JPH11144844A - 電極パッド及びその形成方法 - Google Patents
電極パッド及びその形成方法Info
- Publication number
- JPH11144844A JPH11144844A JP30384097A JP30384097A JPH11144844A JP H11144844 A JPH11144844 A JP H11144844A JP 30384097 A JP30384097 A JP 30384097A JP 30384097 A JP30384097 A JP 30384097A JP H11144844 A JPH11144844 A JP H11144844A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode pad
- glassy
- conductive material
- vol
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来は多孔質であった材質を改善した電極パ
ッドを提供する。 【解決手段】 セラミック質基材上に形成した電極パッ
ドであって、該電極パッドは、電気伝導材の粒子間の隙
間に、セラミック質基材との密着性に優れたガラス質物
質が充填された組織とする。
ッドを提供する。 【解決手段】 セラミック質基材上に形成した電極パッ
ドであって、該電極パッドは、電気伝導材の粒子間の隙
間に、セラミック質基材との密着性に優れたガラス質物
質が充填された組織とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、セラミックスを
基材としたセラミック基板において、その基板上に形成
する電極や、セラミックス中に抵抗発熱体を埋設したセ
ラミックヒーターにおいて、その抵抗発熱体に通電を行
うために抵抗発熱体に形成する外部端子などの、セラミ
ック質基材上に形成した電極パッド及び、その形成方法
に関する。
基材としたセラミック基板において、その基板上に形成
する電極や、セラミックス中に抵抗発熱体を埋設したセ
ラミックヒーターにおいて、その抵抗発熱体に通電を行
うために抵抗発熱体に形成する外部端子などの、セラミ
ック質基材上に形成した電極パッド及び、その形成方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、自動車用の酸素センサーやグロ
ーシステムに、また半導体加熱用ヒーター並びに石油フ
ァンヒーター等の石油気化器用熱源として、広範囲に使
用されている、セラミックヒーターは、図１に典型例を
示すように、芯材１とこの芯材１に接着層２を介して巻
き付けた絶縁性シート３との間に抵抗発熱体４を埋設
し、該抵抗発熱体４の端部を絶縁性シート３の外側に設
けた外部端子５と接続して成る。この抵抗発熱体４の端
部と外部端子５とは、図１(b) に示すように、絶縁性シ
ート３の外部端子５下に設けたスルーホール６を介して
接続されている。そして、外部端子５にリード線７から
通電することによって、抵抗発熱体４が発熱する結果、
ヒーターとして機能する仕組みとなっている。
ーシステムに、また半導体加熱用ヒーター並びに石油フ
ァンヒーター等の石油気化器用熱源として、広範囲に使
用されている、セラミックヒーターは、図１に典型例を
示すように、芯材１とこの芯材１に接着層２を介して巻
き付けた絶縁性シート３との間に抵抗発熱体４を埋設
し、該抵抗発熱体４の端部を絶縁性シート３の外側に設
けた外部端子５と接続して成る。この抵抗発熱体４の端
部と外部端子５とは、図１(b) に示すように、絶縁性シ
ート３の外部端子５下に設けたスルーホール６を介して
接続されている。そして、外部端子５にリード線７から
通電することによって、抵抗発熱体４が発熱する結果、
ヒーターとして機能する仕組みとなっている。
【０００３】ここで、外部端子５は、ＷやMo等の高融点
金属の粉末から成るペーストを、印刷によって絶縁性グ
リーンシート３a 上に塗布し、最終工程の焼成によって
メタライズして形成される。すなわち、絶縁性グリーン
シート３a 上に塗布したペーストは、セラミックヒータ
ーの焼成工程において焼結されるとともに、セラミック
質の絶縁性グリーンシートに含まれるガラス質成分が、
外部端子を形成する導体側に浸透する結果、図２に示す
ように、外部端子５側に浸透したガラス質物質８が接着
剤として機能して、セラミック質の絶縁性シート３上に
外部端子５が接合されるのである。
金属の粉末から成るペーストを、印刷によって絶縁性グ
リーンシート３a 上に塗布し、最終工程の焼成によって
メタライズして形成される。すなわち、絶縁性グリーン
シート３a 上に塗布したペーストは、セラミックヒータ
ーの焼成工程において焼結されるとともに、セラミック
質の絶縁性グリーンシートに含まれるガラス質成分が、
