JP4553530B2

JP4553530B2 - セラミックヒータの製造方法

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Publication number: JP4553530B2
Application number: JP2001258551A
Authority: JP
Inventors: 雅人谷口; 史彦原口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2003068429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックヒータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの予熱に使用されるグロープラグには、耐熱性の高いセラミックヒータが広く使用されている。該セラミックヒータは、絶縁性のセラミック基体中に導電性セラミックあるいは高融点金属からなる抵抗発熱体と、これに通電するための金属あるいは導電性セラミックからなる１対の導通経路部とが埋設された構造を有する。そして、セラミック基体の表面には導通経路部の末端が露出して、露出端子部が形成され、ここにろう付けされた電極端子部材に、リード線等が接続されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、ディーゼルエンジンの多バルブ化及び部品の軽量化を図るために、グロープラグ用のセラミックヒータに関しても小型化あるいは細径化の要請が高まりつつある。したがって、セラミック基体の表面積ひいては電極端子部材の接合スペースも縮小を余儀なくされている。これに対応するため、電極端子部材の寸法も小型化せざるを得ないが、該小型化に伴い接合工程における電極端子部材のハンドリングが困難となり、製造能率の低下を招く問題がある。また、対をなす電極端子部材間の距離も小さくならざるを得ないから、接合時の電極端子部材のわずかな位置決めミスが部材の短絡につながり、不良発生を招きやすい。
【０００４】
本発明の課題は、小型化したセラミックヒータにおいて、電極端子部材の接合工程におけるハンドリングを容易に行なうことができ、不良発生も起こしにくいセラミックヒータの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために本発明のセラミックヒータの製造方法は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体中に抵抗発熱体が埋設されるととともに、該抵抗発熱体に通電するための１対の露出端子部がセラミック基体の表面に形成されたヒータ本体に対し、露出端子部に互いに絶縁形態にて１対の電極取出部材を接合したセラミックヒータの製造方法であって、各々前記電極取出部材となるべき電極予定部位を、連結部により電気的に短絡させる形で、通電のためのリード部が予め曲げ返されて一体化した単一の板状部材として構成される一体電極体を用意し、該一体電極体の各電極予定部位を、１対の前記露出端子部のそれぞれに導通する形にて前記ヒータ本体に接合する接合工程と、その接合工程の終了後に、前記一体電極体を前記連結部において分断することにより、前記電極予定部位を、前記電極取出部材となす分断工程と、を含むことを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
【０００６】
上記本発明のセラミックヒータの製造方法によると、ヒータ本体に接合すべき１対の電極取出部材を、各々電極予定部位とする形でこれを連結部より導通形態にて一体化した一体電極体として作製し、その一体電極体の状態でヒータ本体に接合してから、連結部において分断することにより各電極予定部位を電極取出部材となす。これにより、セラミックヒータが小型化して電極取出部材の寸法が縮小した場合でも、２つの電極取出部材を一体化することにより全体としての部品寸法はそれ程小さくならない。また、２つの電極予定部位が一体化されることで両部位間の相対的な位置ずれが生じない。その結果、接合工程における電極取出部材（正確には一体電極体）のハンドリングが極めて容易となり、製造能率の大幅な向上に寄与する。また、電極予定部位は、当初導通した形でヒータ本体に接合され、接合後の分断により絶縁を確保するようにしたから、従来の製法の欠点である、接合時の位置決めミスに原因した電極取出部材の短絡に関しても心配する必要がなくなる。また、ヒータ本体の面積的に限られたその後端面に露出端子部が形成されているから、電極取出部材の寸法が極めて小さく、通常の方法ではその接合は容易ではない。しかしながら、本発明では、上記の一体電極体を用いることにより、小面積の後端面への接合も簡単に行なうことができる。また、一体の板状部材としているため、一体電極体を板金素材からの打抜加工等により簡単に製造できる利点がある。
