JP2005135692A - Ceramic heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種センサーの加熱ヒータ、あるいは一般家庭用、電子部品用、産業機器用等の加熱用ヒータ関するもので、特に、局部的に加熱させたり、被加熱物を押圧加熱させたりする押圧加熱ヒータに関するものである。 The present invention relates to a heater for various sensors, or a heater for general household use, electronic parts, industrial equipment, etc., and in particular, a press that locally heats or presses and heats an object to be heated. The present invention relates to a heater.
モーターやトランスは銅などの線材がコイル状にチップ状の絶縁体へ巻き付けられ固定されているが、この線材を固定するボンド材にAu−Si、Au−Sn、Pb−Sn等の低融点ロウを使用している。このボンド材を軟化もしくは溶融し線材を固定するためにヒータを加熱しながら押圧し固定する方法が取り入れられている。近年パソコンやテレビ等のAV機器の小型化が進み、小型モーターや小型トランスの需要が伸びておりヒータを利用し押圧加熱する熱圧着装置のヒータも小型化および昇温時間の短縮が要求されている。 In motors and transformers, a wire material such as copper is wound around and fixed to a chip-like insulator in a coil shape, and a low melting point solder such as Au-Si, Au-Sn, Pb-Sn or the like is used as a bond material for fixing the wire material. Is used. In order to soften or melt the bond material and fix the wire, a method of pressing and fixing the heater while heating is adopted. In recent years, miniaturization of AV equipment such as personal computers and televisions has progressed, and the demand for small motors and small transformers has increased, and the heaters of thermocompression bonding devices that use heaters to press and heat are also required to be smaller and to shorten the heating time. Yes.
従来の熱圧着に使用されているセラミックヒータの構造を図6により説明する。 The structure of a ceramic heater used for conventional thermocompression bonding will be described with reference to FIG.
図に示すように、従来のセラミックスヒータ150は、酸化物、窒化物、炭化物セラミックスからなる基板15に発熱部12、外部電極14が形成され、さらに、発熱部12と外部電極14とが導通する引き出し電極13が形成されている。このセラミック基板15はコバールとNi線が溶接された不図示の電極金具とロウ付けされている。
As shown in the figure, in the conventional
このようなセラミックヒータ150で、不図示の線材とボンド材をチップ状の絶縁体に熱圧着する場合、セラミックス基板15の発熱部端部16aおよび16bから線材とボンド材を固定する製品に押し当て加熱していた。このような熱圧着に利用されるセラミックヒータに求められる特性としては、ボンド材を軟化もしくは溶融するための熱を線材およびボンド材を介してチップ状の絶縁体まで効率良く伝える必要がある。また、生産効率の点から、所要温度までの昇温時間が短いことも重要である。さらに、熱圧着する際には、熱と同時に圧力も加えるため、セラミックヒータ150のセラミックス基板15には機械的強度や耐摩耗性、あるいは靭性が要求される。
When such a
しかしながら、従来のセラミックス基板15は小型製品を加熱する場合、発熱部12が押圧する箇所は、製品の一部分であり、製品を加熱していないセラミックス基板15の部分は放熱され電力を無駄に消費してしまうという問題点を有していた。
However, when the conventional
また、セラミックス基板15は加熱した場合、発熱部12からの熱が引き出し電極13側へも熱引きされる為、効率良く加熱できないという問題点を有していた。従って、昇温に時間が掛かり効率良く生産できないという問題があった。
Further, when the
また、昇温速度を早くするために急激に発熱させると、発熱部12が瞬間的に部分発熱され、発熱部12に熱応力かかり、破損する恐れもあった。
In addition, if heat is rapidly generated to increase the rate of temperature increase, the
本発明は上述の問題点に鑑み成されたものであり、セラミックス基板に一端から電荷を印加するとともに、他端に帯状の抵抗体からなる発熱部を接続してなる引き出し電極を有したセラミックヒータにおいて、前記セラミックス基板から一部が突出した突出部を形成するとともに、該突出部に上記発熱部を形成したことを特徴とするセラミックヒータを提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a ceramic heater having a lead electrode in which a charge is applied to a ceramic substrate from one end and a heat generating portion made of a strip-shaped resistor is connected to the other end. The ceramic heater is characterized in that a protrusion part of which protrudes from the ceramic substrate is formed, and the heat generating part is formed in the protrusion part.
