JPH0448571A - ホーロ絶縁基板を用いた面状発熱体および温度センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属基体上にホーロ層を被覆してなる絶縁基板
、特番ミ　　その基板上に厚膜印刷法あるいはメツキ法
によって、配線パターンを施し　この配線パターンと外
部電源または外部回路をリード線で接合可能な手段を有
するホーロ絶縁基板およびこの絶縁基板を用いて、電気
エネルギーを熱源とした各種暖房機器や調理機器に用い
られる面状発熱体や温度を検知する温度センサに関すム
従来の技術 従来　厚膜ハイブリッドＩＣやプリント回路基板やその
応用としての面状発熱体や温度センサにζよ　アルミナ
基板やガラスエポキシ基板が用いられてい九　また最近
　金属基材にガラス質層を被覆しな　いわゆるホーロ絶
縁基板が開発されていも　これら基板は一長一短があり
、用途　使用環境により、使い分けられていも　アルミ
ナ基板は耐熱性に優れる力交　機械的強度が弱く、かつ
大面積の基板の製造が困難であム　他人　ガラスエポキ
シ基板は安価で大量生産に向いている戟　耐熱性に問題
があり、回路形成に用いられる材料（回路形成用厚膜ペ
ーストは焼成温度が８００〜９００℃の材料が多い）力
（低温用に限られ−ること、また製品使用環境が４００
℃以下という制限がある。

ホーロ絶縁基板は上記欠点を解決する基板として着目さ
れていも　しかしなか収　前述の２基板にくらべて、ホ
ーロ絶縁基板＆戴　優れた特徴を有しているにも拘ら哄
　十分機能しているとは言えな（〜　その理由君上　水
−ロ絶縁基板の特徴を最大限に活かした回路基板構成が
提示されていなかったからであム　本発明の目的：１　
ホーロ絶縁基板の特徴を最大限に活かした回路基板構成
およびそれを用いた物品を提供することにあａ　この回
路基板構成を用いた物品　例えば面状発熱体は均熱法　
速熱法　電気絶縁法　赤外放射特性が著しく向止すも　
また　温度センサは応答法　部品の軽薄短小化に優れも 発明が解決しようとする課題 従来　回路基板上に形成された配線パターンと外部電源
あるいは外部回路をリード線で接合する方法は（ａ）半
田で配線パターンとリード線を接合する方ａ　　（ｂ）
導電性樹脂で配線パターンとリード線を接合する方？Ａ
　　（Ｃ）ワイヤーボンデングする方法などかあム　（
ｂ）　（ｃ）の方法は接合強度に問題があったり、材料
コスト、加工コストが高く問題があ＆　　（ａ）の方法
１よ　非常に簡便で、接合強度　コスト的にもに優れた
方法であム　しかしなが収　近年の回路基板上の実装部
品は高密度イし　高集積化されてきており、基板そのも
の力丈　一種の発熱体になってきていも このような状況でｔＬ　　（ａ）の方法は長期に亘る接
合法　信頼性に問題が発生すム また　これが基板自体に相当の熱がかかる場合例えば面
状発熱体あるいは温度センサに用いられる場合、溶断な
ど相当深刻な問題となム本発明は　長期に亘る接合法　
信頼性に優れた接合可能を有するホーロ絶縁基板を用い
る物品とすることを目的とすム 課題を解決するための手段 本発明法　透孔を有する金属基体表面にホーロ層を形成
したホーロ絶縁基板を用いた面状発熱体や温度センサー
において、前記透孔の外縁部または透孔内周部に形成さ
れた導電体層と、一端が前記透孔を挿入　突出できる突
出部を有するラグ端子をホーロ基板に圧接、　一体化す
ることにより、前記導電体層と前記ラグ端子の一端に結
線されたリード線とを接合することを特徴とするもので
あム　。

作用 上記構成にすることにより、その用途から必然的に高温
になるホーロ基板上の回路パターンの接合力（高温下に
おいても十分なされ　またそれを用いた物品自体の長期
に亘る信頼性が得られも実施例 以下の本発明の実施例について説明すムａ、金属基体 本発明に使用される金属基体はホーロ用鋼板、ステンレ
ス鋼板、珪素鋼板、ニッケルークロム−鉄、ニッケルー
鉄、コバーｋ　　インバーなどの各挿合へ　クラツド材
などが選択されも 基材材質が決定されれば　所望の形状加工　穴加工等が
通常の機械加工　エツチング加工　レーザ加工等で施さ
れる これら金属基体はホーロ層の密着性を向上させる目的で
、表面脱脂された後、ニッケノｋ　コバルトなどの各種
メツキを施したり、熱酸化処理によって酸化被覆を形成
したりすも す、ホーロ層 ホーロ層の電気絶縁性の観点か社　本発明に用いられる
ホーロ層は無アルカリ結晶化ガラスで構成されるほうが
好ましく℃　そのガラス組成１よ　例えば ５ｉｄｅ　　　８〜２０重量％ ＢａＯ零　　１０〜３０重量％ Ｍｇ０　　２０〜５０重量％ ＣａＯ１〜２０重量％ Ｂａ０　　０〜１５重量％ Ｚｒ０ｅＯ〜５　　重量％ Ｐｅａｓ　　　　Ｏ〜５　　重量％ さら砥　上記ガラス質を金属基体上に被覆する方法とし
て、通常のスプレー法　粉末静電塗装法電気泳動電着法
があも　被膜のち密性　電気絶縁性等の観点か収　電着
法力（最も好まし１℃この方法（よ　ガラスとアルコー
ルおよび少量の水を入れてボールミル中で約２０時間粉
徹　混合Ｌ　ガラスの平均粒径を１〜５μｍ程度にすム
得られたスラリーを電解槽に入れて、液を循環す、４ａ
項で準備された金属基体を、このスラリー中浸漬Ｌ　　
１００〜４００ｖで陰分極させることにより、金属基体
表面にガラス粒子を析出させもこれを乾燥後、８５０〜
９００℃でｌＯ分〜１時間焼成すム　これによって、ホ
ーロ絶縁基板が得られも Ｃ０導電体層または抵抗体層 上記ホーロ絶縁基板上く　第１図（イ）に示した如く、
導電体パターン３が形成され４　　−導電体パターンの
材質は肌　銀−パラジウベ・・銀−白ｆｆ１ｆｆｉ　　
銅等の比較向　比抵抗の小さな材料が選択されも また　抵抗体パターンの材質は酸化ルテニウベ白金ペー
スト等が用いられ　要求されるＴＣＲ特性によって、材
質が選択されも パターン形成法はメツキ法　溶射法　スクリーン印刷法
等が考えられる力交　ホーロ絶縁基板と導電体層の密着
性の観点か収　スクリーン印刷法が好ましＬ〜　この方
法４１　　所望のパターン形状のメツシュスクリーンで
、導電体インクを印し　焼成する事により導電体層が形
成されも ｄ、　ラグ端子 本発明に用いるラグ端子（友　いわゆるハトメラグと呼
ばれるもので、一端がホーロ絶縁基板の透孔を挿入　突
出できる突出部を有するラグ端子であム　透孔の外縁部
または透孔内周部に形成された導電体層を有するホーロ
絶縁基板の透孔部にラグ端子を挿入　圧柩　一体化すム
　さら＆ミ　ラグ端子の一端とリード線とを結線　接合
す翫これにより、導電体層で形成された配線パターンと
リード線がラグ端子を介して、結線されもこのラグ端子
接合性１表　絶縁基板が金属基体を芯材としたホーロ絶
縁基板ではじめて、達成し得も　例えば　絶縁基板がセ
ラミックス基板の場合、透孔部にラグ端子を挿入　圧接
、　一体化する際ＧＱ基板が破損されも 次に具体的な実施例ついて述べも （実施例１） ３ｍｍφの透孔を数個有するＳＵＳ　４３０基材（１０
０１１ｍｘ　１００ｎｃｘ　Ｏ，８ｍｍ）を脱脂・水洗
・酸洗・水洗・ニッケルメッキ・水洗して前処理を行っ
た微　第１表の組成のホーロ層を電気泳動電着り、、　
　ｔｏｏμｍの厚さにすム　さらり９００℃で１０分間
焼成し　ホーロ層を形成し九次へ　この透孔を有する絶
縁基板上に第一図に示すような導電パターンを銀−パラ
ジウムペーストでスクリーン印刷し　約７５０℃で２０
分間焼焼成　導電体層を形成し九　な耘　透孔の外周部
および内周にも導電体層が形成してあムさらく　ラグ端
子として、富士端子工業（株）製のハトメラグ２型を用
いて、ホーロ絶縁基板の透孔部にラグ端子を挿入　圧接
して、一体化した第１表 端子のもう一端をリード線と結線してホーロ絶縁基板サ
ンプルを試作し丸　　な耘　比較従来例として、ホーロ
凰　導電体層 を同様な方法で形成した絶縁基板とリード線を千住金属
製＃３６５高温半田によって接合したサンプルを試作し
ｋ これらサンプルの耐熱試験を第２表に示す。

ここで、耐熱試験の評価方法（よ　それぞれの温度の乾
燥機中に約２０分間キープした後のリード線の溶断状態
を検査したものであも　○は良好、×は不良を示す。

第２表から明らかなように　本発明のホーロ絶縁基板（
友　耐熱温度が従来例より著しく向上すム第２表 （実施例２） ２００ｘ２００ｘＯ，８ｍｍの５ＵＳ４３０基材を用い
て、実施例１と同様に作ったホーロ層表面に酸化ルテニ
ウムペーストを第２図に示すようなパターンの抵抗体層
をスクリーン印社　８３０ｔ、　２０分間焼成して形成
し３００Ｗの発熱体パターンとした　さらに透孔の外縁
部または透孔内周部に銀−パラジウムペーストを同様な
方法で導電体層を形成した　さらにラグ端子は実施例１
と同様な方法で形成し　本発明の面状発熱体サンプルと
し１．　　比較例１よ　同様な方法で形成された面状発
熱体の端子取り付は法のみをかえたもので、比較例１は
半田法で形成されたもへ　比較例２は銀ペーストで接合
されたものであム　各種試験結果を第３表に示す。

表中イ欄はリード線の引っ張り強度を示すもので３　ｋ
ｇ以上をＱ　それ以下をＸとした　表中口、ハ欄は上記
サンプルを１００Ｖ印加−（この時の発熱体表面温度は
約３００℃）Ｌ、、連続通電２００時１ｓ１　１５分オ
ン−１５分オフの断続通電試験５回の結果示し　リード
端子の溶断状況を観察した○は良好、×は不良を示も 第３表から明らかなよう＆ζ　本発明の面状発熱体は従
来より、引っ張り住良　長期に亘る接合性、信頼性に優
れた結果を得た　これにより、均熱法　速熱法　電気絶
縁法　赤外放射特性に優れた面状発熱体を具現化するこ
とがｄ来た 第３表 （実施例３） 実施例２と同様な方法で、第３図に示すような温度セン
サを試作した　なお抵抗体層はＴＣＲ特性の関係て　白
金ペーストを用いた　このサンプルおよび比較サンプル
（実施例２の比較例１と同様）を石油温風器に搭載し　
連続試験およびオン−オフ試験を実施し丸　結果は実施
例２と同様であった　これにより、応答帳　部品の軽薄
短小化に優れた温度センサを具現化することができた発
明の効果 以上のよう凶　本発明のホーロ絶縁基板法　耐熱性　長
期に亘る接合法　信頼性に優れも　本文で１よ　電気回
路用基板　面状発熱体　温度センサを中心に述べてきた
め（さらに耐熱性が要求される部＆　例えば　サーマル
ヘッド等にも応用可能であム

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（０）はそれぞれ本発明の構成要素であ
るホーロ、絶縁基板の斜視図および断面医　第２図（イ
入　（１７）はそれぞれ本発明の一実施例の面状発熱体
の斜視図および断面は　　第３図（イ）、（Ω）はそれ
ぞれ本発明の一実施例の温度センサーの斜視図および断
面図であム ト・金属基４＊、２・・ホーロＮ！、３・・導電体恩４
・・ラグ端子、　５・・リード線　６・・抵抗体胤代理
人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 Ｃイ】 會ＩＬ塾 　−一一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透孔を有する金属基体表面にホーロ層を形成した
   ホーロ絶縁基板上に抵抗体層と導電体層が形成された面
   状発熱体において、前記透孔の外縁部または透孔内周部
   に形成された導電体層と、一端が前記透孔を挿入、突出
   できる突出部を有するラグ端子をホーロ基板に圧接、一
   体化することにより、前記導電体層と前記ラグ端子の一
   端に結線されたリード線とを接合することを特徴とする
   ホーロ絶縁基板を用いた面状発熱体。
2. （２）透孔を有する金属基体表面にホーロ層を形成した
   ホーロ絶縁基板上に抵抗体層と導電体層が形成された温
   度センサにおいて、前記透孔の外縁部または透孔内周部
   に形成された導電体層と、一端が前記透孔を挿入、突出
   できる突出部を有するラグ端子をホーロ基板に圧接、一
   体化することにより、前記導電体層と該ラグ端子の一端
   に結線されたリード線とを接合することを特徴とするホ
   ーロ絶縁基板を用いた温度センサー。