒータに利
用されるセラミックヒータの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater for heating an oxygen sensor for automobiles, a soldering iron, a carburetor heater for a petroleum fan heater, an industrial equipment such as a hot water heater, general household use, electronic parts, industrial equipment. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic heater used as a heater for various types of heaters.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、セラミックヒータとして、平
板・ロッド状及び管状などの様々な形状をしたものが各
用途に合わせて使用されている。中でも、自動車用の排
気ガスセンサに使用されているロッド状のヒータは、世
界的な地球環境保護の動きに連動して、使用量が増加す
る傾向にある。
2. Description of the Related Art Conventionally, ceramic heaters having various shapes such as a flat plate, a rod shape, and a tubular shape have been used according to each application. Above all, the rod-shaped heater used in the exhaust gas sensor for automobiles tends to increase in use amount in association with the movement of global environmental protection.

【0003】図1〜3に、従来使用されているロッド状
のセラミックヒータの概略図を示す。該セラミックヒー
タは、発熱抵抗体15と該発熱抵抗体15を内蔵したセ
ラミック体1とからなり、該セラミック体1には、内部
の発熱抵抗体15に電力を供給するための金属リード7
がろう付けされている。
1 to 3 show schematic views of a rod-shaped ceramic heater which has been conventionally used. The ceramic heater is composed of a heating resistor 15 and a ceramic body 1 having the heating resistor 15 built-in, and a metal lead 7 for supplying electric power to the heating resistor 15 inside the ceramic body 1.
Is brazed.

【0004】また、図2に示す如く、上記セラミック体
1は、セラミック軸3に発熱抵抗体15をスクリーン印
刷したセラミックグリーンシート2を周回密着した構造
である。上記発熱抵抗体15は、通電により発熱する発
熱部4及び該発熱部4と電極部6との電気的導通を取る
ための引き出し部5とよりなる。
Also, as shown in FIG. 2, the ceramic body 1 has a structure in which a ceramic green sheet 2 having a heating resistor 15 screen-printed on a ceramic shaft 3 is tightly wound around. The heat generating resistor 15 includes a heat generating portion 4 that generates heat when energized and a lead portion 5 for electrically connecting the heat generating portion 4 and the electrode portion 6.

【0005】上記セラミックグリーンシート2には、図
1に示した上記発熱抵抗体15と金属からなるリード7
とを接続するための電極部6が設けられている。上記電
極部6は、引き出し部5との間のセラミックグリーンシ
ート2に導体を充填したスルーホール12を設けること
より、両者を電気的に接続する。
On the ceramic green sheet 2, the heating resistor 15 shown in FIG. 1 and the lead 7 made of metal are formed.
An electrode portion 6 for connecting to and is provided. The electrode portion 6 is electrically connected to the ceramic green sheet 2 by providing a through hole 12 filled with a conductor between the electrode portion 6 and the lead portion 5.

【0006】上記電極部6の構造を図3に示す。セラミ
ック体1の表面に形成されたメタライズ8の表面にNi
めっき9を施し、リード線7をAu−Cu系、およびA
g系等のロウ材でロウ付けすることにより固定してい
る。また、セラミックヒータの使用環境により、該電極
部6の温度・湿度などによる劣化を防ぐために、更にN
iメッキ11を施すものもある。なお、管状のセラミッ
クヒータは、上記棒状のセラミックヒータにおけるセラ
ミック軸3が中空になった構造である。
The structure of the electrode portion 6 is shown in FIG. Ni is formed on the surface of the metallization 8 formed on the surface of the ceramic body 1.
The lead wire 7 is plated with Au-Cu, and
It is fixed by brazing with a g-based brazing material. In addition, in order to prevent deterioration of the electrode portion 6 due to temperature and humidity depending on the usage environment of the ceramic heater, N
There is also one in which i plating 11 is applied. The tubular ceramic heater has a structure in which the ceramic shaft 3 of the rod-shaped ceramic heater is hollow.

