JP5405929B2 - セラミックヒータ - Google Patents

Description

本発明は、ガス濃度を検出するためのガスセンサ等に用いられるセラミックヒータに関する。

従来、例えばエンジン等では、ガス濃度（ひいては空燃比）を検出するためのガスセンサが設置される。そして、このようなガスセンサでは、センサ素子を活性化するためのセラミックヒータが設けられる。

この種のセラミックヒータとしては、アルミナ等のセラミック基体中に、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなる発熱抵抗体を埋設したものが用いられている。そして、セラミックヒータの外周面には、発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドが設けられ、この電極パッドには、発熱抵抗体に外部から電圧を印加するための接続端子がロウ材によりロウ付けされる。この電極パッドは発熱抵抗体と同様にタングステンやモリブデン等の高融点金属からなるものである（例えば、特許文献１参照）。

また、ガスセンサは高温環境下や温度変化の激しい環境下での使用頻度が多いため、例えばセラミックヒータのロウ付けの部分（以下、ロウ材部と記載する）の熱耐久性の向上が求められている。この点については、銅を含むロウ材を用いることで、ロウ材部の熱耐久性の向上が図られている。さらに、ロウ材に含まれる銅を酸化から防ぐために、ロウ材部の表面にはメッキ層が形成される。加えて、電極パッドは高温下で酸素が侵入すると破壊されてしまうため、その電極パッドの表面も含めてメッキ層が形成される。そして、このようなメッキ層は下地（メッキ層と接合する箇所）との密着性を高めるために熱処理されるようになっている。

特開２００５−３３１５０２号公報

ところで、上記のようなメッキ層としては、Ａｕメッキ層やＰｔメッキ層等で構成することが耐食性の点では好ましい。一方、ＡｕメッキやＰｔメッキは高価であり、コストがかかってしまうという問題がある。

これに対し、より安価なメッキとしては、ニッケルメッキやニッケルリンメッキ、ニッケルボロンメッキ等のニッケルを主成分とするメッキ（以下、ニッケルメッキと言う）がある。なお、このニッケルメッキは、ＡｕメッキやＰｔメッキと比較して耐食性は劣るかもしれないが、メッキ厚をＡｕメッキ層やＰｔメッキ層よりも大きくすることによってＡｕメッキ層やＰｔメッキ層と略同等な耐食性を得ることが可能である。

しかしながら、ニッケルメッキ厚を大きく（厚く）すればするほど、熱処理の際にクラックやピンホール（以下、クラック等とも記載する）が発生し易くなる。特に、ニッケルボロンメッキの場合は、硬度が高いことからそのクラック等の発生が顕著に生じる。ニッケルメッキ層にクラック等が存在すると、そのクラック等から侵入する酸素によって、ロウ材部が酸化・腐食したり、或いは電極パッドが酸化・破壊したりするなどの不都合が生じる。また、ニッケルメッキ層を厚くすればするほど、環境の温度変化に伴って生じるニッケルメッキの応力や、或いはニッケルメッキ中の異物などが原因で、ニッケルメッキ層が剥れたりするなどの異常も生じやすくなる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、コストをかけなくてもより高い耐食性を備えるセラミックヒータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本願発明は、内部に発熱抵抗体が埋設され、発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、電極パッドの表面上に設けられたロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、ロウ材部及び電極パッドが外部に露出しないように、直接又は他部材を介してロウ材部及び電極パッドを一体的に覆うＮｉを主成分とするメッキ層と、を備えるセラミックヒータであり、そのメッキ層は、次のように構成されている。

まず、メッキ層は、６μｍ以上１５μｍ以下の厚みを有するとともに複数の層から構成されている。また、メッキ層を構成する複数の層のうち、最もロウ材部に近い第１メッキ層の厚みは、前記メッキ層のうちその第１メッキ層以外の残りの層の合計厚みよりも小さくなっており、０．５μｍ以上３μｍ以下である。

このように、メッキ層の厚みを６μｍ以上の厚みとすることで、Ｎｉメッキ層であっても、Ａｕメッキ層やＰｔメッキ層と略同等な耐食性を得ることが可能である。なお、６μｍ未満であれば、充分な耐食性を得られない虞がある。