また、本発明のセラミックヒータは、上記引き出し電極の一端に外部電極が接続され、上記発熱部の抵抗値に対する引き出し電極及び外部電極の抵抗値の抵抗比率が70%以上であることを特徴とする。さらに、上記セラミックス基板の突出部に、上記発熱部の全体が配置されていることを特徴とする。 In the ceramic heater according to the present invention, an external electrode is connected to one end of the extraction electrode, and a resistance ratio of the resistance value of the extraction electrode and the external electrode to the resistance value of the heat generating portion is 70% or more. . Further, the entire heat generating portion is disposed on the protruding portion of the ceramic substrate.
さらに、上記セラミックス基板の比熱が0.6×103J/kg・K以上であることを特徴とする。 Furthermore, the specific heat of the ceramic substrate is 0.6 × 10 3 J / kg · K or more.
さらにまた、上記セラミックス基板の材質がAl2O3、Si3N4、AlNの少なくとも一種を主成分とするものであることを特徴とする。 Furthermore, the material of the ceramic substrate is mainly composed of at least one of Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , and AlN.
また、上記突出部を略矩形状に形成するとともに、その2つの先端角部をC面またはR面に切削してなり、該切削部のC面、R面に倣って上記発熱部が配線されている事を特徴とする。 In addition, the protruding portion is formed in a substantially rectangular shape, and the two tip corners are cut into a C surface or an R surface, and the heat generating portion is wired along the C surface and the R surface of the cutting portion. It is characterized by having.
本発明のセラミックヒータによれば、セラミックス基板の一部が突出させて形成し、その突出部に発熱部を配置することにより、主に突出部が発熱することが出来るため、部分的に加熱できて加熱効率を向上することができる。これにより昇温速度も早くなり加熱する製品の生産効率が向上する。 According to the ceramic heater of the present invention, a part of the ceramic substrate is formed so as to protrude, and the heat generating part is arranged on the protruding part, so that the protruding part can mainly generate heat. Heating efficiency can be improved. This increases the rate of temperature rise and improves the production efficiency of the product to be heated.
また、発熱部の抵抗比率を70%以上とする事により、抵抗の大きい発熱部に電流を集中させることができ、これにより主に突出部を発熱させることが出来る。その結果、昇温速度を早くすることができる。 Further, by setting the resistance ratio of the heat generating portion to 70% or more, the current can be concentrated on the heat generating portion having a large resistance, and thereby, the protruding portion can mainly generate heat. As a result, the temperature increase rate can be increased.
そして、発熱部の全体が突出部の領域内に入ることにより、突出部のみを発熱することができるため、より部分的に加熱させることができ、昇温速度も早くなる。 And since the whole heat generating part enters the region of the protruding part, only the protruding part can generate heat, so that it can be heated more partially and the rate of temperature rise is also increased.
また、比熱が0.6×103J/kg・K以上のセラミック基板を使用することにより、突出部で発熱した熱を製品に効率良く加熱することができる。 Further, by using a ceramic substrate having a specific heat of 0.6 × 10 3 J / kg · K or more, the heat generated at the protruding portion can be efficiently heated to the product.
さらに、先端角部の形状をC面もしくはR形状になるように切削し、この切削部のC面、R面に倣って上記発熱部が配線されているために、チッピングがなく充分な強度を維持することが可能となるとともに、切削部のC面、R面に倣わずに発熱部を配線した場合、配線が切削部の外周よりも遠くなると発熱効率が悪くなるのに対して、発熱部の配線がC面、R面に倣って配置されているので、効率のよい加熱が可能となる。従って、突出部は、先端の接触領域を加熱する部材の幅に合わせた形状に加工したとしても効率よく加熱することが可能である。 Furthermore, the tip corner is cut to have a C or R shape, and the heat generating portion is wired along the C and R surfaces of the cutting portion. It is possible to maintain, and when the heating part is wired without following the C surface and R surface of the cutting part, the heat generation efficiency deteriorates when the wiring is farther from the outer periphery of the cutting part, whereas Since the wiring of the portion is arranged following the C-plane and R-plane, efficient heating is possible. Therefore, even if the protrusion is processed into a shape that matches the width of the member that heats the contact area at the tip, it can be efficiently heated.
