JP3110974B2 - メタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用酸素センサや
グロープラグ、半導体加熱用セラミックヒータ、石油フ
ァンヒータ等の石油気化器用熱源などの用途に使用され
るメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車用酸素センサな
どに使用されるセラミックヒータとして、アルミナ基板
上にタングステン又はモリブデン等の高融点金属のペー
ストを印刷してメタライズ発熱層を形成したセラミック
ヒータが知られている（特開平４−３２９２８９号公報
参照）。

【０００３】この種のセラミックヒータでは、メタライ
ズ発熱層とアルミナ基板との密着性という基本性能が優
れていることが要求されるだけでなく、例えば高温下の
連続通電においてはマイグレーションによる劣化が発生
し、過酷な使用条件のもとではヒータ断線などの故障が
発生することがあるので、従来より様々な対策が提案さ
れている。

【０００４】例えば、特開平５−５１２７５号公報に
は、メタライズ発熱層となる材料に、アルカリ金属及び
／又はアルカリ土類金属の含有量が０．０７重量％以下
の酸化物を用いたセラミックヒータが開示されている。
尚、マイグレーションとは、通電によってメタライズ発
熱層やアルミナ基板中の金属イオンが移動し、それによ
ってセラミックヒータが劣化する現象をいう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
ヒータの使用条件は、近年益々過酷になってきており、
特に自動車用酸素センサの場合は、排気ガス規制の強化
や故障検知システムの義務付けなどによって、連続使用
で従来の２倍のヒータ断線に対する耐久性が要求されて
いる。

【０００６】そのため、従来の技術だけでは、それらの
要求に対応できなくなっており、新しい観点からマイグ
レーションによる劣化等の問題を解決し、セラミックヒ
ータの耐久性を大きく向上することができる技術の開発
が望まれている。本発明は、前記課題を解決するために
なされたものであり、密着性だけでなく、過酷な使用条
件においても優れた耐久性を有し、ヒータの長寿命化を
実現できるメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミ
ックヒータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、メタライズ発熱層をアルミナ質基
体に接合させたアルミナ質セラミックヒータにおいて、
前記メタライズ発熱層の主成分がＷ又はＭｏのうち少な
くとも１種、該メタライズ発熱層の中に含まれるＮａが
０．２重量％以下、及び該メタライズ発熱層の中に含ま
れるアルミナ質成分が１〜２０重量％であり、且つ前記
メタライズ発熱層中の導体粒子である導体部分の占有容
積率が６０％以上であることを特徴とするメタライズ発
熱層を有するアルミナ質セラミックヒータを要旨とす
る。

【０００８】ここで、前記アルミナ質基体とは、アルミ
ナ単体でもよいが、例えばＳｉＯ₂，ＭｇＯ，ＣａＯ等
の他のセラミック成分を多少含んでいてもよい。また、
メタライズ発熱層に含まれるアルミナ質成分に関して
も、アルミナ単体でもよいが、アルミナ以外にも、前記
アルミナ質基体に含まれている他のセラミックスが多少
含まれていてもよい。尚、アルミナ質基体と同種の組成
であれば接合性が高く一層好適である。

【０００９】前記導体部分の占有容積率としては、例え
ば顕微鏡下で、導体部分を構成するタングステンやモリ
ブデンの導体粒子の面積を測定し、その面積の割合を採
用でき、この面積の割合と前記占有容積率とは実質的に
同様なものである。請求項２の発明は、前記請求項１記
載のメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒ
ータにおいて、前記メタライズ発熱層中に、更に、Ｏを
６重量％以下含むとともに、Ａｌ；０．１〜３重量％、
Ｓｉ；０．１〜３重量％、Ｍｇ；０．０５〜１重量％、
及びＣａ；０．０５〜１重量％のうち、少なくとも１種
を含むことを特徴とするメタライズ発熱層を有するアル
ミナ質セラミックヒータを要旨とする。