【0007】ここでのセラミック体1および発熱抵抗体
15の各組成を述べておくと、該セラミック体は、88
〜96重量%のAl23、3〜10重量%のSiO2
0.5〜2.5重量%のCaO、0.2〜1.2重量%
のMgO、0.5〜2.0重量%のZrO2からなり、
発熱抵抗体15は、W、ReおよびMoからなる群から
選ばれる少なくとも1種を主成分とし、有機バインダー
および適宜添加されるセラミック成分とからなる。
The respective compositions of the ceramic body 1 and the heating resistor 15 will be described below.
96 wt% of Al 2 O 3, 3~10 wt% of SiO 2,
0.5-2.5 wt% CaO, 0.2-1.2 wt%
Of MgO, 0.5-2.0 wt% ZrO 2 ,
The heating resistor 15 contains at least one selected from the group consisting of W, Re, and Mo as a main component, and an organic binder and an appropriately added ceramic component.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
ヒータへの要求特性として、使用中の熱サイクルにおけ
る寿命があるが、その寿命にバラツキがあることが判っ
た。原因の一つとして、前述のセラミックグリーンシー
ト上に発熱抵抗体をスクリーン印刷したあとの取り扱い
として、該発熱抵抗体を印刷した側が凸になるように折
り曲げた場合、該発熱抵抗体に微少なクラックが入り、
該クラックが焼成後まで残存することが判った。そし
て、このクラック部分の抵抗が高くなるために該クラッ
クの部分が異常発熱し、結果的にその部分で断線が発生
したものと推測される。上述のように、このクラック
は、生成型体である発熱抵抗体の取り扱いにより曲げ応
力や引張応力が掛かり発生するものと推測される。
However, it has been found that there is a variation in the life of the ceramic heater, which is required in the thermal cycle during use, as a characteristic required for the ceramic heater. As one of the causes, when the heating resistor is screen-printed on the above-mentioned ceramic green sheet and bent so that the printed side of the heating resistor becomes convex, a slight crack is generated in the heating resistor. Enters,
It was found that the crack remained until after firing. It is speculated that the resistance of the crack portion increased and the crack portion abnormally generated heat, resulting in disconnection at that portion. As described above, it is presumed that the crack is generated by bending stress or tensile stress due to the handling of the heat-generating resistor which is a generator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックグ
リーンシート上に該セラミックグリーンシートより焼成
時の収縮率が小さい発熱抵抗体を形成し、このセラミッ
クグリーンシートを上記発熱抵抗体を内側にしてセラミ
ック軸に周回密着し、焼成することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a heating resistor having a smaller shrinkage factor during firing than the ceramic green sheet is formed on a ceramic green sheet, and the ceramic green sheet is placed inside the heating resistor. It is characterized in that it is closely adhered to the ceramic shaft around the circumference and fired.

【0010】また、上記セラミックグリーンシートに抵
抗発熱体を形成し、平板状のまま同時焼成した後のセラ
ミックグリーンシートの湾曲量が、セラミックグリーン
シート側を凹として10mm以下となるように、セラミ
ックグリーンシートと発熱抵抗体の収縮率を調整するこ
とを特徴とする。
Further, a resistance heating element is formed on the ceramic green sheet, and after the ceramic green sheet is simultaneously fired in a flat plate shape, the curvature amount of the ceramic green sheet is 10 mm or less with the concave side on the ceramic green sheet side. The feature is that the contraction rate of the sheet and the heating resistor is adjusted.

【0011】また、上記セラミックグリーンシートと発
熱抵抗体のバインダー量又は粒径を調整することによ
り、各々の収縮率を調整することを特徴とする。
Further, the shrinkage rate of each of the ceramic green sheet and the heating resistor is adjusted by adjusting the binder amount or particle size of the heating resistor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図1〜3を用いて本発明の
実施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0013】図1に、従来使用されているロッド状のセ
ラミックヒータの概略図を示す。該セラミックヒータ
は、発熱抵抗体15と該発熱抵抗体15を内蔵したセラ
ミック体1とからなり、該セラミック体1には、内部の
発熱抵抗体15に電力を供給するための金属リード7が
ろう付けされている。
FIG. 1 is a schematic view of a conventionally used rod-shaped ceramic heater. The ceramic heater comprises a heating resistor 15 and a ceramic body 1 having the heating resistor 15 built-in, and a metal lead 7 for supplying electric power to the heating resistor 15 inside the ceramic body 1. It is attached.

