JP5127904B2 - セラミックヒータ及びそれを用いたヘアアイロン - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用の空燃比検知センサ加熱用ヒータや気化器用ヒータ、半田ごて用ヒータなどに使用するセラミックヒータ及びそれを用いたヘアアイロンに関するものである。
従来より、例えば、自動車に使用される空燃比センサの加熱用ヒータとして、セラミックヒータが多用されている。このセラミックヒータは、例えば、アルミナを主成分とするセラミック基体中に、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属からなる発熱抵抗体を内蔵し、その発熱抵抗体に外部電極を介して金属製端子（リード部材）が接合されることにより構成されている（特許文献１、特許文献２参照）。
このセラミックヒータは、例えば、セラミック芯材とセラミックシートを用意し、セラミックシートの一方面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印刷して発熱抵抗体と電極引出部を形成した後、これらを形成した面が内側となるようにセラミックシートをセラミック芯材に巻付け、全体を焼成一体化することにより製造される（特許文献１）。
より具体的には、セラミックシートには、その上面に発熱抵抗体とそれに接続された電極引出部が形成され、その裏面には外部電極が形成されている。また、セラミックシートの電極引出部は、スルーホールにより外部電極と接続されている。スルーホールには、必要に応じて導体ペーストが注入される。
また、図８Ａ，Ｂに示したセラミックヒータは、特許文献３に示されたセラミックヒータ５１である。この図８のセラミックヒータでは、発熱抵抗体５３の両端に取出電極５７が接続され、その取出電極５７がセラミック基体５２に設けた開口部５８により露出されて、リード部材５４が半田等のロウ材によりロウ付けされている。
取出電極５７を露出させる開口部５８は、取出電極５７とリード部材５４とをロウ付けする領域を規定するものであり、セラミック基体５２となるセラミックグリーンシートに予め打ち抜き加工法により孔をあけておくことによって、セラミック基体５２の端部に形成される。
この特許文献３のセラミックヒータでは、開口部５８はその側壁にリード部材５４の径に対応する大きさの凹部５６が形成されており、開口部５８内で発熱抵抗体５３とリード部材５４をロウ付けする際、凹部５６内にリード部材５４を挿入することにより、リード部材５４を発熱抵抗体５３の中央部に正確に位置合わせすることを可能とするとともに、これによってリード部材５４を発熱抵抗体５３に、極めて強固にロウ付け取着していた。
しかしながら、従来のセラミックヒータは、電極部に熱変化が繰り返し加わるような状
況下では、接合部が劣化し、耐久性が著しく低下するという問題があった。
況下では、接合部が劣化し、耐久性が著しく低下するという問題があった。
近年、自動車の排気ガスに関する規制が厳しくなり、空燃比制御用に使用する酸素センサでは立ち上がり速度を早くする必要が生じ、これに使用されるセラミックヒータの立ち上がり特性も早いことが求められる。これらの状況下では、上述の問題がより重要な課題となってきている。
すなわち、立ち上がり作動性が要求される装置に用いられるセラミックヒータは、使用条件が厳しく、取出電極付近の温度が上昇する傾向にある。これによりロウ材とセラミック基体との熱膨張差によりこのロウ付け部に応力が集中することからより高い耐久性が要求されることになる。特に、自動車用に使用されるセラミックヒータについては、高い信頼性が要求されるため、極めて高い耐久性が要求される。
また、例えば、ヘアアイロンのように、発熱領域が広くセラミックヒータ全体が保持部材に挟持されるようなセラミックヒータにおいては、加熱と同時に取出電極が急速加熱されるため、ロウ付け部分に高い耐久性が求められる。
そこで、本発明の第１の目的は、耐久性の高いセラミックヒータを提供することにある。
さらに、本発明の第２の目的は、耐久性の高いヘアアイロンを提供することにある。
以上の目的を達成するために、本発明に係るセラミックヒータは、セラミック基体と、前記セラミック基体中に内蔵された発熱抵抗体と、前記セラミック基体に設けられた開口部から露出し、前記発熱抵抗体に電気的に接続された取出電極と、該取出電極にロウ付けされたリード部材とを備え、前記開口部の壁面の一部に凹部が設けられるとともに、該凹部に前記リード部材が挿入されるようにして前記取出電極に前記リード部材がロウ付けされていて、前記開口部における壁面の角部および前記凹部における壁面の角部が、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面または半径０．０５ｍｍ以上のＲ面からなる群から選択された少なくとも１つであることを特徴とする。
なお、本発明において、「Ｃ面」とは、面と面が交わってできる角の部分が斜面になるように面取りされた状態をいい、「Ｒ面」とは、面と面が交わってできる角の部分が曲面状に面取りされた状態をいう。
また、本発明に係るヘアアイロンは、本発明に係るセラミックヒータを発熱手段として用いたことを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係るセラミックヒータは、前記開口部における壁面の角部および前記凹部における壁面の角部が、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面または半径０．０５ｍｍ以上のＲ面からなる群から選択された少なくとも１つであることから、ロウ材と磁器との熱膨張差による応力が角部２８ｅに集中せず、電極部の耐久性を効果的に向上させることができる。
したがって、本発明に係るセラミックヒータによれば、耐久性の高いセラミックヒータ
を提供できる。
を提供できる。
またさらに、本発明に係るヘアアイロンによれば、本発明に係るセラミックヒータを発熱手段として用いているので、耐久性を高いヘアアイロンを提供できる。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１のセラミックヒータの構成を示す一部破断斜視図であり、図１Ｂは、そのセラミック基体２部分の展開図である。
図１Ａは、実施の形態１のセラミックヒータの構成を示す一部破断斜視図であり、図１Ｂは、そのセラミック基体２部分の展開図である。
本実施の形態１のセラミックヒータ1は、図１Ａに示すようにセラミック基体２中に発
