JP2015197949A - セラミックヒーターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離形フィルムを用いることなく、簡便な工程によってセラミックヒーターを製造することのできる製造方法を提供する。
【解決手段】転写用印刷部材２１の表面に、導体ペーストを用い、ヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン２３、２４印刷工程と、上記配線パターンが形成された上記転写用印刷部材の表面に芯材１１を転動させることにより、上記配線パターンを上記芯材の表面に転写する転写工程と、該芯材の表面に転写された上記配線パターンを構成する導体ペーストを乾燥させる乾燥工程と、上記給電部となる部分の一部が絶縁層から露出するように、該芯材の側面に絶縁層となる絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程とを含むことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、セラミックヒーターの製造方法に関する。

芯材とこの芯材を被覆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。

特許文献１には、このような用途に使用されるセラミックヒーターの製造方法が記載されており、具体的には、離型フィルム上に接着用グリーンシートをスクリーン印刷により形成し、その上に導体ペーストをスクリーン印刷により形成し、さらに絶縁性グリーンシートをスクリーン印刷により形成した後、離型フィルムを剥がして積層体を作製し、この積層体を芯材に巻き付けてセラミックヒーターを製造する方法が記載されている。

特開２００２−７５５９６号公報

また、上記した製造方法では、接着用グリーンシートの印刷、導体ペーストの印刷、絶縁性グリーンシートの印刷という少なくとも３回の印刷工程が必要となり、印刷工程が多いためその工程数を削減し、工程を簡素化することが求められていた。
また、離型フィルムは使い捨てとなり、廃棄物が増えるという問題があるため、離型フィルムを使用しない方法が求められていた。

本発明は、上記課題に鑑み、離形フィルムを用いることなく、簡便な工程によってセラミックヒーターを製造することのできる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。

上記目的を達成するための、本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された絶縁層と、上記芯材と上記絶縁層との間に介在された所定パターンのヒーター部及び給電部とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、弾性体からなる平板状の転写用印刷部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、上記配線パターンが形成された上記転写用印刷部材の表面に芯材を転動させることにより、上記配線パターンを上記芯材の表面に転写する転写工程と、上記芯材の表面に転写された上記配線パターンを構成する導体ペーストを乾燥させる乾燥工程と、上記ヒーター部が絶縁層に覆われ、上記給電部となる部分の一部が絶縁層から露出するように、上記芯材の側面に絶縁層となる絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程とを含むことを特徴とする。

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、製造行程中で離型フィルムを用いないため廃棄物が増えることが無い。また、印刷工程は、配線パターン印刷工程、及び、絶縁材料層形成工程のみであり、配線パターンの転写法を応用することにより、簡単に絶縁材料層を芯材の側面に巻き付けることができる。また、塗布により絶縁材料層を形成する工程を採用すれば、絶縁材料層形成工程では印刷工程は必要とせず、簡易な工程でセラミックヒーターを製造することができる。

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、芯材の側面に、絶縁層となる絶縁材料層を形成させる工程を行う。このとき、印刷により平板上に上記絶縁層となる絶縁材料層を形成した後、上記芯材の側面に上記絶縁材料層を巻き付ける方法を採用することができる。
上記のように、絶縁材料層を形成した後、上記転写法を応用することにより、簡単に絶縁材料層を芯材の側面に巻き付けることができる。

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、上記絶縁材料層形成工程において、上記芯材の側面に、上記絶縁層となるセラミック粉末を含むペースト状原料組成物を塗布することにより上記絶縁層となる上記絶縁材料層を形成する方法も採用することができる。
上記塗布法を採用すれば、より簡単に芯材の側面に絶縁材料層を形成することができる。塗布法としては、ディッピング法、スプレー法等を採用することができる。

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、さらに、上記絶縁材料層形成工程の後、脱脂工程及び焼成工程を行い、上記ヒーター部及び上記給電部を形成するとともに、上記絶縁層を形成する方法を採用する。
芯材がセラミック製である場合、焼成することにより、印刷された配線パターン及び絶縁材料層を、ヒーター部、給電部及び絶縁層とすることができる。
芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、焼成によりヒーター部、給電部及び絶縁層とすることができるとともに、焼成によりセラミック製の芯材となる。

本発明のセラミックヒーターの製造方法では、露出した給電部の表面に不動態層を形成する不動態層形成工程をさらに行うことが望ましい。
不動態層を形成することによって、露出した給電部の腐食が防止され、長期間の使用に適したセラミックヒーターとすることができる。