以下、本発明のセラミックヒータについて、図面に基づき説明する。 Hereinafter, the ceramic heater of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のセラミックヒータの中央断面図である。 FIG. 1 is a central sectional view of a ceramic heater according to the present invention.
本発明のセラミックヒータ1は、セラミック基板5中に、一端が電荷を印加する外部電極4に接続され、他端が発熱部2に接続された引き出し電極3を有している。
The
セラミック基板5は平面が長方形状に形成されており、その長手方向中央部の先端側には略矩形状に形成された突出部7を有している。この突出部7は不図示ではあるが、その先端面でチップ状の絶縁体を加熱するようになっていて、セラミック基板5は、電力の消費を抑制するために、比熱が0.6×103J/kg・K以上のセラミック基板5を使用することが好ましい。セラミックス基板5の材質は、酸化物質焼結体Al2O3、窒化珪素質焼結体Si3N4、窒化アルミニウム質焼結体AlN等を主成分とするセラミックスからなり、これらの材料により機械的強度や摩耗性に優れたヒータを安定し供給することができ、また、絶縁性にも優れていることから、加熱製品に形成された導電材であるボンド材を押圧しながら局部的に加熱するために効果的であり好ましい。
The
中でも、Si3N4が押圧加熱するヒータとして、高強度、高靱性、高絶縁性、耐熱性の観点で一番優れている。
窒化珪素質焼結体Si3N4としては、主成分の窒化珪素に対し焼結助剤として3〜12重量%の希土類元素酸化物と0.5〜3重量%のAl2O3、さらに焼結体に含まれるSiO2量として1.5〜5重量%となるようにSiO2を混合し、1650〜1750℃でホットプレス焼成することにより焼結体を得ることができる。ここで示すSiO2量とは、窒化珪素原料中に含まれる不純物酸素から生成するSiO2と、他の添加物に含まれる不純物としてのSiO2と、意図的に添加したSiO2の総和である。
Among them, Si 3 N 4 is the most excellent heater from the viewpoint of high strength, high toughness, high insulating properties, and heat resistance as a heater that is heated by pressing.
As the silicon nitride sintered body Si 3 N 4 , 3 to 12% by weight of rare earth element oxide and 0.5 to 3% by weight of Al 2 O 3 as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component, A sintered body can be obtained by mixing SiO 2 so that the amount of SiO 2 contained in the sintered body is 1.5 to 5% by weight and performing hot press firing at 1650 to 1750 ° C. The amount of SiO 2 shown here is the sum of SiO 2 generated from impurity oxygen contained in the silicon nitride raw material, SiO 2 as impurities contained in other additives, and SiO 2 intentionally added. .
