JP4512232B2

JP4512232B2 - Manufacturing method of heating element

Info

Publication number: JP4512232B2
Application number: JP2000130899A
Authority: JP
Inventors: 文勝鈴木; 裕司梅村
Original assignee: Misuzu Industry Co., Ltd.
Current assignee: Misuzu Industry Co., Ltd.
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001313154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱体の製造方法に関し、更に詳しくは、製品規格内の電気抵抗値を得るための発熱体の製造方法に関するものである。本発明の発熱体は、アイロン、電子ジャー、トイレの便座のヒーター、複写機やレーザープリンターのサーマルヘッド等に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発熱体の製造に当たってはヒーター素子である抵抗体の電気抵抗値等に変動を生じ、発熱体の品質が安定しにくいという難点があった。このため、ヒーター素子の製造条件を継続して安定させる必要があるが、それでも同一ロットで製造されたヒーター素子の電気抵抗値が変動することが少なくなく、歩留まりの悪化を招いていた。
電気抵抗値の調整方法としては、抵抗体パターンの一部を削り取って調整するレーザートリミング法という手法があるが、基板及び基板に積層する絶縁体の素材によっては適用できない場合があり、歩留まりの改善効果が期待できない。
実際の製造上、電気抵抗値の調整が必要であることから、ステンレス製基板を用いた発熱体において有効な電気抵抗値調整方法が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、製品規格内の電気抵抗値を有する発熱体を得るための発熱体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、製品規格内の電気抵抗値を有する発熱体を得るための発熱体の製造方法について検討した結果、本発明を完成するに至った。
以下、本発明の発熱体の製造方法及び参考発明の電気抵抗値調整方法について説明する。
参考発明１の電気抵抗値調整方法は、ステンレス製基板と、該ステンレス製基板上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された抵抗体パターンとを備える発熱体の該抵抗体パターンの上に導電層が積層形成されて電気抵抗値を調整することを特徴とする。
【０００５】
参考発明２の電気抵抗値調整方法は、ステンレス製基板と、該ステンレス製基板上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された第１抵抗体パターンとを備える発熱体の該抵抗体パターンに短絡部を形成し、及び／又は該第１抵抗体パターンと別に予め並設された他の第２抵抗体パターンと該第１抵抗体パターンとを電気的に接続して、電気抵抗値を調整することを特徴とする。
【０００６】
参考発明３の電気抵抗値調整方法は、上記ステンレスをフェライト系耐熱鋼とするものである。
また、参考発明４の電気抵抗値調整方法は、上記絶縁層をガラスとするものである。
【０００７】
参考発明５の発熱体は、参考発明１乃至４にいずれかに記載の電気抵抗値調整方法を用いて調整されて製造されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発熱体の製造方法は、ステンレス製基板と、該ステンレス製基板の表面に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された抵抗体パターンとを備え、且つ該抵抗体パターンの電気抵抗値を、焼成処理後の発熱体の電気抵抗値の製品規格値を得ることができるための焼成前規格値よりも小さな電気抵抗値を有するものが生じないように大きめに設定した電気抵抗値をねらい値として焼成処理前の発熱前駆体を複数個製造し、その後、製造された該発熱前駆体のうち目標規格値内の発熱前駆体を除いた残余の発熱前駆体であって該目標規格値を外れる電気抵抗値を有する規格外発熱前駆体を選別し、次いで、該規格外発熱前駆体の該抵抗体パターンの上に導電塗布層を積層形成し、その後、上記規格外発熱前駆体を焼成処理して得られる全ての発熱体の電気抵抗値が、上記製品規格値内に含まれるように調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発熱体の製造方法は、ステンレス製基板と、該ステンレス製基板の表面に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された第１抵抗体パターンとを備え、且つ該抵抗体パターンの電気抵抗値を、焼成処理後の発熱体の電気抵抗値の製品規格値を得ることができるための焼成処理前規格値よりも小さな電気抵抗値を有するものが生じないように大きめに設定した電気抵抗値をねらい値として焼成処理前の発熱前駆体を複数個製造し、その後、製造された該発熱前駆体のうち目標規格値内の発熱前駆体を除いた残余の発熱前駆体であって該目標規格値を外れる電気抵抗値を有する規格外発熱前駆体を選別し、次いで、該規格外発熱前駆体の該第１抵抗体パターンに短絡部を形成し、及び／又は該第１抵抗体パターンと別に予め並設された他の第２抵抗体パターンと該第１抵抗体パターンとを電気的に接続し、その後、上記規格外発熱前駆体を焼成処理して得られる全ての発熱体の電気抵抗値が、上記製品規格値内に含まれるように調整することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発熱体の製造方法は、上記ステンレスがフェライト系耐熱鋼であるものである。上記フェライト系耐熱鋼としては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４３６等が挙げられるが、ＳＵＳ４３０及びＳＵＳ４４４が好ましく用いられる。
また、請求項４記載の発熱体の製造方法は、上記絶縁層がガラスであるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づき、更に詳しく説明する。
参考発明における抵抗体パターンの電気抵抗値の測定は、
〔１〕抵抗体パターンの形成、焼成処理後、
〔２〕電気抵抗値の調整をした時、導電層の形成、焼成処理後、
〔３〕保護ガラス印刷後の再焼成処理後、
の３回行われる。それぞれの焼成処理を第１パターン焼成処理、第２パターン焼成処理、第３パターン焼成処理とし、測定した電気抵抗値をＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３とする。
実施例１
（１）発熱前駆体の第３パターン焼成処理による電気抵抗値変化率の測定
発熱前駆体の第３パターン焼成処理の前後において電気抵抗値は変わるため、予め第３パターン焼成処理前後の変化率を求める実験を行った。
まず、厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０製基板を平滑処理した後、半結晶性ガラスを焼成処理後１００μｍとなるように塗布し、２回焼成処理を繰り返して絶縁層を設けた。その後、鉛、カドミウム、ニッケルを含まない抵抗体ペーストを用いて、図１に示すような回路状パターンを印刷し、所定の焼成処理前抵抗体パターン１１を形成した（図１参照）。これを３枚（発熱前駆体）作製した。尚、この線幅は１．７ｍｍ、線厚は１０μｍ、全長は２１３ｍｍである。更に、この抵抗体パターン１１の各端子の部分には電極として銀ペーストを用いて印刷して、取り出し電極部１２ａ、１２ｂを形成し（図１参照）、第１パターン焼成処理（８５０℃、３０分）を行った。尚、同図中の１３ａ、１３ｂ、１３ｃは各発熱抵抗体部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの隣接するものを電気的に接続する接続部１３ａ、１３ｂ、１３ｃである。この抵抗体ペーストは、銀−パラジウムからなるペーストである。
【００１２】
この３枚の発熱前駆体（表１のサンプルＮｏ．１〜３）の第１パターン焼成処理後の電気抵抗値Ｒ₁を測定したところ、それぞれ、１０．９７Ω、１１．３７Ω、１１．６０Ωであった。その後、同じ条件にて第３パターン焼成処理を行った後、同様に電気抵抗値Ｒ₃を測定したところ、それぞれ、１１．２１Ω、１１．７３Ω、１１．８５Ωであり、各々、変化率は２．２％、３．２％、２．２％（平均値：２．５％）であった。
これにより、導電塗布層を設けない、即ち抵抗を調整しない場合の電気抵抗値増加率が、２〜３％程度（平均で２．５％）であることが判ったので、所望の製品規格値よりも２〜３％小さい値となるように設計すればよいことが分かった。
【００１３】
更に、上記発熱前駆体の電気抵抗値を小さくするように調整する場合、図２に示すように、所定の抵抗体パターン部（例えば１１ｃ）の上に同幅で所定長さの導電塗布層２ａを形成した場合の電気抵抗値の変化率を検討した。
まず、上記と同じ発熱前駆体を更に３個作製した。この第１パターン焼成処理前の発熱前駆体（表１のサンプルＮｏ．４〜６）の電気抵抗値Ｒ₁を測定したところ、それぞれ、１２．００Ω、１２．４４Ω、１２．８１Ωであった。その後、上記に示すようにサンプルＮｏ．４のものには全長に対して７％長さ（厚さ：１０μｍ）、サンプル５及び６のものには全長に対して１１％長さ（厚さ：１０μｍ）の導電塗布層２ａを第２パターン焼成処理（８５０℃、３０分）により形成した。この場合の電気抵抗値Ｒ₂を測定したところ、それぞれ、１１．３６Ω、１１．４０Ω、１１．６８Ωであり、各々、変化率は−５．３％、−８．４％、−８．８％であった。その後、第３パターン焼成処理を行った後の電気抵抗値Ｒ₃を測定したところ、それぞれ、１１．５２Ω、１１．５０Ω、１１．８０Ωであり、各々、変化率（Ｒ₂に対するＲ₃の増加率）は１．４％、０．９％、１．０％であった。
これにより、一定量（長さ）の導電塗布層を設けた場合は、一定値だけ電気抵抗値を下げることができ、しかも、第３パターン焼成処理後の発熱体の電気抵抗値も一定値だけ下げることができることが分かった。
【００１４】
【表１】

【００１５】
（２）電気抵抗値の調整された発熱体の製造
前記（１）の結果から考えると、導電層を設けない場合、所定の製品規格値Ｒ₀（１１．２０〜１１．９０Ω）の発熱体を製造することになる第１パターン焼成処理後の発熱前駆体の電気抵抗値Ｒ₁（１０．９２〜１１．６０Ω、中央値＝１１．２６Ω）よりも、大きめの電気抵抗値（１１．９０Ω、これは中央値１１．２６Ωに対して５．７％大きな値である。）をねらい値として、発熱前駆体を６個製造した（表１参照）。発熱前駆体の形状等は、前記に示すものと同じである。この製造された発熱前駆体の電気抵抗値Ｒ₁を測定し、その結果を表１に示した。その値は１０．９７〜１２．８１Ωまでばらつき、その平均値は１１．９０Ωである。
【００１６】
これらを、（１）１０．９０以上１１．６０Ω以下（サンプルＮｏ．１〜３）、（２）１１．６０超え１２．３０以下（サンプルＮｏ．４）、（３）１２．３０超え１２．９０以下（サンプルＮｏ．５〜６）の３グループに分けた。
この第１グループは、このまま第３パターン焼成処理を行えば製品規格値内に含まれるので、調整せずにこのまま焼成処理して、発熱体サンプル１〜３を製造した。これらの発熱体の電気抵抗値は、１１．２１〜１１．８５Ωであり、製品規格値内に収まった。
一方、この第２グループのサンプルＮｏ．４は、表１及び上記に示すように、全長に対して７％長さ（厚さ：１０μｍ）の導電塗布層２ａを形成し、第２パターン焼成処理を行った。この場合の電気抵抗値Ｒ₂は１１．３６Ωであり、その後、これを上記と同様に第３パターン焼成処理を行った後の電気抵抗値Ｒ₃は１１．５２Ωであった。これにより、製品規格値内に収まった。
【００１７】
更に、この第３グループのサンプルＮｏ．５〜６は、表１及び上記に示すように、全長に対して１１％長さ（厚さ：１０μｍ）の導電塗布層２ａを形成し、第２パターン焼成処理を行った。この場合の電気抵抗値Ｒ₂は各々１１．４０Ω、１１．６８Ωであり、その後、同様に第３パターン焼成処理を行った後の電気抵抗値Ｒ₃は各々１１．５０Ω、１１．８０Ωであった。これにより、いずれも製品規格値内に収まった。
以上より、全てのサンプルＮｏ．１〜６は、予想よりも大きな電気抵抗値Ｒ₁を示すＮｏ．４〜６のサンプルのみについて導電層を積層形成するという簡便な方法にて、全てのサンプル１〜６を製品規格値内に収めることができた。尚、サンプルＮｏ．１〜３は、このまま第３パターン焼成すれば製品規格値内に収まるものであり、そのまま焼成処理した場合、製品規格値内に収まらないものは存在しないことになる。このような簡便な方法により、製造時の歩留まりを１００％とすることができた。
【００１８】
実施例２（発熱体の製造方法）
以下の手順で発熱体を製造した。即ち、厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０製基板を平滑処理した後、半結晶性ガラスを焼成処理後１００μｍとなるように塗布し、２回焼成処理を繰り返し、鉛、カドミウム、ニッケルを含まない導電ペーストを用いて回路状にパターン印刷した。更に、端子の部分には電極として銀ペーストを用いて印刷した。この時、上記電気抵抗値の調整方法によって抵抗体パターンの電気抵抗を調整した後（図２参照）、第２パターン焼成処理し、これを保護するために、鉛、カドミウム、ニッケルを含まない半結晶性ガラスを塗布し、第３パターン焼成処理した。
【００１９】
図８は、実施例に係わる発熱体５の説明断面図である。本発熱体５は、ステンレス製の基板６上に形成される絶縁層７と、この絶縁層７上に印刷される抵抗体パターン１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ）と、電極取り出し端子１２ａ及び１２ｂと、電気抵抗値の調整のために抵抗体パターン１１ｃの上に設けられた導電層２ａと、そしてこれを保護するための保護ガラス８とを備える。
【００２０】
上記方法により製造した発熱体は、容易に抵抗体パターンの電気抵抗値を製品規格範囲内に調整することができ、目的の温度に精度よく達することが確認できた。また、ＳＵＳ４３０は積層する絶縁性ガラスと線膨張係数が近いので、高温に発熱しても、変形を生じることがなく、発熱体として安定した形状を保つ。
【００２１】
実施例２に示すように、発熱体は、層構造を安定に保ちながら、複雑な工程を必要とせず、容易に製品規格内の電気抵抗値の調整が可能であり、歩留まり向上に効果がある。
【００２２】
尚、本発明においては、上記実施例に限定されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
参考発明としての電気抵抗値を低減する方法としては、上記実施例に示す方法以外に、例えば、以下の方法とすることもできる。
【００２３】
（１）図３に示すように、抵抗体パターンをはみ出して積層してもよいし（図３の２ｂ）、複数の導電層（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を設けてもよい。この場合の数、線幅の大きさは種々変更できる。この場合は元の抵抗体パターンの上に積層するのみなので、パターンの制約を受けずに、電気抵抗値の調整が可能である。
（２）図４に示すように、端子間をつなぐ線状の抵抗体パターン（２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ）を設けてもよい。この場合の数、線幅の大きさは種々変更できる。この場合も元の抵抗体パターンの上に積層するのみなので、パターンの制約を受けずに、電気抵抗値の調整が可能である。
（３）図５に示すように、短絡配線パターン（３ａ，３ｂ，３ｃ）を設けることができる。この場合の数、配設場所は種々変更できる。この場合は、元の抵抗体パターンに折り返しがある場合に有効な調整方法である。
（４）図６に示すように、通常の抵抗体パターン（例えば１１ｄ）の横に、他の抵抗体パターン１１ｅを設け、これを短絡配線パターン（３ｄ，３ｅ）で電気的に接続することができる。
【００２４】
また、電気抵抗値を低減させるのに上記実施例においては、導電層を同じ厚さで長さを変えて調整しているが、これに限らず、その厚さの大小を調整して電気抵抗値を適宜調整することもできる。要は、導電層全体の体積を適宜変えて調整することができる。
更に、上記実施例においては、ばらついた電気抵抗値を持つ第１パターン焼成処理後の発熱前駆体を３グループ（即ち規格外の発熱前駆体を２グループ）に分けたが、これに限らず、３グループ以上に分けても良いし、また、所定の検量線に基づいて１個１個積層量（長さ等）等を適宜設定して、調整しても良い。この調整数が多い程、品質精度が良くなり、製品規格範囲をシャープにすることができる。
【００２５】
また、電気抵抗値調整時に用いる導電ペーストも銀ペーストに限らず、金、銅、ニッケル、モリブデン、タングステン等を含むものでもよい。導電層の積層方法も抵抗体パターン上を幅方向にそのまま積層しても、はみ出して積層してもよく、積層の印刷方法も特に限定されない。導電層の積層時はその体積が大切になるため、積層するパターンの幅や面積及び厚みが自由に設定できる。更に、保護ガラスとして用いるガラスも非晶質のものであっても構わない。
【００２６】
本発明に含まれないが、電気抵抗値を調整するために、図７に示すようにすることができる。即ち、元の抵抗体パターンに加えて、他の幅狭の第２パターン１１ｅ、及び第３パターン１１ｆを形成しておく。そして、電気抵抗値を低減させる場合は短絡配線パターン３ｄ、３ｅを介してこの第２パターンを平行に短絡させる。一方、電気抵抗値を増大させる場合はこの第３パターン１１ｆを短絡させ、電極取り出し端子１３及び１２ｂで測定する。これにより、本発明のように低減化のみならず、電気抵抗値を低減も増大も目的に応じて適宜調整することができる。