外部端子を形成する導体側に浸透する結果、図２に示す
ように、外部端子５側に浸透したガラス質物質８が接着
剤として機能して、セラミック質の絶縁性シート３上に
外部端子５が接合されるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かくして得られる外部
端子には、抵抗発熱体に通電を行うためのリード線を接
続するが、ＷやMo等の高融点金属から成る外部端子はろ
う付け性に劣るために、外部端子にリード線を接続する
に先立って端子表面に無電解Niめっきを施し、該Niめっ
き上にリード線をろう付けし、さらにリード線及び外部
端子を保護するために、リード線を含む端子全面にNiめ
っきを施すことが一般的である。
端子には、抵抗発熱体に通電を行うためのリード線を接
続するが、ＷやMo等の高融点金属から成る外部端子はろ
う付け性に劣るために、外部端子にリード線を接続する
に先立って端子表面に無電解Niめっきを施し、該Niめっ
き上にリード線をろう付けし、さらにリード線及び外部
端子を保護するために、リード線を含む端子全面にNiめ
っきを施すことが一般的である。
【０００５】ところが、焼結された外部端子は、図２に
示したように、ガラス質物質８が絶縁性シート12との境
界付近にのみ存在して表層側にまで浸透していないた
め、基本的に多孔質となっている。従って、上記のリー
ド線接続の際のめっき処理においてめっき液が外部端子
の内部に浸透し易く、めっき液が外部端子内部に残存し
た状態で加熱されると、内部に残存するめっき液が反応
して端子の強度を低下したり、残存めっき液が膨張して
端子の破壊に到ることもあり、改善が求められていた。
示したように、ガラス質物質８が絶縁性シート12との境
界付近にのみ存在して表層側にまで浸透していないた
め、基本的に多孔質となっている。従って、上記のリー
ド線接続の際のめっき処理においてめっき液が外部端子
の内部に浸透し易く、めっき液が外部端子内部に残存し
た状態で加熱されると、内部に残存するめっき液が反応
して端子の強度を低下したり、残存めっき液が膨張して
端子の破壊に到ることもあり、改善が求められていた。
【０００６】また、セラミック基板においても、電極パ
ッドが多孔質である場合、電極を保護するためのめっき
液、あるいはピンを接合するためのはんだやろう材等
が、電極パッド内に浸透し易いため、上記セラミックヒ
ーターと同様の問題が生じる。
ッドが多孔質である場合、電極を保護するためのめっき
液、あるいはピンを接合するためのはんだやろう材等
が、電極パッド内に浸透し易いため、上記セラミックヒ
ーターと同様の問題が生じる。
【０００７】この発明は、従来は多孔質であった材質を
改善した電極パッド及びその有利な形成方法について提
案することを目的とする。
改善した電極パッド及びその有利な形成方法について提
案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、セラミック
ヒーターにおいて絶縁性シート上に外部端子を形成する
際に、絶縁性シートから外部端子側に浸透するガラス質
物質を多くすることによって、外部端子の表層の隙間に
までガラス質物質を浸透させる手法を試みたところ、絶
縁性シートのガラス質成分が増加するために、絶縁性シ
ートの強度が不足して実用に耐えないことが判明した。
そこで、外部端子の隙間にガラス質物質を充填する手法
について鋭意究明した結果、外部端子の素材中にガラス
質成分を予め含有させることが有利であるとの知見を得
て、この発明を完成するに到った。
ヒーターにおいて絶縁性シート上に外部端子を形成する
際に、絶縁性シートから外部端子側に浸透するガラス質
物質を多くすることによって、外部端子の表層の隙間に
までガラス質物質を浸透させる手法を試みたところ、絶
縁性シートのガラス質成分が増加するために、絶縁性シ
ートの強度が不足して実用に耐えないことが判明した。
そこで、外部端子の隙間にガラス質物質を充填する手法
について鋭意究明した結果、外部端子の素材中にガラス
質成分を予め含有させることが有利であるとの知見を得
て、この発明を完成するに到った。
【０００９】すなわち、この発明は、セラミック質基材
上に形成した電極パッドであって、該電極パッドは電気
伝導材の粒子間の隙間にガラス質物質が充填された複合
組織から成ることを特徴とする電極パッドである。
上に形成した電極パッドであって、該電極パッドは電気
伝導材の粒子間の隙間にガラス質物質が充填された複合
組織から成ることを特徴とする電極パッドである。
【００１０】ここで、電極パッドは電気伝導材が25 vol
％以上100vol％未満及び残部がガラス質物質から成るこ
と、さらに電極パッドの空隙率が１ vol％以上70 vol％
以下であること、が有利である。
％以上100vol％未満及び残部がガラス質物質から成るこ