【００１０】請求項３の発明は、前記請求項１記載のメ
タライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータに
おいて、前記メタライズ発熱層中に、更に、Ｏ；６重量
％以下、Ａｌ；０．１〜３重量％、Ｓｉ；０．１〜３重
量％、Ｍｇ；０．０５〜１重量％、及びＣａ；０．０５
〜１重量％を含むとともに、３Ａ、４Ａ、５Ａ、及び
（Ｗ，Ｍｏを除く）６Ａ族の元素のうち、少なくとも１
種を０．１〜１０重量％含むことを特徴とするメタライ
ズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータを要旨と
する。

【００１１】ここで、前記３Ａ族の元素としては、Ｓ
ｃ，Ｙ等が挙げられ、４Ａ族の元素としては、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆが挙げられ、５Ａ族の元素としては、Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａが挙げられ、（Ｗ，Ｍｏを除く）６Ａ族の元素
としては、Ｃｒが挙げられる。請求項４の発明は、前記
請求項１〜３のいずれか記載のメタライズ発熱層を有す
るアルミナ質セラミックヒータにおいて、前記メタライ
ズ発熱層中の導体部分を構成する導体粒子の平均粒子径
が、０．８〜５μｍであることを特徴とするメタライズ
発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータを要旨とす
る。

【００１２】請求項５の発明は、前記請求項１〜４のい
ずれか記載のメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラ
ミックヒータにおいて、前記アルミナ質基体の緻密度
が、相対密度で９０％以上であることを特徴とするメタ
ライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータを要
旨とする。

【００１３】請求項６の発明は、前記請求項１〜５のい
ずれか記載のメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラ
ミックヒータにおいて、前記アルミナ質基体のアルミナ
粒子の平均粒子径が、１．０〜５μｍであることを特徴
とするメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミック
ヒータを要旨とする。

【００１４】

【作用及び発明の効果】請求項１の発明では、メタライ
ズ発熱層の成分やその導体部分の割合をコントロールす
ることにより、（断線に関する耐久性を示す）ヒータ耐
久性が向上し、それとともに、メタライズ発熱層とアル
ミナ質基体との密着性も向上する。

【００１５】具体的に示すと、メタライズ発熱層中のＮ
ａが０．２重量％を超えると粒界の耐熱性が悪くなり、
ヒータ耐久性が低下する。また、アルミナ質成分が１重
量％を下回るとメタライズ発熱層とアルミナ質基体との
密着性が悪くなり、２０重量％を上回るとヒータ耐久性
が低下する。更に、メタライズ発熱層中の（ＷやＭｏの
導体粒子からなる）導体部分の占有容積率が６０％を下
回ると、即ち導体部分の緻密度が悪いとメタライズ発熱
層中に残留ポアが多くなり、アルミナ質基体との密着性
が悪くなる。また、この残留ポアが多いと、通電時にメ
タライズ成分（Ｗ，Ｍｏ）の移動も生じ易くなって（即
ちマイグレーションが発生し易くなって）、ヒータ耐久
性が低下する。

【００１６】従って、本発明では、前記Ｎａ、アルミナ
質成分、及び導体部分の容積占有率を所定値に設定する
ことにより、ヒータ耐久性及びアルミナ質基体との密着
性が共に向上するという顕著な効果を奏する。尚、前記
Ｎａの下限としては、例えば０．００１重量％以上であ
れば、十分にその機能を発揮する。

【００１７】請求項２の発明では、メタライズ発熱層中
のＯが６重量％を超えると粒界の耐熱性が悪くなり、ヒ
ータ耐久性が低下する。また、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ
の各成分のいずれかについて、下限値を下回るとアルミ
ナ質基体との密着性が悪くなり、一方上限値を上回ると
粒界の耐熱性が悪くなるとともにイオンが動き易くなっ
てヒータ耐久性が低下する。

