JPH06157172A - セラミックスヒーター - Google Patents
セラミックスヒーターInfo
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- JPH06157172A JPH06157172A JP33000992A JP33000992A JPH06157172A JP H06157172 A JPH06157172 A JP H06157172A JP 33000992 A JP33000992 A JP 33000992A JP 33000992 A JP33000992 A JP 33000992A JP H06157172 A JPH06157172 A JP H06157172A
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- Japan
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- electric conductive
- substrate
- heater
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B2111/00577—Coating or impregnation materials applied by spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B2111/94—Electrically conducting materials
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は速暖性、表面温度均一性、耐熱衝
撃性がすぐれており、寿命も長いセラミックスヒーター
の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明のセラミックスヒーターは、セラミ
ックス基板とこの基板上に形成された導電層およびこの
導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜と
からなることを特徴とするものである。
撃性がすぐれており、寿命も長いセラミックスヒーター
の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明のセラミックスヒーターは、セラミ
ックス基板とこの基板上に形成された導電層およびこの
導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜と
からなることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックスヒーター、
特には速暖性、表面温度の均一性、耐熱衝撃性がすぐれ
ており、長寿命でもあるセラミックスヒーターに関する
ものである。
特には速暖性、表面温度の均一性、耐熱衝撃性がすぐれ
ており、長寿命でもあるセラミックスヒーターに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスを発熱体としたセラミック
スヒーターはセラミックスを所定枚数積層したセラミッ
クス基板の内部に導電層を形成し、この導電層で発熱し
た熱がセラミックス基板を伝わって加熱するものであ
る。このセラミックスヒーターは通常アルミナ基板上に
酸化ルテニウムなどの導体を用いてヒーターパターンを
印刷し、焼成して導電層を形成し、さらにこの導電層の
上にガラス系ペーストを用いて絶縁層を形成することに
よって作製されているが、これはアルミナのグリーンシ
ートに導電層を印刷したのち、さらにアルミナのグリー
ンシートを積層し、同時に焼成する同時焼成法によって
も作られている。
スヒーターはセラミックスを所定枚数積層したセラミッ
クス基板の内部に導電層を形成し、この導電層で発熱し
た熱がセラミックス基板を伝わって加熱するものであ
る。このセラミックスヒーターは通常アルミナ基板上に
酸化ルテニウムなどの導体を用いてヒーターパターンを
印刷し、焼成して導電層を形成し、さらにこの導電層の
上にガラス系ペーストを用いて絶縁層を形成することに
よって作製されているが、これはアルミナのグリーンシ
ートに導電層を印刷したのち、さらにアルミナのグリー
ンシートを積層し、同時に焼成する同時焼成法によって
も作られている。
【０００３】しかし、このようなアルミナセラミックス
を用いたヒーターはアルミナセラミックスが熱伝導率の
低いものであるために、内部に埋め込まれた導電層の温
度が絶縁層中を伝わりにくく、熱がヒーター表面に到達
するまで時間を要するために、ヒーターの昇温速度が遅
く、ヒーター表面での温度分布が不均一になるという不
利があり、したがって熱効率がよく、ヒーター全面を均
一に加熱できるものが求められている。
を用いたヒーターはアルミナセラミックスが熱伝導率の
低いものであるために、内部に埋め込まれた導電層の温
度が絶縁層中を伝わりにくく、熱がヒーター表面に到達
するまで時間を要するために、ヒーターの昇温速度が遅
く、ヒーター表面での温度分布が不均一になるという不
利があり、したがって熱効率がよく、ヒーター全面を均
一に加熱できるものが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そのため、このセラミ
ックスヒーターについては第一のセラミックス基板を窒
化アルミニウム基板とし、この基板に形成される導体層
およびこの導体層を被覆する第二の窒化アルミニウム基
板とを同時焼成により一体化してなるものが提案されて
おり（特開平3-236186号公報参照）、このものは熱伝導
率が高く、均一な温度分布でヒーター表面が加熱される
とされているが、このものは高温で使用したり、急熱、
急冷すると破損するので寿命が短いという問題点があ
る。
ックスヒーターについては第一のセラミックス基板を窒
化アルミニウム基板とし、この基板に形成される導体層
およびこの導体層を被覆する第二の窒化アルミニウム基
板とを同時焼成により一体化してなるものが提案されて
おり（特開平3-236186号公報参照）、このものは熱伝導
率が高く、均一な温度分布でヒーター表面が加熱される
とされているが、このものは高温で使用したり、急熱、
急冷すると破損するので寿命が短いという問題点があ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、欠点、問題点を解決したセラミックスヒーターに関
するものであり、これは窒化アルミニウムからなるセラ
ミックス基板とこの基板上に形成された導電層およびこ
の導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜
とからなることを特徴とするものである。
利、欠点、問題点を解決したセラミックスヒーターに関
するものであり、これは窒化アルミニウムからなるセラ
ミックス基板とこの基板上に形成された導電層およびこ
の導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜
とからなることを特徴とするものである。
【０００６】すなわち、本発明者らは速暖性、表面温度
均一性、耐熱衝撃性がすぐれており寿命も長いセラミッ
クスヒーターを開発すべく種々検討した結果、セラミッ
クス基板と導電層とからなるものの導電層にこれを被覆
するように溶射被膜を積層すると、導電層と溶射被膜と
が密着しており、この溶射被膜は層状構造をとり、ポー
ラスであるために熱衝撃性のすぐれたものとなり、高温
で使用したり、急熱、急冷しても破損しにくいのでこの
長寿命化が可能になることを見出すと共に、このセラミ
ック基板を窒化アルミニウムからなるものとすれば、こ
れがアルミナに比べて数十倍も高い熱伝導率をもってい
るので速暖性、表面温度均一性もすぐれたものになると
いうことを確認して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
均一性、耐熱衝撃性がすぐれており寿命も長いセラミッ
クスヒーターを開発すべく種々検討した結果、セラミッ
クス基板と導電層とからなるものの導電層にこれを被覆
するように溶射被膜を積層すると、導電層と溶射被膜と
が密着しており、この溶射被膜は層状構造をとり、ポー
ラスであるために熱衝撃性のすぐれたものとなり、高温
で使用したり、急熱、急冷しても破損しにくいのでこの
長寿命化が可能になることを見出すと共に、このセラミ
ック基板を窒化アルミニウムからなるものとすれば、こ
れがアルミナに比べて数十倍も高い熱伝導率をもってい
るので速暖性、表面温度均一性もすぐれたものになると
いうことを確認して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。
【０００７】
【作用】本発明はセラミックスヒーターに関するもので
あり、これは窒化アルミニウムからなるセラミックス基
板とこの基板上に形成された導電層およびこの導電層を
アルミナからなる溶射被膜で積層、被覆してなることを
特徴とするものであるが、これによれば速暖性、表面温
度均一性、耐熱衝撃性にすぐれており、長寿命であるセ
ラミックスヒーターを得ることができるという有利性が
与えられる。
あり、これは窒化アルミニウムからなるセラミックス基
板とこの基板上に形成された導電層およびこの導電層を
アルミナからなる溶射被膜で積層、被覆してなることを
特徴とするものであるが、これによれば速暖性、表面温
度均一性、耐熱衝撃性にすぐれており、長寿命であるセ
ラミックスヒーターを得ることができるという有利性が
与えられる。
【０００８】本発明のセラミックスヒーターはセラミッ
クス基板とこの基板上に形成された導電層およびこの導
電層を被覆し積層された溶射被膜とからなるものとされ
るが、このセラミックス基板は窒化アルミニウムで形成
されたものとされる。この窒化アルミニウムからなるセ
ラミックス基板は、窒化アルミニウム粉末にイットリ
ア、カルシアなどの焼結助剤を添加し、ブチラール樹脂
などの有機バインダーとトリクロロレチレン、エタノー
ルなどの溶剤を加えて混合撹拌してスラリーを作り、こ
れからドクターブレードなどを用いてグリーンシートを
作り、このグリーンシートを脱脂し、窒素ガスなどの不
活性雰囲気下で焼結することによって得たものとすれば
よい。
クス基板とこの基板上に形成された導電層およびこの導
電層を被覆し積層された溶射被膜とからなるものとされ
るが、このセラミックス基板は窒化アルミニウムで形成
されたものとされる。この窒化アルミニウムからなるセ
ラミックス基板は、窒化アルミニウム粉末にイットリ
ア、カルシアなどの焼結助剤を添加し、ブチラール樹脂
などの有機バインダーとトリクロロレチレン、エタノー
ルなどの溶剤を加えて混合撹拌してスラリーを作り、こ
れからドクターブレードなどを用いてグリーンシートを
作り、このグリーンシートを脱脂し、窒素ガスなどの不
活性雰囲気下で焼結することによって得たものとすれば
よい。
【０００９】このセラミックス基板上にはついで導電層
が形成されるのであるが、これはタングステン、モリブ
デンなどの高融点金属に添加剤としての窒化チタンなど
を添加してなる導電性ペーストをスクリーン印刷法など
で塗装したのち、眞空中または還元性雰囲気で焼成すれ
ばよい。
が形成されるのであるが、これはタングステン、モリブ
デンなどの高融点金属に添加剤としての窒化チタンなど
を添加してなる導電性ペーストをスクリーン印刷法など
で塗装したのち、眞空中または還元性雰囲気で焼成すれ
ばよい。
【００１０】また、本発明のセラミックスヒーターはこ
の導電層の上に溶射被膜が積層されるのであるが、この
溶射被膜はアルミナ系コーティング材料、アルミナ・チ
タニア系コーティング材料を用いてこれを上記した導電
層の上にプラズマパウダースプレー法などで溶射すれば
よく、これによればアルミナからなる溶射被膜を導電層
の上に絶縁性被膜として積層させることができる。
の導電層の上に溶射被膜が積層されるのであるが、この
溶射被膜はアルミナ系コーティング材料、アルミナ・チ
タニア系コーティング材料を用いてこれを上記した導電
層の上にプラズマパウダースプレー法などで溶射すれば
よく、これによればアルミナからなる溶射被膜を導電層
の上に絶縁性被膜として積層させることができる。
【００１１】本発明のセラミックスヒーターは窒化アル
ミニウムからなるセラミックス基板とこの上に形成され
た導電層およびこの導電層を被覆したアルミナからなる
溶射被膜積層物とからなるものであるが、この溶射被膜
はそれが層状構造となっており、かつポーラスであるこ
とから、このセラミックスヒーターは熱衝撃性のすぐれ
たものとなり、したがって高温使用したり、急熱、急冷
しても破損することがなく、寿命の長いものとなるし、
このセラミックス基板は窒化アルミニウムからなるもの
とされており、これが熱伝導率の高いものであることか
ら、導電層に電流が流れると発生した熱が非常に速やか
に効率よく基板中に拡散されるので、均一な温度分布を
もつものとなるという有利性が与えられる。
ミニウムからなるセラミックス基板とこの上に形成され
た導電層およびこの導電層を被覆したアルミナからなる
溶射被膜積層物とからなるものであるが、この溶射被膜
はそれが層状構造となっており、かつポーラスであるこ
とから、このセラミックスヒーターは熱衝撃性のすぐれ
たものとなり、したがって高温使用したり、急熱、急冷
しても破損することがなく、寿命の長いものとなるし、
このセラミックス基板は窒化アルミニウムからなるもの
とされており、これが熱伝導率の高いものであることか
ら、導電層に電流が流れると発生した熱が非常に速やか
に効率よく基板中に拡散されるので、均一な温度分布を
もつものとなるという有利性が与えられる。
【００１２】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 窒化アルミニウム粉末95重量％とイットリア５重量％と
の混合物 100重量部にブチラール樹脂10重量部、トリク
ロロエチレン50重量部、エタノール８重量部およびジオ
クチルフタレート２重量部を添加したのち、ボールミル
で40時間混合してスラリーを作成し、これを脱泡機にか
けて溶剤を一部飛散させて粘度が30,000cps のものと
し、これをドクターブレードを用いて厚さ10mmのグリー
ンシートとし、これから直径 180mmφの円板１枚を切り
出し、この円板を窒素ガス雰囲気中において 1,850℃で
３時間焼成して窒化アルミニウム基板を作った。
の混合物 100重量部にブチラール樹脂10重量部、トリク
ロロエチレン50重量部、エタノール８重量部およびジオ
クチルフタレート２重量部を添加したのち、ボールミル
で40時間混合してスラリーを作成し、これを脱泡機にか
けて溶剤を一部飛散させて粘度が30,000cps のものと
し、これをドクターブレードを用いて厚さ10mmのグリー
ンシートとし、これから直径 180mmφの円板１枚を切り
出し、この円板を窒素ガス雰囲気中において 1,850℃で
３時間焼成して窒化アルミニウム基板を作った。
【００１３】ついで、この窒化アルミニウム基板上に、
モリブデン粉末97重量％と窒化チタン粉末３重量％とか
らなる混合物ペーストを 400メッシュのスクリーンを用
いるスクリーン印刷法で塗布してヒーターパターンを形
成し、これを水素ガス20％、窒素ガス80％の雰囲気中に
おいて 1,600℃で 0.5時間焼成して厚さ10μｍの導電層
を形成した。つぎにこの導電層の上にプラズマパウダー
スプレー法でホワイトアルミナを溶射してここに厚さが
300μｍの絶縁性被膜を形成して一体型のセラミックス
ヒーターを作った。
モリブデン粉末97重量％と窒化チタン粉末３重量％とか
らなる混合物ペーストを 400メッシュのスクリーンを用
いるスクリーン印刷法で塗布してヒーターパターンを形
成し、これを水素ガス20％、窒素ガス80％の雰囲気中に
おいて 1,600℃で 0.5時間焼成して厚さ10μｍの導電層
を形成した。つぎにこの導電層の上にプラズマパウダー
スプレー法でホワイトアルミナを溶射してここに厚さが
300μｍの絶縁性被膜を形成して一体型のセラミックス
ヒーターを作った。
【００１４】このようにして作製したセラミックスヒー
ターについて、この導電層に55Ｖの電圧を16Ａで印加し
て加熱したところ、このものは最高温度 700℃に到達す
るまでの時間が70秒で速暖性のすぐれたものであるし、
表面温度も表面中央部と両端部との温度差が５℃で均一
であり、これはまた 700℃まで急熱し、これを25℃まで
急冷しても破損することがないことから耐熱衝撃性もす
ぐれたもので寿命の長いものであることが確認された。
ターについて、この導電層に55Ｖの電圧を16Ａで印加し
て加熱したところ、このものは最高温度 700℃に到達す
るまでの時間が70秒で速暖性のすぐれたものであるし、
表面温度も表面中央部と両端部との温度差が５℃で均一
であり、これはまた 700℃まで急熱し、これを25℃まで
急冷しても破損することがないことから耐熱衝撃性もす
ぐれたもので寿命の長いものであることが確認された。
【００１５】比較例 実施例と同じ方法で窒化アルミニウム基板を作ったが、
これについては窒化アルミニウムを同時焼成法で積層し
てセラミックスヒーターを作ったところ、このものは構
成基材の熱膨張係数が同じであるために熱衝撃を緩和す
ることができず、昇温途中の 350℃でヒーター表面にク
ラックが発生した。
これについては窒化アルミニウムを同時焼成法で積層し
てセラミックスヒーターを作ったところ、このものは構
成基材の熱膨張係数が同じであるために熱衝撃を緩和す
ることができず、昇温途中の 350℃でヒーター表面にク
ラックが発生した。
【００１６】また、実施例と同じ方法で窒化アルミニウ