また、窒化珪素にMoSi2やWSi2を分散させることにより、母材の熱膨張率を発熱部2の熱膨張率に近づけることにより、発熱部2の耐久性を向上させることが可能である。
In addition, by dispersing MoSi 2 or WSi 2 in silicon nitride, it is possible to improve the durability of the
さらに、上記セラミックス基板5としてAlNを用いる場合は、AlNに対して、焼結助剤としてY2O3等の希土類元素酸化物やCaOを2〜8重量%添加したものを使用する。
Further, when AlN is used as the
さらにまた、セラミックス基板5としてAl2O3を用いる場合は、Al2O3を主成分とし、SiO2、MgO、CaO等を焼結助剤として含有するものである。
Furthermore, when Al 2 O 3 is used as the
ここで、セラミックス基板5の比熱は0.6×103J/kg・K以上、好ましくは、
0.64×103〜0.80×103J/kg・Kのものを用いることが重要である。このように、製品を加熱する際に比熱が0.6×103J/kg・K以上のセラミックス基板5を使用することにより、突出部7で発熱した熱を製品に効率良く加熱できる。
Here, the specific heat of the
It is important to use the one of 0.64 × 10 3 to 0.80 × 10 3 J / kg · K. Thus, by using the
引き出し電極3は、長方形状の2つの導体膜3a、3bが印刷形成されたものであり、それらがセラミック基板5の長手方向に並んで配設されている。一方の導体膜3aの一端側に外部電極4が接続されており、他端には発熱部2に接続されている。同様に導体膜3bの一端側に外部電極4が接続されており、他端には発熱部2が接続されている。
The
本発明では、後述する抵抗比率を高くするために、セラミック基板5に対して引き出し電極3の面積を極大化させて形成してある。なお材質はタングステン(W)モリブデン(Mo)、タングステンカーバイト(WC)等の高融点金属の単体あるいは炭化物、窒化物等からなる。
In the present invention, the area of the
発熱部2はセラミックス基板5に埋設されており、蛇行した帯状の抵抗体が蛇行して突出部7に形成されていて、両端が2つの引き出し電極3、3の一端に接続されている。なお、図1ではセラミックス基板5の突出部7に発熱部2の全体が配置されているが、これに限定されるものではない。
The
また、発熱部2は、無機導電体のWCを主成分とし、これに添加するBNの比率が4重量%以上となるように調整することが好ましい。例えば、セラミックス基板5として窒化珪素を用いる場合は、発熱部2となる導体成分は窒化珪素に較べて熱膨張率が大きいため、通常は引張応力が掛かった状態にある。これに対して、BNは、窒化珪素に較べて熱膨張率が小さく、また、発熱部2の導体成分とは不活性であり、セラミックヒータ1の昇温降温時の熱膨張差による応力を緩和するのに適している。また、BNの添加量が20重量%を越えると抵抗値が安定しなくなるので、20重量%が上限である。さらに好ましくは、BNの添加量は、4〜10重量%とすることが良い。
Moreover, it is preferable to adjust the
さらに、発熱部2への添加物として、BNの代わりに窒化珪素を10〜40重量%添加することも可能である。窒化珪素の添加量を増すにつれ、発熱部2の熱膨張率を母材の窒化珪素に近づけることができる。
Furthermore, it is also possible to add 10 to 40% by weight of silicon nitride as an additive to the
発熱部2は、外部電極4、発熱部2、引き出し電極3の抵抗比率は100×(発熱部/(発熱部+引き出し電極+外部電極))≧70であることが好ましく、さらに好ましくは
80〜98%となるように形成するとよい。抵抗比率が70%未満であると、引き出し電極3及び外部電極4の電気抵抗が高いため、発熱部2の昇温速度が遅くなり、また、引き出し電極3においても多少の発熱がみられるようになる。従って、上述のような抵抗比率とすることにより、抵抗の大きい発熱部2が選択的に発熱させることができ、発熱部2のみが部分的に発熱することができ、昇温速度を早くすることができる。
In the
ところで、本発明の製造方法を図4、図5に基づいて説明する。まず、セラミックヒータ1は、Al2O3、Si3N4、AlN等のセラミックスの成形体11aに、タングステン(W)モリブデン(Mo)、タングステンカーバイト(WC)等の高融点金属の単体あるいは炭化物、窒化物等からなるペーストをスクリーン印刷法等で印刷し発熱部8、引き出し電極9及び外部電極10を形成する。印刷した成形体11aと成形体11bを積み重ねてホットプレス焼成によりセラミックヒータ1を得る。
By the way, the manufacturing method of this invention is demonstrated based on FIG. 4, FIG. First, the
また、成形体11a、11bはプレス成形以外に、テープ成形等の手法を用いて形成しても問題なく、その場合、発熱部、引き出し電極、外部電極を印刷したテープと重ね合わせるテープを加圧密着させたのち焼成してセラミックヒータ1を得ることも可能である。その後、得られた焼結体を図5に示すように発熱部2が突出部の領域内に入るような研削加工する。
Further, the molded
また、突出部7の端面7aは、押圧加熱する重要な部分であるため平滑に加工する必要がある。平滑に加工されていなければ、突出部7が効率良く製品を加熱できないという問題が生じる。さらに、セラミック基板のエッジはダイヤモンドヤスリ等で糸面取りを施すことがより好ましい。特に突出部において、急速加熱した時、加工時に発生したチッピング等によりキズの部分に熱応力が発生しクラックが生じる恐れがあるためである。また、
製品が万一何らかの物体に当たっても破損しなくするためである。
Moreover, since the
This is to prevent the product from being damaged even if it hits any object.