【0014】また、図2に示す如く、上記セラミック体
1は、セラミック軸3の芯材に発熱抵抗体15をスクリ
ーン印刷したセラミックグリーンシート2を適当な大き
さに切断したあと発熱抵抗体15を内側にして周回密着
し、還元雰囲気中1500〜1600℃の温度で同時焼
成して棒状のセラミックヒータとなる構造である。上記
発熱抵抗体15は、通電により発熱する発熱部4及び該
発熱部4と電極部6との電気的導通を取るための引き出
し部5とからなる。
Further, as shown in FIG. 2, in the ceramic body 1, the heating resistor 15 is cut after cutting the ceramic green sheet 2 in which the heating resistor 15 is screen-printed on the core material of the ceramic shaft 3 into an appropriate size. The structure is such that the inner side is closely contacted with the circumference, and is co-fired at a temperature of 1500 to 1600 ° C. in a reducing atmosphere to form a rod-shaped ceramic heater. The heat-generating resistor 15 is composed of a heat-generating part 4 that generates heat when energized and a lead-out part 5 for establishing electrical connection between the heat-generating part 4 and the electrode part 6.

【0015】上記セラミックグリーンシート2には、図
1に示した上記発熱抵抗体15と金属からなるリード7
とを接続するための電極部6が設けられている。上記電
極部6は、引き出し部5との間のセラミックグリーンシ
ート2に導体を充填したスルーホール12を設けること
より、両者を電気的に接続する。
On the ceramic green sheet 2, the heating resistor 15 shown in FIG. 1 and the lead 7 made of metal are formed.
An electrode portion 6 for connecting to and is provided. The electrode portion 6 is electrically connected to the ceramic green sheet 2 by providing a through hole 12 filled with a conductor between the electrode portion 6 and the lead portion 5.

【0016】上記電極部6の構造を図3に示す。セラミ
ック体1の表面に形成されたWメタライズ8にNiメッ
キ9を厚さ2〜6μm形成し、その後、Ag、Au、C
u、Ni、Pdのうち少なくとも1種以上からなるロウ
材を用いてNi線リード7をロウ付けする。そして、該
電極部6の温度・湿度などによる劣化を防ぐためにロウ
材10の上にさらにNiメッキ11を施し、600〜1
000℃の還元雰囲気中で熱処理し、セラミックヒータ
を得る。なお、管状のセラミックヒータは、上記棒状の
セラミックヒータにおけるセラミック軸3が中空になっ
た構造である。
The structure of the electrode portion 6 is shown in FIG. A Ni plating 9 having a thickness of 2 to 6 μm is formed on the W metallization 8 formed on the surface of the ceramic body 1, and then Ag, Au, C
The Ni wire lead 7 is brazed using a brazing material made of at least one of u, Ni, and Pd. Then, in order to prevent the deterioration of the electrode portion 6 due to temperature and humidity, etc., Ni plating 11 is further applied onto the brazing material 10, and 600 to 1
Heat treatment is performed in a reducing atmosphere at 000 ° C. to obtain a ceramic heater. The tubular ceramic heater has a structure in which the ceramic shaft 3 of the rod-shaped ceramic heater is hollow.

【0017】本発明は、セラミックグリーンシート2上
に、これより焼成時の収縮率が小さい発熱抵抗体15を
形成することを特徴とする。
The present invention is characterized in that the heating resistor 15 having a smaller shrinkage factor during firing is formed on the ceramic green sheet 2.

【0018】発熱抵抗体15を形成したセラミックグリ
ーンシート2を取り扱う際に、発熱抵抗体15に曲げ応
力や引張応力が掛かると、これらは生成形体なので発熱
抵抗体15にクラックが発生することがある。この時、
発熱抵抗体15の収縮率よりセラミックグリーンシート
2の収縮率が小さいと、前記クラックが成長して発熱抵
抗体15の実効幅が狭くなり、セラミックヒータを高温
に加熱する場合に前記クラック部分が異常発熱し断線し
てしまうということが判った。
When the ceramic green sheet 2 on which the heating resistor 15 is formed is handled, if the heating resistor 15 is subjected to bending stress or tensile stress, cracks may occur in the heating resistor 15 because these are molded bodies. . At this time,
When the shrinkage rate of the ceramic green sheet 2 is smaller than the shrinkage rate of the heating resistor 15, the crack grows and the effective width of the heating resistor 15 becomes narrow, and the cracked portion is abnormal when the ceramic heater is heated to a high temperature. It turns out that it will generate heat and break.

【0019】これに対し、本発明のようにセラミックグ
リーンシート2より収縮率が小さい発熱抵抗体15を形
成することにより、焼成収縮時に前記クラック部分に対
し圧縮応力が作用するようになり、これにより発熱抵抗
体15の収縮時に前記クラックを消滅させるように焼結
が進み、セラミックヒータの耐久性が向上する。
On the other hand, by forming the heat generating resistor 15 having a shrinkage rate smaller than that of the ceramic green sheet 2 as in the present invention, a compressive stress acts on the crack portion at the time of shrinkage by firing, whereby Sintering progresses so that the cracks disappear when the heating resistor 15 contracts, and the durability of the ceramic heater improves.

【0020】発熱抵抗体15とセラミックグリーンシー
ト2の収縮率の差に関しては、本来ならば発熱発熱体1
5とセラミックグリーンシート2単体の収縮率を測定し
比較すべきであるが、発熱抵抗体15はセラミック体1
側からの粒界成分の拡散により焼結が促進されるため、
単体での収縮率測定は難しい。そこで本発明では、セラ
ミックグリーンシート2に発熱抵抗体15をスクリーン
印刷し平板状のまま同時焼成したあとのセラミックグリ
ーンシート2側への湾曲量を測定している。ここで、こ
の湾曲量は前記セラミックグリーンシート側を凹として
10mm以下とすることが好ましい。この湾曲量が10
mmを越えると、両者の収縮差により密着部分が剥離
し、昇温中に発熱抵抗体15が異常発熱したり、発熱抵
抗体15が酸化したりするので好ましくない。
Regarding the difference in shrinkage between the heat generating resistor 15 and the ceramic green sheet 2, the heat generating element 1 should originally be used.
5 and the ceramic green sheet 2 alone should be measured and compared with each other.
Since sintering is promoted by diffusion of grain boundary components from the side,
It is difficult to measure the shrinkage rate by itself. Therefore, in the present invention, the heating resistor 15 is screen-printed on the ceramic green sheet 2 and the amount of bending to the side of the ceramic green sheet 2 after simultaneous firing in the flat plate shape is measured. Here, the amount of bending is preferably 10 mm or less with the ceramic green sheet side being concave. This bending amount is 10
If it exceeds mm, the contact portion is peeled off due to the difference in contraction between the two, and the heating resistor 15 abnormally generates heat during the temperature rise, or the heating resistor 15 is oxidized, which is not preferable.

【0021】また、セラミックグリーンシート2より収
縮率が小さい発熱抵抗体15を形成する手段として、ま
ずセラミックグリーンシート2の収縮率を大きくする方
法がある。具体的には、該セラミックグリーンシート2
を形成する原料の粒径を小さくする、または、有機バイ
ンダーの種類および分子量を大きくする、有機バインダ
ーの量を増やす等の手段がある。
As a means for forming the heating resistor 15 having a shrinkage rate smaller than that of the ceramic green sheet 2, there is a method of increasing the shrinkage rate of the ceramic green sheet 2. Specifically, the ceramic green sheet 2
There are means such as reducing the particle size of the raw material for forming, or increasing the type and molecular weight of the organic binder, increasing the amount of the organic binder, and the like.

【0022】次に、該発熱抵抗体15の収縮率を小さく
する方法がある。具体的には、上述のセラミックグリー
ンシート2とは逆に発熱抵抗体15を形成する原料であ
る金属粉末の粒径を大きくする、または、有機バインダ
ーの種類および分子量を小さくする、有機バインダーの
量を減らすなどの手段がある。これらの組み合わせによ
り本発明にあるセラミックグリーンシート2より収縮率
が小さい発熱抵抗体15の形成が可能となる。
Next, there is a method of reducing the shrinkage ratio of the heating resistor 15. Specifically, contrary to the above-mentioned ceramic green sheet 2, the particle size of the metal powder that is the raw material for forming the heating resistor 15 is increased, or the type and molecular weight of the organic binder is decreased, and the amount of the organic binder is increased. There are measures such as reducing. By combining these, it becomes possible to form the heating resistor 15 having a smaller shrinkage than the ceramic green sheet 2 of the present invention.

【0023】ここで、セラミックグリーンシート2を作
製する工程について説明する。原料として、例えば、A
2391重量%、SiO26重量%、CaO1.2重
量%、MgO0.8重量%、ZrO21重量%混合した
セラミック粉末を準備し、さらに、有機バインダー、有
機溶剤を適宜混合してスラリーとし、これをドクターブ
レード法でシート状に成形する。
Now, the process of producing the ceramic green sheet 2 will be described. As a raw material, for example, A
l 2 O 3 91% by weight, SiO 2 6% by weight, CaO 1.2% by weight, MgO 0.8% by weight, ZrO 2 1% by weight were prepared as a ceramic powder, and further an organic binder and an organic solvent were appropriately mixed. To form a slurry, which is formed into a sheet by the doctor blade method.

【0024】また、セラミック軸3については、上記セ
ラミックグリーンシート2と同一組成のセラミック粉末
を用いて、バインダーおよび水分量を調整したのち、押
出成形することにより作製することができる。セラミッ
ク軸3の組成については、セラミックグリーンシート2
の組成に限定する必要はなく、セラミックグリーンシー
ト2と同様に、発熱抵抗体15に対して圧縮応力が作用
するように、焼成収縮率が発熱抵抗体15より小さな値
となるようにすればよい。
The ceramic shaft 3 can be manufactured by using a ceramic powder having the same composition as the ceramic green sheet 2 to adjust the binder and water content, and then extruding. Regarding the composition of the ceramic shaft 3, the ceramic green sheet 2
It is not necessary to limit the composition to the same as the ceramic green sheet 2, and the firing shrinkage rate may be set to a value smaller than that of the heating resistor 15 so that the compressive stress acts on the heating resistor 15. .

【0025】次に、セラミックヒータに内蔵される発熱
抵抗体15の材料としては、W、Mo、Reのうち1種
以上の金属粉末と有機バインダーおよび該グリーンシー
ト2と同組成のセラミック粉末を適宜混合したものであ
る。この時、発熱抵抗体15に使用する材料を抵抗温度
係数の小さなW−Re、W−Mo等からなる合金組成と
し、引き出し部5の材料を抵抗温度係数の大きなWとす
ると、セラミックヒータに電圧を印加した際の突入電流
を小さくし、発熱部4が昇温すると、これにより加熱さ
れた引き出し部5の抵抗値が上昇して発熱部4への供給
電流量が減少し、温度上昇を制限するようになる。
Next, as the material of the heating resistor 15 built in the ceramic heater, at least one metal powder of W, Mo and Re, an organic binder, and a ceramic powder having the same composition as the green sheet 2 are appropriately used. It is a mixture. At this time, if the material used for the heating resistor 15 is an alloy composition such as W-Re or W-Mo having a small temperature coefficient of resistance, and the material of the lead portion 5 is W having a large temperature coefficient of resistance, the voltage is applied to the ceramic heater. When the inrush current at the time of applying the heat is reduced and the temperature of the heat generating portion 4 is increased, the resistance value of the heated lead portion 5 is increased, and the amount of current supplied to the heat generating portion 4 is decreased to limit the temperature rise. Come to do.

【0026】[0026]

【実施例】次に、本発明の実施例を示す。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be shown.