図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターを模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、（ａ）に示した上記セラミックヒーターのＡ−Ａ線断面図である。 図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図である。 図３（ａ）は、配線パターン印刷工程を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。 図４（ａ）は、転写工程を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。 図５は、側面に配線パターンが形成された芯材を示す斜視図である。 図６（ａ）は、転写用部材の表面に形成された絶縁材料層を芯材に巻き付ける巻付工程を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。 図７（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図７（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。 図８（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図８（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。 図９（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図９（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。 図１０（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図１０（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。

（発明の詳細な説明）
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された絶縁層と、上記芯材と上記絶縁層との間に介在された所定パターンのヒーター部及び給電部とからなるセラミックヒーターの製造方法である。

図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターを模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した上記セラミックヒーターの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の製造方法により得られるセラミックヒーター１０においては、円筒形状の芯材１１の側面にヒーター部１３及び給電部１４が設けられ、ヒーター部１３の全部及び給電部１４の一部以外の部分を被覆するように絶縁層１２が形成されている。すなわち、ヒーター部１３及び給電部１４は、給電部１４の一部を残して芯材１１と絶縁層１２との間に介在されている。また、芯材１１は、中心部分に開口１９が形成されている。

給電部１４は、図１（ａ）において一番右側の部分が外部に露出した給電部１４の一部である接続端子部１５を有しており、この露出した接続端子部１５を電源に接続することにより、ヒーター部１３が発熱し、ヒーターとして機能する。図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図であるが、図２に示すように、露出した接続端子部１５にろう材を介してリード端子１６を接続、固定してもよい。

絶縁層１２は、焼成後の厚さが１００〜５００μｍとなる厚さであり、絶縁層１２の組成は特に限定されないが、Ａｌ_２Ｏ_３ を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ を３〜１０重量％、ＭｇＯを０．４〜１．０重量％、ＣａＯを１．０〜２．５重量％を含有するアルミナセラミックからなることが好ましい。

絶縁層１２中に焼結助剤として、上記ＳｉＯ_２等が含有されているのは、アルミナセラミックの焼結温度を余り上げずに緻密な焼結体を形成するために、上記した量のＳｉＯ_２、ＭｇＯ等の焼結助剤が必要となるからである。

芯材１１を構成する材料は、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック等が挙げられる。
窒化物セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられ、炭化物セラミックとしては、例えば、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられ、酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト等が挙げられる。これらの中では、絶縁層１２と同じ材料であるアルミナを含むセラミックが好ましい。熱膨張率が同じであるので、温度が変化してもクラック等が発生しにくい。図１では、芯材１１の形状は、中心部分に開口１９が形成された円筒形状であるが、芯材１１の形状は、円柱形状、円筒形状のいずれでもよい。芯材の直径は、２．５〜４ｍｍであることが好ましい。また、円筒形状の中心に形成される開口１９は、直径０．５〜１．５ｍｍの間であることが好ましい。

ヒーター部１３の抵抗発熱体を構成する高融点金属としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのなかでは、Ｗ、Ｒｅが好ましい。さらに、上記以外の成分として、Ａｌ_２Ｏ_３ 等のセラミックが少量含まれていてもよい。

給電部１４を構成する部材もヒーター部１３を構成する部材と同じ組成となっており、給電部１４では、線幅を広げるか、複数本の線を並列で接続することにより、抵抗を低くしているため、発熱量は低い。

次に、本発明のセラミックヒーターの製造方法について説明する。
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された絶縁層と、上記芯材と上記絶縁層との間に介在された所定パターンのヒーター部及び給電部とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、弾性体からなる平板状の転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、上記配線パターンが印刷された上記転写用部材の表面に芯材を転動させることにより、上記配線パターンを上記芯材の表面に転写する転写工程と、上記芯材の表面に転写された上記配線パターンを構成する導体ペーストを乾燥させる乾燥工程と、前記ヒーター部が絶縁層に覆われ、上記給電部となる部分の一部が絶縁層から露出するように、上記芯材の側面に絶縁層となる絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程とを含むことを特徴とする。

(1) 配線パターン印刷工程
図３（ａ）は、配線パターン印刷工程を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、図３に示すように、まず、配線パターン印刷工程として、弾性体からなる平板状の転写用部材２１の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４（以下、配線パターン２３、２４という）を印刷する。

