JPH11273841A - セラミックヒータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄いグリーンシートからシートを剥す際に脱
落や破損を生じることなく、且つ端子部にろう材を付着
させる場合に欠陥を生じることのないセラミックヒータ
及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 第２グリーンシート２４の表面のスルー
ホール９ａ，９ｂに対応する位置に、タングステンペー
ストを使用して、スクリーン印刷を行ない、補助パター
ン３０ａ，３０ｂを形成した。この補助パターン３０
ａ，３０ｂは、スルーホール９ａ，９ｂの開口部より大
きく、厚さ１５μｍである。次に、第１グリーンシート
２３のヒータパターン２５が印刷された一方の面２３ａ
側に、ヒータパターン２５を覆うように、第２グリーン
シート２４を圧着し、積層体４１を形成した。これによ
り、スルーホール９ａ，９ｂの開口部は、補助パターン
３０ａ，３０ｂにより覆われて塞がれる。その後、第２
グリーンシート２４の裏面に貼り付いていた搬送シート
３２を剥した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用酸
素センサ、グローシステム、半導体加熱用、石油ファン
ヒータ等に使用されるセラミックヒータの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば酸素センサには、その
検出素子の加熱のために、平板状や円筒状のセラミック
ヒータが使用されている。例えば円筒状のセラミックヒ
ータは、例えばアルミナからなる円筒状のセラミック基
材（セラミック碍管）の表面に、ヒータパターンが形成
されたグリーンシートが巻きつけられて、一体焼成され
たものである。

【０００３】この種のセラミックヒータは、通常、下記
〜の手順にて製造される（特開平１−２２５０８７
号公報及び特開平４−３２９２９１号公報参照）。 まず、ドクターブレード法により、例えばアルミナを
主成分とするスラリーを原料として、搬送シート上に帯
状のグリーンシートを連続して形成する。

【０００４】次に、このグリーンシートを所定寸法に
カットした後に、グリーンシートの一方の面に、例えば
タングステン等の高融点金属を有する金属ペーストを用
いて、ペースト印刷法により、ヒータパターンを厚膜印
刷する。尚、カットの際に、スルーホールも形成する。

【０００５】次に、グリーンシートの他方の面に、同
様に金属ペーストを用いて端子パターンを厚膜印刷す
る。尚、前記両厚膜印刷の際に、スルーホールの内周壁
にも、金属ペーストが付着する。 次に、前記グリーンシート（第１グリーンシート）の
ヒータパターンを覆って、他の薄いグリーンシート（第
２グリーンシート）を圧着して積層体とするとともに、
この積層体を、セラミック基材の表面に積層し、一体焼
成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した方
法でセラミックヒータを製造する場合には、下記の問題
が生じることがあった。 ａ）例えば、円筒状のセラミック基材の表面に、グリー
ンシートの積層体を巻き付ける場合には、その厚みが薄
い方が、容易に且つしっかりと巻き付けることができ
る。しかし、両パターンやスルーホールが形成される第
１グリーンシートはそれほど薄くできないので、ヒータ
パターンを覆う第２グリーンシートをできる限り薄くす
ることが考えられるが、その厚みを１００μｍ以下とす
る場合には、グリーンシート単体では破れ易いために、
搬送シートに貼り付けた状態で扱うことになる。

【０００７】ところで、図６（ａ）に示す様に、第１，
第２グリーンシートＰ１，Ｐ２を圧着した後に、第２グ
リーンシートＰ２の搬送シートＰ３を剥すが、第２グリ
ーンシートＰ２が非常に薄い場合には、スルーホールＰ
４と向き合う位置の第２グリーンシートＰ２の一部Ｐ
２’が、搬送シートＰ３上に残ってしまい、第２グリー
ンシートＰ２に孔Ｐ５があく（脱落）という問題があっ
た。更に、第２グリーンシートＰ２が、スルーホールＰ
４の近傍から破れることがあった。

【０００８】ｂ）また、うまく搬送シートを剥せた場合
には、その後、グリーンシートの積層体をセラミック基
材に巻き付けて焼成することにより、図６（ｂ）に示す
様に、（第１，第２グリーンシートから）第１，第２セ
ラミック層Ｑ１，Ｑ２、（端子パターンから）端子部Ｑ
３、（スルーホールＱ４の内周面に付着した金属ペース
トから）メタライズ部Ｑ５等が形成されるが、端子部Ｑ
３におけるろう付け性を向上させるために、端子部Ｑ３
の表面及びスルーホールＱ４の内部にニッケルメッキを
施す。