さらに、外部電極4が露出するよう基板の側面も研削加工し、不図示のメタライズを形成し、その上面にはNiリードを溶接された不図示の電極金具をロウ付けし、セラミックヒータ1が得られる。
Further, the side surface of the substrate is also ground so that the
なお、電極金具の材質としては、例えばFe−Ni−Co合金や4−2アロイ、インコロイ、インコネル、ステンレス、Ni等の熱膨張係数の小さい金属が好ましい。 In addition, as a material of an electrode metal fitting, a metal with a small thermal expansion coefficient, such as an Fe-Ni-Co alloy, 4-2 alloy, incoloy, inconel, stainless steel, Ni, is preferable, for example.
外部電極4に接合するメタライズ層は、高温耐久性を増すために活性金属を含むAg、Cuを主成分とする金属主成分のメタライズ層を用いることが好ましい。一方、活性金属を含まないガラスを主成分としたメタライズ層を使用すると、応力は緩和されるが高温になると接合力が弱いため外部電極4とメタライズ層との間に隙間が生じて抵抗変化が生じやすい。
なお、Ag−Cu合金を主成分とする場合、Cuの比率はメタライズ層が硬くならないように5〜20%とすることが好ましい。
The metallized layer bonded to the
In addition, when an Ag-Cu alloy is a main component, the Cu ratio is preferably 5 to 20% so that the metallized layer does not become hard.
次に本発明の他の実施の形態について説明する。図2は本発明のセラミックヒータ1の突出部7をC面形状にしたときの断面図である。上述の実施の形態と異なるところは、2つの先端角部をC面に切削してなり、C面に倣って発熱部2が配線されていることである。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of the projecting
図3は本発明のセラミックヒータ1の突出部7をR面形状にしたときの断面図である。上述の実施の形態と異なるところは、図2と同様に、R面に倣って発熱部2が配線されていることである。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
このように、突出部7の先端角部の形状をC面もしくはR面形状にし、この切削部のC面、R面に倣って上記発熱部が配線されているために、チッピングがなく充分な強度を維持することが可能となるとともに、仮にC面、R面に倣わずに発熱部を配線した場合、配線が切削部の外周よりも遠くなると発熱効率が悪くなるのに対して、発熱部2の配線がC面、R面に倣って配置されていると効率のよい加熱が可能となる。従って、突出部7は、先端の接触領域を加熱する部材の幅に合わせた形状に加工したとしても効率よく加熱することが可能である。
As described above, the shape of the tip corner of the projecting
従って、小型製品を要求される顧客ニーズにあわせ生産できる。ここで、例えば、突出部7を細くして突出部先端7aを小さくすることが考えられるが、よりちいさな製品を加熱するとき、突出部7の強度が得られなくなり、その結果、先端両角をC面もしくはR面にすることが好ましい。
Therefore, small products can be produced to meet the customer needs. Here, for example, it is conceivable to make the
本発明の有効性を確認するためにテスト品を作製し、下記試験を実施して従来の構造のものと比較した。
先ず、図1に示すセラミックヒータを作製するため、窒化珪素(Si3N4)粉末にイッテリビウム(Yb)やイットリウム(Y)等の希土類元素の酸化物からなる焼結助剤を添加したセラミック原料粉末をプレス成形法によって基板長さ20mm、基板幅20mm、厚み2mmのセラミック生成形体を得た後、セラミック生成形体の上面にWCとBNを主成分とするペーストを用いて発熱部と外部電極を接続する引き出し電極をプリント法により形成した。発熱部の抵抗比が50〜95%の寄与となるよう発熱部および引き出し電極の断面積を変化させた。
In order to confirm the effectiveness of the present invention, a test product was prepared, and the following test was performed to compare with a conventional structure.