【0027】実施例 1 ここでは、セラミックグリーンシート2と発熱抵抗体1
5の焼成時の収縮率を調整し、生加工時に意図的に生成
させたクラックが、どのような条件で焼成後に残存し、
どのような条件で消失するかを耐久性試験により評価し
た。
Example 1 Here, a ceramic green sheet 2 and a heating resistor 1 were used.
Adjusting the shrinkage rate during firing of No. 5, the cracks intentionally generated during raw processing remain after firing under any conditions,
The durability test evaluated under what conditions it disappeared.

【0028】図1〜3に示すように、Al23を主成分
として、92重量%のAl23、4.5重量%のSiO
2、1.5重量%のCaO、1.5重量%のMgO、
0.5重量%のZrO2の組成からなるように調整し有
機バインダーなど有機溶剤を添加しスラリーを形成した
後、ドクターブレード法にてセラミックグリーンシート
2を準備した。この表面に、W−Reからなる発熱部4
と引き出し部5をプリントして発熱抵抗体15とし、裏
面には電極部6を形成するためにWメタライズ8をスク
リーン印刷した。そして、Wからなる引き出し部5の末
端には、スルーホール12を形成し、ここにペーストを
注入することにより電極部6の導通をとった。
As shown in FIGS. 1 to 3 , 92% by weight of Al 2 O 3 and 4.5% by weight of SiO 2 containing Al 2 O 3 as a main component.
2 , 1.5% by weight CaO, 1.5% by weight MgO,
The ceramic green sheet 2 was prepared by the doctor blade method after adjusting to have a composition of 0.5% by weight of ZrO 2 and adding an organic solvent such as an organic binder to form a slurry. On this surface, the heat generating part 4 made of W-Re
The lead portion 5 was printed to form the heating resistor 15, and W metallization 8 was screen-printed on the back surface to form the electrode portion 6. Then, a through hole 12 was formed at the end of the lead portion 5 made of W, and the paste was injected into the through hole 12 to establish electrical continuity of the electrode portion 6.

【0029】次に、上記セラミックシート2と同じ材質
に調整し成型用バインダーなど有機溶剤を添加したスラ
リーを形成した後、押し出し成型、プレス成型で、セラ
ミック軸3を作製した。その後、セラミックシート2を
所定の大きさに切断し、この切断したセラミックシート
2に有機溶剤を主成分とする接着剤を塗布し、セラミッ
ク軸3に周回密着し一体化させ、1500℃〜1650
℃の還元雰囲気炉に入炉し、焼結後のセラミック体1を
得た。電極部6は、金属リード7をロウ付けするため
に、アンモニア分解ガス雰囲気のトンネル式炉を使用
し、ロウ材として純Agを用いた。
Next, a ceramic shaft 3 was produced by adjusting the same material as that of the ceramic sheet 2 and forming a slurry to which an organic solvent such as a molding binder was added, followed by extrusion molding and press molding. After that, the ceramic sheet 2 is cut into a predetermined size, an adhesive containing an organic solvent as a main component is applied to the cut ceramic sheet 2, and the ceramic shaft 3 is circulated and closely adhered to be integrated to 1500 ° C. to 1650 ° C.
The furnace was placed in a reducing atmosphere furnace at 0 ° C. to obtain a sintered ceramic body 1. In order to braze the metal lead 7 to the electrode portion 6, a tunnel type furnace in an ammonia decomposition gas atmosphere was used, and pure Ag was used as a brazing material.

【0030】セラミックグリーンシート2の収縮率と発
熱抵抗体15の収縮率の差を定量化するために、セラミ
ックグリーンシート2に発熱抵抗体15をスクリーン印
刷し平板のまま同時焼成した後、セラミックグリーンシ
ート2側への湾曲量を測定した。今回は、セラミックス
グリーンシート2およびセラミック軸3用のバインダー
量を固形分比率で8重量%と12重量%と2水準変量
し、また、発熱抵抗体15用ペーストのWの平均粒径を
0.5μm、1.2μm、2.3μm、3.2μmと4
水準変更したものを用いて8種類の組み合わせを準備し
た。
In order to quantify the difference between the shrinkage rate of the ceramic green sheet 2 and the shrinkage rate of the heating resistor 15, the heating resistor 15 is screen-printed on the ceramic green sheet 2 and simultaneously fired as a flat plate. The amount of bending toward the sheet 2 side was measured. This time, the binder amount for the ceramic green sheet 2 and the ceramic shaft 3 was changed into two levels of 8% by weight and 12% by weight in terms of solid content, and the average particle diameter of W of the paste for the heating resistor 15 was set to 0. 5 μm, 1.2 μm, 2.3 μm, 3.2 μm and 4
Eight types of combinations were prepared by using the ones whose levels were changed.

【0031】該湾曲量の測定方法は、図4(a)に示す
縦25mm、横50mm、厚さ0.30〜0.35mm
のセラミックグリーンシート2上にW−Reと有機バイ
ンダーなど有機溶剤からなる発熱抵抗体15を23〜2
7μmの厚さでスクリーン印刷し、その後平板状のまま
発熱抵抗体15を形成した面を上にして同時焼成した
後、図4(b)(c)に示すようなセラミックグリーン
シート2側への湾曲量の最も大きな箇所を測定した。
The method of measuring the bending amount is as shown in FIG. 4 (a): length 25 mm, width 50 mm, thickness 0.30 to 0.35 mm.
On the ceramic green sheet 2 of FIG.
After screen-printing with a thickness of 7 μm, and then simultaneously firing with the flat plate-shaped surface on which the heating resistor 15 is formed, the ceramic green sheet 2 side as shown in FIGS. The portion with the largest amount of bending was measured.

【0032】また、発熱抵抗体15側に湾曲している場
合はその量に−(マイナス)表示をした。これにより、
セラミックスと発熱抵抗体15の収縮差を定量化した。
Further, when the heating resistor 15 is curved, the amount is indicated by- (minus). This allows
The difference in shrinkage between the ceramics and the heating resistor 15 was quantified.

【0033】また、発熱抵抗体15をセラミックグリー
ンシート2上にスクリーン印刷した後に、取り扱いによ
り意図的に発熱抵抗体15側が凸になるように折り曲げ
てクラックを入れたものを用いて試料を作製した。ま
た、評価方法として、8種類のサンプル各10個ずつの
最高発熱部を1200℃になるように電圧を印加し、そ
の後該セラミックヒータの2つの電極部6間の抵抗値の
変化を経過時間とともに測定し断線の発生数を比較し
た。
Also, a sample was prepared by using the one in which the heating resistor 15 was screen-printed on the ceramic green sheet 2 and then intentionally bent so that the heating resistor 15 side was convex so as to be convex by handling. . In addition, as an evaluation method, a voltage was applied so that the maximum heat-generating portion of each of the eight kinds of samples was 1200 ° C., and then the change of the resistance value between the two electrode portions 6 of the ceramic heater was changed with the passage of time. The number of occurrence of disconnection was measured and compared.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1に示した結果から判るように湾曲量と
断線数の相関が見られ、発熱抵抗体15側が凹になるよ
うな湾曲を示すNo.1、2および湾曲がなかったN
o.3は、断線が発生した。また、発熱抵抗体15側が
凸になる湾曲量が10mmを越えるNo.8は、50時
間以内に1個断線が発生した。これに対し、セラミック
グリーンシート2より発熱抵抗体15の収縮率が小さ
い、つまりセラミックグリーンシート2の方がより収縮
し焼結時に発熱抵抗体15に圧縮応力が発生するNo.
4〜7には断線が発生せず良好な耐久性を示した。湾曲
量が10mmを越えるNo.8は、セラミックグリーン
シート2と発熱抵抗体15の収縮差により密着部分が剥
離したため、耐久性の短いものが発生したものと推定し
た。
As can be seen from the results shown in Table 1, there is a correlation between the amount of bending and the number of wire breaks, and No. 1 showing a curve in which the heating resistor 15 side is concave. 1, 2 and N without curvature
o. In No. 3, disconnection occurred. In addition, in the case of No. 3 in which the amount of curvature in which the heating resistor 15 side is convex exceeds 10 mm. In No. 8, one wire breakage occurred within 50 hours. On the other hand, the shrinkage factor of the heating resistor 15 is smaller than that of the ceramic green sheet 2, that is, the ceramic green sheet 2 shrinks more and compressive stress is generated in the heating resistor 15 during sintering.
No breakage occurred in Nos. 4 to 7 and good durability was exhibited. No. with a bending amount exceeding 10 mm It was estimated that in No. 8, the adhered portion was peeled off due to the difference in shrinkage between the ceramic green sheet 2 and the heating resistor 15, so that the one with short durability was generated.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明のセラミックヒータ
は、セラミックグリーンシート上に該セラミックグリー
ンシートより収縮率が小さい発熱抵抗体を形成し、セラ
ミック軸に周回密着し、焼成することにより、断線しに
くい寿命の良好なセラミックヒータを得ることができ
る。
As described above, according to the ceramic heater of the present invention, a heating resistor having a shrinkage rate smaller than that of the ceramic green sheet is formed on the ceramic green sheet, and the ceramic resistor is closely wound around the ceramic shaft and fired to break the wire. It is possible to obtain a ceramic heater that is difficult to perform and has a good life.

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

【図1】本発明のセラミックヒータの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a ceramic heater of the present invention.

【図2】本発明のセラミックヒータの展開図である。FIG. 2 is a development view of the ceramic heater of the present invention.

【図3】図1のZ−Z断面拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view taken along line ZZ of FIG.

【図4】(a)は湾曲量測定のため発熱抵抗体を形成し
たセラミックグリーンシートの斜視図であり、(b)は
その焼成後の斜視図であり、(c)はそのA−A断面図
である。
FIG. 4A is a perspective view of a ceramic green sheet on which a heating resistor is formed for measuring the amount of bending, FIG. 4B is a perspective view after firing, and FIG. It is a figure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:セラミック体 2:セラミックグリーンシート 3:セラミック軸 4:発熱部 5:引き出し部 6:電極部 7:リード線 8:Wメタライズ 9、11:Niメッキ 10:ロウ材 12:スルーホール(ビアホール) 15:発熱抵抗体 1: Ceramic body 2: Ceramic green sheet 3: Ceramic shaft 4: Heat generating part 5: Drawer 6: Electrode part 7: Lead wire 8: W metallization 9, 11: Ni plating 10: brazing material 12: Through hole (via hole) 15: Heating resistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミックグリーンシート上に該セラミッ
クグリーンシートより焼成時の収縮率が小さい発熱抵抗
体を形成し、このセラミックグリーンシートを上記発熱
抵抗体を内側にしてセラミック軸に周回密着し、焼成す
ることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
1. A heating resistor having a shrinkage factor smaller than that of the ceramic green sheet when fired is formed on the ceramic green sheet, and the ceramic green sheet is lapped and closely adhered to a ceramic shaft with the heating resistor inside and is fired. A method of manufacturing a ceramic heater, comprising:
【請求項2】上記セラミックグリーンシートに抵抗発熱
体を形成し、平板状のまま同時焼成した後のセラミック
グリーンシートの湾曲量が、セラミックグリーンシート
側を凹として10mm以下となるように、セラミックグ
リーンシートと発熱抵抗体の収縮率を調整することを特
徴とする請求項1記載のセラミックヒータの製造方法。
2. A ceramic green sheet is formed so that a resistance heating element is formed on the ceramic green sheet and the flatness of the ceramic green sheet is simultaneously fired so that the amount of curvature of the ceramic green sheet is 10 mm or less with the concave side on the ceramic green sheet side. The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 1, wherein the shrinkage rates of the sheet and the heating resistor are adjusted.
【請求項3】上記セラミックグリーンシートと発熱抵抗
体のバインダー量又は粒径を調整することにより、各々
の収縮率を調整することを特徴とする請求項1記載のセ
ラミックヒータの製造方法。
3. The method for producing a ceramic heater according to claim 1, wherein the shrinkage ratio of each of the ceramic green sheet and the heating resistor is adjusted by adjusting the binder amount or particle size of the heating resistor.
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