と、さらに電極パッドの空隙率が１ vol％以上70 vol％
以下であること、が有利である。
【００１１】また、上記電極パッドは、セラミック質基
材上に、電気伝導材及びガラス質物質を含有する組成の
ペーストを塗布したのち、焼成を行うことによって形成
することができる。なお、焼成は還元性雰囲気で行うこ
とが好ましい。
材上に、電気伝導材及びガラス質物質を含有する組成の
ペーストを塗布したのち、焼成を行うことによって形成
することができる。なお、焼成は還元性雰囲気で行うこ
とが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、この発明の電極パッドの形
成方法について詳しく説明する。上述のとおり、電極パ
ッドの形成は、セラミック質基材上に、電極パッドとな
るペーストを印刷により塗布したのち、焼成を行うこと
を基本とする。そして、この発明では、ペーストの成分
組成を限定することによって、所期した組織の電極パッ
ドを得るものである。
成方法について詳しく説明する。上述のとおり、電極パ
ッドの形成は、セラミック質基材上に、電極パッドとな
るペーストを印刷により塗布したのち、焼成を行うこと
を基本とする。そして、この発明では、ペーストの成分
組成を限定することによって、所期した組織の電極パッ
ドを得るものである。
【００１３】すなわち、電気伝導材及びガラス質物質を
含有する組成のペーストを、セラミック質基材上に塗布
し、その後、好ましくは還元性雰囲気で焼成する。かく
して得られる電極パッドは、図３に示すように、例えば
金属粉による電気伝導材９の隙間にガラス質物質８が充
填された高密度のものとなる。
含有する組成のペーストを、セラミック質基材上に塗布
し、その後、好ましくは還元性雰囲気で焼成する。かく
して得られる電極パッドは、図３に示すように、例えば
金属粉による電気伝導材９の隙間にガラス質物質８が充
填された高密度のものとなる。
【００１４】この電強パッドは、例えばＷやMo等の金属
による電気伝導材が25 vol％以上100vol％未満及び残部
がガラス質物質から成る組織とすることが、好ましい。
なぜなら、組織におけるガラス質物質の比率が75 vol％
をこえると、電極パッドに必要な電気伝導性が確保され
なくなり、さらに電極パッドの強度が劣化してめっきの
密着力が低下するためである。一方、ガラス質物質は僅
かでも混在することによって、この発明で所期する効果
は得られるため、電気伝導材の上限は100vol％未満とし
た。
による電気伝導材が25 vol％以上100vol％未満及び残部
がガラス質物質から成る組織とすることが、好ましい。
なぜなら、組織におけるガラス質物質の比率が75 vol％
をこえると、電極パッドに必要な電気伝導性が確保され
なくなり、さらに電極パッドの強度が劣化してめっきの
密着力が低下するためである。一方、ガラス質物質は僅
かでも混在することによって、この発明で所期する効果
は得られるため、電気伝導材の上限は100vol％未満とし
た。
【００１５】なお、ガラス質物質としては、電極パッド
を形成するセラミック質基材におけるガラス質成分と同
種のものを使用することが、セラミック質機材と電極パ
ッドとの密着力を向上し、かつ両者の熱膨張率を整合さ
せるために好ましい。
を形成するセラミック質基材におけるガラス質成分と同
種のものを使用することが、セラミック質機材と電極パ
ッドとの密着力を向上し、かつ両者の熱膨張率を整合さ
せるために好ましい。
【００１６】また、セラミック質基材上に塗布したペー
ストを焼結する際の条件は、還元性雰囲気とすること
が、焼成の際に導体（電極パッド）の酸化を回避するの
に有効である。
ストを焼結する際の条件は、還元性雰囲気とすること
が、焼成の際に導体（電極パッド）の酸化を回避するの
に有効である。
【００１７】
【実施例】Al2O3 ：92wt％、SiO2：６wt％、 CaO：1.5
wt％及びMgO ：0.5 wt％の組成に成るグリーンシート上
に、表１に示す成分組成のペーストを印刷し、その後表
１に示す条件で焼成を行って、電極パッドを形成した。
かくして得られた電極パッドについて、リード線を接続
した後、該リード線の引張り強さを測定してセラミック
質基材と電極パッドとの密着力を評価した。その評価結
果を、表１に併記する。
wt％及びMgO ：0.5 wt％の組成に成るグリーンシート上
に、表１に示す成分組成のペーストを印刷し、その後表
１に示す条件で焼成を行って、電極パッドを形成した。
かくして得られた電極パッドについて、リード線を接続
した後、該リード線の引張り強さを測定してセラミック
質基材と電極パッドとの密着力を評価した。その評価結
果を、表１に併記する。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、セラミック質基材上