【００１８】従って、本発明では、前記Ｏ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｍｇ、Ｃａの各成分を所定値に設定することによ
り、ヒータ耐久性及びアルミナ質基体との密着性が共に
大きく向上する。請求項３の発明では、前記請求項２に
記載した様なＯ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、及びＣａの全ての
成分を含むので、ヒータ耐久性及びアルミナ質基体との
密着性の向上に一層寄与する。更に、３Ａ、４Ａ、５
Ａ、（Ｗ，Ｍｏを除く）６Ａ族の各元素のいずれかにつ
いて、０．１重量％を下回るとメタライズ発熱層の緻密
化が進まず、一方１０重量％を上回ると逆に緻密化が阻
害される。

【００１９】従って、本発明では、前記Ｏ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｍｇ、Ｃａ、３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、（Ｗ，Ｍｏ
を除く）６Ａ族の各成分を所定値に設定することによ
り、特にメタライズ発熱層の緻密化が促進され、ヒータ
耐久性及びアルミナ質基体との密着性が共に一層大きく
向上する。

【００２０】請求項４の発明では、メタライズ発熱層中
の導体部分を構成する導体粒子の平均粒子径が、０．８
〜５μｍであるので、メタライズ成分が移動し難く、よ
ってマイグレーションが起こり難くなるとともに、メタ
ライズ発熱層の抵抗値のバラツキが小さくなる。

【００２１】請求項５の発明では、アルミナ質基体の緻
密度が、相対密度で９０％以上であるので、残留ポアが
少なく、よって、メタライズ発熱層とアルミナ質基体と
の密着性が向上するだけでなく、アルミナ質基体の強度
自体も向上する。

【００２２】尚、前記アルミナ質基体の相対密度の上限
としては、１００％でも特に問題はないが、現実的には
９９．９％以下であれば十分にその機能を発揮する。請
求項６の発明では、アルミナ質基体のアルミナ粒子の平
均粒子径が、１．０〜５μｍであるので、メタライズ成
分が移動し難く、よってマイグレーションが起こり難く
なるだけでなく、アルミナ質基体の強度自体も向上す
る。

【００２３】尚、アルミナ質基体の緻密度が相対密度で
９０％以上で、しかもそのアルミナ粒子の平均粒子径が
１．０〜５μｍの場合には、一層密着性が向上し、且つ
マイグレーションが起こり難くなるだけでなく、一層ア
ルミナ質基体の靭性自体も向上するので好適である。

【００２４】

【００２５】

【実施例】以下、本発明における実施例のメタライズ発
熱層を有するアルミナ質セラミックヒータについて、詳
細に説明する。図１に示す様に、本実施例のアルミナ質
セラミックヒータ（以下単にセラミックヒータと記す）
１は、高純度のアルミナを主成分とするヒータ基板（ア
ルミナ質基体）２と、ヒータ基板２の下面に形成された
ヒータ電極（メタライズ発熱層）３と、ヒータ基板２の
上面に形成されたマイグレーション防止用電極４と、ヒ
ータ基板２の上側及び下側の各々を前記ヒータ電極３及
びマイグレーション防止用電極４を挟んで覆うラミネー
ト用セラミック基板５，６とから構成されている。

【００２６】前記ヒータ電極３は、先端側の発熱部３ａ
と、後端側に配置されて電源に接続される（陽極側端子
及び陰極側端子からなる）端子部３ｂ，３ｃと、発熱部
３ａと端子部３ｂ，３ｃとを接続するリード部３ｄとか
ら構成されている。尚、端子部３ｂ，３ｃは、外部の電
源と接続する様に、適宜ロー付け等で（図示しない）リ
ード線と接続されるので、その接続部分は、ラミネート
用セラミック基板５には覆われない様にされている。

【００２７】また、前記マイグレーション防止用電極４
のリード部４ａとヒータ電極３の端子部３ｃとは、ヒー
タ基板２に設けられたスルーホール２ａを通じて、電気
的に接続されている。次に、このセラミックヒータ１を
製造する工程について順次説明する。