さらに、セラミックヒータにおいて、ロウ材部側（電極パッド側）に形成された第１メッキ層は相対的に薄く形成されるため、その第１メッキ層においてはクラック等（クラックやピンホール等）の発生が抑制されることは勿論であるが、下地（ロウ材部や電極パッド等）との密着性が良くなるとともにその第１メッキ層におけるメッキの応力（環境の温度変化に伴い生じるメッキの応力）が小さくなる。このため、第１メッキ層と下地との関係では、剥れ等が生じにくくなる。

そして、第１メッキ層上に第１メッキ層よりも厚いメッキ層（以下、表面メッキ層という）を形成する。このため、第１メッキ層の欠点を補うことができる。具体的に、密着性向上、応力低減の観点から第１メッキ層が薄く形成されることでその第１メッキ層の耐食性が必ずしも充分でないとしても、第１メッキ層よりも厚く形成された表面メッキ層によって耐食性を補うことができる。しかも、表面メッキ層の厚さをより大きくしたとしても、表面メッキ層にとっての下地が第１メッキ層であるから、同主成分のため密着性も確保することができる。

さらに、仮に、第１メッキ層、表面メッキ層においてクラック等が発生するとしても、第１メッキ層におけるクラック等の発生箇所と、表面メッキ層におけるクラック等の発生箇所とが重複する可能性は極めて低く、クラック等の発生の影響を無くす或いは低減することができる。例えば、第１メッキ層のある箇所にてクラック等が発生したとしても、第１メッキ層の上に表面メッキ層を形成することで第１メッキ層におけるクラック等を覆ってしまうことができる。このため、耐食性を良好に維持できる。

なお、表面メッキ層は、１層にて形成されていても良いし、複数の層にて形成されていても良い。表面メッキ層が複数の層にて形成されている場合には、それぞれの層の合計厚みを表面メッキ層の厚みとする。また、「メッキ層が複数の層にて形成されている」ことは、メッキ層を含むロウ材部の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による高倍観察にて確認することができる。

また、本願発明に係るセラミックヒータでは、ロウ材部を形成するロウ材の成分が第１メッキ層に含侵していることが好ましい。これによれば、ロウ材部と第１メッキ層との密着性が高まり、さらには、ロウ材部とメッキ層との密着性が高まり、メッキ剥がれ等が生じにくいメッキ層を得ることができる。

また、本願発明に係るセラミックヒータでは、メッキ層のうち、外表面に露出する層である第２メッキ層はロウ材の成分を含有しないことが好ましい。換言すれば、ロウ材部を形成するロウ材の成分が第２メッキ層までは拡散しないということである。ロウ材部を構成するロウ材がメッキ層に含侵することで密着性が向上することは既に述べたが、含侵の程度によっては逆に耐食性の低下を招く。例えば、ロウ材が第２メッキ層まで含浸して拡散すると、そのメッキ層の表面の酸化を招き、耐食性が劣ってしまうことがある。この点、本願発明のセラミックヒータによれば、第２メッキ層にはロウ材が含浸しないため、その第２メッキ層の耐食性を良好に保つことができる。

また、本願発明に係るセラミックヒータでは、ロウ材部は、電極パッドの一部に設けられており、第１メッキ層と電極パッドの間には、Ｎｉを主成分とする第３メッキ層を有しており、第３メッキ層の厚みは、第１メッキ層の厚みよりも小さいことが好ましい。電極パッドとロウ材との密着性を向上させるために、電極パッド上に第３メッキ層を設けることがあるが、ロウ材部が電極パッド上に一部設けられる場合、第３メッキ層は第１メッキ層と電極パッドとの間に配置されることがある。この場合においても、第３メッキ層の厚みが第１メッキ層の厚みよりも小さいことで、第１メッキ層の密着性を維持できる。

本実施形態のセラミックヒータ１００の外観を表した斜視図である。 本実施形態のセラミックヒータ１００の内部構成を表した分解斜視図である。 電極部１２０の周囲部分における部分断面図である（Ａ−Ａ矢視）。 電極部１２０の周囲部分における部分断面図である（Ｂ−Ｂ矢視）。 ニッケルボロンメッキ膜１２５を観察した顕微鏡写真を示す図である。 本発明の効果を確認する実験結果を示す図である。

本発明を具体化したセラミックヒータの実施形態について、図面を参照して説明する。
尚、本実施形態のセラミックヒータは、図示しない有底筒状をなす固体電解質管の内外面それぞれに電極層が形成されたセンサ素子に内挿されて使用され、該センサ素子を加熱するためのものである。加熱対象のセンサ素子としては、自動車や各種内燃機関における各種制御（例えば、空燃比フィードバック制御など）に使用するために、測定対象ガス（排ガス）中の特定ガス（酸素）を検出するガスセンサ素子などが挙げられる。

まず、図１，図２を参照して、本実施形態のセラミックヒータ１００の構造について説明する。
図１は、セラミックヒータ１００の外観を表した斜視図である。図２は、セラミックヒータ１００の内部構成を表した分解斜視図である。尚、以下では、セラミックヒータ１００の加熱部１１０（図１参照）側を先端側とし、電極部１２０（図１参照）側を後端側として説明する。

図１に示すように、セラミックヒータ１００は、発熱抵抗体１４１を有するセラミック基体１０５と、セラミック基体１０５より露出されるとともに発熱抵抗体１４１に通電するための電極パッド１２１と、導電性のロウ材により電極パッド１２１に接合される接合部材１３０と、を備え、丸棒状（略円柱形状）に構成されてなる。

セラミックヒータ１００は、セラミック基体１０５の後端側に設けられた電極部１２０を介して電源装置から発熱抵抗体１４１に対して通電されることで、発熱抵抗体１４１が発熱する構成である。尚、発熱抵抗体１４１のうち発熱する部分（後述する発熱部１４２（図２参照））は、セラミック基体１０５の先端側に配置されている。つまり、セラミックヒータ１００は、セラミック基体１０５のうち先端側の加熱部１１０が発熱することで、加熱対象物（センサ素子など）を加熱するよう構成されている。

図２に示すように、セラミックヒータ１００は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管１０１の外周に、絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシートからなる第１シート部材１４０，第２シート部材１４６が巻き付けられ、これが焼成されることによって製造される。

第１シート部材１４０の上には、ヒートパターンとしてのタングステン系の材料を主体とする発熱抵抗体１４１が形成されている。発熱抵抗体１４１は、加熱部１１０（図１参照）に相当する位置に形成される発熱部１４２と、発熱部１４２の両端のそれぞれに接続される一対のリード部１４３と、を備えて構成される。

また、第１シート部材１４０の後端側には、２個の貫通孔１４４が形成されている。一対のリード部１４３は、２個の貫通孔１４４を介して、セラミックヒータ１００の外表面上に形成される２つの電極パッド１２１と電気的に接続される。

また、第２シート部材１４６は、第１シート部材１４０のうち発熱抵抗体１４１が形成される側の面に圧着されるシートである。
第２シート部材１４６のうち第１シート部材１４０とは反対側の表面にアルミナペーストが塗布され、この塗布面を内側にして第１シート部材１４０、第２シート部材１４６が碍管１０１に巻き付けられて外周から内向きに押圧されることにより、セラミックヒータ成形体が形成される。その後、セラミックヒータ成形体が焼成されることにより、セラミックヒータとして形成される。

次に、図１及び図２に示すように、セラミックヒータ１００の電極部１２０には、陽極側及び陰極側となる２つの電極パッド１２１が形成されている。この電極パッド１２１は、上記した２つの貫通孔１４４（図２参照）に対応する第１シート部材１４０の外面の位置に２ヶ所、それぞれ設けられている。発熱抵抗体１４１のリード部１４３との導通は、貫通孔１４４の内部に充填される導電層１４５（後述する図３参照）を介して行われる。尚、電極パッド１２１の表面には、後述するメッキによる金属層（後述する図３に示すニッケルメッキ膜１２２）が形成される。

また、セラミックヒータ１００においては、接合部材１３０の接合部１３１が、銅を主体とするロウ材部１２４（後述する図３，図４参照）を用いて電極パッド１２１にロウ付けされている。

接合部材１３０は、ニッケルからなり、平板状に切り出されたカシメ部１３５と、そのカシメ部１３５の先端から延設された接続部１３４と、を備えて構成される。
接続部１３４の先端部分は、厚み方向に段状に折り曲げられて、接合部１３１として形成されている。また、接合部材１３０は、接続部１３４とカシメ部１３５との間にて、接続部１３４の長手方向を軸として略直角にひねるようにねじ曲げられている。

そして、接合部材１３０は、カシメ部１３５に図示しない外部回路接続用のリード線などがカシメ固定されることで、リード線などを介して外部回路（外部電源装置）との導通が図られる。

このような形状に構成される２つの接合部材１３０は、２つの電極パッド１２１のそれぞれに接合されて、セラミックヒータ１００に電圧を印加する際の陽極側端子及び陰極側端子として機能する。

次に、図３，図４を参照して、電極部１２０の構造について説明する。
図３は、図１に示すセラミックヒータ１００におけるＡ−Ａ矢視図であり、図４は、図１に示すセラミックヒータ１００におけるＢ−Ｂ矢視図である。両図は、より具体的には電極部１２０の周囲部分における部分断面図である。尚、図３，図４において、接合部材１３０からセラミックヒータ１００の中心軸に向かう方向（図中紙面下方向）を下方向として、また、セラミックヒータ１００の中心軸から接合部材１３０に向う方向（図中紙面上方向）を上方向として説明する。

図３，図４に示すように、電極部１２０に形成された電極パッド１２１は、碍管１０１の外周に巻かれた第１シート部材１４０の外面１５０に形成され、貫通孔１４４の導電層１４５を介して第１シート部材１４０の内面１５１に形成されている発熱抵抗体１４１のリード部１４３と導通されている。

この電極パッド１２１は、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素からなる主体材料を８０重量％以上含むパッド状の金属層である。タングステンやモリブデンは、銅系のロウ材部１２４との接合性がよく、また、融点が高く耐熱性に優れているので、電極パッド１２１の組成として好適である。

接合部材１３０は、ニッケルを９０重量％以上含むニッケル部材からなる。
接合部材１３０の接合部１３１は、図３，図４に示したように、ロウ材部１２４により電極パッド１２１に接合されている。具体的には、電極パッド１２１の略中央に接合部１３１を対向させ、その電極パッド１２１と接合部１３１を接続するようにロウ材部１２４が形成されている。接合部１３１と電極パッド１２１とを接合するロウ材部１２４は、例えば５０重量％を上回る量の銅を含有している。尚、ロウ材部１２４としては例えばＣｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｃｕ系のもので銅を５０重量％以上含むものであれば良い。

そして、ロウ材部１２４により互いに接合された接合部１３１及びニッケルメッキ膜１２２を介してロウ材部１２４が形成されていない電極パッド１２１の上に、ニッケルボロンによるメッキが施され、ニッケルボロンメッキ膜１２５が形成される。このニッケルボロンメッキ膜１２５により、電極部１２０の酸化による腐食が防止される。尚、メッキ処理法としては無電解メッキ法が用いられる。

特に、本実施形態では、ニッケルボロンメッキ膜１２５は、第１のニッケルボロンメッキ層１２６（以下、単に第１メッキ層１２６と記載する）と、第２のニッケルボロンメッキ層１２７（以下、単に第２メッキ層１２７と記載する）とを有して形成される。具体的には、ニッケルボロンのメッキ処理が２回施されることで２層状に形成される。

ニッケルボロンメッキ膜１２５はその全体の厚さ（第１メッキ層１２６及び第２メッキ層１２７の双方を含む厚さ）ｔが６μｍ以上となるように形成される。尚、ニッケルボロンメッキ膜１２５の厚さｔは６μｍ以上であれば必ずしも制限されるものではないが、１５μｍ以下とすることが好ましい。ニッケルボロンメッキ膜１２５の厚さｔが１５μｍより大きくなると、メッキの応力（環境の温度変化に伴って生じるメッキの応力）の増大に伴うメッキの破損等が懸念されるためである。

そして、ニッケルボロンメッキ膜１２５は、第１メッキ層１２６の厚さｔ１が、第２メッキ層１２７の厚さｔ２よりも小さくなるように形成される。
より具体的には、第１メッキ層１２６の厚さｔ１を０．５μｍ以上３μｍ以下とするのが良く、より好ましくは２μｍ程度である。電極パッド１２１上にニッケルボロンメッキを施す場合、メッキ厚さが３μｍを超えると、温度変化があったときのメッキの応力やメッキ中に共析した異物によって、電極パッド１２１或いはニッケルボロンメッキ膜１２５が膨れたり剥がれたりするような異常が生じる可能性が高くなる。このため、第１メッキ層１２６の厚さｔ１を３μｍ以下とすることが有効である。