【０００７】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明の理解を容易にするために付与したものであり、特許請求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の適用対象となるセラミックヒータを使用したグロープラグの一例を、その内部構造とともに示すものである。該グロープラグ５０はセラミックヒータ１を有する。具体的には、筒状の主体金具４と、主体金具４の軸線Ｏ方向における先端部内側に、自身の先端部を突出させる形で配置された棒状のヒータ本体２と、該ヒータ本体２に通電するために、主体金具４の後端部内側に軸線Ｏ方向に挿入された金属軸６とを備えている。また、金属軸６の先端部と、ヒータ本体２の後端部に形成された露出端子部１２ａ（図３参照）とを接続するリード部１７が設けられている。本実施形態では、ヒータ本体２の先端部が突出するようにその外周面を覆う金属外筒３が設けられ、主体金具４は、その金属外筒３を外側から覆うものとされている。
【０００９】
主体金具４の外周面には、図示しないエンジンブロックにグロープラグ５０を固定するための、取付部としてのねじ部５が形成されている。なお、主体金具４は金属外筒３に対し、例えば両者の内外周面の隙間を充填する形でろう付けするか、あるいは主体金具４の先端側開口内縁と金属外筒３の外周面とを全周レーザー溶接する形で固定される。
【００１０】
図２に示すように、ヒータ本体２は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体１３中に抵抗発熱体１１が埋設された棒状のセラミックヒータ素子として構成されている。抵抗発熱体１１はヒータ本体２に対し、軸線Ｏ方向において先端部に埋設される。また、通電経路部１２，１２は、抵抗発熱体１１に先端が導通し、後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出する形で軸線Ｏ方向に埋設される。
そして、金属製の電極取出部材２６，２７が、通電経路部１２，１２の露出領域を包含する形でヒータ本体２の後端面２ｒの一部を覆い、かつヒータ本体２の周側面部２ｓは覆わない形で、該後端面２ｒにおいて通電経路部１２，１２に対し面接触形態により導通接合されてなる。
【００１１】
抵抗発熱体１１は通電経路部１２，１２が対をなす形で設けられ、それら通電経路部１２，１２の各後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出してなり、電極取出部材２６，２７は、該通電経路部１２，１２のそれぞれに対応するものが、互いに絶縁された状態にて後端面２ｒに接合されてなる。このうち一方のものに電極取出部材２７が接合され、リード部１７を介して金属軸６に電気的に接続されている。また、他方のものには電極取出部材２６が接合され、リード部１６を介して金属外筒３に電気的に接合されている。
【００１２】
電極取出部材２６，２７はいずれも板状に構成されてなる。本実施形態では、いずれも通電のためのリード部１７，１６が一体化された単一の板状部材として構成され、部品点数の削減が図られている。図２に示す実施形態では、電極取出部材２６，２７はいずれも半月状に形成され、その外形線の一部をなす直線状の弦部２６ｙ，２７ｙ間に一定の間隔を形成した状態にて対向配置されてなる。そして、電極取出部材２７は、その円弧状の外縁部に長い板状のリード部１７の先端部が一体化され、電極取出部材２７との接続位置にて後方側に曲げ返されるとともに、軸線Ｏ方向に沿って延び、図１に示すように末端が金属軸６の前端部に抵抗溶接等により接合されている。
【００１３】