導体ペーストは、上記したように、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、及び、Ｃｒの高融点金属からなる群から選ばれた少なくとも１種と、Ａｌ_２Ｏ_３ 等のセラミック成分とバインダー樹脂と溶剤とを含んでいる。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、溶剤としては、アセトン、エタノール等が挙げられる。
導体ペーストに含まれるＷの平均粒径は、０．５〜１０μｍが好ましく、導体ペーストの粘度は、１０〜２００Ｐａ・ｓが望ましい。

この配線パターン印刷工程では、スクリーンメッシュを備えたマスクであって、所定の配線パターン状の孔が形成されたものを用い、スクレーパーで上記孔に導体ペーストを充填した後、弾性体からなる平板状の転写用部材２１の上に、マスクをセットし、スキージを用いて転写用部材２１の表面に配線パターン２３、２４を印刷する。印刷した導体ペースト層の厚さは、１０〜５０μｍが好ましい。

転写用部材２１は、導体ペースト等を良好に印刷することが可能であるとともに、後の転写工程で転写を良好に行うことができるように、適当な濡れ性を有するとともに、弾性を有するものが好ましく、その材料としては、ゴム等のエラストマーが好ましく、さらにはシリコンゴムが好ましい。

(2)転写工程
図４（ａ）は、転写工程を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
この転写工程では、配線パターンが印刷された転写用部材２１の表面に芯材１１を転動させることにより、配線パターン２３、２４を芯材１１の表面に転写する。

すなわち、上記配線パターン印刷工程により、転写用部材２１の表面に、配線パターン２３、２４が形成されるので、直ちに、図４に示すように、転写用部材２１の表面に芯材１１を転動させ、円筒形状の芯材１１の側面に配線パターン２３、２４を転写する。

具体的には、芯材１１の両端面に、芯材１１を軸支し、回転させることが可能な軸支部材（図示せず）を当接させて軸支し、転写用部材２１の表面に芯材１１の側面を接触させた後、転写用部材２１の表面に芯材１１を転動させる。この際、芯材１１が自由に回転できる状態で軸支し、転写部材２１の表面に平行な方向に移動させ、転写用部材２１の表面上を芯材１１を回転させて配線パターン２３、２４を転写するか、又は、軸支部材を表面に平行な方向に移動させる際、芯材１１の円周の長さとなる距離を移動するように、回転速度と移動速度を同期させて芯材１１を回転させ、配線パターン２３、２４の転写を行う。芯材１１は円柱形状であってもよい。
また、芯材１１は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体であってもよい。この場合には、押出成形等により円筒形状の成形体を作製した後、乾燥させることにより、転動可能な硬さを有するものとし、これを用いる。
また、芯材１１は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて製造したセラミック製のものであってもよい。

(3)乾燥工程
この乾燥工程では、芯材の側面に転写された配線パターン２３、２４を構成する導体ペーストを乾燥させる。
乾燥条件は、乾燥温度４０〜１８０℃、乾燥時間１〜３０分が好ましく、乾燥温度６０〜１００℃、乾燥時間１〜５分がより好ましい。

図５は、上記乾燥工程を経て側面に配線パターンが転写された芯材を示す斜視図であるが、上記乾燥工程により、配線パターン２３、２４が芯材１１の表面に密着され、芯材１１の表面から剥れることはない。

(4)絶縁材料層形成工程
この絶縁材料層形成工程では、給電部となる配線パターンの一部が絶縁層から露出するように、芯材の側面に絶縁層となる絶縁材料層を形成する。
絶縁材料層を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、印刷により平板上に上記絶縁層となる絶縁材料層を形成した後、上記芯材の側面に上記絶縁材料層を巻き付ける方法（以下、巻き付け法という）を採用することができる。

図６（ａ）は、転写用部材の表面に形成された絶縁材料層を芯材に巻き付ける巻付工程を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。

図６に示すように、上記巻き付け法を採用した場合には、転写用部材２１の表面に絶縁材料層２５を形成し、上記転写工程を応用し、形成した絶縁材料層２５の上に芯材１１を転動させることにより、絶縁材料層２５を芯材１１に巻き付ける。
絶縁材料層２５を転写用部材２１の表面に形成する際には、配線パターン２３、２４を形成する際に用いたのと同様のスクリーン印刷法を用いることができ、具体的には、メッシュを有し、絶縁材料層２５の形に孔が形成されたマスクを用い、ベタのパターンである絶縁材料層２５を形成する。