【００２８】ヒータ基板製造工程 まず、アルミナ（純度９９．９％以上、Ｎａ量；０．０
８重量％、平均粒子径１．２μｍ）；９１重量％に、Ｓ
ｉＯ₂；７重量％、ＭｇＯ；１，０重量％及びＣａＯ；
１，０重量％を加えた混合材料に対し、更に、ポリビニ
ールブチラール８重量％、ＤＢＰ４重量％、メチルエチ
ルケトン１８重量％及びトルエン７０重量％を加え、ア
ルミナポット及びアルミナボールを用いて２０時間混合
して、スラリー状とした。その後、減圧脱泡し、ドクタ
ーブレード法により厚さ０．１ｍｍのグリーンシートを
作製した。

【００２９】メタライズインク製造工程 次に、タングステン（平均粒子径１．３μｍ）に、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯを、後述する実験例に
記載する割合で秤量後、これにブチルカルビドール；５
０ｇ、アセトン；５０ｇ、エチルセルローズ；１０ｇを
加え、アルミナポット及び球石を用いて、２０時間混合
して、スラリー状とした。次に、このスラリーをアルミ
ニウム製ボールに移し、攪拌しながらアセトンを揮発さ
せペーストとし、メタライズインクを作製した。

【００３０】ヒータ電極製造工程 次に、（ヒータ基板１となる）前記グリーンシートの一
方の面に、前記メタライズインクペーストを用いて、図
１に示す様な（ヒータ電極３となる）ヒータパターンを
厚膜印刷した。また、同様に、そのグリーンシートの他
方の面に、同様なメタライズインクペーストを用いて、
（マイグレーション防止用電極４となる）マイグレーシ
ョン防止用パターンを厚膜印刷した。

【００３１】また、ヒータ電極３とマイグレーション防
止用電極４とを電気的に接続する様に、スルーホール２
ａには、別途メタライズペーストを印刷した。 積層工程 次に、ヒータパターン及びマイグレーション防止用パタ
ーンを形成したグリーンシートの両側に、同様な組成か
らなる（ヒータ基板１となるグリーンシートより薄い）
グリーンシートを積層した。但し、ヒータ電極３の端子
部３ｂ，３ｃは、グリーンシートに覆われない様にす
る。

【００３２】焼成工程 その後、この積層体を、不活性雰囲気（Ｈ₂＋Ｎ₂）中
で、後述する実験例で示す焼成条件にて焼成し、セラミ
ックヒータ１を完成した。この様にして製造された本実
施例のセラミックヒータ１は、過酷な条件にて長時間使
用した場合にもヒータ電極３が断線することがなくヒー
タ耐久性に優れており、しかも引張強度も大きく密着性
に優れているという顕著な効果を奏するものである。

【００３３】次に、本実施例の効果を確認するために行
った実験例について説明する。 （実験例１）下記表１に示す組成で、Ｗ，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓ
ｉＯ₂，ＭｇＯ，ＣａＯを調合して、メタライズインク
を作製し、前記実施例で示したアルミナ質のグリーンシ
ートに印刷した後、下記表１の各焼成条件で焼成し、試
料No.１〜７のセラミックヒータを製造した。但し、試
料No.７は、アルコシドを用いて作製した。尚、ヒータ
電極に含まれるアルミナ質成分（Ｎａを除く）について
は、下記表２に分類して示した。

【００３４】そして、セラミックヒータに対し、下記の
様にして、メタライズ成分分析、ヒータ電極の緻密
度（導体面積率）測定、ヒータ耐久性（断線時間）評
価、ヒータ電極の密着性の評価を行った。その結果を
下記表３に示す。 メタライズ成分分析 ヒータ電極の断面を研磨し、波長分散型の元素分析装置
を用いて、メタライズ成分の分析を行った。分析条件
は、スポット径１０μmφ、測定時間１００secである。

【００３５】ヒータ電極の緻密度（導体面積率）測定 ＳＥＭ（×１０００）により、ヒータ電極を観察し、画
像処理装置（ルーゼックスII；ニレコ社製）により発熱
成分（導体成分）以外の面積率を測定した。そして、そ
の面積率から導体面積率を算出した。

【００３６】ヒータ耐久性（断線時間）評価 １０００℃、大気中で、抵抗値５．５〜６．５Ωのヒー
タ電極に、２０Ｖの直流電流を通電し、断線に到るまで
の経過時間を測定した。 ヒータ電極の密着性評価 ヒータ電極の端子部にＮｉ線リードをロー付けし、ヒー
タ電極の長手方向に端子部を引っ張り、その強度を測定
した。引張速度は、０．０５cm／minとした。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】前記表１及び表３から明らかな様に、試料
No.１〜５のものは、導体成分であるＷが８９．３重量
％以上、アルミナ質成分であるＯ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｇ＋
Ｃａの合計が５．２〜１０．６重量％、Ｎａが０．１３
重量％以下、且つ導体面積率が７８％以上と、本発明の
条件を満たしているので、ヒータ耐久性が５００時間と
長く、しかも引張強度も５．４kg/cm²以上と大きいので
好適である。

【００４１】また、表２及び表３から明らかな様に、Ｏ
＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｇ＋Ｃａの各成分についても、Ｏが
２．８〜５．８重量％、Ａｌが０．９〜１．３重量％、
Ｓｉが０．７〜１．４重量％、Ｍｇが０．２〜０．４重
量％、Ｃａが０．３〜１．９重量％の範囲であるので、
前記耐久性及び引張強度の点で好適である。

【００４２】尚、前記導体面積率は、前記焼成条件を調
整することによって設定できる。例えば焼成温度が低い
場合は、緻密さが十分ではないので導体面積率が低下
し、逆に焼成温度が高い場合は、メタライズ成分中タン
グステンが成長し、緻密化を促進する物質が拡散するの
で導体面積率が低下すると考えられる。

【００４３】また、前記各成分の割合は、秤量時の割合
から変化しているが、これは、焼成時に、メタライズイ
ンクとグリーンシートとの間で、例えばガラス成分等の
物質の移動があるためである。そのことは、特にＮａ成
分について顕著に見られる（Ｎａ成分はメタライズイン
クの材料の秤量時に現れていない）。

【００４４】それに対して、比較例の試料No.６，７の
ものは、Ｗが９２．０重量％以上、Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｇ＋
Ｃａ＋Ｏの合計が３．５〜８．０重量％、Ｎａが０．０
５重量％以下であるが、導体面積率が５８％以下と本発
明の条件を満たしておらず、ヒータ耐久性が４１０時間
以下と短く、しかも引張強度は１．８kg/cm²以下と小さ
いので好ましくない。 （実験例２）前記実験例１のNo.１及び５の各試料の材
料に対し、更に、ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｙ₂Ｏ₃，Ｔａ
₂Ｏ₅，Ｃｒ₂Ｏ₃を、下記表４に示す割合（各試料１００
％外の重量％）で調合して、メタライズインクを作製
し、前記実施例で示したアルミナ質のグリーンシートに
印刷した後、下記焼成条件で焼成し、試料No.８〜１３
のセラミックヒータを製造した。この焼成条件は、１５
５０℃×２ｈとし、昇温速度は１００℃／ｈとした。
尚、ヒータ電極に含まれる追加成分については、下記表
５に分類して示した。

