JPH08213152A - セラミックスヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒーター部の表面電極と外部電極との接合
を、熱及び腐食に強いものに改善し、製品寿命の長いセ
ラミックスヒーターを提供すること。 【構成】 セラミックス部材２内に発熱抵抗体３が設け
られ、該発熱抵抗体３と電気的に接続された表面電極４
を備えたヒーター部５と、該ヒーター部５に接合され、
前記表面電極４に電気的に接続される外部電極６とを具
備し、前記外部電極６は、前記ヒーター部５の表面電極
４に金とニッケルをマトリックスとするロウ材７を用い
て接合されているセラミックスヒーター１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスヒーター
に関し、特にヒーター部の表面電極と外部電極との接合
を改善した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】セラミックスヒーターのヒーター部は、
アルミナや窒化ケイ素などのセラミックス部材上、或い
はセラミックス部材内に、タングステンやモリブデンな
どの発熱抵抗体を印刷等の手段により設けて作製され
る。

【０００３】このヒーター部が点火装置、或いは加熱装
置としての役割を果たすためには、上記セラミックス部
材上、或いはセラミックス部材内に設けた発熱抵抗体に
外部より電力を供給し、該発熱抵抗体を加熱しなければ
ならない。

【０００４】そのため、上記発熱抵抗体と電気的に接続
されたセラミックス部材上の表面電極と、電源に接続さ
れるリード線を具備する外部電極とを接合して必要な電
力をヒーター部に供給することが成されている。

【０００５】ここで、上記セラミックス部材上の表面電
極と電源に接続されるリード線を具備する外部電極との
接合は、従来ハンダ（Ｐｂ：Ｚｎ＝６：４）或いは純銀
ロウを用いて成されることが一般的に行われ、この接合
部は、当然、その接合のためにセラミックスに覆われな
いむき出し状態となる。

【０００６】このため、該セラミックスヒーターを、例
えば石油ファンヒーターに搭載して点火装置として使用
した場合、上記むき出し状態にあるヒーター部の表面電
極と外部電極との接合部は、大気雰囲気中において着火
と消火の繰り返しがなされることとなり、この接合部が
腐食を起こし、外れるという課題があった。

【０００７】そこで、従来においては、上記むき出し状
態にあるヒーター部の表面電極と外部電極との接合部
を、熱衝撃及び腐食に強いフリットガラス等により覆
い、該接合部を大気雰囲気から遮断すことにより、該接
合部の腐食を防止することが成されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如くセ
ラミックスヒーターの接合部をフリットガラス等により
覆う作業は、セラミックスヒーターの製造工程を複雑に
し、作業性、及び経済性の点において課題を有するもの
であった。

【０００９】また、セラミックスヒーターの接合部をフ
リットガラス等により覆った場合においても、該フリッ
トガラスは長年の使用により割れたり、或いはクラック
が発生したりする場合があり、その後はセラミックスヒ
ーターの上記接合部は大気雰囲気にさらされ、接合部に
腐食が生じ、その接合が外れる場合等があり、やはりセ
ラミックスヒーターの寿命は必ずしも長いものとはなっ
ていなかった。

【００１０】ここで、上記ヒーター部の表面電極は、通
常タングステンやモリブデンが使用され、該表面電極自
体は腐食には強く、またこの表面電極と接合する外部電
極は、ニッケルや銅で作製されているためやはり腐食に
は強い。そのため、セラミックスヒーターの上記接合部
の寿命を左右するのは、上記タングステンやモリブデン
で作製された表面電極と、ニッケルや銅で作製された外
部電極とを接合するロウ材、すなわちハンダや純銀ロウ
などの腐食が原因であると考えられる。

【００１１】本発明は、上述した従来セラミックスヒー
ターが有する課題に鑑み成されたものであって、その目
的は、ヒーター部の表面電極と外部電極との接合を、熱
及び腐食に強いものに改善し、製品寿命の長いセラミッ
クスヒーターを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するため、セラミックス部材上、或いはセラミッ
クス部材内に発熱抵抗体が設けられ、該発熱抵抗体と電
気的に接続された表面電極を備えたヒーター部と、該ヒ
ーター部に接合され、前記表面電極に電気的に接続され
る外部電極とを具備し、前記外部電極は、前記ヒーター
部の表面電極に金とニッケルをマトリックスとするロウ
材を用いて接合されているセラミックスヒーターとし
た。

【００１３】上記した本発明にかかるセラミックスヒー
ターによれば、ヒーター部の表面電極と外部電極とが、
強い耐熱性及び耐蝕性を有する金とニッケルをマトリッ
クスとするロウ材を用いて接合されているため、該ヒー
ター部の表面電極と外部電極との接合部は、耐熱性及び
耐蝕性に優れたものとなり、フリットガラス等により該
接合部を覆わなくとも、セラミックスヒーターとしての
製品寿命を飛躍的に向上させることが可能となる作用が
生じる。

【００１４】ここで、上記外部電極と表面電極とを接合
するロウ材としては、金とニッケルから成るマトリック
ス中に、活性金属であるチタンを含有したロウ材である
ことが好ましい。これは、金とニッケルから成るマトリ
ックス中に、活性金属であるチタンを含有したロウ材で
あれば、接合部が耐熱性及び耐蝕性に優れたものとなる
と共に、活性金属であるチタンを含有していることによ
り、接合部の接合力自体が強化されるため好ましい。

【００１５】

【実施例】以下、上記した本発明の実施例を比較例と共
に挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１６】−実施例の構成− 図１に本発明にかかるセラミックスヒーターの分解斜視
図を示す。このセラミックスヒーター１は、絶縁性セラ
ミック２内に発熱抵抗体３が埋設され、該発熱抵抗体３
と電気的に接続された表面電極４を備えたヒーター部５
と、該ヒーター部５に接合され、前記表面電極４に電気
的に接続される外部電極６とから構成され、前記外部電
極６は、前記ヒーター部５の表面電極４に金とニッケル
をマトリックスとするロウ材７を用いて接合されてい
る。なお、上記外部電極６には、電源に接続されるリー
ド線８が各々取り付けられている。

【００１７】−ヒーター部の製造方法− 上記ヒーター部５の製造方法を簡単に説明する。先ず、
絶縁性セラミックス粉末（例えば純度９９．５％アルミ
ナ粉末）を、プレス機によって円板状のグリーンシート
に成形する。次に、この円板状のグリーンシートの上面
に、発熱抵抗体３のペースト（例えばタングステン粉末
に、有機バインダーを加えて練り合わせたペースト）を
図示したように蛇行状にスクリーン印刷する。次いで、
表面電極４となるペースト（例えば、上記発熱抵抗体３
のペーストと同様に、タングステン粉末に有機バインダ
ーを加えて練り合わせたペースト）を上記発熱抵抗体３
の両端部に山盛りする。続いて、発熱抵抗体３、及び該
発熱抵抗体３と電気的に接続された表面電極４を設けた
上記円板状のグリーンシートを、再びプレス機の金型に
入れ、さらに絶縁性セラミックス粉末をその上方から金
型に充填し、プレス機によって発熱抵抗体３を埋設した
円板状のグリーンシートを形成する。そして、脱脂後、
該グリーンシートを焼成し、形成されたヒーター部５の
表面を研磨して表面電極４を露出させる。以上の工程に
よって、厚さ５mm、直径３０mmの円板状のヒーター部５
が形成され、該ヒーター部５の上面には、埋設された発
熱抵抗体３と電気的に接続された２×４mmの表面電極４
が露出したものを作製する。

【００１８】−外部電極− 外部電極６は、図示した如くＬ字形状の部材であって、
１×２×６mmのニッケル板を、その中央において折曲
し、接合部分が２×３mmとしたものである。なお、この
外部電極６には、電源に接続されるリード線８が各々取
り付けられている。

【００１９】−表面電極と外部電極との接合− 上記表面電極４と外部電極６とは、金とニッケルをマト
リックスとするロウ材７を用いて接合されている。本実
施例のロウ材７は、米国ＷＥＳＧＯ社製の、金とニッケ
ルから成るマトリックス中に、活性金属であるチタンを
含有したロウ材（96Au-3Ni-1Ti重量％）を、２×３×
０．５mmの箔としたものを使用し、該箔状のロウ材７
を、表面電極４と外部電極６との間に挟み、真空加熱炉
を用いて１０^-6Torrの真空中で、温度１０２０〜１１０
０℃で加熱することより接合した。

【００２０】−耐久試験− 上記実施例にかかるセラミックスヒーター１を使用し、
耐久試験を行った。耐久試験は、作製したセラミックス
ヒーター１に通電することにより、大気雰囲気中におい
て該セラミックスヒーター１を所定の温度（１５０℃、
２５０℃、３５０℃）に上げてから、その温度で保持
し、セラミックスヒーター１が作動しなくなるまでの時
間を測定した。その測定結果を、実施例として表１に記
載する。また、比較のために、上記実施例品において、
その表面電極４と外部電極６との接合を、従来より行わ
れていた鉛錫ハンダを使用して接合し、その接合部をフ
リットガラスにより覆ったセラミックスヒーター（比較
例１）、表面電極４と外部電極６との接合を、純銀ロウ
を用いて接合したセラミックスヒーター（比較例２）、
及び表面電極４と外部電極６との接合を、活性金属であ
るチタンを含有した銀−銅ロウを用いて接合したセラミ
ックスヒーター（比較例３）につき、各々上記耐久試験
と同様の試験を行った。その測定結果を、比較例１〜３
として表１に併記する。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１より、本発明にかかるセラミックスヒ
ーターは、その耐久時間が飛躍的に向上していることが
判明する。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるセラミッ
クスヒーターによれば、ヒーター部の表面電極と外部電
極とが、強い耐熱性及び耐蝕性を有する金とニッケルを
マトリックスとするロウ材を用いて接合されているた
め、該ヒーター部の表面電極と外部電極との接合部は、
耐熱性及び耐蝕性に優れたものとなり、フリットガラス
等により該接合部を覆わなくとも、セラミックスヒータ
ーとしての製品寿命を飛躍的に向上させることが可能と
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるセラミックスヒーターの分解斜
視図である。

【符号の説明】

１ セラミックスヒーター ２ 絶縁性セラミックス ３ 発熱抵抗体 ４ 表面電極 ５ ヒーター部 ６ 外部電極 ７ ロウ材 ８ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩貝 達也 東京都北区浮間１−３−１−508 (72)発明者 高橋 繁 埼玉県志木市柏町６−25−27

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス部材上、或いはセラミック
   ス部材内に発熱抵抗体が設けられ、該発熱抵抗体と電気
   的に接続された表面電極を備えたヒーター部と、該ヒー
   ター部に接合され、前記表面電極に電気的に接続される
   外部電極とを具備し、前記外部電極は、前記ヒーター部
   の表面電極に金とニッケルをマトリックスとするロウ材
   を用いて接合されていることを特徴とする、セラミック
   スヒーター。
2. 【請求項２】 上記外部電極と表面電極とを接合するロ
   ウ材が、金とニッケルから成るマトリックス中に、活性
   金属であるチタンを含有したロウ材であることを特徴と
   する、請求項１記載のセラミックスヒーター。