First, in order to produce the ceramic heater shown in FIG. 1, a ceramic raw material in which a sintering aid made of a rare earth element oxide such as ytterbium (Yb) or yttrium (Y) is added to silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder. After the powder is obtained by press molding to obtain a ceramic generation body having a substrate length of 20 mm, a substrate width of 20 mm, and a thickness of 2 mm, a heat generating part and an external electrode are formed on the upper surface of the ceramic generation body using a paste mainly composed of WC and BN A lead electrode to be connected was formed by a printing method. The cross-sectional areas of the heat generating portion and the extraction electrode were changed so that the resistance ratio of the heat generating portion contributed 50 to 95%.
その後、上記セラミック生成形体と同一形状のセラミック生成形体を重ねて密着させ、これを円筒のカーボン型に入れた後、還元雰囲気下、1650℃〜1750℃の温度でおよそ3時間20tonの圧力を加えたホットプレスにより焼成した。 After that, the ceramic generation body having the same shape as the above ceramic generation body is overlapped and brought into close contact, and this is put into a cylindrical carbon mold, and then a pressure of 20 ton is applied for about 3 hours at a temperature of 1650 ° C. to 1750 ° C. Baked by hot pressing.
しかる後、得られた焼結体を発熱部が突出部の領域内に入るように角形状に研削加工したもの及び比較評価品として、発熱部が突出部の領域外にあるものを作製した。さらに、突出部の形状がC面形状およびR形状に沿った発熱部のセラミック基板を作製し、研削加工した。また、外部電極を露出するため焼結体の側面を研削加工し、表面に露出した外部電極にAgを主成分とするメタライズ層を形成し、Ni線が溶接されたFe−Ni−Co合金の電極金具をロウ付けし作製した。 Thereafter, the obtained sintered body was ground into a square shape so that the heat generating portion was in the region of the protruding portion, and a comparative evaluation product was prepared in which the heat generating portion was outside the region of the protruding portion. Furthermore, the ceramic substrate of the heat generating part in which the shape of the projecting portion was along the C-plane shape and the R shape was manufactured and ground. Further, the side surface of the sintered body is ground to expose the external electrode, a metallized layer mainly composed of Ag is formed on the external electrode exposed on the surface, and the Fe—Ni—Co alloy in which the Ni wire is welded is formed. The electrode metal fitting was brazed and produced.
なお、試料の大きさは、突起物まで含んだ基板長さ20mm、基板幅20mm、厚み2mm、突出部の長さ5mm、幅5mmとした。突出部の両角がC面形状した製品は、突起物まで含んだ基板長さ20mm、基板幅20mm、厚み2mm、突出部の長さ5mm、幅5mmとし、C面を1および2mmとした。突出部の両角がR形状した製品は、突起物まで含んだ基板長さ20mm、基板幅20mm、厚み2mm、突出部の長さ5mm、幅5mmとし、Rの大きさを1および2mmとした。これにより得られたセラミックヒータの昇温時間の測定をおこなった。 In addition, the size of the sample was set to a substrate length of 20 mm including a protrusion, a substrate width of 20 mm, a thickness of 2 mm, a protruding portion length of 5 mm, and a width of 5 mm. In the product in which both corners of the protruding portion are C-shaped, the substrate length including the protrusion is 20 mm, the substrate width is 20 mm, the thickness is 2 mm, the protruding portion length is 5 mm, the width is 5 mm, and the C surface is 1 and 2 mm. In the product in which both corners of the protruding portion are R-shaped, the substrate length including the protrusion is 20 mm, the substrate width is 20 mm, the thickness is 2 mm, the protruding portion length is 5 mm, the width is 5 mm, and the size of R is 1 and 2 mm. The temperature rise time of the ceramic heater thus obtained was measured.
図6に示すような従来構造のセラミックヒータも同様に比較測定を実施した。 A comparative measurement was also performed on a ceramic heater having a conventional structure as shown in FIG.
試料の大きさは、基板長さ54mm、基板幅5mm、厚み2mmとし、発熱部長さを5mmとし 発熱部の抵抗比率を70〜95%の製品を作製した。 The size of the sample was such that the substrate length was 54 mm, the substrate width was 5 mm, the thickness was 2 mm, the heat generating portion length was 5 mm, and the resistance ratio of the heat generating portion was 70 to 95%.
セラミックヒータに各々突入W数が同一になる電圧を印加して、突出部の端面が500℃に昇温する時間をサーモビュアにて測定し結果を表1に示す。但し、この表の昇温時間の欄における×は500℃に2秒以内で到達しなかったことを表し、○は500℃に2秒以内で到達したことを表す。
この結果によると、突出部を角形状とした場合、発熱部の抵抗比率が70%以上であれば500℃に2秒以内で十分到達することが分かる。また、発熱部が突出部の領域内に無い場合、発熱部の抵抗比率が90%以上なければ500℃に2秒以内で到達できなかった。これは、突出部領域外で発熱した熱が引き出し電極側の非発熱部へ熱引きされ、突出部内の発熱効率が低下していることが分かる。 According to this result, it can be seen that when the projecting portion has a square shape, if the resistance ratio of the heat generating portion is 70% or more, the temperature can sufficiently reach 500 ° C. within 2 seconds. Further, when the heat generating portion was not in the region of the protruding portion, it could not reach 500 ° C. within 2 seconds unless the resistance ratio of the heat generating portion was 90% or more. This shows that the heat generated outside the protruding portion region is drawn to the non-heat generating portion on the extraction electrode side, and the heat generation efficiency in the protruding portion is reduced.
また、突出部の先端の両角をC形状ないしR形状にした場合でも、500℃まで2秒以内で到達することでき、加熱させる製品が小型になっても突出したセラミックヒータを用いれば押圧加熱できることがわかる。 In addition, even when both corners of the tip of the projecting portion are C-shaped or R-shaped, it can reach 500 ° C within 2 seconds, and even if the product to be heated is downsized, it can be heated by using a projecting ceramic heater. I understand.
突出部を設けていない従来形状品51〜58は発熱部の抵抗比率を高くしても500℃に2秒以内で到達できなかった。 Conventionally shaped products 51 to 58 having no protrusions could not reach 500 ° C. within 2 seconds even when the resistance ratio of the heat generating portion was increased.
突出部を角形状にしたテスト品を比熱が0.6×103J/kg・K以上であるAl2O3ないしAlNでは、Si3N4と同様に500℃に2秒以内で到達しており、押圧加熱用ヒータとして使用できることが分かる。 In the case of Al 2 O 3 or AlN with a specific heat of 0.6 × 10 3 J / kg · K or more, a test product with a square protrusion has reached 500 ° C. within 2 seconds, similar to Si 3 N 4. It can be seen that it can be used as a heater for pressure heating.
本発明の押圧加熱型セラミックヒータは、小型な被加熱物に接触し加熱するようなヒータであればさまざまな用途に適用することができ、具体的にはFPC(Flexible Print Cable)等の半田接続、半導体パッケージキャップのシール、レーザーヘッド等の光学系ヘッドのキャンシール、チップ接続のリワーク等に用いることができる。 The press heating type ceramic heater of the present invention can be applied to various uses as long as it is a heater that contacts and heats a small object to be heated, and specifically, solder connection such as FPC (Flexible Print Cable). Further, it can be used for sealing a semiconductor package cap, a can seal of an optical system head such as a laser head, and rework for chip connection.
1:セラミックヒータ
2:発熱部
3:引き出し電極
4:外部電極
5:セラミックス基板
7:突出部
1: Ceramic heater 2: Heat generating portion 3: Lead electrode 4: External electrode 5: Ceramic substrate 7: Protruding portion
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