【００４５】そして、そのセラミックヒータに対し、前
記メタライズ成分分析及びヒータ耐久性評価を行な
って、Ｎａ量及びヒータ耐久時間を測定した。その結果
を、下記表６に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】前記表４〜表６から明らかな様に、メタラ
イズインクの成分として、前記実験例１の実施例の成分
に加えて、更に、３Ａ、４Ａ、５Ａ、（Ｗ，Ｍｏを除
く）６Ａ族の元素を含む、ＺｒＯ₂（４Ａ族），ＨｆＯ₂
（４Ａ族），Ｙ₂Ｏ₃（３Ａ族），Ｔａ₂Ｏ₅（５Ａ族），
Ｃｒ₂Ｏ₃（６Ａ族）を、各々１〜１０重量％以内の所定
量加えたものは、ヒータ電極の緻密度が増し、ヒータ耐
久性が６００時間以上となり一層好適である。尚、Ｎａ
量は、０．０４〜０．１２重量％と、ヒータ耐久性に好
適な範囲である。 （実験例３）前記実験例１のNo.４の試料の材料を用
い、試料No.４と同一の焼成条件で焼成して、試料No.１
４、１５のセラミックヒータを製造した。そして、各試
料のヒータ抵抗値を測定し、その抵抗値の標準偏差σを
求めた。尚、各試料は各々５０個測定した。その結果
を、下記表７に記す。

【００５０】但し、メタライズインクに使用する材料の
Ｗの平均粒子径として、試料No.１４は１．３μｍ、試
料１５は、０．４μｍとした。尚、焼成後のタングステ
ンの平均粒子径は、ヒータ断面研磨後、画像処理装置を
用いて、ＳＥＭ写真から測定した。

【００５１】

【表７】

【００５２】この表７から明らかな様に、試料No.１４
では、焼成後のタングステンの平均粒子径が（１．０μ
ｍ以上の）１．６μｍと大きく、ヒータ抵抗値のバラツ
キが小さく、生産性に優れているので好適である。それ
に対して、試料No.１５では、焼成後のタングステンの
平均粒子径が０．７μｍと小さいので、ヒータ抵抗値の
バラツキが大きく好ましくない。

【００５３】尚、焼成後のタングステンの平均粒子径が
１．０μｍより低下すると、ヒータ耐久性や引張強度が
低下する傾向にあるので、１．０μｍ以上が好適であ
る。 （実験例４）前記実験例１のNo.４の試料の材料を用
い、焼成条件を違えて焼成し、試料No.１６，１７のセ
ラミックヒータを製造した。焼成条件としては、試料N
o.１６は、１５７０℃×３ｈ（昇温速度５０℃／ｈ）、
試料No.１７は、１４４０℃×３ｈ（昇温速度５０℃／
ｈ）とした。

【００５４】そして、セラミックヒータに対し、ヒータ
基板の相対密度及びアルミナの平均粒子径を測定すると
ともに、前記実験例１と同様に、メタライズ成分分析
（但しＮａのみ算出）、ヒータ電極の緻密度（導体面
積率）測定を行ない、更に、ヒータ基板の強度を測定し
た。尚、相対密度は、４×４×４０mmのテストピースを
作製し、焼成後、アルキメデス法により実際の密度を測
定し、混合則から求めた理論密度から相対密度を算出し
た。また、アルミナの平均粒子径は、画像処理装置を用
いて、ＳＥＭ写真から測定した。更に、ヒータ基板の強
度は、ＪＩＳＲ１６０１に即して４点曲げ強度によって
測定した。その結果を、下記表８に示す。

【００５５】

【表８】

【００５６】この表８から明らかな様に、試料No.１６
では、相対密度が（９０％以上の）９５．５％と大きい
ので、ヒータ基板の強度が大きく好適である。それに対
して、試料No.１７では、相対密度が８３．０％と小さ
いので、ヒータ基板の強度に関しては必ずしも好ましく
ない。

【００５７】尚、相対密度が例えば９０％より低下する
と、ヒータ電極に関するヒータ耐久性や引張強度が低下
する傾向にあるので、９０％以上が好適である。 （実験例５）前記実験例４と同様にNo.４の試料の材料
を用い、焼成条件を違えて焼成し、試料No.１８，１９
のセラミックヒータを製造した。焼成条件としては、試
料No.１８は、１５７０℃×３ｈ（昇温速度５０℃／
ｈ）、試料No.１９は、１４４０℃×３ｈ（昇温速度５
０℃／ｈ）とした。そして、各試料１８，１９に対し
て、ＪＩＳＲ１６０７の圧痕圧入法によって、靱性の測
定を行なった。その結果を、下記表９に記す。但し、ヒ
ータ基板に使用する材料のアルミナ粉末の平均粒子径
は、０．５μｍとした。