【発明の効果】
上述の電気抵抗値調整方法によれば、複雑な工程を必要としないため、容易に製品規格内の電気抵抗値の調整が可能となる。そして、この電気抵抗値調整方法を利用して、温度分布のばらつきの少ない優れた発熱体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例において用いた抵抗体パターンの説明平面図である。
【図２】実施例において用いた電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図３】複数の導電層を設けた別の電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図４】端子間を線状の抵抗体パターンで接続した別の電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図５】短絡パターンを設けた別の電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図６】第２の抵抗体パターンを設けた別の電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図７】第２の抵抗体パターンを設けた更に別の電気抵抗値調整方法の説明平面図である。
【図８】実施例に係わる製造された発熱体の説明断面図である。
【符号の説明】
１；発熱体の抵抗体パターン、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ；抵抗体パターン、１１ｅ；第２の抵抗体パターン、１１ｆ；第３の抵抗体パターン、１２ａ，１２ｂ，１３；電気抵抗値測定のための端子、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ；端子、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ；電気抵抗値調整のために積層した導電層、２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ；電気抵抗値調整のために積層した抵抗体パターン、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ；短絡パターン、５；発熱体、６；ステンレス製基板、７；絶縁性ガラス、８；保護ガラス。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a heating element, and more particularly to a method for manufacturing a heating element for obtaining an electric resistance value within product specifications. The heating element of the present invention is used for irons, electronic jars, toilet seat heaters, thermal heads of copying machines and laser printers, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the production of a heating element, there has been a problem that the electric resistance value of the resistor, which is a heater element, varies, and the quality of the heating element is difficult to stabilize. For this reason, it is necessary to continuously stabilize the manufacturing conditions of the heater elements. However, the electric resistance values of the heater elements manufactured in the same lot often do not fluctuate, leading to a deterioration in yield.
As a method for adjusting the electrical resistance value, there is a technique called laser trimming that cuts and adjusts part of the resistor pattern, but it may not be applicable depending on the substrate and the insulator material stacked on the substrate, improving yield. The effect cannot be expected.
Since an electric resistance value needs to be adjusted in actual manufacturing, an effective electric resistance value adjusting method is required for a heating element using a stainless steel substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the heat generating body for obtaining the heat generating body which has the electrical resistance value within a product specification.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying a method of manufacturing a heating element for obtaining a heating element having an electric resistance value within the product specification, the present inventor has completed the present invention.
Hereinafter, the manufacturing method of the heating element of the present invention and the electric resistance value adjusting method of the reference invention will be described.
The electrical resistance value adjusting method of

Reference Invention

1 is a resistor pattern of a heating element comprising a stainless steel substrate, an insulating layer formed on the stainless steel substrate, and a resistor pattern formed on the insulating layer. A conductive layer is formed on the substrate to adjust an electric resistance value.
[0005]
The electrical resistance value adjusting method of

Reference Invention

2 is the resistance of a heating element comprising a stainless steel substrate, an insulating layer formed on the stainless steel substrate, and a first resistor pattern formed on the insulating layer. An electrical resistance is formed by forming a short-circuit portion in the body pattern and / or electrically connecting the first resistor pattern with another second resistor pattern arranged in advance separately from the first resistor pattern. The value is adjusted.
[0006]
In the electric resistance value adjusting method of

Reference Invention

3, the stainless steel is a ferritic heat resistant steel.
Moreover, the electrical resistance value adjustment method of the reference invention 4 uses the said insulating layer as glass.
[0007]
The heating element of the

reference invention

5 is manufactured by being adjusted using the electrical resistance value adjusting method described in any of the

reference inventions

1 to 4.
[0008]
The heating element manufacturing method according to claim 1 , comprising a stainless steel substrate, an insulating layer formed on a surface of the stainless steel substrate, and a resistor pattern formed on the insulating layer, and the resistor The electrical resistance value of the pattern was set to be large so that no product having an electrical resistance value smaller than the standard value before firing for obtaining the product standard value of the electrical resistance value of the heating element after the firing treatment was generated. A plurality of exothermic precursors before firing treatment with an electrical resistance value as a target value, and then the remaining exothermic precursors excluding exothermic precursors within the target standard value among the produced exothermic precursors, A non-standard exothermic precursor having an electrical resistance value that deviates from the target standard value is selected, and then a conductive coating layer is formed on the resistor pattern of the non-standard exothermic precursor. Obtained by firing the precursor Electric resistance values of all of the heating element that is, and adjusting to be included in the product within specifications.
[0009]
The method for manufacturing a heating element according to claim 2 comprises a stainless steel substrate, an insulating layer formed on the surface of the stainless steel substrate, and a first resistor pattern formed on the insulating layer, and Increase the electrical resistance value of the resistor pattern so that there is no product with an electrical resistance value smaller than the standard value before firing treatment for obtaining the product standard value of the electrical resistance value of the heating element after firing treatment. A plurality of exothermic precursors before the firing treatment with the electrical resistance value set to be the target value, and then the remaining exothermic precursors excluding exothermic precursors within the target standard value among the produced exothermic precursors Selecting a non-standard exothermic precursor having an electrical resistance value that deviates from the target standard value, and then forming a short-circuit portion in the first resistor pattern of the non-standard exothermic precursor, and / or Separately arranged in parallel with one resistor pattern The electrical resistance values of all the heating elements obtained by electrically connecting the other second resistor pattern and the first resistor pattern and then firing the non-standard heating precursor are It adjusts so that it may be contained in a standard value, It is characterized by the above-mentioned.
[0010]
In the method of manufacturing a heating element according to claim 3 , the stainless steel is a ferritic heat resistant steel. Examples of the ferritic heat-resistant steel include SUS430, SUS444, and SUS436, and SUS430 and SUS444 are preferably used.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a heating element, wherein the insulating layer is made of glass.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
Measurement of the electrical resistance value of the resistor pattern in the reference invention,
[1] After forming the resistor pattern and firing,
[2] When the electric resistance value is adjusted, after the formation of the conductive layer and the baking treatment,
[3] After re-baking treatment after protective glass printing,
Is performed three times. Each baking process is a first pattern baking process, a second pattern baking process, and a third pattern baking process, and the measured electrical resistance values are R ₁ , R ₂ , and R ₃ .
Example 1
(1) Measurement of change rate of electrical resistance value by third pattern firing process of exothermic precursor Since the electrical resistance value changes before and after the third pattern firing process of the exothermic precursor, the rate of change before and after the third pattern firing process is determined in advance. The required experiment was conducted.
First, after smoothing a SUS430 substrate having a thickness of 2 mm, semi-crystalline glass was applied to a thickness of 100 μm after baking, and an insulating layer was provided by repeating the baking twice. Thereafter, using a resistor paste containing no lead, cadmium, or nickel, a circuit pattern as shown in FIG. 1 was printed to form a predetermined pre-baking resistor pattern 11 (see FIG. 1). Three sheets (exothermic precursor) were produced. The line width is 1.7 mm, the line thickness is 10 μm, and the total length is 213 mm. Further, each terminal portion of the resistor pattern 11 is printed using silver paste as an electrode to form extraction electrode portions 12a and 12b (see FIG. 1), and a first pattern baking process (850 ° C., 30 Min). In addition, 13a, 13b, 13c in the same figure is the connection part 13a, 13b, 13c which electrically connects the adjacent thing of each heating resistor part 11a, 11b, 11c, 11d. This resistor paste is a paste made of silver-palladium.
[0012]
When the electrical resistance value R ₁ after the first pattern firing treatment of these three exothermic precursors (sample Nos. 1 to 3 in Table 1) was measured, they were 10.97Ω, 11.37Ω, and 11.60Ω, respectively. there were. Thereafter, after the third pattern baking treatment was performed under the same conditions, the electrical resistance value R ₃ was measured in the same manner as 11.21Ω, 11.73Ω, and 11.85Ω, respectively. 0.2%, 3.2%, and 2.2% (average value: 2.5%).
As a result, it was found that the rate of increase in the electric resistance value when the conductive coating layer is not provided, that is, when the resistance is not adjusted, is about 2 to 3% (2.5% on average). It has been found that the design may be made so that the value is 2-3% smaller than the above.
[0013]
Furthermore, when adjusting the electrical resistance value of the exothermic precursor to be small, as shown in FIG. 2, a conductive coating layer 2a having the same width and a predetermined length on a predetermined resistor pattern portion (for example, 11c). The rate of change of the electrical resistance value when forming the film was examined.
First, three more exothermic precursors as described above were produced. When the electrical resistance value R ₁ of the exothermic precursor (Sample Nos. 4 to 6 in Table 1) before the first pattern firing treatment was measured, they were 12.00Ω, 12.44Ω, and 12.81Ω, respectively. Thereafter, as shown above, sample no. The conductive coating layer 2a having a length of 7% (thickness: 10 μm) with respect to the total length is provided for the sample No. It formed by the pattern baking process (850 degreeC, 30 minutes). The electrical resistance value R ₂ in this case was measured and found to be 11.36Ω, 11.40Ω, and 11.68Ω, respectively, and the rates of change were −5.3%, −8.4%, and −8.8, respectively. %Met. Thereafter, when the electric resistance value R ₃ after the third pattern baking treatment was measured, it was 11.52Ω, 11.50Ω, and 11.80Ω, respectively, and the change rate (increase of R ₃ with respect to R ₂₎ , respectively. Rate) were 1.4%, 0.9%, and 1.0%.
Thereby, when a certain amount (length) of the conductive coating layer is provided, the electric resistance value can be lowered by a certain value, and the electric resistance value of the heating element after the third pattern baking process is also a certain value. I found that it can be lowered.
[0014]
[Table 1]

[0015]
(2) Production of heating element with adjusted electric resistance Considering the result of (1) above, when no conductive layer is provided, heating element with a predetermined product standard value R ₀ (11.20 to 11.90Ω) An electrical resistance value (11.90 Ω) larger than the electrical resistance value R ₁ (10.92 to 11.60 Ω, median value = 11.26 Ω) of the exothermic precursor after the first pattern baking treatment that will produce the This is a value that is 5.7% larger than the median value of 11.26Ω), and six exothermic precursors were produced (see Table 1). The shape of the exothermic precursor is the same as that shown above. The manufactured exothermic precursor was measured for the electric resistance value R ₁ and the results are shown in Table 1. The value varies from 10.97 to 12.81Ω, and the average value is 11.90Ω.
[0016]
These are (1) 10.90 or more and 11.60Ω or less (Sample Nos. 1 to 3), (2) 11.60 to 12.30 or less (Sample No. 4), (3) 12.30 to 12. It divided into 3 groups of 90 or less (sample No. 5-6).
Since this first group is included in the product standard value if the third pattern baking process is performed as it is, the heating element samples 1 to 3 were manufactured by baking without adjustment. The electric resistance values of these heating elements were 11.21 to 11.85Ω, and were within the product standard value.
On the other hand, this second group sample No. In Table 4, as shown in Table 1 and above, the conductive coating layer 2a having a length of 7% (thickness: 10 μm) with respect to the entire length was formed, and the second pattern baking treatment was performed. In this case, the electrical resistance value R ₂ was 11.36Ω, and then the electrical resistance value R ₃ after performing the third pattern baking process in the same manner as described above was 11.52Ω. As a result, it was within the product specification value.
[0017]
Further, this third group sample No. 5 to 6, as shown in Table 1 and above, the conductive coating layer 2a having a length of 11% (thickness: 10 μm) was formed with respect to the entire length, and the second pattern baking treatment was performed. In this case, the electrical resistance values R ₂ are 11.40Ω and 11.68Ω, respectively, and thereafter the electrical resistance values R ₃ after the third pattern baking process are 11.50Ω and 11.80Ω, respectively. It was. As a result, both were within the product specification values.
From the above, all sample Nos. Nos. ₁ to 6 are Nos. ₁ indicating electric resistance values R ₁ larger than expected. All the samples 1 to 6 could be kept within the product specification value by a simple method of forming the conductive layer on only the 4 to 6 samples. Sample No. 1 to 3 are within the product standard value if the third pattern is fired as it is, and when the baking is performed as it is, there is no product that does not fall within the product standard value. By such a simple method, the yield at the time of manufacture could be made 100%.
[0018]
Example 2 (Method for Manufacturing Heating Element)
A heating element was manufactured by the following procedure. That is, after a SUS430 substrate having a thickness of 2 mm is smoothed, semi-crystalline glass is applied so as to have a thickness of 100 μm after baking, and the baking is repeated twice to use a conductive paste containing no lead, cadmium, or nickel. Pattern printed on the circuit. Further, the terminal portion was printed using silver paste as an electrode. At this time, after adjusting the electric resistance of the resistor pattern by the method of adjusting the electric resistance value (see FIG. 2), the second pattern is baked, and in order to protect it, the lead, cadmium, and nickel are not included. Crystalline glass was applied, and the third pattern was fired.
[0019]
FIG. 8 is an explanatory sectional view of the heating element 5 according to the embodiment. The heating element 5 includes an insulating layer 7 formed on a stainless steel substrate 6, a resistor pattern 11 (11a, 11b, 11c and 11d) printed on the insulating layer 7, an electrode extraction terminal 12a and 12b, a conductive layer 2a provided on the resistor pattern 11c for adjusting the electric resistance value, and a protective glass 8 for protecting the conductive layer 2a.
[0020]
It was confirmed that the heating element manufactured by the above method can easily adjust the electric resistance value of the resistor pattern within the product specification range and reach the target temperature with high accuracy. Further, since SUS430 has a linear expansion coefficient close to that of the insulating glass to be laminated, even if it generates heat at a high temperature, it does not deform and maintains a stable shape as a heating element.
[0021]
As shown in Example 2, the heating element does not require a complicated process while keeping the layer structure stable, and can easily adjust the electric resistance value within the product standard, which is effective in improving the yield. .
[0022]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application.
As a method for reducing the electrical resistance value as the reference invention, in addition to the methods shown in the above-described embodiments, for example, the following method can be used.
[0023]
(1) As shown in FIG. 3, the resistor pattern may be protruded and laminated (2b in FIG. 3), or a plurality of conductive layers (2b, 2c, 2d) may be provided. In this case, the number and the line width can be variously changed. In this case, since it is only laminated on the original resistor pattern, the electric resistance value can be adjusted without being restricted by the pattern.
(2) As shown in FIG. 4, linear resistor patterns (2e, 2f, 2g, 2h) for connecting the terminals may be provided. In this case, the number and the line width can be variously changed. Also in this case, since it is only laminated on the original resistor pattern, the electric resistance value can be adjusted without being restricted by the pattern.
(3) As shown in FIG. 5, short-circuit wiring patterns (3a, 3b, 3c) can be provided. In this case, the number and location can be variously changed. This is an effective adjustment method when the original resistor pattern is folded.
(4) As shown in FIG. 6, another resistor pattern 11e is provided beside a normal resistor pattern (for example, 11d), and this is electrically connected by a short-circuit wiring pattern (3d, 3e). it can.
[0024]
Further, in the above embodiment, the conductive layer is adjusted by changing the length with the same thickness in order to reduce the electric resistance value, but this is not restrictive, and the electric resistance is adjusted by adjusting the thickness. The value can also be adjusted appropriately. In short, the volume of the entire conductive layer can be adjusted as appropriate.
Furthermore, in the above-described embodiment, the exothermic precursors after the first pattern baking process having a varying electric resistance value are divided into three groups (that is, non-standard exothermic precursors are divided into two groups). It may be divided into three or more groups, or may be adjusted by appropriately setting the stacking amount (length, etc.) one by one based on a predetermined calibration curve. The greater the number of adjustments, the better the quality accuracy and the sharper the product specification range.
[0025]
In addition, the conductive paste used for adjusting the electric resistance value is not limited to silver paste, and may include gold, copper, nickel, molybdenum, tungsten, or the like. The conductive layer may be laminated on the resistor pattern in the width direction as it is, or may be protruded and laminated, and the lamination printing method is not particularly limited. Since the volume of the conductive layer is important, the width, area, and thickness of the pattern to be stacked can be freely set. Furthermore, the glass used as the protective glass may be amorphous.
[0026]
Although not included in the present invention, in order to adjust the electric resistance value, it can be as shown in FIG. In other words, in addition to the original resistor pattern, other narrow second patterns 11e and third patterns 11f are formed. And when reducing an electrical resistance value, this 2nd pattern is short-circuited in parallel via short circuit pattern 3d, 3e. On the other hand, when the electrical resistance value is increased, the third pattern 11f is short-circuited and measured by the electrode lead terminals 13 and 12b. Thereby, not only the reduction as in the present invention, but also the electrical resistance value can be adjusted as appropriate according to the purpose.
【The invention's effect】
According to the above-described electric resistance value adjusting method, since a complicated process is not required, the electric resistance value within the product standard can be easily adjusted. An excellent heating element with little variation in temperature distribution can be obtained by using this electric resistance value adjusting method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory plan view of a resistor pattern used in an example.
FIG. 2 is an explanatory plan view of an electric resistance value adjusting method used in an example.
FIG. 3 is an explanatory plan view of another electric resistance value adjusting method provided with a plurality of conductive layers.
FIG. 4 is an explanatory plan view of another electrical resistance value adjusting method in which terminals are connected by a linear resistor pattern.
FIG. 5 is an explanatory plan view of another electric resistance value adjusting method provided with a short-circuit pattern.
FIG. 6 is an explanatory plan view of another electrical resistance value adjusting method provided with a second resistor pattern.
FIG. 7 is an explanatory plan view of still another electric resistance value adjusting method provided with a second resistor pattern.
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a manufactured heating element according to an example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Resistor pattern of a heating element, 11, 11a, 11b, 11c, 11d; Resistor pattern, 11e; Second resistor pattern, 11f; Third resistor pattern, 12a, 12b, 13; Terminals for measurement, 13a, 13b, 13c; terminals, 2a, 2b, 2c, 2d; conductive layers laminated for adjusting electric resistance values, 2e, 2f, 2g, 2h; laminated for adjusting electric resistance values Resistor pattern, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f; short circuit pattern, 5; heating element, 6; stainless steel substrate, 7; insulating glass, 8;

Claims

A stainless steel substrate, an insulating layer formed on the surface of the stainless steel substrate, and a resistor pattern formed on the insulating layer, and the electric resistance value of the resistor pattern is set to heat generated after the baking treatment. The electrical resistance value set to a large value so that no product having an electrical resistance value smaller than the standard value before the firing treatment for obtaining the product standard value of the body electrical resistance value can be obtained is the value before the firing treatment. A plurality of exothermic precursors are manufactured, and then the remaining exothermic precursors excluding the exothermic precursors within the target standard value among the manufactured exothermic precursors, and have an electric resistance value that deviates from the target standard value Sorting out the non-standard exothermic precursor, then laminating and forming a conductive coating layer on the resistor pattern of the non-standard exothermic precursor, and then baking the non-standard exothermic precursor. The electrical resistance value of the heating element is Method for manufacturing a heating element and adjusts as contained in the product within specifications.

A stainless steel substrate, an insulating layer formed on the surface of the stainless steel substrate, and a first resistor pattern formed on the insulating layer, and an electrical resistance value of the resistor pattern after the firing treatment The firing resistance is set to a target value that is set to a large value so that no product having an electrical resistance value smaller than the standard value before firing treatment can be obtained so that the product specification value of the electrical resistance value of the heating element can be obtained. A plurality of previous exothermic precursors are manufactured, and then the remaining exothermic precursors excluding the exothermic precursors within the target standard value among the manufactured exothermic precursors, and the electric resistance value deviating from the target standard value A non-standard exothermic precursor having a short-circuit portion is formed in the first resistor pattern of the non-standard exothermic precursor and / or arranged in advance separately from the first resistor pattern Second resistor pattern and the first resistor pattern It is characterized in that the electrical resistance value of all the heating elements obtained by electrically connecting the antibody pattern and then baking the non-standard exothermic precursor is included in the product standard value. A method for manufacturing a heating element.

The method for producing a heating element according to claim 1 or 2 , wherein the stainless steel is a ferritic heat resistant steel.

The method for manufacturing a heating element according to any one of claims 1 to 3 , wherein the insulating layer is glass.