そして、第２メッキ層１２７の厚さｔ２は、ｔ１＋ｔ２が１５μｍを超えない範囲で、第１メッキ層１２６の厚さｔ１よりも大きくなるようにすれば良いが、より好ましくは２μｍ以上１０μｍ以下とすると良い。第２メッキ層１２７の厚さｔ１が２μｍより小さいと耐食性を十分に確保できなくなる懸念があり、１０μｍより大きいと環境の温度変化に伴って生じるメッキの応力が大きくなってしまう懸念があるためである。

さらに、ニッケルメッキ膜１２２の厚さｔ３は、ｔ１よりも小さくなるように形成される。これにより、第１メッキ層１２６の密着性の向上を維持できる。
このようなニッケルボロンメッキ膜１２５の処理方法について説明する。

まず、第１メッキ層１２６を所望の厚みに形成する。
そして、第１メッキ層１２６が形成されたセラミック基体１０５を、２回目のメッキ処理の前に、５００℃以上で熱処理する。尚、熱処理温度の範囲は、ロウ材の融点を考慮して、５００〜１１００℃とすることが好ましい。

続いて、２回目のメッキ処理にて第２メッキ層１２７を所望の厚みに形成する。
さらに、第２メッキ層１２７が形成されたセラミック基体１０５を再度５００℃以上で熱処理する。この際の熱処理温度の範囲は、ロウ材の融点を考慮して、５００〜１１００℃とするのが好ましい。

図５は、ニッケルボロンメッキ膜１２５を観察した顕微鏡（具体的には、走査型電子顕微鏡：ＳＥＭ）写真を示したものである。この図５においては、２つのものを上下にそれぞれ示すが、どちらも同じ条件下で製造されたものである。

図５の顕微鏡写真のうち、５０００倍の拡大写真によれば、第１メッキ層１２６と第２メッキ層１２７との境界が存在していることが把握でき（例えば符号Ｐの部分参照）、ニッケルボロンメッキ膜１２５がその第１メッキ層１２６と第２メッキ層１２７とから形成されていることが認識できる。

ここで、図５の顕微鏡写真に現れているが、第１メッキ層１２６において、ロウ材部１２４と接する部分には、そのロウ材部１２４が含有する銅が含侵した銅含侵層Ｘが形成されている。銅含侵層Ｘは、第１メッキ層１２６を形成した後の熱処理時に形成されるものである。つまり、その熱処理時に、ロウ材部１２４が含有する銅が第１メッキ層１２６に含侵する。このような拡散が生じることによって、ロウ材部１２４と第１メッキ層１２６との密着性が向上し、剥がれ等が生じにくいより良好なメッキ層が形成される。

一方、ロウ材部１２４が含有する銅は、第２メッキ層１２７までは含侵しない。つまり、第２メッキ層１２７は、ロウ材部１２４に含まれる銅を含有していない。尚、これは、第２メッキ層１２７が、第１メッキ層１２６を形成して熱処理した後に形成されるためである。第２メッキ層１２７は銅を含有していないため、その第２メッキ層１２７において酸化が抑制され、良好な耐食性を得ることができる。

図６は、本実施形態のセラミックヒータ１００の効果を確認するために行った実験の結果を表すものである。
ニッケルボロンメッキ膜１２５の態様が異なる４種類のセラミックヒータ１００を用意し、その良否及び耐食性について比較した。

４種類のうち、３種類は比較例として用意した。
１つ目は、ニッケルボロンメッキ膜１２５に係るメッキ処理回数を１回とし、そのメッキ厚（目標値）を４μｍとしたものである。以下、比較例１とする。

２つ目は、同じくメッキ処理回数を１回とし、そのメッキ厚（目標値）を８μｍとしたものである。以下、比較例２とする。
３つ目は、メッキ処理回数を２回とし、第１メッキ層の厚み（目標値）を６μｍとして第２メッキ層の厚み（目標値）を２μｍとしたものである。以下、比較例３とする。

そして、本発明を適用したセラミックヒータ１００として、メッキ処理回数を２回とし、第１メッキ層の厚み（目標値）を２μｍとして第２メッキ層の厚み（目標値）を６μｍとしたものを用意した。以下、発明適用例とする。

まず、これらの比較例１〜３及び発明適用例に係るセラミックヒータ１００をそれぞれ１００づつ本用意し、電極パッド１２１上のロウ材部１２４が接合していない部分について目視検査を行った。そして、ニッケルボロンメッキ膜１２５の膨れや剥れの有無、及び電極パッド１２１の膨れや剥れの有無を検査し、その膨れ或いは剥れが生じたものの個数をカウントした。この結果、比較例１では１００本中１５本に異常が認められ、比較例２では１００本全てに異常が認められ、比較例３では１００本中４０本に異常が認められた。そして、発明適用例では、異常が認められたものは１本もなかった。

次に、耐食性を確認するために、電食試験を行った。より具体的には、０．１％の希硝酸水溶液を満たした容器中に電極部１２０を浸漬し、１００μＡ／ｃｍ²の電流を電極部１２０と容器中のカソード間に流し続け、接合部材１３０が脱落するまでの時間を計測した。尚、この電食試験においては、ロウ材部１２４としてＣｕを用いてセラミックヒータ１００を構成した。また、上記の１００μＡ／ｃｍ²という電流は、Ｃｕが析出する側（カソード側）の端子（例えばニッケル板）における単位面積あたりの電流の大きさを表す。前述のように電流を流し続けると、ニッケルボロンメッキ膜１２５の下にあるロウ材部１２４（即ちＣｕ）がカソード側に移動するようになっており、耐食性が優れているほど接合部材１３０が脱落するまでの時間を稼ぐことができる。つまり、脱落時間の長さにより耐食性を比較することができる。この結果、比較例１では４．５ｈであり、比較例２では６．５ｈであり、比較例３、及び発明適用例では、７．０ｈであった。

この電食試験によれば、比較例２、比較例３及び発明適用例のほうが比較例１よりも耐食性に優れていることが分かる。
この点、比較例２ではメッキ層の厚みが８μｍであり、比較例３及び発明適用例では第１メッキ層の厚みと第２メッキ層の厚みとの合計が８μｍであり、比較例１との比較では、その比較例１のメッキ厚よりも大きいことで耐食性がその比較例１よりも高くなっていると考えることができる。

また、比較例３及び発明適用例が、全体のメッキ厚が同じ８μｍである比較例２と比較しても耐食性がより高いことは、次のように考えることができる。
具体的に、比較例３及び発明適用例では、メッキ処理を２回行っている。例えば、第１メッキ層、或いは第２メッキ層においてクラックやピンホールが発生するとしても、第１メッキ層におけるクラックやピンホールの発生箇所と、第２メッキ層におけるクラックやピンホールの発生箇所とが重複する可能性は極めて低いと考えられる。つまり、他方のメッキ層においてクラックやピンホールが発生しても、そのクラックやピンホールが他方のメッキ層によってカバーされ、全体として耐食性が良好に保たれるようになる。

また、膨れ・剥れに係る実験によれば、先に述べたように比較例２の結果が最も膨れ・剥れが生じやすく、次いで、比較例３が膨れ・剥れが生じやすかった。一方、発明適用例の結果は極めて良好であった。考察すると、比較例２ではメッキ厚が１層にて形成され、この厚みが８μｍであり、比較例３では、第２メッキ層の厚みよりも大きい厚みを有する第１メッキ層が形成され、この厚みが６μｍである。一方、発明適用例では、第２メッキ層の厚みよりも小さい厚みを有する第１メッキ層が形成され、この厚みは２μｍである。

そうすると、膨れ・剥れに関しては、電極パッド１２１（及びロウ材部１２４）の表面に直接接する第１メッキ層の厚みを第1メッキ層以外のメッキ層（本実施形態では、第２メッキ層）よりも大きくすると、膨れ・剥れが生じやすくなることが分かる。

このように、本実施形態のセラミックヒータ１００においては、電極パッド１２１（及びロウ材部１２４）を覆うニッケルボロンメッキ膜１２５を６μｍ以上の厚みを有すると共に複数の層から形成する。このように、メッキ層の厚みを６μｍ以上の厚みとすることで、ニッケルボロンメッキ膜１２５であっても、Ａｕメッキ層やＰｔメッキ層と略同等な耐食性を得ることが可能である。

第１メッキ層１２６は相対的に薄く形成されるため、下地との密着性が向上するとともにメッキの応力の低減が図られ、電極パッド１２１の膨れや剥れ或いは第１メッキ層１２６の剥れ等の異常を防止或いは抑制できるようになっている。

そして、第１メッキ層１２６の上に、第１メッキ層１２６より厚い第２メッキ層１２７を形成し、これにより耐食性が確保されるようにしている。つまり、第１メッキ層１２６が薄く形成されることでその第１メッキ層１２６の耐食性が必ずしも充分でないとしても、第２メッキ層１２７によって耐食性を補うことができる。

また、仮に、第１メッキ層１２６、第２メッキ層１２７においてクラックやピンホール等が発生するとしても、第１メッキ層１２６におけるクラック等の発生箇所と、第２メッキ層１２７におけるクラック等の発生箇所とが重複する可能性は極めて低く、クラック等の発生の影響を無くす或いは低減することができる。

このように、安価なニッケルボロンメッキを用いて、より高い耐食性を実現できるようになっている。
なお、本実施形態における「ニッケルボロンメッキ膜１２５」は、特許請求の範囲の「メッキ層」に相当し、「ニッケルメッキ膜１２２」は、「第３メッキ層」に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
例えば、上記実施形態において、ニッケルボロンメッキ膜１２５は、３層以上のニッケルボロンメッキ層から構成されても良い。この場合、その複数の層について、ロウ材部１２４及び電極パッド１２１に接する層（以下、第１メッキ層と記載する）の厚みと、その第１の層を除いた残りを含む層（以下、表面メッキ層と記載する）の厚みとを比較した場合に、表面メッキ層の厚みの合計が第１メッキ層の厚みよりも大きくなるようにすれば良い。

また、上記実施形態において、ニッケルボロンメッキ膜１２５は電解メッキ法により形成しても良い。
また、上記実施形態において、ニッケルボロンメッキ膜１２５に代えて、ニッケルメッキ、或いはニッケルリンメッキが形成されるようにしても良い。

１００…セラミックヒータ、１０１…碍管、１０５…セラミック基体、１１０…加熱部、１２０…電極部、１２１…電極パッド、１２２…ニッケルメッキ膜、１２４…ロウ材部、１２５…ニッケルボロンメッキ膜、１２６…第１のニッケルボロンメッキ層、１２７…第２のニッケルボロンメッキ層、１３０…接合部材、１３１…接合部、１３４…接続部、１３５…カシメ部、１４０…第１シート部材、１４１…発熱抵抗体、１４２…発熱部、１４３…リード部、１４４…貫通孔、１４５…導電層、１４６…第２シート部材。

Claims (4)

1. 内部に発熱抵抗体が埋設され、前記発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、前記電極パッドの表面上に設けられたロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、前記ロウ材部及び前記電極パッドが外部に露出しないように、直接もしくは他部材を介して前記ロウ材部及び前記電極パッドを一体的に覆うＮｉを主成分とするメッキ層と、を備えるセラミックヒータにおいて、
   前記メッキ層は、６μｍ以上１５μｍ以下の厚みを有するとともに複数の層から構成され、
   前記メッキ層を構成する複数の層のうち、最も前記ロウ材部に近い第１メッキ層の厚みは、前記メッキ層のうちその第１メッキ層以外の残りの層の合計厚みよりも小さく、
   前記第１メッキ層の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下である
   ことを特徴とするセラミックヒータ。
2. 前記ロウ材部を形成するロウ材の成分が前記第１メッキ層に含侵していることを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
3. 前記メッキ層のうち、外表面に露出する層である第２メッキ層は、前記ロウ材部を形成するロウ材の成分を含有しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミックヒータ。
4. 前記ロウ材部は、前記電極パッドの一部に設けられており、
   前記第１メッキ層と前記電極パッドとの間には、Ｎｉを主成分とする第３メッキ層を有しており、
   前記第３メッキ層の厚みは、前記第１メッキ層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のセラミックヒータ。