【０００９】しかし、スルーホールＱ４の底部Ｑ６は、
第２セラミック層Ｑ２が露出しているので、その底部Ｑ
６には、うまくメッキ層Ｑ７が形成されないために、そ
の後、端子部Ｑ３にろう材Ｑ８を付ける場合に、スルー
ホールＱ４内に空洞（欠陥）Ｑ９ができることがあっ
た。この欠陥Ｑ９ができると、その後、ろう材Ｑ８の表
面にニッケルメッキした後にアニール処理する際に、ク
ラック等の破損が発生することがあった。

【００１０】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、薄いグリーンシートからシートを剥す際に
脱落や破損を生じることなく、且つ端子部にろう材を付
着させる場合に欠陥を生じることのないセラミックヒー
タ及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）前記目的を達成す
るための請求項１の発明は、第１グリーンシートの一方
の面に、ヒータパターンを形成するとともに、他方の面
に、スルーホールを介してヒータパターンに接続される
端子パターンを形成し、更にヒータパターン及びスルー
ホールを第２グリーンシートで覆い、その後焼成するセ
ラミックヒータの製造方法において、第２グリーンシー
トの表面のスルーホールと向き合う位置に、焼成後にメ
ッキ可能な補助パターンを、スルーホールの開口部を覆
うように形成することを特徴とするセラミックヒータの
製造方法を要旨とする。

【００１２】本発明では、第２グリーンシートの表面の
スルーホールと向き合う位置に、補助パターンをペース
ト印刷等により形成する。この補助パターンは、第１及
び第２グリーンシートを圧着等により積層する場合に、
スルーホールの開口部を覆うものであるが、この補助パ
ターンは、焼成後にはメッキ可能な材料（例えばタング
ステン等の金属材料を含むペースト）から構成されるの
で、焼成後に、スルーホールの内部や（端子パターンが
焼成された）端子部をメッキする場合には、確実にメッ
キを行なうことができる。そのため、その後、スルーホ
ールの内部や端子部上にろう材を付着させる場合には、
スルーホール内に空洞（欠陥）が生じることなく、隙間
なく確実に充填することができる。

【００１３】よって、その後、ろう材の表面にニッケル
メッキした後にアニール処理する際に、クラック等の破
損が発生することがない。 （２）請求項２の発明は、第１グリーンシートと、第１
グリーンシートより薄肉で裏面に剥離可能なシートを備
えた第２グリーンシートとを用い、第１グリーンシート
の一方の面にヒータパターンを形成するとともに、他方
の面にスルーホールを介してヒータパターンに接続され
る端子パターンを形成し、更にヒータパターン及びスル
ーホールを第２グリーンシートで覆い、その後焼成する
セラミックヒータの製造方法において、第２グリーンシ
ートの表面のスルーホールと向き合う位置に、スルーホ
ールの開口部より大きな補助パターンを形成し、その
後、第２グリーンシートの裏面のシートを剥すことを特
徴とするセラミックヒータの製造方法を要旨とする。

【００１４】本発明では、第２グリーンシートの表面の
スルーホールと向き合う位置に、スルーホールの開口部
より大きな補助パターン、即ち開口部をだけでなく、そ
の周囲をも覆う補助パターンを形成している。そのた
め、第１グリーンシートと第２グリーンシートを圧着等
により積層した後に、第２グリーンシートの裏面のシー
トを剥す際には、スルーホールに向き合う部分が、第２
グリーンシート側に残って孔があいて脱落したり、スル
ーホール近傍が破れることがない。つまり、補助パター
ンがその破損し易い箇所の強化部材として機能して、脱
落や破れ等の破損の発生を防止する。

【００１５】また、これにより、第２グリーンシートの
厚みを薄くできるので、第１及び第２グリーンシートか
らなる積層体を、容易に且つしっかりとセラミック基材
に巻き付けることができる。 （３）請求項３の発明は、第２グリーンシートの厚み
が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に
記載のセラミックヒータの製造方法を要旨とする。

【００１６】本発明では、第２グリーンシートの厚みが
１００μｍ以下と極めて薄いものである。このように薄
肉であると、第２グリーンシートはシートに貼り付けた
状態で使用する必要があり、また、シートを剥す場合
に、上述した破損が生じる恐れがあるが、前記補助パタ
ーンにより、その様な問題の発生を防止できる。

【００１７】（４）請求項４の発明は、ドクターブレー
ド法により、第２グリーンシートを搬送シート上に形成
し、搬送シートが密着した第２グリーンシートを第１グ
リーンシートに圧着し、その後搬送シートを剥すことを
特徴とする請求項２又は３に記載のセラミックヒータの
製造方法を要旨とする。

【００１８】本発明は、使用するシートを例示したもの
であり、薄肉の第２グリーンシートの裏面に密着するシ
ートとして、ドクターブレード法の形成の際に使用する
搬送シートをそのまま用いることができる。 （５）請求項５の発明は、補助パターンを、金属ペース
トを用いて形成することを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載のセラミックヒータの製造方法を要旨とす
る。

【００１９】本発明は、補助パターンの材料を例示した
ものであり、補助パターンの材料として、例えばヒータ
パターンや端子パターンと同様な材料（例えばタングス
テンペースト）を使用することができる。この金属ペー
ストを使用して補助パターンを形成することにより、焼
成後には、導電性を有する金属層（補助層）を形成する
ことができ、その後のメッキが容易になる。

【００２０】（６）請求項６の発明は、補助パターンの
厚みが、５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載のセラミックヒータの製造方法要
旨とする。本発明は、補助パターンの厚みを例示したも
のであり、５μｍ以上であると、第２グリーンシートの
破損防止のための十分な強度が得られ、３０μｍ以下で
あると、第２グリーンシートの圧着時のブク（膨れ）の
発生を抑制できる。

【００２１】（７）請求項７の発明は、請求項１に記載
のセラミックヒータの製造方法により製造されるセラミ
ックヒータであって、第１セラミック層と第２セラミッ
ク層との間にヒータ部を有するとともに、第２セラミッ
ク層の表面のスルーホールと向き合う位置に、スルーホ
ールの開口部を覆うメッキ可能な補助層を有することを
特徴とするセラミックヒータを要旨とする。

【００２２】本発明のセラミックヒータは、第２セラミ
ック層の表面のスルーホールと向き合う位置に、スルー
ホールの開口部を覆うメッキ可能な補助層を有してい
る。よって、この補助層により、前記請求項１にも記載
した様に、スルーホールの内部や端子部をメッキする場
合には、確実にメッキを行なうことができる。そのた
め、その後、スルーホールの内部や端子部上にろう材を
付着させる場合に、スルーホール内に空洞（欠陥）が生
じることなく、隙間なく確実に充填することができる。

【００２３】よって、その後、ろう材の表面にニッケル
メッキした後にアニール処理する際に、クラック等の破
損が発生することがない。 （８）請求項８の発明は、請求項２〜５のいずれかに記
載のセラミックヒータの製造方法により製造されるセラ
ミックヒータであって、第１セラミック層と第２セラミ
ック層との間にヒータ部を有するとともに、第２セラミ
ック層の表面のスルーホールと向き合う位置に、スルー
ホールの開口部より大きな補助層を有することを特徴と
するセラミックヒータを要旨とする。

【００２４】本発明のセラミックヒータは、第２セラミ
ック層表面のスルーホールと対応する位置に、スルーホ
ールの開口部より大きな補助層を有している。よって、
この補助層により、前記請求項２にも記載した様に、製
造工程において、第２セラミック層となる第２グリーン
シートに脱落や破れが発生しないので、第２セラミック
層にも、それに起因する欠陥がない。

【００２５】（９）請求項９の発明は、補助層が、金属
層であることを特徴とする請求項７又は８に記載のセラ
ミックヒータを要旨とする。本発明では、補助層が金属
層であるので、補助層の上に容易にメッキを施すことが
できる。それにより、後にスルーホールへのろう材の充
填を、空洞を生ずることなく確実に行なうことができ
る。

【００２６】（１０）請求項１０の発明は、スルーホー
ル内に、ろう材が充填されていることを特徴とする請求
項７〜９のいずれかに記載のセラミックヒータを要旨と
する。本発明では、スルーホール内に確実にろう材が充
填されている。つまり、スルーホール内には、従来の様
に、大きな空洞を生ずることなく、十分にろう材が充填
されている。そのため、後にろう材の上にメッキを施
し、アニール処理を実施する際に、破損が発生すること
がない。

【００２７】（１１）請求項１１の発明は、補助層の厚
みが、３〜３０μｍであることを特徴とする請求項７〜
１０のいずれかに記載のセラミックヒータを要旨とす
る。本発明は、補助層の厚みを例示したものであり、こ
の範囲の厚みであれば、前記請求項６にも記載した様
に、製造工程における第２グリーンシートの破損が確実
に防止され、第２セラミック層に不良が発生することが
ない。

【００２８】尚、圧着の圧力あるいは焼成収縮により、
補助パターンが補助層となるとき、その厚みが小さくな
ると考えられる。また、前記ヒータパターンとしては、
主として発熱を行う（例えば蛇行する）発熱パターン
と、発熱パターンから伸びて発熱パターンに通電するた
めのリードパターンと、リードパターンの端部に形成さ
れて端子パターンに接続される端部パターンとからなる
ものが挙げられる。尚、焼成後には、後述する様に、ヒ
ータパターンはヒータ部となり、発熱パターンはヒータ
発熱部となり、リードパターンはヒータリード部とな
り、端部パターンはヒータ端部となる。また、端子パタ
ーンは、焼成後に端子部となり、補助パターンは補助層
となる。

【００２９】また、前記グリーンシートとしては、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とする材料からなるものが挙
げられる。前記各パターンの材料として、高融点材料で
ある、白金（Ｐｔ）、白金−ロジウム（Ｒｈ）、モリブ
デン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）等が挙げられる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミックヒータ
及びその製造方法の例（実施例）を説明する。 （実施例） （１）まず、本実施例のセラミックヒータの構造につい
て説明する。

【００３１】図１に示す様に、本実施例のセラミックヒ
ータ１は、丸棒状であり、円筒状のセラミック基材（ア
ルミナ碍管）２の周囲に、アルミナを主成分とする厚さ
３００μｍの第１セラミック層３及び厚さ５０μｍの第
２セラミック層４が積層されており、この第１セラミッ
ク層３及び第２セラミック層４の間に、タングステンを
主成分とするヒータ部５が配置されている。

【００３２】このヒータ部５は、図２に分解して示す様
に、セラミックヒータ１の先端側で何度も蛇行するヒー
タ発熱部６と、セラミックヒータ１の後端側に配置され
て電源側と接続される陽極側のヒータ端部７ａ及び陰極
側のヒータ端部７ｂと、ヒータ発熱部６及び各ヒータ端
部７ａ，７ｂを接続する一対のヒータリード部８ａ，８
ｂとから構成されている。

【００３３】前記第１セラミック層３には、各ヒータリ
ード部８ａ，８ｂと対応して、スルーホール９ａ，９ｂ
に後述するメタライズ部１８（図３参照）等が形成され
てなる導通部１０ａ，１０ｂが形成されている。尚、ス
ルーホール９ａ，９ｂからなる導通部１０ａ，１０ｂ
は、第１セラミック層の長手方向に沿って、２個づつ直
接に配置されている。

【００３４】また、第１セラミック層３のヒータ部５と
反対側（図の上方）には、各導通部１０ａ，１０ｂと接
続するように、リード線取付用端子１１ａ，１１ｂ（図
１参照）が接続される陽極側の端子部１２ａ及び陰極側
の端子部１２ｂが形成されている。

【００３５】つまり、第１セラミック層３の反対側の面
に設けられたヒータ部５の各ヒータ端部７ａ，７ｂと各
端子部１２ａ，１２ｂとは、各導通部１０ａ，１０ｂに
より各々電気的に接続されている。ここで、本実施例の
要部である導通部１０ａ（１０ｂも同様）近傍の構成に
ついて、図３に基づいて、更に詳細に説明する。尚、図
３は、端子部１２ａにリード線取付用端子１１ａの接続
のために、ろう材１３を配置した状態を示している。

【００３６】図３に示す様に、端子部１２ａ及びヒータ
部５ａは、スルーホール９ａの内周面を覆うメタライズ
部１８により電気的に接続されている。特に、本実施例
では、スルーホール９ａの底部１４ａ（直径０．４ｍ
ｍ）を覆う様に、前記端子部１２ａ等と同様な金属材料
からなる導電性の補助層１５ａが形成されている。この
補助層１５ａは、直列に配置された一対のスルーホール
９ａの底部１４ａ及びその周囲を覆う様に、厚さ１０μ
ｍ、縦１．２ｍｍ×横３．２ｍｍの長方形である（図２
参照）。

【００３７】また、端子部１２ａの表面、スルーホール
９ａ内のメタライズ部１８、及びスルーホール９ａの底
部１４ａに対応する補助層１５ａの表面には、ニッケル
からなる第１メッキ層１６ａが形成されている。更に、
この第１メッキ層１６ａ上には、端子部１２ａを覆うと
ともに、スルーホール９ａ内に隙間なく充填されるろう
材（例えば７８％Ａｇ−２８％Ｃｕの組成の共晶ろう）
１３が配置され、このろう材１３の表面には、ニッケル
からなる第２メッキ層１７ａが形成されている。

【００３８】（２）次に、本実施例のセラミックヒータ
１の製造方法について説明する。尚、前記第１セラミッ
ク層３、第２セラミック層４、ヒータ部５、ヒータ発熱
部６、陽極側のヒータ端部７ａ、陰極側のヒータ端部７
ｂ、ヒータリード部８ａ，８ｂ、陽極側の端子部１２
ａ、陰極側の端子部１２ｂ、補助層１５ａ，１５ｂは、
各々、第１グリーンシート２３、第２グリーンシート２
４、ヒータパターン２５、発熱パターン２６、陽極側の
端部パターン２７ａ、陰極側の端部パターン２７ｂ、リ
ードパターン２８ａ，２８ｂ、陽極側の端子パターン２
９ａ、陰極側の端子パターン２９ｂ、補助パターン３０
ａ，３０ｂが焼成されて形成されたものであるので、以
下の説明では前記図２〜図５を用いて説明する。

【００３９】ａ）グリーンシートの作製 まず、Ａｌ₂Ｏ₃粉末（純度９９．９％、平均粒径１．８
μｍ）と、焼結助剤であるＳｉＯ₂粉末（純度９９．９
％、平均粒径１．４μｍ）と、ＣａＯとなるＣａＣＯ₃
粉末（純度９９．９％、平均粒径３．２μｍ）と、Ｍｇ
ＯとなるＭｇＣＯ₃粉末（純度９９．９％、平均粒径
３．２μｍ）と、必要に応じて添加されるＹ₂Ｏ₃等の微
量粉末とを、所定割合（例えばＡｌ₂Ｏ₃粉末９０重量
部、ＳｉＯ₂粉末５重量部、ＣａＣＯ₃粉末３重量部、Ｍ
ｇＣＯ₃粉末２重量部）で配合して、配合物を調製し
た。

【００４０】そして、この配合物１００重量部に対し、
ポリブチルビニラール８重量部、ジブチルフタレート４
重量部、メチルエチルケトン及びトルエン７０重量部を
添加し、ボールミルで混合してスラリー状とした。その
後、減圧脱泡して、ドクターブレード法により、厚さ
０．３ｍｍの第１グリーンシート２３と、厚さ０．０５
ｍｍの第２グリーンシート２４を作製した。

【００４１】ｂ）ドクターブレード法 ここで、ドクターブレード法について説明する。ドクタ
ーブレード法とは、図４（ａ）に示す様に、容器３１か
ら合成樹脂製のフィルムである搬送テープ３２上にスラ
リー３３を流して供給する際に、円柱の一部が軸方向に
切り欠かれた形状のブレード３４にて、スラリー３３の
層の厚さを調節するものである。

【００４２】この搬送テープ３２上に配置されたスラリ
ー３３は、搬送テープ３２の移動とともに図示しない乾
燥装置によりメチルエチルケトン及びトルエンが適度に
蒸発させられ、帯状のグリーンシート３５となる。この
グリーンシート３５（特に第１グリーンシート２３に対
応する場合）は、搬送テープ３２から分離されてリブ３
６により巻取られる。

【００４３】その後、帯状のグリーンシート３５は、リ
ブ３６から引き出され、所定形状にカットされる。具体
的には、図４（ｂ）に示す様に、複数のヒータパターン
２５を形成できる様に、略正方形にプレスにより切断さ
れる。同時に、各端部パターン２７ａ，２７ｂが形成さ
れる位置に、プレスの際の打ち抜きにより、各々スルー
ホール９ａ，９ｂが形成される。

【００４４】その後、前記略正方形のグリーンシート上
に、一度の複数のヒータパターン２５を形成し、更に、
各ヒータパターン２５に対応した第１グリーンシート２
３にカットするのであるが、以下では、説明を明瞭にす
るために、第１グリーンシート２３単体（ヒータ１本
分）にヒータパターン２５を印刷する場合を例に挙げて
説明する。

【００４５】一方、第２グリーンシート２４も、厚さが
異なる点及びスルーホール９ａ，９ｂがない点などを除
き、同様なドクターブレード法により作製されるが、こ
の第２グリーンシート２４は、極めて薄肉で破損し易い
ので、その作製に使用される搬送シート３２は、剥さず
に、後述する様に、第２グリーンシート２４に貼り付け
たままの状態で使用する。

【００４６】ｃ）タングステンペーストの作製 Ｗ粉末（平均粒径１．５μｍ）、また必要に応じてＡｌ
₂Ｏ₃粉末（平均粒径１．５μｍ）、及びＲｅ粉末（平均
粒径１．５μｍ）を、所定の割合（例えばＷ粉末９０重
量部、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１０重量部）で配合された配合物１
００に対して、ポリビニルブチラール５重量部、ブチル
カルビドールアセテート２０重量部、アセトン７０重量
部を添加し、ボールミルで混合し、スラリー状とした。
その後。アセトンを乾燥して除去してタングステンペー
ストを得た。

【００４７】ｄ）ヒータパターンの印刷 前記図２に示す様に、第１グリーンシート２３の一方の
面２３ａ（図２では下面側）に、前記ｃ）にて作製され
たタングステンペーストを用いて、ペースト印刷を行っ
た。それにより、発熱パターン２６、リードパターン２
８ａ，２８ｂ、及び端部パターン２７ａ，２７ｂからな
る厚さ２５μｍのヒータパターン２５を形成した。

【００４８】即ち、第１グリーンシート２３の一方の面
２３ａを上にして、その面２３ａ上にヒータパターン２
５を形成した。具体的には、ヒータパターン２５の形状
に透孔が設けられた金属製のマスク（図示せず）を使用
して、厚膜印刷（スクリーン印刷）し、その後乾燥し
た。

【００４９】ｅ）端子パターンの印刷 次に、第１グリーンシート２３を裏返し、その他方の面
２３ｂ（図２では上方側）の所定位置、即ちスルーホー
ル９ａ，９ｂに対応する位置に、前記タングステンペー
ストを使用してスクリーン印刷を行い、陽極側の端子パ
ターン２９ａ及び陰極側の端子パターン２９ｂを厚膜印
刷した。

【００５０】尚、前記ヒータパターン２５及び端子パタ
ーン２９ａ，２９ｂの厚膜印刷の際に、同時に、スルー
ホール９ａ，９ｂの内周面にタングステンペーストを付
着させた。 ｆ）補助パターンの形成 次に、図５（ａ）に示す様に、第２グリーンシート２４
の表面のスルーホール９ａ，９ｂに対応する位置に、前
記タングステンペーストを使用して、スクリーン印刷を
行ない、補助パターン３０ａ，３０ｂを形成した。この
補助パターン３０ａ，３０ｂは、それぞれ直列に配置さ
れた一対のスルーホール９ａ，９ｂの開口部（底部）及
びその周囲を覆う様に、厚さ１５μｍ、縦１．５ｍｍ×
横３．８ｍｍの長方形である（図２参照）。

【００５１】尚、第２グリーンシート２４の裏面には、
搬送シート３２が密着している。 ｇ）グリーンシートの積層 次に、図５（ｂ）に示す様に、第１グリーンシート２３
のヒータパターン２５が印刷された一方の面２３ａ側
に、ヒータパターン２５を覆うように、第２グリーンシ
ート２４を圧着し、図５（ｃ）に示す積層体４１を形成
した。

【００５２】これにより、スルーホール９ａ，９ｂの開
口部（図の下方）は、補助パターン３０ａ，３０ｂによ
り覆われて塞がれる。尚、圧着は、第２グリーンシート
２４上に第１グリーンシート２３を載置し、積層する様
にして行なった。その後、図５（ｄ）に示す様に、第２
グリーンシート２４の裏面（図５の下方の面）に貼り付
いていた搬送シート３２を剥した。

【００５３】ｈ）セラミックヒータ成形体の作製 次いで、図２に示す様に、前記積層体４１において第２
グリーンシート２４の積層側とは反対の表面（図２の下
面側）に、アルミナペ−スト（共素地）を塗布し、この
塗布面をアルミナ製碍管２に向けて、積層体４１をアル
ミナ碍管２に巻き付け、外周を押圧して、セラミックヒ
ータ成形体を得た。

【００５４】ｉ）セラミックヒータ成形体の焼成 上記の様にして得られたセラミックヒータ成形体を、２
５０℃で樹脂抜きし、その後、水素炉中で、１５５０℃
で１時間３０分間保持して焼成し、第１及び第２セラミ
ック層３，４、ヒータ部５、両端子部２０ａ，２０ｂ、
アルミナ碍管２を一体化させた。

【００５５】ｊ）端子部の加工 その後、図５（ｅ）に示す様に、スルーホール９ａ，９
ｂ内（その内周面及び底部１４ａ，１４ｂ）及び端子部
１２ａ，１２ｂ表面に、無電解メッキ液を塗布し、通常
の無電解ニッケルメッキにより、第１メッキ層１６ａ，
１６ｂを形成した。

【００５６】次に、図５（ｆ）に示す様に、スルーホー
ル９ａ，９ｂ及び端子部１２ａ，１２ｂの表面側に、即
ち第１メッキ層１６ａの表面に、ろう材１３を溶融・凝
固させてリード線取付用端子１１ａをろう付けした。次
に、図５（ｇ）に示す様に、ろう材１３表面に、前記と
同様な無電解ニッケルメッキによって、第２メッキ層１
７ａを形成し、リード線取付用端子１１ａ，１１ｂが接
続された図１に示すセラミックヒータ１を完成した。

【００５７】この様に、本実施例のセラミックヒータ１
及びその製造方法では、第２グリーンシート２４に補助
パターン３０ａ，３０ｂを形成し、第１グリーンシート
２３と第２グリーンシート２４を圧着する際に、この補
助パターン３０ａ，３０ｂにより、スルーホール９ａ，
９ｂの一方の開口部（底部１４ａ，１４ｂ）を覆うの
で、第２グリーンシート２４から搬送シート３２を剥す
場合でも、スルーホール９ａ，９ｂに対応する第２グリ
ーンシート２４の部分が抜け落ちたり（脱落）、その周
囲が破損することが無い。

【００５８】それにより、第２グリーンシート２４とし
て、１００μｍ以下の非常に薄肉のものを採用できるの
で、積層体４１を容易に且つしっかりとセラミック碍管
２に巻き付けることができる。また、補助パターン３０
ａ，３０ｂは、タングステンペーストから形成されるの
で、焼成後の補助層１５ａ，１５ｂには、容易にメッキ
を施すことができる。しかも、この補助層１５ａ，１５
ｂは、第２セラミック層４がスルーホール９ａ，９ｂの
底面１４ａ，１４ｂに露出しない様に、その底面１４
ａ，１４ｂを覆う構成である。

【００５９】そのため、端子部１２ａ，１２ｂの表面、
スルーホール９ａ，９ｂの内周面、及び補助層１５ａ，
１５ｂの表面の全体にわたり、無電解メッキにより、容
易に第１メッキ層１６ａ，１６ｂを形成できる。よっ
て、後にろう材１３を端子部１２ａ，１２ｂに付着させ
る場合には、第１メッキ層１６ａ，１６ｂはろう材１３
との濡れ性に優れているので、スルーホール９ａ，９ｂ
内にろう材１３が確実に充填され、従来の様な空洞（欠
陥）が生じることがない。

【００６０】更に、本実施例では、補助層１５ａ，１５
ｂが十分に薄いので、補助層１５ａ，１５ｂの外周部に
て、大きな段差が生じず、よって、その段差部分に空気
が封入されにくい。そのため、圧着時には、その段差部
分における膨らみ（ブク）が発生しにくく、不良品の発
生を抑制できる。 （実験例）次に、本実施例の効果を確認するために行っ
た実験例について説明する。

【００６１】まず、上述した実施例の製造方法（但し比
較例は補助パターンなし）にて、セラミックヒータを作
製する際に、下記表１に示す様に、補助パターンの有無
及び補助パターンの厚みを変更し、各試料No.１〜６毎
に、各々５０本づつのセラミックヒータを作製した。

【００６２】そして、各試料毎に、圧着時のブク不良、
シート破れ不良、ろう不足不良を調べた。 ・圧着時のブク不良は、圧着時にブクが発生したセラミ
ックヒータの本数を計数し、その割合で示した。

【００６３】・シート破れ不良は、搬送シートを剥す際
に破れた本数を計数し、その割合で示した。 ・ろう不足不良は、ろう材を充填したスルーホールに空
洞が発生した本数を計数し、その割合で示した。

【００６４】

【表１】

【００６５】この表１から明かなように、本発明の範囲
の実施例の場合（試料No.１〜５）は、補助パターンを
形成するので、シート破れ不良が８％以下で、しかも、
ろう不足不良が２％以下と少なく好適である。特に、補
助パターンの厚みが５〜３０μｍの場合は、圧着時のブ
ク不良が８％以下と少なく、一層好適であ。るそれに対
して、比較例の場合（試料No.６）は、補助パターンを
形成しないので、シートの破れ不良が６０％で、しか
も、ろう不足不良が２０％と多く好ましくない。

【００６６】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。 （１）例えば、前記実施例では、セラミックヒータの形
状として、円筒状のものを形成したが、板状のセラミッ
クヒータとしてもよい。

【００６７】（２）また、セラミック基材としては、両
端に通じる孔の開いた筒状（例えば円筒状）のもの、一
端が閉塞された筒状（例えば円筒状）のもの、あるいは
孔の開いていない柱状（例えば円柱状）のもの等を採用
できる。 （３）前記実施例では、一対のスルーホールに対して長
方形の補助パターン（補助層）を設けたが、一つの端子
に１つのスルーホールしかない場合は、例えば円形や正
方形等各種の形状のものを使用することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１のセラミッ
クヒータの製造方法では、補助パターンは、焼成後には
メッキ可能な材料から構成されるので、焼成後に、スル
ーホールの内部や端子部をメッキする場合には、確実に
メッキを行なうことができる。そのため、その後、スル
ーホールの内部や端子部上にろう材を付着させる場合に
は、スルーホール内に空洞（欠陥）が生じることなく、
隙間なく確実に充填することができる。よって、その
後、ろう材の表面にニッケルメッキした後にアニール処
理する際に、クラック等の破損が発生することがない。

【００６９】請求項２のセラミックヒータの製造方法で
は、補助パターンは、スルーホールの開口部をだけでな
く、その周囲をも覆っているので、第２グリーンシート
の裏面のシートを剥す際には、第２グリーンシートの脱
落や破れ等の破損の発生を防止できる。また、これによ
り、第２グリーンシートの厚みを薄くできるので、第１
及び第２グリーンシートからなる積層体を、容易に且つ
しっかりとセラミック基材に巻き付けることができる。

【００７０】請求項７のセラミックヒータは、第２セラ
ミック層の表面のスルーホールと向き合う位置に、スル
ーホールの開口部を覆うメッキ可能な補助層を有してい
るので、スルーホールの内部や端子部をメッキする場合
には、確実にメッキを行なうことができる。そのため、
その後、スルーホールの内部や端子部上にろう材を付着
させる場合に、スルーホール内に空洞（欠陥）が生じる
ことなく、隙間なく確実に充填することができる。よっ
て、その後、ろう材の表面にニッケルメッキした後にア
ニール処理する際に、クラック等の破損が発生すること
がない。

【００７１】請求項８のセラミックヒータは、第２セラ
ミック層表面のスルーホールと対応する位置に、スルー
ホールの開口部より大きな補助層を有しているので、製
造工程において、第２セラミック層となる第２グリーン
シートに脱落や破れが発生しないので、第２セラミック
層にも、それに起因する欠陥がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 セラミックヒータの一部を破断して示す斜視
図である。

【図２】 セラミックヒータを分解して示す斜視図であ
る。

【図３】 セラミックヒータのスルーホール近傍を判断
して示す説明図である。

【図４】 ドクターブレード法によるグリーンシートの
形成方法を示す説明図である。

【図５】 セラミックヒータの製造手順を示す説明図で
ある。ドクターブレード法によるグリーンシートの形成
方法を示す説明図である。

【図６】 従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１…セラミックヒータ ３…第１セラミック層 ４…第２セラミック層 ５…ヒータ部 ９ａ，９ｂ…スルーホール １２ａ，１２ｂ…端子部 １３…ろう材 １８…メタライズ部 ２３…第１グリーンシート ２４…第２グリーンシート ２５…ヒータパターン ２９ａ，２９ｂ…端子パターン ４１…積層体

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１グリーンシートの一方の面にヒータ
   パターンを形成するとともに、他方の面にスルーホール
   を介して前記ヒータパターンに接続される端子パターン
   を形成し、更に前記ヒータパターン及びスルーホールを
   第２グリーンシートで覆い、その後焼成するセラミック
   ヒータの製造方法において、 前記第２グリーンシートの表面の前記スルーホールと向
   き合う位置に、焼成後にメッキ可能な補助パターンを、
   前記スルーホールの開口部を覆うように形成することを
   特徴とするセラミックヒータの製造方法。
2. 【請求項２】 第１グリーンシートと、該第１グリーン
   シートより薄肉で裏面に剥離可能なシートを備えた第２
   グリーンシートとを用い、 前記第１グリーンシートの一方の面にヒータパターンを
   形成するとともに、他方の面にスルーホールを介して前
   記ヒータパターンに接続される端子パターンを形成し、
   更に前記ヒータパターン及びスルーホールを前記第２グ
   リーンシートで覆い、その後焼成するセラミックヒータ
   の製造方法において、 前記第２グリーンシートの表面の前記スルーホールと向
   き合う位置に、該スルーホールの開口部より大きな補助
   パターンを形成し、その後、前記第２グリーンシートの
   裏面の前記シートを剥すことを特徴とするセラミックヒ
   ータの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第２グリーンシートの厚みが、１０
   ０μｍ以下であることを特徴とする前記請求項２に記載
   のセラミックヒータの製造方法。
4. 【請求項４】 ドクターブレード法により、前記第２グ
   リーンシートを搬送シート上に形成し、該搬送シートが
   密着した前記第２グリーンシートを前記第１グリーンシ
   ートに圧着し、その後前記搬送シートを剥すことを特徴
   とする前記請求項２又は３に記載のセラミックヒータの
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記補助パターンを、金属ペーストを用
   いて形成することを特徴とする前記請求項１〜４のいず
   れかに記載のセラミックヒータの製造方法。
6. 【請求項６】 前記補助パターンの厚みが、５〜３０μ
   ｍであることを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか
   に記載のセラミックヒータの製造方法。
7. 【請求項７】 前記請求項１に記載のセラミックヒータ
   の製造方法により製造されるセラミックヒータであっ
   て、 第１セラミック層と第２セラミック層との間にヒータ部
   を有するとともに、前記第２セラミック層の表面の前記
   スルーホールと向き合う位置に、前記スルーホールの開
   口部を覆うメッキ可能な補助層を有することを特徴とす
   るセラミックヒータ。
8. 【請求項８】 前記請求項２〜５のいずれかに記載のセ
   ラミックヒータの製造方法により製造されるセラミック
   ヒータであって、 第１セラミック層と第２セラミック層との間にヒータ部
   を有するとともに、前記第２セラミック層の表面の前記
   スルーホールと向き合う位置に、前記スルーホールの開
   口部より大きな補助層を有することを特徴とするセラミ
   ックヒータ。
9. 【請求項９】 前記補助層が、金属層であることを特徴
   とする前記請求項７又は８に記載のセラミックヒータ。
10. 【請求項１０】 前記スルーホール内に、ろう材が充填
    されていることを特徴とする前記請求項７〜９のいずれ
    かに記載のセラミックヒータ。
11. 【請求項１１】 前記補助層の厚みが、３〜３０μｍで
    あることを特徴とする前記請求項７〜１０のいずれかに
    記載のセラミックヒータの製造方法。