熱抵抗体３が内蔵されている。また、実施の形態１のセラミックヒータ１は、発熱抵抗体３に通電する外部電極４をセラミック基体２の表面に備え、その外部電極４にはメッキ層５が形成されて、ロウ材６を介して金属製端子であるリード部材７が接合されている。ここで、特に本実施の形態１のセラミックヒータ１は、外部電極４の厚みが５〜２００μｍとなっていることを特徴とするものである。
熱抵抗体３が内蔵されている。また、実施の形態１のセラミックヒータ１は、発熱抵抗体３に通電する外部電極４をセラミック基体２の表面に備え、その外部電極４にはメッキ層５が形成されて、ロウ材６を介して金属製端子であるリード部材７が接合されている。ここで、特に本実施の形態１のセラミックヒータ１は、外部電極４の厚みが５〜２００μｍとなっていることを特徴とするものである。
この実施の形態１のセラミックヒータ１は、以下のように作製される。
まず、セラミック芯材１０とセラミックシート８を用意して、セラミックシート８の一方の面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印刷して発熱抵抗体３と電極引出部３ａを形成する。
そして、発熱抵抗体３と電極引出部３ａが形成された面が内側となるようにセラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に巻付け、全体を焼成一体化する。
このように、セラミックシート８を発熱抵抗体３が内側になるようにセラミック芯材１０に密着させて焼成することによって、発熱抵抗体３を内蔵するセラミック基体２が製造される。
セラミック基体２を構成するセラミック材料として、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス等の各種セラミックスを用いることができるが、特に、主成分をアルミナまたは窒化珪素とするセラミック材料を採用することが好ましく、これにより急速昇温並びに耐久性に優れたセラミックヒータを得ることが出来る。例えば、アルミナ質セラミックスの場合、Ａｌ２Ｏ３を８８〜９５重量％、ＳｉＯ２を２〜７重量％、ＣａＯを０．５〜３重量％、ＭｇＯを０．５〜３重量％、ＺｒＯ２を１〜３重量％からなる組成が好ましい。なお、上記成分の他、微量の不純物を含んでいてもよい。Ａｌ２Ｏ３含有量が８８重量％未満であると、ガラス質が多くなるため通電時のマイグレーションが大きくなる恐れがある。一方、Ａｌ２Ｏ３含有量が９５重量％を超えると、セラミック基体２中に内蔵された発熱抵抗体３の金属層内に拡散するガラス量が減少し、セラミックヒータ１の耐久性が劣化する恐れがある。また、窒化硅素質セラミックスの場合、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を混合するのが好ましい。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。また、母材の窒化珪素にＭｏＳｉ２やＷＳｉ２を分散させることにより、母材の熱膨張率を発熱抵抗体３の熱膨張率に近づけることにより、発熱抵抗体３の耐久性を向上させることが可能である。
さらに、窒化アルミニウムを用いる場合は、窒化アルミニウムに対して、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ことが好ましい。
なお、実施の形態１において、セラミック芯材１０とセラミックシート８からなるセラミック基体２は、例えば、外径が２〜２０ｍｍ、長さが４０〜２００ｍｍ程度の円柱もしくは円筒形状であり、特に自動車の空燃比センサ加熱用に用いる場合には、外径が２〜４ｍｍ、長さが４０〜６５ｍｍの円柱もしくは円筒形状とすることが好ましい。尚、本実施の形態１では、円筒形状としたが、これに限られるものではなく、平板状のものであってもよい。
発熱抵抗体３及び発熱抵抗体３に接続するように形成された電極引出部３ａは、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とする材質からなり、電極引出部３ａは図２に示すスルーホール９を介して外部電極４に接続されている。
外部電極４は、図２に示すように、セラミック基体２表面におけるスルーホール９の周
辺に形成され、その材質は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするメタライズ層からなる。特に、主成分がＷまたはＷ化合物とすることが好ましく、これらは耐酸化性に優れた高融点金属であるので、外部電極の形状を保持したまま焼結する事が可能となる。そして、外部電極４の厚みＤは５〜２００μｍであることが重要である。厚みＤは外部電極４の全体の平均厚みとしてこの厚みであることが必要である。外部電極４の厚さをこのような範囲に設定すると、セラミック基体２と金属であるロウ材６の熱膨張差に起因した応力を緩和することができ、接合端子部に熱履歴が繰り返し加わるような場合であっても、接合部の強度及び耐久性を充分に確保できる。５μｍ未満であると熱負荷が繰り返し加わる事による熱膨張差により、サイクル試験実施後のリード部材７の接合強度が著しく劣化してしまう問題がある。また、２００μｍを超えると外部電極の厚み方向における接合力が低下してしまい、熱負荷により、外部電極内部からの剥離によるリード部材７の接合強度の劣化が起きる問題がある。
辺に形成され、その材質は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするメタライズ層からなる。特に、主成分がＷまたはＷ化合物とすることが好ましく、これらは耐酸化性に優れた高融点金属であるので、外部電極の形状を保持したまま焼結する事が可能となる。そして、外部電極４の厚みＤは５〜２００μｍであることが重要である。厚みＤは外部電極４の全体の平均厚みとしてこの厚みであることが必要である。外部電極４の厚さをこのような範囲に設定すると、セラミック基体２と金属であるロウ材６の熱膨張差に起因した応力を緩和することができ、接合端子部に熱履歴が繰り返し加わるような場合であっても、接合部の強度及び耐久性を充分に確保できる。５μｍ未満であると熱負荷が繰り返し加わる事による熱膨張差により、サイクル試験実施後のリード部材７の接合強度が著しく劣化してしまう問題がある。また、２００μｍを超えると外部電極の厚み方向における接合力が低下してしまい、熱負荷により、外部電極内部からの剥離によるリード部材７の接合強度の劣化が起きる問題がある。
特に、この厚みＤを５〜５０μｍとすることにより、耐久性をより効果的に向上させることができる。この外部電極４は、電極引出部３ａの裏面にあたるセラミックシート８の他方の主面に、発熱抵抗体３および電極引出部３ａの形成と同じように、プリントもしくは転写等の手法を用いて形成することができる。