絶縁材料層を形成するための原料組成物としては、Ａｌ_２Ｏ_３ 粒子を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ 粒子を３〜１０重量％、ＭｇＯ粒子を０．４〜１．０重量％、ＣａＯ粒子を１．０〜２．５重量％を含有し、さらにバインダー樹脂と溶剤とを含有するペースト状のものを用いることができる。バインダー樹脂と溶剤とは、導体ペーストを調製する際に用いたものを用いることができる。絶縁材料層２５の厚さは、焼成後に１００〜５００μｍとなる厚さが好ましい。
絶縁材料層２５が芯材１１に良好に密着されるよう、転写用部材２１の表面に絶縁材料層２５を形成した後、溶剤が飛散する前に転写工程を行うことが好ましい。

図６に示したように、給電部となる配線パターンの一部が外部に露出するように絶縁材料層を巻き付ける。この際、(2)転写工程で用いた方法と同様に、軸支部材で芯材１１の両端面を軸支し、絶縁材料層２５の表面を転動させることにより絶縁材料層２５を芯材１１の側面に巻き付ける方法を用いることができる。

大面積の絶縁材料層を形成し、所定の形状にカットした後、表面に接着剤等を塗布し、芯材１１の側面に巻き付けてもよい。この後、必要により絶縁材料層を乾燥させる。

(5）脱脂工程及び焼成工程
配線パターン２３、２４及び巻き付けられた絶縁材料層２５の脱脂、焼成を行うことにより、給電部、ヒーターとして機能するセラミックヒーターを製造することができる。
芯材１１がセラミック製である場合には、上記脱脂、焼成による変化はないが、芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、上記脱脂、焼成によりセラミック製の芯材となる。
脱脂条件としては、２００〜８００℃、１〜１５時間が挙げられ、焼成条件としては、１０００〜１６００℃、１〜４０時間が挙げられる。上記脱脂工程は、酸素含有雰囲気で行うことが好ましく、上記焼成工程は、不活性雰囲気で行うことが好ましい。

(6) 不動態層形成工程
絶縁層から露出した給電部に、給電部を構成する電極の劣化を防止するために、めっき法等の方法を用い、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等からなる不動態層を形成し、図１又は２に示すセラミックヒーターの製造を終了する。

製造されたセラミックヒーターは、通電することにより、ヒーター部を構成する抵抗発熱体が発熱し、目的の温度になるように対象となる部材を加熱することができる。

上記の場合には、スクリーン印刷により平板上に上記絶縁層となる絶縁材料層を形成した後、上記芯材の側面に上記絶縁材料層を巻き付ける巻き付け法を採用したが、芯材の側面に上記絶縁層となるセラミック粉末を含むペースト状原料組成物を塗布することによっても、芯材の側面に絶縁材料層を形成する方法（以下、塗布法ともいう）を採用してもよい。

塗布法を採用した場合には、スクリーン印刷により絶縁材料層を形成する場合よりも粘度の低いペースト状原料組成物を用い、スプレー用ノズルから上記ペースト状原料組成物を芯材の側面に向けて噴射させ、絶縁材料層を形成する。この際、芯材は所定の速度で回転させるとともに、上下に移動させることにより均一な厚さの絶縁材料層を形成することができる。絶縁材料層の厚さは、巻き付け法により形成した絶縁材料層と同様の厚さが好ましい。
ディッピング法を採用した場合には、配線パターンが印刷された芯材をペースト状原料組成物に浸漬することにより、絶縁材料層を形成する。

その後、絶縁材料層を巻き付ける場合と同様に、必要により絶縁材料層を乾燥させ、その後、脱脂工程、焼成工程及び不動態層形成工程を行うことによりセラミックヒーターを製造することができる。

（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。

（実施例１）
(1) 配線パターン印刷工程
Ｗを７８重量部、Ｒｅを１９重量部、Ａｌ_２ Ｏ_３を３重量部、これら導電体成分１００重量部に対して、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を６重量部、溶剤としてアセトンを７重量部含有する導体ペーストを用い、図３に示すように、スクリーン印刷法を使用して、ゴムからなる板状の転写用部材２１の表面に、ヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４を印刷した。印刷された導体ペースト層の厚さは、２５μｍであった。

(2)転写工程
芯材１１として、直径が３．２ｍｍ、長さが９０ｍｍで、中心に直径が１．０ｍｍの開口を有する円筒形状のものを用いた。この芯材１１は、Ａｌ_２ Ｏ_３を９２．５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ を５．８重量％、ＭｇＯを０．５重量％、ＣａＯを１．２重量％含有する密度率９７％のセラミックからなる。この芯材１１を用い、図４に示すように、ヒーター部となる配線パターン２３及び給電部となる配線パターン２４が印刷された転写用部材２１の表面で芯材１１を転動させ、配線パターン２３、２４を芯材の側面に転写した。

その際、芯材１１の両端面に軸支部材を当接させ、軸支部材及び軸支した芯材１１が自由に回転できる状態で軸支し、転写用部材２１の表面に接触させた後、軸支部材及び軸支した芯材１１を転写用部材２１の表面に平行な方向に移動させ、転写用部材２１の表面上で芯材１１を回転させて配線パターン２３、２４を転写した。

(3)乾燥工程
配線パターンが印刷された芯材を１２０℃で１０分間乾燥させた。

(4)絶縁材料層形成工程
セラミック粒子として、Ａｌ_２ Ｏ_３を９２．５重量部、焼結助剤として、ＳｉＯ_２ を５．８重量部、ＭｇＯを０．５重量部、ＣａＯを１．２重量部含有し、さらに上記セラミック粒子１００重量部に対し、バインダー樹脂としてアクリル系樹脂を１０重量部、溶剤としてアセトンを１５重量部含有するペースト状の原料組成物を用い、図６に示すように、スクリーン印刷により、焼成後の厚さが２５０μｍとなるように絶縁材料層２５を形成した。

続いて、配線パターンの転写方法と同様の方法を用いて、絶縁材料層２５を配線パターン２３、２４が形成された芯材１１の側面に巻き付け、１２０℃で３０分間乾燥させた。

(5）脱脂工程及び焼成工程
芯材１１の側面に配線パターン２３、２４及び絶縁材料層２５が形成されたものを、酸素雰囲気中、４５０℃で１時間加熱して脱脂した。その後、不活性ガス雰囲気中、１６００℃で１時間焼成し、厚さが２０μｍ、その幅が０．２５ｍｍのヒーター部１３及びその幅が３．０ｍｍの給電部１４を形成するとともに、厚さが２５０μｍの絶縁層１２を形成した。

(6) 不動態層形成工程
この後、外部に露出した給電部を構成する接続端子部に対し、無電解Ｎｉめっき及び無電解Ｃｒめっきを施し、不動態層を形成した。
（比較例１）

図７（ａ）〜図１０（ａ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す側面図であり、図７（ｂ）〜図１０（ｂ）は、比較例１に係るセラミックヒーターの一製造工程を示す正面図である。

まず、図７に示すように、離型性を有するプラスチックフィルム４１上に、スクリーン印刷により、アルミナ粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含むペースト状の原料組成物を用いて接着用グリーンシート層４７を形成した。接着用グリーンシート層４７の組成は、実施例１の(4) 絶縁材料層形成工程で使用した原料組成物と同様であり、その厚さは、焼成後で３００μｍとなるように設定した。

接着用グリーンシート層４７の乾燥後、導体ペースト印刷工程として、スクリーン印刷によりヒーター部となる導体ペースト層４３ａと給電部となる導体ペースト層４３ｂと（以下、導体ペースト層４３ａ、４３ｂともいう）をプラスチックフィルム４１上及び接着用グリーンシート層４７上に形成した。このとき、導体ペースト層４３ａ、４３ｂの印刷方向、すなわち、スキージを走らせる方向は、長手方向の導体ペースト層４３ａｘに平行な方向であった。
導体ペースト層４３ａ、４３ｂは、実施例１で使用した導体ペーストと同様のものを使用した。

次に、図８に示したように、グリーンシート印刷工程として、上記導体ペースト印刷工程で印刷された導体ペースト層４３ａ、４３ｂを含む領域に、導体ペースト層４３ａ、４３ｂを覆うように、セラミック粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含む絶縁層用のペースト状原料組成物を重ねてスクリーン印刷し、グリーンシート層４４を形成した。このとき、焼成後に外部に露出する部分の導体ペースト層４３０は、グリーンシート層４４で覆わず、露出させた。
このときに用いるグリーンシート層４４の組成も、実施例１の(4) 絶縁材料層形成工程で使用した原料組成物と同様であった。また、グリーンシート層４４の厚さは、焼成後で３００μｍとなるように設定した。

この後、このグリーンシート層４４の乾燥を行った。なお、これら接着用グリーンシート層４７、導体ペースト層４３ａ、４３ｂ及びグリーンシート層４４が積層されたものを積層体４０とする。

次に、図９に示したように、グリーンシート層４４が下側にくるように図８に示した積層体４０を反転させ、所定の台４５の上に載置した後、台４５に形成された貫通孔（図示せず）を介した空気の吸引力を利用して台４５に固定し、プラスチックフィルム４１を剥離した。なお、（ｂ）は、プラスチックフィルム４１を剥離した後の積層体４０を表している。

続いて、巻き付け工程として、図１０に示したように、積層体４０の上に円柱形状の芯材１１となる生成形体４６を載置し、生成形体４６の周囲に積層体４０を巻き付けることにより、焼成用の原料成形体を作製した。なお、生成形体４６を構成するセラミック粒子や焼結助剤の割合は、グリーンシート層４４と同様である。

その後、脱脂・焼成工程として、酸素の存在下、４５０℃の温度で脱脂を行い、接着用グリーンシート層４７、生成形体４６、導体ペースト層４３ａ、４３ｂ及びグリーンシート層４４中の有機物を除去し、続いて、不活性雰囲気中、１６００℃で３時間焼成を行ってセラミック粉末や高融点金属等を焼結させた。
これにより、接続端子部を除いてヒーター部及び端子部が絶縁層に埋設された、図１に示したセラミックヒーター１０とほぼ同様の構成のセラミックヒーターを製造した。なお、比較例１のセラミックヒーターでは、接着用グリーンシート層４７を形成し、その上に接続端子部となる導体ペースト層を形成しているため、接続端子部は、絶縁層の表面とほぼ同じ高さになっている。

（評価）
次に、実施例１及び比較例１で製造したセラミックヒーターを、５００℃に加熱した後、室温まで冷却する冷熱サイクルを繰り返すヒートサイクル試験を行ったところ、実施例1では、サイクル数５００回まで良好に加熱、冷却を繰り返すことができた。また、このヒートサイクル試験と同時に、ヒーター部の発熱状態をサーモビュアを用いて観察したが、ヒーター部の全域にわたって、略均一に発熱していた。
しかしながら、比較例１は、サイクル数３００回を超えた時点で、加熱しにくくなることが確認された。また、実施例１は工程が簡略化でき、作製時間が比較例１と比較し短かったことも確認された。

１１ 芯材
１２ 絶縁層
１３ ヒーター部
１４ 給電部
１５ 接続端子部
１６ リード端子
２１ 転写用部材
２３、２４ 配線パターン
２５ 絶縁材料層

Claims (5)

1. 円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された絶縁層と、前記芯材と前記絶縁層との間に介在された所定パターンのヒーター部及び給電部とからなるセラミックヒーターの製造方法であって、
   弾性体からなる平板状の転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部及び給電部となる配線パターンを印刷する配線パターン印刷工程と、
   前記配線パターンが印刷された前記転写用部材の表面に芯材を転動させることにより、前記配線パターンを前記芯材の表面に転写する転写工程と、
   前記芯材の表面に転写された前記配線パターンを構成する導体ペーストを乾燥させる乾燥工程と、
   前記ヒーター部が絶縁層に覆われ、前記給電部となる部分の一部が絶縁層から露出するように、前記芯材の側面に絶縁層となる絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程と
   を含むことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。
2. 前記絶縁材料層形成工程において、印刷により平板上に前記絶縁層となる絶縁材料層を形成した後、前記芯材の側面に前記絶縁材料層を巻き付ける請求項１に記載のセラミックヒーターの製造方法。
3. 前記絶縁材料層形成工程において、前記芯材の側面に前記絶縁層となるセラミック粉末を含むペースト状原料組成物を塗布することにより前記絶縁材料層を形成する請求項１に記載のセラミックヒーターの製造方法。
4. さらに、前記絶縁材料層形成工程の後、脱脂工程及び焼成工程を行い、
   前記ヒーター部及び前記給電部を形成するとともに、前記絶縁層を形成する請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックヒーターの製造方法。
5. 露出した給電部の表面に不動態層を形成する不動態層形成工程をさらに行う請求項４に記載のセラミックヒーターの製造方法。

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