他方、電極取出部材２６の円弧状の外縁部からは、リード部１６が半径方向外向きに延出し、金属外筒３にその末端部が抵抗溶接等により接合されている。本実施形態では金属外筒３は、内周面が後端部において拡径されることにより、ヒータ本体２の後端部外周面と金属外筒３の後端部内周面との間にはクリアランスＧが形成されている。そして、リード部１６はこのクリアランスＧを経て側方に延び、後方側に曲げ返された末端部の外周面にて金属外筒３の内周面に固着されている。
【００１４】
次に、ヒータ本体２は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体１３中に導電性セラミックからなるセラミック抵抗体ユニット１０が埋設されている。セラミック抵抗体ユニット１０は、第一導電性セラミックからなり、ヒータ本体２の先端部に配置される第一抵抗体部分１１と、各々該第一抵抗体部分１１の後方側において、ヒータ本体２の軸線Ｏ方向に延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗体部分１１の通電方向における両端部にそれぞれ接合されるとともに、第一導電性セラミックよりも抵抗率が低い第二導電性セラミックからなる１対の第二抵抗体部分１２，１２とを有する。そして、第一抵抗体部分１１が抵抗発熱体を、第二抵抗体部分１２，１２が通電経路部をそれぞれ構成する。
【００１５】
セラミック基体１３を構成する絶縁性セラミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミックが採用されている。他方、セラミック抵抗体ユニット１０を構成する第一抵抗体部分１１及び第二抵抗体部分１２，１２は、前記した通り電気抵抗率の異なる導電性セラミックにて構成されている。両導電性セラミックの電気抵抗率を互いに異なるものとする方法は特に限定されず、例えば、
▲１▼同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を互いに異ならせる方法；▲２▼電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用する方法；
▲３▼▲１▼と▲２▼の組合せによる方法；
等、種々例示できるが、本実施形態では▲１▼の方法を採用している。導電性セラミック相としては、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）等、周知のものを採用できる。
【００１６】
本実施形態においてセラミック抵抗体ユニット１０は、第一抵抗体部分１１がＵ字形状をなし、そのＵ字底部がヒータ本体２の先端側に位置するように配置され、第二抵抗体部分１２，１２は、該Ｕ字形状の第一抵抗体部分１１の両端部からそれぞれ軸線Ｏ方向に沿って後方に延伸する、互いに略平行な棒状部とされている。第一抵抗体部分１１は、動作時に最も高温となるべき先端部１１ａに対して電流を集中するために、該先端部１１ａを両端部１１ｂ，１１ｂよりも細径としている。そして、第二抵抗体部分１２，１２との接合面１５は、その先端部１１ａよりも径大となった両端部１１ｂ，１１ｂに形成されている。第二抵抗体部分１２，１２の後端面はヒータ本体２の後端面２ｒに露出して、露出端子部１２ａ，１２ａを形成している。
【００１７】
次に、図１に示すように、主体金具４の内側において金属軸６は主体金具４と絶縁状態にて配置されている。本実施形態では、金属軸６の後端側外周面と主体金具４の内周面との間にセラミックリング３１を配置し、その後方側にガラス充填層３２を形成して固定する形としている。なお、セラミックリング３１の外周面には、径大部の形でリング側係合部３１ａが形成され、主体金具４の内周面後端寄りに、周方向段部の形で形成された金具側係合部４ｅに係合することで、軸線方向前方側への抜け止めがなされている。また、金属軸６のガラス充填層３２と接触する外周面部分には、ローレット加工等による凹凸が施されている（図では網掛けを描いた領域）。さらに、金属軸６の後端部は主体金具４の後方に延出し、その延出部に絶縁ブッシュ８を介して端子金具７がはめ込まれている。該端子金具７は、周方向の加締め部９により、金属軸６の外周面に対して導通状態で固定されている。
【００１８】
電極取出部材２６，２７は、ヒータ本体２の後端面に対しろう材層３６，３７を介して接合されている。このろう付けは、金属／セラミック接合のため、これに適した活性ろう材を用いるか、あるいはその活性金属成分を蒸着等によりセラミック側に付着させてメタライズし、その後通常のろう材を用いて接合する手法を採用することが望ましい。ろう材としてはＡｇ系あるいはＣｕ系の公知のものが使用でき、活性金属成分としてはＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種又は２種以上を使用することができる。例えば、Ｃｕ系活性ろう材の組成としてＣｕ―５質量％Ｓｉ−３質量％Ｐｂ−２質量％Ｔｉを例示できる。
【００１９】
上記グロープラグ５０は、ねじ部５においてディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けられる。このときに、ヒータ本体２の発熱部となる先端部は、例えばエンジンの燃焼室に連通する渦流室内に位置決めされる。そして、端子金具７をバッテリーに接続することにより、金属軸６→リード部１７→ヒータ本体２→リード部１６→金属外筒３→主体金具４→エンジンブロック（→接地）の経路により通電され、抵抗発熱体１１が赤熱して渦流室の暖機を行なう。
【００２０】
以下、上記グロープラグ５０におけるセラミックヒータ１の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、各々電極取出部材２６，２７となるべき電極予定部位２６’，２７’を、連結部２０１，２０１により電気的に短絡させる形で一体化した一体電極体２００を用意する。本実施形態では、一体電極体２００には、さらにリード部１６，１７となるべきリード予定部１６’，１７’も一体化されている。
【００２１】
これを用いた電極取出部材２６，２７の形成工程の概略は以下の通りである。
まず、図３（ｂ）に示すように、一体電極体２００の各電極予定部位２６’，２７’を、１対の露出端子部１２ａ，１２ａのそれぞれに導通する形にてヒータ本体２に、前記した活性ろう材を用いてろう付け接合する（接合工程）。その接合工程の終了後に、図３（ｃ）に示すように、一体電極体２００を連結部２０１，２０１において分断することにより、電極予定部位２６’，２７’を、互いに絶縁された電極取出部材２６，２７となす（分断工程）。また、リード予定部１６’，１７’はそれぞれリード部１６，１７となる。
【００２２】
上記のような工程を採用することにより、２つの電極取出部材２６，２７は、電極予定部位２６’，２７’の形で一体化された状態でヒータ本体２に接合されるから、小型化した場合でもハンドリングがきわめて容易である。また、電極予定部位２６’，２７’が一体化されることで両部位間の相対的な位置ずれが生じず、接合時の位置決めミスに原因した電極取出部材２６，２７の短絡に関しても心配する必要がなくなる。特に、本実施形態では、ヒータ本体２が細長い棒状形態をなし、面積的に限られたその後端面２ｒに露出端子部１２ａ，１２ａが形成されているから、電極取出部材２６，２７の寸法が極めて小さく、通常の方法ではその接合は容易ではない。しかしながら、本発明では、上記の一体電極体２００を用いることにより、小面積の後端面２ｒへの接合も簡単に行なうことができる。
【００２３】
以下、さらに詳しく説明する。図３（ａ）に示すように、一体電極体２００は、連結部２０１，２０１と電極予定部位２６’，２７’（さらにはリード予定部１６’、１７’）とを、板面方向に結合した一体の板状部材として形成している。このようにすると、一体電極体２００を板金素材からの打抜加工等により簡単に製造できる利点がある。
【００２４】
一体電極体２００は、電極予定部位２６’，２７’が隙間２０３を挟んで対向配置され、連結部２０１，２０１は、各電極予定部位２６’，２７’との結合位置に、電極予定部位２６’，２７’の隙間２０３に臨む対向縁２６ｙ’，２７ｙ’の長さよりも狭幅となる狭幅部を有している（本実施形態では、連結部２０１，２０１の全体が狭幅部となっている）。そして、図３（ｃ）に示すように、その狭幅部を切断することにより各電極予定部位２６’，２７’が分離され、それぞれ電極取出部材２６，２７となる。連結部２０１，２０１に狭幅部を形成しておき、そこで電極予定部位２６’，２７’を分断するための切断を行なうようにすることで、切断距離が短くなり、分断工程の能率化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の一体電極体２００においては、１対の連結部２０１，２０１が、隙間２０３の長手方向における各端部において、電極予定部位２６’，２７’をそれぞれ連結する形で形成されている。このようにすると、電極予定部位２６’，２７が隙間両端の比較的距離の離れた２ヶ所にて連結部２０１，２０１により結合されるから、結合状態が安定でありハンドリングを一層容易に行なうことができる。また、隙間２０３の両側が連結部２０１，２０１によりふさがれるので、電極予定部位２６’，２７’の対向縁２６ｙ’，２７ｙ’の両端に鋭い角部が形成されることが防止され、ハンドリング時に引っ掛かり等の不具合が生じにくいほか、打抜加工も容易に行なうことができる。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、一体電極体２００の電極予定部位２６’，２７’は電極取出部材２６，２７に対応してそれぞれ半月状に形成され、その弦部をなす外縁が対向縁２６ｙ’，２７ｙ’とされて両者の間に隙間２０３が形成される。
また、リード予定部１７’及び１６’は、弧部をなす外縁の各中間位置から半径方向に延出する直線状の板状部とされている。図３（ｂ）に示すように、リード予定部１７’を各々電極予定部位２７’との接続位置にて略直角に曲げ返し、リード予定部１６’は末端部をリード予定部１７’と同方向に曲げ返す。他方、ヒータ本体２の後端面２ｒには、各露出端子部１２ａ，１２ａを包含し、かつ互いに絶縁された形でろう材層２１０，２１０により被覆する。このろう材層２１０，２１０は、活性ろう材箔にて構成してもよいが、活性ろう材粉末を用いたペーストを用いてスクリーン印刷等により後端面２ｒに印刷形成するようにすれば、互いに絶縁された小面積のろう材層２１０，２１０を能率よく確実に形成することができる。
【００２７】
そして、ろう材層２１０，２１０の形成されたヒータ本体２の後端面２ｒに、リード予定部１６’及び１７’に上記曲げ加工を施した一体電極体２００の各電極予定部位２６’，２７’が、それぞれろう材層２１０，２１０に重なるように配置する。その状態でろう付け熱処理を施すことにより、ヒータ本体２への一体電極体２００の接合がなされる。
【００２８】
接合が終了すれば、連結部２０１，２０１を切断して除去する。この切断は、例えばカッター切断により行なってもよいが、部品寸法が小さいため、微細加工に適した加工方法、例えばレーザービームあるいはウォータージェットにより行なうことが能率的であり、周囲の部分に加工の影響が及ぶ不具合も生じにくい。
また、本実施形態においては、連結部２０１，２０１の少なくとも一部が、棒状のヒータ本体２の後端面２ｒに沿う向きにおいて外側に延出した形態にて配置されている。そして、分断工程においては、その延出部にて該連結部２０１，２０１の切断を行なうことにより、切断の影響が下地をなすヒータ本体２に及びにくくなる。以上の工程が終了すれば、ヒータ本体２に対し図１に示す各部分を組み付けることにより、グロープラグ５０が完成する。
【００２９】
以下、本発明の変形例について説明する。
まず、図４に示すように、隙間を有さない一体電極体２２０を使用してセラミックヒータ１を製造することも可能である。例えば、図４（ａ）に示すように、電極予定部位２６’，２７’は円板状の一体部位２２１として形成する。この一体部位２２１を、図４（ｂ）に示すように、ヒータ本体２の後端２ｒに図３と同様の方法により接合する。その後、一体部位２２１の直径方向に除去予定部２２１ｍを設定し、該除去予定部２２１ｍを、図４（ｃ）に示すように、レーザービームＬＢ（あるいはウォータージェット）により除去することにより、一体部位２２１が分断されてそれぞれ電極取出部材２６，２７となる。ここで、除去予定部２２１ｍが本発明でいう連結部に相当し、該除去予定部２２１ｍの両側に隣接する部分がそれぞれ電極予定部位２６’，２７’に相当する。
【００３０】
図１のグロープラグ５０において、接地側のリード部１６は、末端の曲げ部において金属外筒３の後端部内周面に接合されていたが、図６（ｃ）に示すように、金属外筒３の後端面３ｒに接合することも可能である。このような態様を採用すれば、グロープラグ５０の組み立て工程をより簡略化することが可能である。
以下、図５及び図６を用いて、その工程の一例を説明する。
【００３１】
図５は、該工程に使用する一体電極体２３０を示すものである。該一体電極体２３０は、電極予定部位２６’，２７’が連結部２３１，１６’とともに板面方向に結合された一体の板状部材である。図５（ａ）に示すように、電極予定部位２６’，２７’は１対の連結部２３１，１６’により、隙間２３３の長手方向における各端部においてそれぞれ連結されている。各連結部２３１，１６’は、電極予定部位２６’，２７との結合位置に、各電極予定部位２６’，２７’の隙間２３３に臨む対向縁２７ｙ’、２６ｙ’の長さよりも狭幅となる４つの狭幅部ＥＴを有してなり、それら狭幅部ＥＴを切断することにより電極予定部位２６’，２７は、電極取出部材２６，２７として分離される。
【００３２】
なお、図３のリード部１７に相当する部分は、参考例として図５（ｂ）に示すように、リード線６６に置き換えられている。該リード線６６の先端部は側方に曲げ返されて接合端部６６ａを形成してなり、該接合端部６６ａにおいて電極予定部位２７’の板面に抵抗溶接等により接合されている。また、連結部１６は’、電極予定部位２６’との接続部である狭幅部ＥＴの位置から、隙間２３２を挟んで電極予定部位２６’の周方向に沿って延出し、その延長部分の末端が結合部２３４により電極予定部位２６’に結合されている。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、上記の一体電極体２３０は、図３の一体電極体２００と同様にヒータ本体２の後端面に重ね合わされ、図６（ｂ）に示すようにろう付け接合される。なお、ヒータ本体２には、金属外筒３を予め組みつけておく。
その後、連結部２３１及び１６’を切断して電極予定部位２６’，２７の分離を行なう。ここで、連結部２３１及び１６’は各狭幅部ＥＴを含めて、いずれも棒状のヒータ本体２の後端面２ｒに沿う向きにおいて外側に延出した形態にて配置され、分断工程においては、各狭幅部ＥＴにて切断を行なう。図５（ｃ）に示すように、連結部１６’，２３１は、その一部をなす狭幅部ＥＴにおいて化学エッチング等により、残余の部分よりも薄肉とされている。この薄肉部（狭幅部ＥＴ）を厚さ方向に剪断することにより、連結部１６’，２３１の切断を容易に行なうことができる。この剪断は、例えば、ヒータ本体２の後端面２ｒに一体電極体２３０を接合した状態で、図示しないパンチにより連結部１６’，２３１を厚さ方向に押圧することにより行なうことができる。
【００３４】
上記の分断工程において連結部１６’は、少なくとも一部が、電極予定部位２６’，２７’の一方のもの（ここでは２６’）に対し結合状態にて残留し、その残留部分が当該電極予定部位２６’に結合されるリード部１６として使用される。具体的には、図６（ｃ）に示すように、連結部１６’の２つの狭幅部ＥＴを剪断し、結合部２３４を支点として連結部１６’の先端側を金属外筒３の後端面３ｒに向けて押し付ける。その状態で、該押し付けられた先端部を抵抗溶接部ＷＰにより後端面３ｒに固着する。これにより、金属外筒３は、その後端面３ｒにおいて、連結部１６’に基づくリード部１６により、電極取出部材２６を介してヒータ本体２の後端面と接続された状態が得られる。
【００３５】
次に、図１及び図２のグロープラグ５０においては、セラミックヒータ１への通電経路が主体金具４を介してエンジンブロックに接地する形で形成されていたが、主体金具４を通電経路形成に関与させない形で設けることもできる。図７はその参考例を示すもので、主体金具４は、セラミックヒータ１を電気的に絶縁された形で保持するものとされる。図７においては、２つの通電経路部１２，１２に対し各々板状の電極取出部材１２６，１２６がろう材層３６，３６を介して接合され、互いに電気的に絶縁された２本のリード部６６，６６の先端がそれぞれ接続されている。これら２本のリード部６６，６６は、主体金具４の後端に形成された図示しない端子部につながっており、それら端子部を介してバッテリーから受電する。
【００３６】
この参考例は図８（ａ）に示すように、各電極取出部材１２６，１２６は板状に形成され、その第一主表面においてヒータ本体２の後端面２ｒに接合される。リード線６６，６６は先端部が側方に曲げ返されて接合端部６６ａ，６６ａとされ、該接合端部６６ａ，６６ａの側面において電極取出部材１２６，１２６の第二主表面に抵抗溶接等により接合されるとともに、リード線６６，６６の残余の本体部分が後方に延出する形で配置されてなる。
【００３７】
なお、電極取出部材１２６，１２６は、いずれも金属／セラミック接合形態によりヒータ本体２にろう付け接合されてなり、活性ろう材を用いているとはいえ、あまり大きな接合強度は期待できない。この場合、接合端部６６ａ，６６ａの一部が電極取出部材１２６，１２６の外縁からはみ出していると、リード線６６，６６に引張力が作用したとき、接合端部６６ａ，６６ａは、電極取出部材１２６，１２６に対し片側の縁から順次めくり上げるような剥がし力を作用させることになる（以下、これを順次剥離モードという）。その結果、電極取出部材１２６，１２６のヒータ本体２からの剥がれ落ちが生じやすくなる。
【００３８】
そこで、図８（ｂ）に示すように、リード線６６，６６の接合端部６６ａ，６６ａを、電極取出部材１２６，１２６の第二主表面内に収まる形（つまり、接合端部６６ａ，６６ａが電極取出部材１２６，１２６の外縁からはみ出さない形）で溶接接合しておくと、上記のような順次剥離モードが生じにくくなり、電極取出部材１２６，１２６の剥がれ落ちを効果的に抑制することができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、接合端部６６ａ，６６ａの長手方向において、該接合端部６６ａと電極取り出し部材１２６との溶接部Ｗは、リード線６６の本体部分が曲げ起こされている側の端縁が、第二主表面の外縁からの最短距離が０．３ｍｍ以上確保されるように位置調整しておくことが、上記順次剥離モードの発生抑制を図る上でより有効である。
【００３９】
なお、図８においても、電極取出部材１２６，１２６が図２と同様の半月型に形成され、接合端部６６ａ，６６ａは、対向する弦部１２６ｙ，１２６ｙと略直交する向きに配置されている。他方、図１１に示すように、接合端部６６ａ，６６ａを弦部１２６ｙ，１２６ｙと略平行な向きに配置すれば、各接合端部６６ａ，６６ａの長さ、ひいては溶接部の長さをより長くでき、リード線６６，６６と電極取出部材１２６，１２６との接合強度をより高めることができる。ここでも、その製造に際しては、電極取出部材１２６，１２６を連結部２５１，２５１で接続した一体電極体２５０を使用することができる。
【００４０】
上記グロープラグも、基本的には図３を用いて説明したものと類似の方法により製造することができる。すなわち、図９に示すように、電極予定部位１２６’，１２６’が１対の連結部２４２，２４２により、隙間２４１の長手方向における各端部においてそれぞれ連結された一体電極体２４０を用いる。これをヒータ本体２の後端面２ｒにろう付け接合した後、連結部２４２，２４２を切断して、電極予定部位１２６’，１２６’を電極取出部材１２６，１２６となす。
【００４１】
なお、一体電極体としては、図１０に示す参考例の一体電極体２４５のように、電極予定部位１２６’，１２６’のそれぞれにまたがるリード部１６６，１６６が結合されることにより、連結部１６６ａがリード部１６６，１６６によって形成されたものを使用することもできる。図１０（ａ）においては、細長い金属板を長手方向においてコの字状に曲げ加工し、曲げ起こされた両端部分がリード部１６６，１６６とされ、中央部分が連結部１６６ａとされている。この連結部１６６ａを抵抗溶接等により、隙間２４６を空けて対向配置した電極予定部位１２６’，１２６’にまず接合し、一体電極体２４５を作る。次いで、その電極予定部位１２６’，１２６’をヒータ本体２の後端面２ｒにろう付け接合する。そして、図１０（ｂ）に示すように、連結部１６６ａを隙間２４６に沿って切断することにより、電極予定部位１２６’，１２６’は互いに絶縁された電極取出部材１２６，１２６となる。
【００４２】
次に、図１２に示す参考例では、ヒータ本体２は、抵抗発熱体１１への通電が高融点金属線材からなる埋設リード線５１，５１を介して行なわれるようになっており、該埋設リード線５１，５１の各後端部がヒータ本体２の後端部側面に露出して露出端子部５１ａ，５１ａを形成している。また、一体電極体２６０として、細長い金属板を長手方向においてコの字状に曲げ加工した、図１０と同様の形態のものが使用されるが、ここでは、リード部１６６，１６６の先端部がそれぞれ電極予定部位１６６ｃ，１６６ｃとして使用される。そして、図１２（ｂ）に示すように、これら電極予定部位１６６ｃ，１６６ｃを露出端子部５１ａ，５１ａに対応する位置にてヒータ本体２の側面にろう付けした後、一体電極体２６０の中央部分をなす連結部１６６ｂを切断により除去することにより、電極予定部位１６６ｃ，１６６ｃはそれぞれ電極取出部として絶縁分離される。なお、ヒータ本体２の側面は、電極予定部位１６６ｃ，１６６ｃの接合領域２ｐを平面状に形成しておくと、平板状に形成された電極予定部位１６６ｃ，１６６ｃの接合を容易に行なうことができる。
【００４３】
図１３に示す参考例では、ヒータ本体２として、図１２と略同様に構成されたものを使用しており、金属外筒３が予め組み付けられている。また、ヒータ本体２の後端部は金属外筒３の後端面３ｒから突出した状態とする。そして、図１３（ａ）に示すように、一体電極体２７０として、金属線材をコイル状に巻きまわしたものを使用する。ヒータ本体２の後端部には活性ろう材を用いてメタライズ処理を施しておき、図１３（ｂ）に示すように、上記コイル状の一体電極体２７０を、その外周面を覆うように嵌め入れる。その状態で、ろう付け熱処理して一体電極体２７０をヒータ本体２の後端部にろう付けする。そして、図１３（ｃ）に示すように、露出端子部５１ａ，５１ａが互いに絶縁されるように、一体電極体２７０の周方向の２箇所（２７０ｍ）を、レーザービーム等により切除し、軸線方向の切断部２７３を形成して一体電極体２７０を２つの電極取出部２７１，２７２に分離する。このうち一方の電極取出部２７１は、金属外筒３にろう付けにより接合することで、接地側の電極取出部として機能する。また、他方の電極取出部２７２は、ろう流れ防止剤（ストップオフ）を塗布することにより金属外筒３の後端面３ｒから離間することにより絶縁され、電源側のリード部１７の末端が抵抗溶接等により接合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用対象となるセラミックヒータを用いたグロープラグの一実施例を示す縦断面図。
【図２】図１の要部を示す説明図。
【図３】図２のグロープラグにて使用するセラミックヒータの製造工程説明図。
【図４】図３の製造工程の変形態様を示す説明図。
【図５】図３の工程に使用する一体電極体の変形例を示す説明図。
【図６】図５の一体電極体を用いたセラミックヒータの製造工程説明図。
【図７】セラミックヒータと主体金具とを絶縁形態にて配置したグロープラグの参考例を示す要部縦断面図。
【図８】図７の電極取出部材とリード線との接合形態の一例を示す説明図。
【図９】図７のグロープラグにて使用するセラミックヒータの製造工程説明図。
【図１０】図９の製造工程の参考変形態様を示す説明図。
【図１１】電極取出部材とリード線との接合形態の参考例を示す説明図。
【図１２】一体電極体の参考態様を用いたセラミックヒータの製造工程説明図。
【図１３】一体電極体の別の参考態様を用いたセラミックヒータの製造工程説明図。

Claims

絶縁性セラミックからなるセラミック基体中に抵抗発熱体が埋設されるととともに、該抵抗発熱体に通電するための１対の露出端子部が前記セラミック基体の表面に形成されたヒータ本体に対し、前記露出端子部に互いに絶縁形態にて１対の電極取出部材を接合したセラミックヒータの製造方法であって、
各々前記電極取出部材となるべき電極予定部位を、連結部により電気的に短絡させる形で、通電のためのリード部（１７）が予め曲げ返されて一体化した単一の板状部材として構成される一体電極体を用意し、
該一体電極体の各電極予定部位を、１対の前記露出端子部のそれぞれに導通する形にて前記ヒータ本体に接合する接合工程と、
その接合工程の終了後に、前記一体電極体を前記連結部において分断することにより、前記電極予定部位を、前記電極取出部材となす分断工程と、
を含むことを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
前記リード部（１７）は、前記連結部と異なる位置にある請求項１に記載のセラミックヒータの製造方法。
ろう付けよって前記露出端子部が露出した前記ヒータ本体の後端面に対して前記電極取出部材が接合されるろう付け工程を含む請求項１又は２に記載のセラミックヒータの製造方法。
前記ろう付け工程は、前記リード部（１７）の曲げ返し後、前記連結部の分断に先立って行われる請求項２又は３に記載のセラミックヒータの製造方法。
前記一体電極体として、前記電極予定部位が隙間を挟んで対向配置され、前記隙間の長手方向における各端部において、前記電極予定部位をそれぞれ連結する形で前記連結部が形成されたものである請求項１ないし４のいずれかに記載のセラミックヒータの製造方法。
前記連結部の少なくとも一部を、棒状の前記ヒータ本体の前記後端面に沿う向きにおいて外側に延出した形態にて配置し、前記分断工程において、その延出部にて該連結部の切断を行なう請求項５に記載のセラミックヒータの製造方法。