尚、この外部電極４を厚く形成する手法として、プリントにおいて使用する製版のメッシュ開口率を上げることで、従来より厚くすることはできる。しかしながら、あまり上げすぎると形成された外部電極４の各面の平滑性に問題が生じるため、今回、他のパラメータも含め検討を進めた。その結果、上記製版のメッシュ開口率の検討とともに、同じくプリントに使用される塗布用のスキージの移動速度を早くする事によりさらに厚く形成する事が可能となった。さらに、プリントする際、前記スキージを上方より押さえる圧力を上げる事によりさらに厚く形成することが可能となる。なお、前記スキージの製版との接触部分の形状も重要であり、その接触部分の形状をより丸くする事により、厚く形成することが可能となる。さらに、前記スキージをスキージの移動方向に寝かせる様に角度を９０度以下とする事によって、厚く形成しやすくなる。さらにまた、プリント前におけるペースト状の外部電極の粘度についても、粘性を上げる事により、厚く形成することが可能となるが、製版からの抜け性を充分考慮しなければならない。さらには、製版自体の厚みを厚くする事も非常に効果的である。
このように、今回、外部電極４を厚く形成するにあたり、開口率やスキージ速度及び圧力並びにスキージ形状や傾き、さらにはペースト状である外部電極の粘度及び製版の抜け性、そして製版自体の厚みと全体のバランスを考え、厚く形成できる優位な条件を見出した。
また、セラミック基体２の表面に形成された外部電極４の幅Ｈ１を、後述のリード部材７の幅Ｈよりも大きくする事により、ロウ材６がリード部材７より外部電極の端部になだらかに流れるようにして、ロウ材のメニスカスを形成することで、強度の安定化を図ることが出来る。ここで、リード部材７の幅Ｈより外部電極４の幅Ｈ１が小さくならない事で強度は保てるが、より好ましくは、Ｈ１をＨの１．１倍以上とする事により、より接合強度を上げることができる。
また、外部電極４にセラミック基体２の主成分からなる添加物が含有されることにより（図示しない）、その添加物がセラミック基体２に拡散し、またセラミック基体２自身も外部電極４に相互拡散する事により、外部電極４のセラミック基体２への密着強度が増す。ここで、セラミック基体２の主成分からなる添加物の外部電極４における配合比率は、好ましくは１〜３０重量％、さらに好ましくは１〜１０重量％であり、これにより、相互拡散による外部電極の密着強度の更なる向上が図れる。
特に、外部電極４の厚みＤが５〜５０μｍであり、かつセラミック基体２の主成分からなる添加物の外部電極における配合比率が１〜１０重量％であることにより、強度並びに耐久性が最も優れたセラミックヒータを得ることが出来る。
なお、外部電極４の表面には、図２に示すように、メッキ層５を形成しても良い。外部電極４にメッキ層５を形成することにより、ロウ材６の流れを良くし、ロウ付け強度を向上させる作用をなす。メッキ層５の材質としては、Ｎｉ、Ｃｒ、もしくはこれらを主成分とする複合材料等からなり、１〜５μｍの厚みで形成される。
そして、外部電極４上には、金属製端子としての耐熱性が良好なＮｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等からなるリード部材７がロウ材６を用いてロウ付けされている。ロウ材６は、その材料としてＡｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等を主成分とし、必要に応じてバインダとなる樹脂や活性金属であるＴｉ、Ｍｏ、Ｖ等の金属を含有するロウ材を用いて形成され、水蒸気を含有する還元雰囲気中で硬化させて形成される。
次に、実施の形態１のセラミックヒータの製造方法について説明する。
まず、アルミナを主成分とし、焼結助剤としてＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計量で４〜１２重量％含有するセラミックスラリーを成形したセラミックシート８を準備する。
セラミックシート８の一方の主面に発熱抵抗体３および電極引出部３ａをプリントもしくは転写等の手法を用いて形成し、電極引出部３ａの裏面にあたるセラミックシート８の他方の主面に外部電極４を同じくプリントもしくは転写等の手法により形成する。
次に、電極引出部３ａと外部電極４との間にスルーホール９を形成し、該スル−ホール９にＷ、Ｍｏ、Ｒｅの少なくとも１種類を主成分とする導電材料を充填するか、もしくはスルーホール９の内側面に塗布することにより、電極引出部３ａと外部電極４が電気的に接続できるようにする。
その後、発熱抵抗体３および電極引出部３ａの上にセラミックシート８とほぼ同等の組成からなるコート層を形成した後、セラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に周回密着して筒状の生成形体を成形する。こうして得られた生成形体を１５００〜１６５０℃の還元雰囲気中で焼成してセラミック基体２とする。
その後、外部電極４の表面に電界メッキ法や無電界メッキ法によりＮｉ、Ｃｒ等の金属からなるメッキ層５を形成する。
次に、Ａｕ−Ｃｕを主成分とするロウ材を用い、外部電極４とリード部材７とを水蒸気を含有した還元雰囲気中で接合する。
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２のセラミックヒータについて、図３Ａ〜Ｃを参照しながら説明する。
次に、本発明に係る実施の形態２のセラミックヒータについて、図３Ａ〜Ｃを参照しながら説明する。
本実施の形態２のセラミックヒータ２１は、内部に発熱抵抗体２３を内蔵したセラミック基体２２を備えた平板状のセラミックヒータであり、セラミック基体２２の開口部２８により露出された取出電極２７にリード部材２４をロウ付け固定した構造となっている。
この実施の形態２のセラミックヒータ２１は、図３Ｂに示すように、セラミックシート２２ａの表面に発熱抵抗体２３とそれに接続される取出電極２７を形成し、その上に、図３Ｃに示すように、開口部２８と凹部２６を形成した別のセラミックシート２２ｂを重ねて密着させ、１５００〜１６５０℃の還元雰囲気中で焼成することにより作製することができる。
実施の形態２のセラミックヒータは、開口部における壁面の角部および凹部における壁面の角部が、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面または半径０．０５ｍｍ以上のＲ面からなる群から選択された少なくとも１つであることを特徴としている。
図４に示すセラミックヒータの場合、開口部２８における壁面の角部２８ｅに半径０．０５ｍｍ以上のＲ面が施されている。これにより、電極部の耐久性を向上させている。また、凹部２６における壁面の角部２６ｅにも半径０．０５ｍｍ以上のＲ面が施されている。