ム基板を作り、これに実施例と同じ方法で導電層、溶射
被膜を作ったが、この導電層に対する溶射被膜としてチ
タニアを積層して一体型セラミックスヒーターを作った
ところ、このもはチタニアの電気絶縁性が低いために昇
温途中でチタニア表面で放電（スパーク）が生じて、昇
温不可能となり、クラックが生じた。なお、このセラミ
ックスヒーターについての従来公知のアルミナセラミッ
クスヒーターについてのその表面温度均一性をしらべた
ところ、これはその中央部と両面部との温度差が56℃で
あり、これは表面温度の均一性に欠けるものであった。
ム基板を作り、これに実施例と同じ方法で導電層、溶射
被膜を作ったが、この導電層に対する溶射被膜としてチ
タニアを積層して一体型セラミックスヒーターを作った
ところ、このもはチタニアの電気絶縁性が低いために昇
温途中でチタニア表面で放電（スパーク）が生じて、昇
温不可能となり、クラックが生じた。なお、このセラミ
ックスヒーターについての従来公知のアルミナセラミッ
クスヒーターについてのその表面温度均一性をしらべた
ところ、これはその中央部と両面部との温度差が56℃で
あり、これは表面温度の均一性に欠けるものであった。
【００１７】
【発明の効果】本発明はセラミックスヒーターに関する
ものであり、これは前記したように窒化アルミニウムか
らなるセラミックス基板とこの基板上に形成された導電
層およびこの導電層を積層、被覆してなるアルミナから
なる溶射被膜とからなることを特徴とするものである
が、このものは速暖性、表面温度の均一性、耐熱衝撃性
がすぐれており、寿命の長いものになるという有利性を
もつものとなる。
ものであり、これは前記したように窒化アルミニウムか
らなるセラミックス基板とこの基板上に形成された導電
層およびこの導電層を積層、被覆してなるアルミナから
なる溶射被膜とからなることを特徴とするものである
が、このものは速暖性、表面温度の均一性、耐熱衝撃性
がすぐれており、寿命の長いものになるという有利性を
もつものとなる。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウムからなるセラミックス基
板とこの基板上に形成された導電層およびこの導電層に
積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜とからなる
ことを特徴とするセラミックスヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33000992A JPH06157172A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | セラミックスヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33000992A JPH06157172A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | セラミックスヒーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06157172A true JPH06157172A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18227755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33000992A Pending JPH06157172A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | セラミックスヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06157172A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2071610A2 (en) | 2007-10-26 | 2009-06-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Corrosion-resistant multilayer ceramic member |
| KR20220036865A (ko) * | 2020-09-14 | 2022-03-23 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 복합 소결체, 반도체 제조 장치 부재 및 복합 소결체의 제조 방법 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP33000992A patent/JPH06157172A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2071610A2 (en) | 2007-10-26 | 2009-06-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Corrosion-resistant multilayer ceramic member |
| US8829397B2 (en) | 2007-10-26 | 2014-09-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Corrosion-resistant multilayer ceramic member |
| KR20220036865A (ko) * | 2020-09-14 | 2022-03-23 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 복합 소결체, 반도체 제조 장치 부재 및 복합 소결체의 제조 방법 |
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