【００５８】

【表９】

【００５９】この表９から明らかな様に、試料No.１８
では、ヒータ基板のアルミナ平均粒子径が０．８μｍと
大きいので、ヒータ基板の靱性が大きく好適である。そ
れに対して、試料No.１９では、ヒータ基板のアルミナ
平均粒子径が０．５μｍと小さいので、ヒータ基板の靱
性に関しては必ずしも好ましくない。

【００６０】尚、ヒータ基板のアルミナ平均粒子径が例
えば０．８μｍより低下すると、ヒータ電極に関するヒ
ータ耐久性や引張強度が低下する傾向にあるので、０．
８μｍ以上が好適である。尚、本発明は前記実施例にな
んら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲において種々の態様で実施しうることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のセラミックヒータを分解して示す斜
視図である。

【符号の説明】

１…セラミックヒータ、 ２…ヒータ基板、 ３…ヒータ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 喜久男 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−51275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/20 C04B 37/02 G01N 27/12 G01N 27/409 H05B 3/10 - 3/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタライズ発熱層をアルミナ質基体に接
   合させたアルミナ質セラミックヒータにおいて、 前記メタライズ発熱層の主成分がＷ又はＭｏのうち少な
   くとも１種、該メタライズ発熱層の中に含まれるＮａが
   ０．２重量％以下、及び該メタライズ発熱層の中に含ま
   れるアルミナ質成分が１〜２０重量％であり、且つ前記
   メタライズ発熱層中の導体粒子からなる導体部分の占有
   容積率が６０％以上であることを特徴とするメタライズ
   発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータ。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載のメタライズ発熱層を
   有するアルミナ質セラミックヒータにおいて、 前記メタライズ発熱層中に、更に、 Ｏを６重量％以下含むとともに、 Ａｌ；０．１〜３重量％、Ｓｉ；０．１〜３重量％、Ｍ
   ｇ；０．０５〜１重量％、及びＣａ；０．０５〜１重量
   ％のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とするメタ
   ライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータ。
3. 【請求項３】 前記請求項１記載のメタライズ発熱層を
   有するアルミナ質セラミックヒータにおいて、 前記メタライズ発熱層中に、更に、 Ｏ；６重量％以下、Ａｌ；０．１〜３重量％、Ｓｉ；
   ０．１〜３重量％、Ｍｇ；０．０５〜１重量％、及びＣ
   ａ；０．０５〜１重量％を含むとともに、 ３Ａ、４Ａ、５Ａ、及び（Ｗ，Ｍｏを除く）６Ａ族の元
   素のうち、少なくとも１種を０．１〜１０重量％含むこ
   とを特徴とするメタライズ発熱層を有するアルミナ質セ
   ラミックヒータ。
4. 【請求項４】 前記請求項１〜３のいずれか記載のメタ
   ライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータにお
   いて、 前記メタライズ発熱層中の導体部分を構成する導体粒子
   の平均粒子径が、０．８〜５μｍであることを特徴とす
   るメタライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒー
   タ。
5. 【請求項５】 前記請求項１〜４のいずれか記載のメタ
   ライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータにお
   いて、 前記アルミナ質基体の緻密度が、相対密度で９０％以上
   であることを特徴とするメタライズ発熱層を有するアル
   ミナ質セラミックヒータ。
6. 【請求項６】 前記請求項１〜５のいずれか記載のメタ
   ライズ発熱層を有するアルミナ質セラミックヒータにお
   いて、 前記アルミナ質基体のアルミナ粒子の平均粒子径が、
   １．０〜５μｍであることを特徴とするメタライズ発熱
   層を有するアルミナ質セラミックヒータ。