このＣ面またはＲ面加工が０．０５ｍｍ未満では、ロウ材と磁器との熱膨張差による応力が角部２８ｅに集中し、電極部の耐久性を効果的に向上させることは困難である。尚、電極部の耐久性をより向上させるために、より好ましくは、Ｃ面またはＲ面加工は０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上とする。
さらに、開口部２８（または凹部２６）の壁面２２ｓとセラミック基体２の上面との境界である外周上端部３０ｅ（図５Ｂ参照）にも、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面２１ｃを施すのが好ましい（図５Ｃ参照）。また、外周上端部３０ｅには、半径０．０５ｍｍ以上のＲ面を施してもよい。また、外周上端部３０ｅのＣ面またはＲ面加工は、開口部２８及び凹部２６の外周全体にわたって施すことが好ましいが、外周上端部３０ｅにおいてロウ材と磁器との熱膨張差による応力が集中しやすい一部にＣ面またはＲ面加工を施すようにしてもよい。
また、図５Ｃに示すように、開口部２８の壁面２２ｓの上端の外周上端部３０ｅにＣ面２１ｃ（またはＲ面）を形成すれば、リード部材２４の設置の際にリード部材２４を傷つけることを防止できる。この傷は、セラミックヒータ１の使用中に発生する腐食の原因となるので、このようなＣ面２１ｃ（またはＲ面）も耐久性向上に有用である。
このＣ面またはＲ面加工は、セラミックシート２２ｂに開口部を加工する際に、加工くずの発生を抑制することが可能となるので、加工くずが密着するセラミックシート２２ａ、２２ｂ間に挟まって密着不良を発生させ、発熱抵抗体２３の耐久性が低下するような課題を未然に防止できる。
また、図４に示すように、開口部２８により露出される取出電極２７の外周（外辺）の５０％以上がセラミック基体２２中に埋設していることが好ましい。取出電極２７にリード部材２４をロウ付けした場合に、セラミック基体２２との熱膨張率が異なるため、ロウ材が取出電極２７の外周にまで流れ込んだ場合、その外周に熱膨張差による応力が集中する。このため、取出電極２７の外周の５０％以上がセラミックに埋設されずに露出していると、使用中の熱サイクルにより露出した外周部分にクラックが発生しやすくなる。
このような理由で、取出電極２７の外周の５０％以上をセラミック基体２２中に埋設することにより、外周部分におけるクラックの発生を防止でき、耐久性の低下を防止できる。さらに好ましくは、取出電極２７の外周の７５％以上をセラミック基体２２中に埋設するとより効果的にクラックの発生が防止できる。また、開口部２８における壁面２２ｓと
取出電極２７とのなす角度θを６０〜１１０°とすることが好ましい。ここで、壁面２２ｓと取出電極２７とのなす角度θは、図５Ａに示すように、取出電極２７のセラミック基体２２中に埋設された部分の上面と壁面２２ｓとのなす角度である。
取出電極２７とのなす角度θを６０〜１１０°とすることが好ましい。ここで、壁面２２ｓと取出電極２７とのなす角度θは、図５Ａに示すように、取出電極２７のセラミック基体２２中に埋設された部分の上面と壁面２２ｓとのなす角度である。
この角度θが１１０°を越えると、壁面２２ｓ付近まで形成されたロウ材２５の膨張収縮の際の応力がロウ材２５の端部に作用し、ロウ材２５の端部のセラミック基体２２にクラックが発生しやすくなる。
また、角度θが６０°未満になると、セラミックシート２２ａにセラミックシート２２ｂを重ねて密着する際に、開口部２８における取出電極２７とセラミックシート２２ａの界面へ圧力が掛かりにくくなり密着が悪くなって隙間が発生して、取出電極２７の剥離を防止する効果が小さくなってしまうので好ましくない。
さらに、角度θを６０〜９０°とすることがより好ましい。
なお、この壁面２２ｓと取出電極２７とのなす角度θは、取出電極２７と壁面２２ｓとの界面付近（例えば、境界から０．２ｍｍの範囲内）において、１１０°以下、より好ましくは、９０°以下に設定されていれば、ロウ材２５の端部におけるロウ材５の膨張収縮の際の応力の集中が防止でき、セラミック基体２２のクラックを防止できる。
また、図５Ｂに示すように、前記開口部２８の取出電極２７との密着界面に密着の際にセラミック基体２２と同質のペースト２０を配置して焼成し、開口部２８の壁面２２ｓまでロウ材２５が流れないようにすることができる。
このように、開口部２８の壁面２２ｓまでロウ材２５が流れないようにすることにより、角度θが、１１０°以上となっても、ロウ材２５の熱膨張により壁面２２ｓを押し上げるような応力により、開口部２８内の取出電極２７の端部にクラックが発生することを防止できる。
また、セラミックヒータ２１の上に金属板を重ねて使用する場合に、Ｃ面２１ｃ（またはＲ面）付近で欠けが発生するのを防止できる。
また、取出電極２７の厚みについては、１０μｍ以上とすることが好ましく、該厚みが１０μｍ未満では、取出電極２７のセラミック基体２２との密着強度が低く、使用中の熱サイクルに対するリード部材２４の引張強度の耐久性が低下するので好ましくない。
さらに好ましくは１５μｍ以上、理想的には２０μｍ以上とすることが好ましい。
取出電極２７の厚みがリード部材２４の引張強度に影響する理由は、以下の通りである。すなわち、取出電極２７は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等からなる高融点金属が多孔質に焼結している間隙にセラミック基体２２から粒界のガラス成分が前記間隙に拡散し、このアンカー効果で強度が増加する。したがって、取出電極２７の厚みが増すほど、リード部材２４の引張強度が増す。
また、発熱抵抗体２３に用いる材料としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅの単体もしくはこれらの合金、もしくはＴｉＮ、ＷＣ等の金属珪化物、金属炭化物などを使用することも可能である。
発熱抵抗体２３の材料として、これらのような高融点の素材を用いると、使用中に金属の焼結が進むようなことがないので、耐久性が向上する。
図５Ａに示すように取出電極２７の周辺部をセラミック基体２２の間に挟み込むようにすれば、取出電極２４の接合強度を向上させることができる。
図５Ｂに示すように、取出電極２７の表面には、必要に応じて一次メッキ層２９を形成することにより、リード部材２４のロウ付けの際のロウ材２５の流れ性を良好にすることが可能となる。この時、リード部材２４を固定するロウ材２５のロウ付け温度を１０００℃以下に設定すれば、ロウ付け後の残留応力を低減できるので良い。
また、湿度が高い雰囲気中でセラミックヒータ２１を使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ材２５を用いた方が、マイグレーションが発生し難くなるので好ましい。ロウ材２５としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ系の物が使用される。Ａｕ−Ｃｕロウとしては、Ａｕ含有量が２５〜９５重量％とし、Ａｕ−Ｎｉロウとしては、Ａｕ含有量が５０〜９５重量％の成分量の物が使われる。Ａｇ−Ｃｕロウとしては、Ａｇ含有量を６０〜９０重量％、さらに好ましくは７０〜７５重量％とすると、共晶点の組成となりロウ付け時の昇温、降温時の異種組成の合金の生成を防止出来るために、ロウ付け後の残留応力を低減できるので良い。
また、湿度が高い雰囲気中で使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ材２５を用いた方が、マイグレーションが発生しにくくなるので好ましい。
また、ロウ材２５の表面には、高温耐久性向上及び腐食からロウ材２５を保護するために通常Ｎｉからなる２次メッキ層を形成することが好ましい。
また、耐久性向上のためには、２次メッキ層を構成する結晶の粒径を５μｍ以下にすることが効果的で、この粒径が５μｍより大きいと、２次メッキ層の強度が弱く脆いために高温放置環境下ではクラックが発生するおそれがある。
また、理由は定かでないが、２次メッキ層をなす結晶の粒径が小さい方がメッキの詰まりが良い（メッキ層の密度が高い）ためにミクロ的な欠陥を防止出来る物と考えられ、この２次メッキ層としては、硼素系の無電解Ｎｉメッキを用いることが好ましい。
また、無電解メッキの種類は硼素系の無電解メッキの他にリン系の無電解メッキ層被覆する事も可能であるが、高温環境下で使用される可能性があるときは、通常硼素系無電解Ｎｉメッキを施すのが一般的で、２次メッキ後の熱処理温度を変える事で、２次メッキ層の粒径をコントロールする事が出来る。
リード部材２４の材質としては、耐熱性が良好なＮｉ系やＦｅ−Ｎｉ系合金等を使用することが好ましく、これは、発熱抵抗体２３からの熱伝達により、使用中にリード部材２４の温度が上昇し、劣化する可能性があるからである。
中でも、リード部材２４の材質としてＮｉやＦｅ−Ｎｉ合金を使用する場合、その平均結晶粒径を４００μｍ以下とすることが好ましく、平均粒径が４００μｍを越えると、使用時の振動および熱サイクルにより、ロウ付け部近傍のリード部材２４が疲労し、クラックが発生するので好ましくない。
他の材質についても、例えばリード部材２４の粒径がリード部材２４の厚みより大きくなると、ロウ材２５とリード部材２４の境界付近の粒界に応力が集中して、クラックが発生するので好ましくない。
なお、ロウ付けの際の熱処理は、試料間のバラツキを小さくするためには、ロウ材２５の融点より十分余裕をとった高めの温度で熱処理する必要があるが、リード部材２４の平均結晶粒径を４００μｍ以下と小さくするためには、ロウ付けの際の温度をできるだけ下げ、処理時間を短くすればよい。
また、セラミックヒータ２１の材質としてアルミナを用いる場合は、Ａｌ２Ｏ３８８〜９５重量％、ＳｉＯ２２〜７重量％、ＣａＯ０．５〜３重量％、ＭｇＯ０．５〜３重量％、ＺｒＯ２１〜３重量％からなるアルミナを使用することが好ましい。ここで、セラミックスとしてアルミナの例を示したが、本発明で示したことは、アルミナ質セラミックスに限定されることではなく、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス等、また、セラミックヒータ１のみならず、Ａｕ系のロウ付けを実施する全てのものに当てはまる現象である。
実施の形態３．
次に、実施の形態３のセラミックヒータについて図面を参照しながら説明する。
次に、実施の形態３のセラミックヒータについて図面を参照しながら説明する。
本実施の形態３のセラミックヒータは、取出電極２７とリード部材２４とをロウ付けするロウ材３５が異なる以外は、実施の形態２と同様に構成されている。
本実施の形態３の特徴は、取出電極２７とリード部材２４をロウ付けしたロウ付け部３５の構造にある。尚、本発明の実施の形態３のセラミックヒータ１において、ロウ材として用いるＡｇ−Ｃｕロウは、リード部材２４の保持用の材料として最も一般的に用いられているものである。
取出電極２７とリード部材２４の間にあるロウ付け部３５は、図６に示すように取出電極２７側から順に第１層３５ａ、第２層３５ｂ、第３層３５ｃの３層からなる層が形成され、さらにその上に共晶の部分３５ｄが乗った構造となっている。
このような構造を形成するには、取出電極２７の表面にメッキ層を施し、リード部材２４をＡｇ−Ｃｕロウ（ＢＡｇ−８）などのロウ材を用いてロウ付けする。このとき、ロウ材およびメッキ層を構成する材料に応じて、ロウ材の溶解温度（ロウ付け温度）および溶解時間（保持時間）を所定の条件に調整することにより、取出電極２７中の導電材料およびロウ材中の成分をメッキ層中に拡散させる。これにより、取出電極２７と共晶の部分３５ｄとの間に、第１層３５ａ、第２層３５ｂ、第３層３５ｃの３層が形成される。
リード部材２４の材質としては、ＮｉもしくはＦｅ−Ｎｉ系の合金、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等が好適に使用される。
また、取出電極２７の導電材料（Ｍｅと表示する。）としてはＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属の単体もしくは合金が好適に使用される。
取出電極２７に最も近い第１層３５ａは、取出電極２７上に形成されたＮｉからなるメッキ層に取出電極２７から導電材料Ｍｅを拡散させ、ロウ材からＣｕを拡散させることにより形成された層であり、Ｎｉを主成分とするＮｉ（Ｍｅ）Ｃｕ層である。実施の形態３では、このＮｉ（Ｍｅ）Ｃｕ層により取出電極２７とロウ材の接合強度を向上させている。尚、第１層３５ａは、Ｎｉを主成分とするＮｉＷＣｕ層であることが好ましく、このＮｉＷＣｕ層により取出電極２７とロウ材の接合強度をより強固にできる。このＮｉＷＣｕからなる第１層３５ａは、取出電極２７をＷにより形成し、取出電極２７上のＮｉ層に取出電極２７からＷを拡散させ、ロウ材からＣｕを拡散させることにより形成できる。
また、第１層３５ａの上に形成された第２層３５ｂは、Ｎｉを主成分とするＮｉＣｕ層である。この第２層３５ｂ中には、Ｎｉが最も多く含まれている。このようなＮｉリッチの第２層３５ｂは、ロウ付けする前に取出電極２７の表面に形成されたメッキ層のＮｉとロウ材３５のＣｕとによって構成される。この第２層３５ｂは、Ｗが固溶した第１層３５ａの保護層として作用する。
さらに前記第２層３５ｂの上に形成される第３層３５ｃは、Ｃｕを主成分とするＣｕＮｉ層である。この第３層３５ｃ中には、Ｃｕが最も多く含まれている。また、この第３層３５ｃ中には、Ａｇが含まれている場合もある。この第３層３５ｃは、Ａｇ−Ｃｕロウの本来の共晶相３５ｄと取出電極２７との熱膨張差による応力を緩和する応力緩和層として作用する。
第２層３５ｂと第３層３５ｃは、上記のように組成が異なるので、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真により、色調の差から識別することができる。
以上のように構成された実施の形態３のセラミックヒータでは、共晶の部分３５ｄと取出電極２７との間に、上記のような第１層３５ａ、第２層３５ｂ、第３層３５ｃを形成することにより、リード部材２４の引張強度を向上させるとともに、耐久性を向上させることが可能となる。
これら第１層３５ａ、第２層３５ｂ、第３層３５ｃは、それぞれ、平均厚みを２〜３０μｍとすることが好ましく、さらに好ましくは、２〜２０μｍ、よりいっそう好ましくは２〜１２μｍとする。
それらの厚みが２μｍ未満では、リード部材２４の引張強度を効果的に向上させることができず、また、前記厚みが３０μｍを越えると、特に各層間の特性の差が効いてくるため脆くなる傾向があり、使用時間が長くなるにつれ引張強度が低下するようになり好ましくない。
第２層３５ｂの厚みは、取出電極２７の上に形成されたＮｉメッキ層の厚みに影響され、そのＮｉメッキ層の厚みは、２〜３０μｍとすることが好ましい。
第３層３５ｃは、Ａｇ−Ｃｕロウ材の共晶層とＮｉメッキ層との間に両者の反応生成中間層として生成する。
第１層３５ａ、第２層３５ｂ、第３層３５ｃの厚みは、ロウ材の溶解温度（ロウ付け温度）および溶解時間（保持時間）に影響される。ロウ材のロウ付け温度および保持時間は、ロウ材を構成する材料、メッキ層を構成する材料に応じて適宜決定され、特に限定されるものではない。例えばＡｇ−ＣｕロウとしてＢＡｇ−８（ＪＩＳ規格）を用いて、ロウ付け温度を８００〜９００℃程度に設定した場合、その保持時間は０．５〜５時間程度、好ましくは１〜５時間程度、より好ましくは１〜２時間程度に調整するのがよい。
また、以上の実施の形態２及び３のセラミックヒータにおいては、セラミック基体２２の材質として、アルミナ、ムライト、フォルステライト等の酸化物セラミックスや、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックス等を使用可能であるが、酸化物セラミックスを使用することが好ましい。
また、図７は、本発明に係る実施の形態２又は３に記載のセラミックヒータを用いたヘアアイロンの一例を示す斜視図である。
このヘアアイロンは、先端のアーム４２の間に髪毛を挿入し、取手４１を掴むことにより、髪毛を加熱しながら加圧して髪毛を加工する。アーム４２の内部には、セラミックヒータ４６が挿入されており、髪毛と直接触れる部分には、ステンレス等の金属板４３が設置されている。
また、アーム４２の外側には火傷防止のために耐熱プラスチック製のカバーを装着した構造となっている。
以上、本発明の実施の形態に係るセラミックヒータについて説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
（実施例１）
実施例１では、実施の形態１に係る発明の有効性を確認するためにテスト品を作製し、下記試験を実施した。
実施例１では、実施の形態１に係る発明の有効性を確認するためにテスト品を作製し、下記試験を実施した。
先ず、図１に示すようなセラミックヒータ試料を得るため、セラミック基体２としてＡｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計１０重量％以内になるように調整したセラミックシート８に、Ｗ−Ｒｅからなる発熱抵抗体３とＷからなる電極引出部３ａをプリントした。また、セラミックシート８の裏面には外部電極４をプリントした。
そして、Ｗからなる電極引出部３ａの末端には、スルーホールを形成し、ここにペーストを注入することにより外部電極４と電極引出部３ａ間の導通をとった。スルーホールの位置は、ロウ付けを実施した場合にロウ付け部の内側に入るように形成した。
次いで、発熱抵抗体３の表面にセラミックシート８と略同一の成分からなるコート層を形成して充分乾燥した後、さらに上記セラミックシート８と略同一の組成のセラミックスを分散させた密着液を塗布して、こうして準備したセラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に密着し、１５００〜１６００℃で焼成した。
さらに、上記外部電極４の表面にＮｉからなるメッキ層５を形成し、還元雰囲気中７００〜８００℃で熱処理した後、Ａｕ−Ｃｕからなるロウ材６を用いて、Ｎｉからなる直径０．８ｍｍのリード部材７を還元雰囲気中８３０℃でロウ付けし、さらにその表面にＮｉからなるメッキ層を端部に形成して７００℃で熱処理した。
上記のようにして得られたセラミックヒータに関して、外部電極４の厚み及び添加物配合比率を種々振って、試料を作製した。
かくして得られたセラミックヒータ試料の抵抗値をデジタルマルチメータを用いて測定し、デジタル値のちらつきがないか、安定性を確認した。
そして、セラミックヒータを水平にして、保持金具で固定し、リード部材のロウ付け面に対して垂直方向にリード部材を引っ張り、リード部材７の初期接合強度をデジタル式のフォースゲージにて測定した。
さらに、得られたセラミックヒータの試料の電極部の高温の耐久性について評価実施した。セラミックヒータを高温耐久炉に入れて、４００℃にて３分の高温放置後、３分間で
１００℃未満になるようなサイクル評価を、継続実施して３０００サイクル実施後のリード部材の引っ張り強度を調査した。これらの結果を表１に示す。
１００℃未満になるようなサイクル評価を、継続実施して３０００サイクル実施後のリード部材の引っ張り強度を調査した。これらの結果を表１に示す。
表１に示す通り、外部電極厚みが５〜２００μｍである試料（Ｎｏ．３〜２８）は、初期接合強度で７０Ｎ以上を有しており、充分な強度が確保できている。さらに、サイクル実施後のリード部材７の接合強度についても、５０Ｎ以上の実用上問題の起きない強度を確保することが出来ている。
なかでも、外部電極に添加物を配合した試料（Ｎｏ．４〜８，１０，１２，１４，１６〜２０，２２，２４〜２８）は、初期接合強度で１００Ｎ以上を有し、サイクル実施後の接合強度も７０Ｎ以上と高く、さらに充分な強度が確保できている。
さらにその中でも、添加物配合比率が１重量％から３０重量％の試料（Ｎｏ．４〜７，１０，１２，１４，１６〜１９，２２，２４〜２７）については、初期接合強度及びサイクル実施後の接合強度が充分確保されている上、抵抗も安定しており、ちらつきがなく、
製品の特性の安定性にも優れている。
製品の特性の安定性にも優れている。
そしてさらに、外部電極の厚みが５μｍ〜５０μｍで添加物配合比率が１重量％から１０重量％の試料（Ｎｏ．４〜６，１０，１２，１４，１６〜１８）については、サイクル実施後のリード部材の接合強度についてまでも、初期接合強度とほぼ変わらない１００Ｎ以上の強度を有しており、特に優れていると言える。
次に、得られたセラミックヒータの外部電極４の幅Ｈ１を外部電極の厚み毎に振って、試料を作製した。
そして、上記同様、セラミックヒータ試料の初期接合強度と耐久試験３０００サイクル実施後のリード部材７の接合強度を調査した。これらの結果を表２に示す。
表２に示す通り、外部電極の幅Ｈ１がリード部材の幅Ｈより大きい試料（Ｎｏ．３２〜３５，３７〜４０，４２〜４５）については、初期接合強度で１００Ｎ以上を有し、且つ、サイクル実施後のリード部材７の接合強度についても、７０Ｎ以上の強度を有しており、充分な強度が確保されている。
その中でも、外部電極の幅Ｈ１がリード部材の幅Ｈより１．１倍以上大きい試料（Ｎｏ．３３〜３５，３８〜４０，４３〜４５）については、サイクル実施後のリード部材７の接合強度についてまでも、初期接合強度とほぼ変わらない１００Ｎ以上の強度を有しており、特に優れていると言える。
（実施例２）
次に説明する実施例２〜５は、本発明に係る実施の形態２に関係した実施例である。
次に説明する実施例２〜５は、本発明に係る実施の形態２に関係した実施例である。
Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計１０重量％以内になるように調整したセラミックシート２２ａを準備し、該セラミックシート２２ａの表
面に図３Ｂに示したようにＷからなるペーストをプリントして発熱抵抗体２３と取出電極２７を形成した。
面に図３Ｂに示したようにＷからなるペーストをプリントして発熱抵抗体２３と取出電極２７を形成した。
その後、別のセラミックシート２２ｂに種々形状を変更した開口部２８と凹部２６を形成し、前記セラミックシート２２ａの上にセラミックシート２２ｂを重ねて密着し、１６００℃の還元雰囲気中で焼成して、それぞれ長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み１．２ｍｍのセラミックヒータ１を各２０本準備した。
この時、開口部２８と凹部２６の形状は、矩形形状の開口部２８に４辺にかかる角部２８ｅについて、開口部２８打ち抜き用の金型形状を変更して、Ｃ面またはＲ面の大きさを０．０１ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍと変更した。
そして、開口部２８に露出した取出電極２７の表面に無電界Ｎｉメッキを施し、その後、０．６ｍｍ径のＮｉ線をＡｇ−Ｃｕロウ（ＢＡｇ−８）を用いてロウ付けした。
このようにして準備したセラミックヒータ２１の両面に、セラミックヒータ２１全体を覆うように長さ１１０ｍｍ、幅１２ｍｍ、厚み５ｍｍのアルミニウム板を設置し、セラミックヒータ２１の中央部でそれぞれ密着固定し、加速試験として、セラミックヒータ２１の最高温度部が３００℃になるように電圧を５分間印加し、５分間空気を吹きかけて４０℃以下まで全体を強制空冷する熱サイクル試験を３０００サイクル繰り返して、セラミックヒータ１のリード部材２４の引張強度変化を確認した。
引張強度は、それぞれＮ＝１０の平均を取った結果を表３に示した。
表３から判るように、Ｃ面取りを施さなかったＮｏ．４６、Ｃ面取り寸法が０．０５ｍｍ未満のＮｏ．４７、４８は耐久試験後の引張強度が３０Ｎ以下に低下した。
これに対してＣ面取り寸法が０．０５ｍｍ以上のＮｏ．４９〜５３は、４０Ｎ以上の強度を示した。
さらに、Ｃ面取り寸法が０．２ｍｍ以上のＮｏ．５１〜５３は、６０Ｎ程度の強度を示
し、Ｃ面取りをＲ面取りに変えたＮｏ．５５、５６についても、同様の結果を示したが、Ｎｏ．５４については耐久試験後の引張強度が３０Ｎ以下に低下した。
し、Ｃ面取りをＲ面取りに変えたＮｏ．５５、５６についても、同様の結果を示したが、Ｎｏ．５４については耐久試験後の引張強度が３０Ｎ以下に低下した。
（実施例３）
ここでは、セラミックヒータ２１の開口部２８において、セラミック基体２２中に埋設される取出電極２７の外周の割合を３０％、５０％、７０％、９０％と変更して、セラミックヒータ２１単体で、４００℃の恒温槽にセラミックヒータ２１を１０分間入れて温度を安定させ、取り出した後、５分間空気を吹き付けて４０℃以下まで冷却する熱サイクル試験を２０００サイクル実施し、リード部材２４の引張強度を測定した。
ここでは、セラミックヒータ２１の開口部２８において、セラミック基体２２中に埋設される取出電極２７の外周の割合を３０％、５０％、７０％、９０％と変更して、セラミックヒータ２１単体で、４００℃の恒温槽にセラミックヒータ２１を１０分間入れて温度を安定させ、取り出した後、５分間空気を吹き付けて４０℃以下まで冷却する熱サイクル試験を２０００サイクル実施し、リード部材２４の引張強度を測定した。
引張試験は、リード部材２４の端部をセラミックヒータ２１の周面に垂直な方向に引っ張ってその剥離強度を測定した。
なお、リード部材２４としては、０．６ｍｍ径のＮｉ線を用い、ロウ材２５は、Ａｇ−Ｃｕロウ（ＢＡｇ−８）を用いた。
引張強度は、それぞれＮ＝１０の平均を取り、試料の作製方法については、実施例２と同様の手法で作製した結果を表４に示した。
表４から判るように、セラミック基体２２中に埋設した取出電極２７の外周の割合が３０％のＮｏ．５７は、耐久試験後のリード部材２４の剥離強度が２０Ｎであったが、５０％以上としたＮｏ．５８〜６０は、５０Ｎ以上と良好な引張強度を示した。
（実施例４）
ここでは、セラミックヒータ２１の開口部２８の壁面２２ｓと取出電極２７のなす角度θと熱サイクル耐久試験後のリード部材２４の引張強度を測定した。
ここでは、セラミックヒータ２１の開口部２８の壁面２２ｓと取出電極２７のなす角度θと熱サイクル耐久試験後のリード部材２４の引張強度を測定した。
角度θを、５０°、６０°、８０°、９０°、１００°、１１０°、１２０°と変更したサンプルを準備した。
耐久試験は、実施例３と同様にして評価し、それぞれｎ＝１０評価し、その平均をデータとして記載した結果を表５に示した。
表５から判るように、角度θが５０°であるＮｏ．６１は、耐久試験後の引張強度が５０Ｎ以下となり、また、角度θが１２０°であるＮｏ．６７も、引張強度が５０Ｎ以下となったのに対し、角度θが、６０〜１１０°であるＮｏ．６２〜６６は、引張強度が６０Ｎ以上の良好な値を示した。
（実施例５）
ここでは、取出電極２７の厚みと耐久試験後の引張強度との関係を調査した。
ここでは、取出電極２７の厚みと耐久試験後の引張強度との関係を調査した。
取出電極２７の厚みを５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍと変化したサンプルをそれぞれ２０本づつ準備し、実施例３と同様にして耐久評価を評価した結果を表６に示した。
表６から判るように、取出電極２７の厚みを５μｍとしたＮｏ．６８は、耐久試験後の引張強度が３０Ｎと低くなったが、前記厚みを１０〜１００μｍとしたＮｏ．６９〜７４は、良好な耐久性を示した。
また中でも、前記厚みを２０μｍ以上としたＮｏ．７０〜７４は、６０Ｎ以上の強度を示した。
（実施例６）
実施例６は、実施の形態３に関係した実施例である。
実施例６は、実施の形態３に関係した実施例である。
Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計１０重量％以内になるように調整したセラミックシート２２ａを準備し、該セラミックシート２２ａの表面にＷからなるペースト１０を図３Ｂに示すようにプリントして発熱抵抗体２３と取出電
極２７を形成した。
極２７を形成した。
次に、別のセラミックシート２２ｂに開口部２８と凹部２６を形成し、前記セラミックシート２２ａの上にセラミックシート２２ｂを重ねて密着し、１６００℃の還元雰囲気中で焼成して、それぞれ長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み１．２ｍｍのセラミックヒータ２１を各２０本準備した。
そして、開口部２８に露出した取出電極２７の表面に厚み５μｍの無電界Ｎｉメッキを施し、０．６ｍｍΦのＮｉ線をＡｇ−Ｃｕロウ（ＢＡｇ−８）を用いてロウ付けした。
また、無電界Ｎｉメッキに代えて無電界のＣｒメッキを施したサンプルも合わせて評価した。
この時にロウ付けの条件を、それぞれ温度８００℃、８５０℃、９００℃、保持時間を０．５時間、１時間、２時間、５時間と振ってロウ付けを実施した。
そして、連続使用における耐久性確認のため、初期の引張強度と４００℃×８００時間連続通電後の引張強度を測定した。引張試験は、リード部材２４の端部をセラミックヒータ２１の主面に垂直な方向に引っ張ってその剥離強度を測定した。
また、各ロット２個ずつ断面を電子顕微鏡にて観察し、取出電極２７とロウ材との界面付近の組織を確認した。
なお、リード部材２４としては、径１．０ｍｍのＮｉ線を用いた。
結果を表７（表７−１，表７−２）に示す。
表７から判るように、取出電極２７とロウ材との界面付近に、図６に示すような３層構造が見られないＮｏ．７５、７９は、耐久試験後の引張強度が２００Ｎ以下に低下したが、前記界面付近に３層構造が見られたＮｏ．７６，７７、７８、８０〜８７は、２００Ｎ以上の高い引張強度が得られた。
（実施例７）
実施例７も、実施の形態３に関係した実施例であり、ここでは、メッキ層の厚みを１，２、４、８、１２μｍと調整して、その影響を耐久試験により確認した。
実施例７も、実施の形態３に関係した実施例であり、ここでは、メッキ層の厚みを１，２、４、８、１２μｍと調整して、その影響を耐久試験により確認した。
ロウ材としては、Ａｇ−ＣｕロウのＢＡｇ−８を用いて、９００℃×１時間処理してロウ付けした。その他については、実施例６と同様にして表８に示したようなサンプルを作製した。
このようにして準備したセラミックヒータ２１の両面に、セラミックヒータ２１全体を覆うように長さ１１０ｍｍ、幅１２ｍｍ、厚み５ｍｍのアルミニウム板を設置し、セラミックヒータ２１中央部でそれぞれ密着固定し、加速試験として、セラミックヒータ２１の最高温度部が３００℃になるように電圧を５分間印加し、５分間空気を吹きかけて４０℃以下まで全体を強制空冷する熱サイクル試験を３０００サイクル繰り返して、セラミックヒータ２１の抵抗変化を確認した。
その他、試料の作製方法については、実施例６と同様の手法で作製した。
結果を表８に示す。
表８から判るように、メッキ厚みが１μｍであったＮｏ．８８は、耐久試験後、１００Ｎ以下の引張強度しか得られなかったが、メッキ厚みが２〜１２μｍのＮｏ．８９〜９２は、耐久試験後、１００Ｎ以上の良好な引張強度を示した。
１，２１：セラミックヒータ
２，２２：セラミック基体
３，２３：発熱抵抗体
３ａ：電極引き出し部
４：外部電極
５：メッキ層
６，２５：ロウ材
７，２４：リード部材
８，２２ａ，２２ｂ：セラミックシート
９：スルーホール
１０：セラミック芯材
２０：ペースト
２１ｃ：Ｃ面
２２ｓ：壁面
２６：凹部
２６ｅ：凹部における壁面の角部
２７：取出電極
２８：開口部
２８ｅ：開口部における壁面の角部
２９：メッキ層
３０ｅ：外周上端部
２，２２：セラミック基体
３，２３：発熱抵抗体
３ａ：電極引き出し部
４：外部電極
５：メッキ層
６，２５：ロウ材
７，２４：リード部材
８，２２ａ，２２ｂ：セラミックシート
９：スルーホール
１０：セラミック芯材
２０：ペースト
２１ｃ：Ｃ面
２２ｓ：壁面
２６：凹部
２６ｅ：凹部における壁面の角部
２７：取出電極
２８：開口部
２８ｅ：開口部における壁面の角部
２９：メッキ層
３０ｅ：外周上端部
Claims (7)
- セラミック基体と、
前記セラミック基体中に内蔵された発熱抵抗体と、
前記セラミック基体に設けられた開口部から露出し、前記発熱抵抗体に電気的に接続された取出電極と、
該取出電極にロウ付けされたリード部材とを備え、
前記開口部の壁面の一部に凹部が設けられるとともに、該凹部に前記リード部材が挿入されるようにして前記取出電極に前記リード部材がロウ付けされていて、
前記開口部における壁面の角部および前記凹部における壁面の角部が、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面または半径０．０５ｍｍ以上のＲ面からなる群から選択された少なくとも１つであるセラミックヒータ。 - 前記開口部における外周上端部の少なくとも一部が、面取寸法０．０５ｍｍ以上のＣ面または半径０．０５ｍｍ以上のＲ面からなる群から選択された少なくとも１つである請求項１に記載のセラミックヒータ。
- 前記開口部における前記取出電極の外周の５０％以上をセラミック基体中に埋設した請求項１または請求項２に記載のセラミックヒータ。
- 前記開口部の壁面と前記セラミック基体中に埋設された取出電極の表面とのなす角度θを６０〜１１０°とした請求項３に記載のセラミックヒータ。
- 前記取出電極の厚みを１０μｍ以上とした請求項１乃至４のいずれかに記載のセラミックヒータ。
- 前記取出電極の上に、メッキ層が設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載のセラミックヒータ。
- 請求項１〜６に記載のセラミックヒータを発熱手段として用いたことを特徴とするヘアアイロン。
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