に形成した電極パッドの材質を多孔質から高密度に改善
することができ、強度そして耐久性に優れた電極パッド
を提供し得る。
に形成した電極パッドの材質を多孔質から高密度に改善
することができ、強度そして耐久性に優れた電極パッド
を提供し得る。
【図１】セラミックヒーターの構造を示す模式図であ
る。
る。
【図２】外部端子の組織を示す模式図である。
【図３】電極パッドの組織を示す模式図である。
１ 芯材 ２ 接着層 ３ 絶縁性シート ４ 抵抗発熱体 ５ 外部端子 ６ スルーホール ７ リード線 ８ ガラス質物質 ９ 電気伝導材
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミック質基材上に形成した電極パッ
ドであって、該電極パッドは電気伝導材の粒子間の隙間
にガラス質物質が充填された複合組織から成ることを特
徴とする電極パッド。 - 【請求項２】 請求項１において、電極パッドは電気伝
導材が25 vol％以上100vol％未満及び残部がガラス質物
質から成ることを特徴とする電極パッド。 - 【請求項３】 請求項１または２において、電極パッド
の空隙率が１ vol％以上70 vol％以下であることを特徴
とする電極パッド。 - 【請求項４】 セラミック質基材上に、電気伝導材及び
ガラス質物質を含有する組成のペーストを塗布したの
ち、焼成を行うことを特徴とする電極パッドの形成方
法。 - 【請求項５】 請求項４において、焼成を還元性雰囲気
で行うことを特徴とする電極パッドの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30384097A JPH11144844A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電極パッド及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30384097A JPH11144844A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電極パッド及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144844A true JPH11144844A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17925946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30384097A Pending JPH11144844A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電極パッド及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144844A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013081110A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 京セラ株式会社 | セラミック構造体、セラミックヒータおよびこれを備えたグロープラグ |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP30384097A patent/JPH11144844A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013081110A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 京セラ株式会社 | セラミック構造体、セラミックヒータおよびこれを備えたグロープラグ |
| JPWO2013081110A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2015-04-27 | 京セラ株式会社 | セラミック構造体、セラミックヒータおよびこれを備えたグロープラグ |
| US9491803B2 (en) | 2011-11-30 | 2016-11-08 | Kyocera Corporation | Ceramic structure, ceramic heater, and glow plug including the ceramic heater |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20040114 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040421 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |