JPH1154247A - 金属線端子を備えたセラミックス積層構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程中において金属線端子の抜け落ちが
防止されるとともに焼成時において亀裂の発生しない、
金属線端子を備えたセラミックス積層構造体の製造方法
を提供する。 【解決手段】 切欠打抜工程Ｃにおいて、長手状切欠３
０内に嵌め入れられた金属線端子１２に略接触可能な突
き出し寸法でその長手状切欠３０の側壁３２、３４から
その長手状切欠３０の幅方向に突き出す複数の突起３６
が、中間生シートに形成されることから、その長手状切
欠３０内に嵌め入れられた金属線端子１２の端部は上記
複数の突起３６に軽く係合させられるので、製造工程中
における搬送時においてもその金属線端子の抜け落ちが
好適に防止される。また、焼成時において生シートに対
応するセラミック部分に焼成収縮が発生したとしても、
上記複数の突起の先端が容易に塑性変形させられて大き
な応力が発生しないので、その生シートに対応するセラ
ミック部分に亀裂が発生することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属線端子を備え
たセラミックス積層構造体のその金属線端子の抜けを防
止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】長手状切欠が厚み方向に貫通して形成さ
れた中間生シートを第１生シートおよび第２生シートが
挟んだ状態で相互に積層され、その中間生シートに形成
された長手状切欠内に金属線端子の一端が嵌め入れられ
た状態で焼成されることにより一体的に焼結されるセラ
ミックス積層構造体が知られている。このようなセラミ
ックス積層構造体は、たとえば上記第１生シート或いは
第２生シートの張り合わせ側の面にメタライズペースト
を印刷配線することにより形成された電気回路を備えて
おり、上記金属線端子の一端はその電気回路の端部に接
続されている。

【０００３】上記のように構成されたセラミックス積層
構造体は、ヒータ線がセラミックス構造体内に一体的に
閉じ込められているために耐振動性や耐蝕性に優れてお
り、たとえば数センチ程度の長さの小型セラミックヒー
タとして局部加熱などに好適に利用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のセラ
ミックス積層構造体はその焼結時において２０％程度の
収縮が発生するため、その製造に際して前記中間生シー
トに形成される長手状切欠の幅寸法が前記金属線端子の
幅或いは径寸法よりも２０％程度大きく形成される。し
かしながら、上記金属線端子の幅或いは径は、たとえば
０．３mm程度のものが使用されるため、製造工程におい
て、中間生シートの長手状切欠内に金属線端子を嵌め入
れた状態でその中間生シートを搬送したり、或いはその
中間生シートを第１生シートおよび第２生シートで挟ん
だ状態で搬送したりすると、金属線端子が抜け落ちた
り、或いは嵌め入れられた状態での軸方向の寸法がずれ
たりするという問題があった。

【０００５】これに対し、中間生シートに形成される長
手状切欠の幅寸法を小さくして金属線端子を抜け難くす
ると、製造工程における金属線端子が抜け落ちは防止さ
れるが、焼成時において生シートに対応するセラミック
部分には２０％程度の収縮が金属線端子には焼成収縮が
発生しないので、そのセラミック部分に亀裂が発生する
という問題が発生する。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、製造工程中にお
いて金属線端子の抜け落ちが防止されるとともに焼成時
において亀裂の発生しない、金属線端子を備えたセラミ
ックス積層構造体の製造方法を提供することにある。

【０００７】本発明者等は上記の目的を達成するために
種々検討を重ねた結果、未焼成時において中間生シート
に形成される長手状切欠の側壁に、その幅方向に突き出
す複数の突起を形成すると、製造工程中の搬送時などに
おいて金属線端子の脱落などが好適に防止されるととも
に、焼成後においても亀裂が発生しないという事実を見
いだした。本発明はかかる知見に基づいて為されたもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、長手状切欠が厚み方向に貫通して形成
された中間生シートを第１生シートおよび第２生シート
が挟んだ状態で積層され、その中間生シートに形成され
た長手状切欠内に金属線端子の一端が嵌め入れられた状
態で焼成されることにより焼結される、金属線端子を備
えたセラミックス積層構造体を製造する方法であって、
前記長手状切欠内に嵌め入れられた金属線端子に略接触
可能な突き出し寸法で、該長手状切欠の側壁から該長手
状切欠の幅方向に突き出す複数の突起を、前記中間生シ
ートに形成する工程を含むことにある。

【０００９】

【発明の効果】このようにすれば、前記長手状切欠内に
嵌め入れられた金属線端子に略接触可能な突き出し寸法
でその長手状切欠の側壁からその長手状切欠の幅方向に
突き出す複数の突起が、前記中間生シートに形成される
ことから、その長手状切欠内に嵌め入れられた金属線端
子の端部は上記複数の突起に軽く係合させられるので、
製造工程中における搬送時においてもその金属線端子の
抜け落ちが好適に防止される。また、焼成時において生
シートに対応するセラミック部分に焼成収縮が発生した
としても、上記複数の突起の先端が容易に塑性変形させ
られて大きな応力が発生しないので、その生シートに対
応するセラミック部分に亀裂が発生することがない。

【００１０】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記複数の突起
は、前記長手状切欠の側壁側の基部から先端に向かうほ
ど、その幅寸法が小さくなるように、たとえばその突起
に先端で交差する一対の直線により囲まれた鋸歯状、或
いはその突起の先端で交差する一対の円弧で囲まれた形
状に形成されたものである。このようにすれば、長手状
切欠内に嵌め入れられた金属線端子の端部との係合が容
易に行われるとともに、焼成時において生シートに対応
するセラミック部分に焼成収縮が発生したとしても、上
記突起の先端が一層容易に塑性変形させられる利点があ
る。

【００１１】また、好適には、前記第１生シート或いは
第２生シートは、その張り合わせ側の面にメタライズペ
ーストを印刷配線することにより形成された電気回路を
備えており、前記中間生シートの長手状切欠はその電気
回路の端部と一致させられたものである。このようにす
れば、上記金属線端子の一端は焼成収縮の後において電
気回路の端部に接続される。

【００１２】また、好適には、金属線端子の一端は、前
記メタライズペーストを塗布された後に前記中間生シー
トの長手状切欠に嵌め入れられる。このようにすれば、
その金属線端子の端部と前記複数の突起との間の係合が
一層容易に行われてその脱落が防止されるとともに、焼
成後において金属線端子の端部と電気回路の端部との電
気的接続が一層確実に行われる利点がある。

【００１３】

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明が適用された
セラミックス構造体の一種であるセラミックヒータ１０
の構成および製造方法を詳細に説明する。

【００１４】図１において、セラミックヒータ１０は、
アルミナを主成分とする焼結体から構成された長手板状
を成し、その一方の端面から突き出す一対の金属線端子
１２を備えている。図２に示すように、上記セラミック
ヒータ１０は、たとえば３枚の生シートの積層体から焼
結された３層構造のものであり、その層間には、白金な
どを主成分とするメタライズ材料から成る数ミクロン程
度の厚みを備えたヒータ用導体配線１４が気密に設けら
れている。また、上記一対の金属線端子１２は、たとえ
ば０．３mmφ程度の径を有する白金線であり、その端部
は、セラミックヒータ１０の焼成収縮作用によって強固
に固定されるとともに、上記ヒータ用導体配線１４の端
子に接続されている。

【００１５】上記のように構成されたセラミックヒータ
１０は、たとえば図３に示す工程が実施されることによ
り製造される。図３においては、図示しない工程におい
てドクターブレード法などにより所定の厚みに作成され
たアルミナ生シート、０．３mmφ程度の径を有する白金
線が所定の長さに切断された金属線端子１２、白金など
を主成分とするメタライズ材料が樹脂および溶剤ととも
に混練されたメタライズペーストが供給されている。

【００１６】生シート外形打抜工程Ａでは、上記アルミ
ナ生シートの焼成収縮を考慮して設定された外形で図示
しない金型により打ち抜かれることにより、同じ形状の
第１生シート２０、中間生シート２２、第２生シート２
４がそれぞれ作製される。図４は最上部に積層される第
２生シート２４を示す図であるが、この段階では、それ
ら第１生シート２０および中間生シート２２もその第２
生シート２４と同様の形状である。なお、図４は１個の
形状を示しているが、作業能率を高めるためにそれらの
複数個が連結された多数個取り形状とされる場合が多
い。

【００１７】スクリーン印刷工程Ｂでは、上記第１生シ
ート２０の張合わせ側となる一面すなわち積層面に、ス
クリーン印刷によって上記メタライズペーストが塗布さ
れることにより、一対の長手状の端子２６を第１生シー
ト２０の一端部に有する導体パターン２８が形成され
る。図５はこのような状態を１個の第１生シート２０に
ついて示している。この導体パターン２８は、後述の焼
成によりアルミナと強固に反応した金属となり、前記ヒ
ータ用導体配線１４を構成するものである。

【００１８】また、切欠打抜工程Ｃでは、上記アルミナ
生シートの焼成収縮を考慮して設定された形状で図示し
ない金型により上記中間生シート２２の一端部がその厚
み方向へ打ち抜かれることにより、前記金属線端子１２
を嵌め入れるための一対の長手状切欠３０が前記導体パ
ターン２８の長手状の端子２６と同様の位置に形成され
る。図６はこのような状態を１個の中間生シート２２に
ついて示している。

【００１９】ここで、上記長手状切欠３０は、中間生シ
ート２２の一端部の短辺からその他端部へ向かって一定
の幅寸法Ｗで長手状に形成されるのであるが、その長手
状切欠３０の相対向する側壁３２、３４には、図７に詳
しく示すように、複数の突起３６が形成されている。上
記切欠打抜工程Ｃで用いられる金型のパンチおよびその
パンチを受入れる下型にはそのような突起３６を形成す
るための形状が施されているのである。この突起３６
は、上記長手状切欠３０内に嵌め入れられる金属線端子
１２に接触可能な突き出し寸法で、長手状切欠３０の側
壁３２、３４からその長手状切欠３０の幅方向に突き出
している。この突起３６の突き出し寸法は、金属線端子
１２に直接に或いはその金属線端子１２の一端部にメタ
ライズペーストが塗布される場合にはその塗布されたメ
タライズペーストに接触する値である。また、上記突起
３６は、長手状切欠３０の側壁３２、３４側の基部から
先端に向かうほど、その幅寸法が小さくなるように、そ
の突起３６の先端で交差する一対の円弧で囲まれた形状
に形成されたものである。

【００２０】メタライズペースト塗布工程Ｄでは、金属
線端子１２の一端部にメタライズペーストが、たとえば
ディッピングなどにより塗布される。図７および図８の
１点鎖線は、この工程Ｄによって金属線端子１２の一端
部に塗布されたメタライズペーストを示している。

【００２１】次いで、組立工程Ｅでは、導体パターン２
８が印刷された第１生シート２０の上に、長手状切欠３
０が形成された中間生シート２２をその長手状切欠３０
が導体パターン２８の端子２６の真上に位置するように
重ね、この状態で、中間生シート２２の長手状切欠３０
内にメタライズペーストが塗布された金属線端子１２の
一端部を嵌め入れ、その上に第２生シート２４を重ねる
ことにより組み立てが行われる。この組み立て状態で
は、長手状切欠３０の側壁３２、３４から突き出された
突起３６と金属線端子１２の一端部とが係合させられて
いるので、取扱や搬送中などにおいて金属線端子１２の
抜け落ちが好適に防止されている。

【００２２】次いで、積層プレス工程Ｆでは、上記のよ
うにして組み立てられた第１生シート２０、中間生シー
ト２２、第２生シート２４が所定荷重のプレスが施され
ることによって積層状態で相互に圧着されるとともに、
続く切断工程Ｇでは、多数個取りの状態から切断される
ことにより個々に分離される。

【００２３】そして、焼成工程Ｇでは、酸化雰囲気の焼
成炉を用いて１５５０°Ｃ程度の温度で焼成されること
により、上記積層状態で相互に圧着された第１生シート
２０、中間生シート２２、第２生シート２４が相互に焼
結されるととともに導体パターン２８や金属線端子１２
の一端部に塗布されたメタライズペーストがアルミナと
の反応により強固の結合し、またそれら第１生シート２
０、中間生シート２２、第２生シート２４の焼成収縮に
より金属線端子１２が強固に固定される。前記図１およ
び図２はこの状態を示している。

【００２４】上述のように、本実施例によれば、切欠打
抜工程Ｃにおいて、長手状切欠３０内に嵌め入れられた
金属線端子１２に略接触可能な突き出し寸法でその長手
状切欠３０の側壁３２、３４からその長手状切欠３０の
幅方向に突き出す複数の突起３６が、中間生シートに形
成されることから、その長手状切欠３０内に嵌め入れら
れた金属線端子１２の端部は上記複数の突起３６に軽く
係合させられるので、製造工程中における搬送時におい
てもその金属線端子の抜け落ちが好適に防止される。ま
た、焼成時において生シートに対応するセラミック部分
に焼成収縮が発生したとしても、上記複数の突起の先端
が容易に塑性変形させられて大きな応力が発生しないの
で、その生シートに対応するセラミック部分に亀裂が発
生することがない。

【００２５】また、本実施例によれば、上記複数の突起
３６は、前記長手状切欠３０の側壁３２、３４側の基部
から先端に向かうほど、その幅寸法が小さくなるよう
に、その突起３６の先端で交差する一対の円弧で囲まれ
た形状に形成されたものであるので、長手状切欠３０内
に嵌め入れられた金属線端子１２の端部との係合が容易
に行われるとともに、焼成時において生シートに対応す
るセラミック部分に焼成収縮が発生したとしても、上記
突起３６の先端が一層容易に塑性変形させられる利点が
ある。

【００２６】また、本実施例によれば、前記第１生シー
ト２０或いは第２生シート２４は、その張り合わせ側の
面にメタライズペーストを印刷配線することにより形成
された導体パターン（電気回路）２８を備えており、中
間生シート２２の長手状切欠３０はその導体パターン２
８の端子２６と一致させられたものであるので、上記金
属線端子１２の一端は焼成収縮の後においてヒータ用導
体配線（電気回路）１４の端部に接続される利点があ
る。

【００２７】また、本実施例によれば、金属線端子１２
の一端は、メタライズペーストを塗布された後に中間生
シート２２の長手状切欠３０に嵌め入れられるので、そ
の金属線端子１２の端部と前記複数の突起３６との間の
係合が一層容易に行われてその脱落が防止されるととも
に、焼成後において金属線端子１２の端部とヒータ用導
体配線（電気回路）１４の端部との電気的接続が一層確
実に行われる利点がある。

【００２８】以上、本発明の一実施例を図面を用いて説
明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００２９】たとえば、前述の実施例の突起３６は、長
手状切欠３０の側壁３２、３４側の基部から先端に向か
うほど、その幅寸法が小さくなるように、その突起３６
の先端で交差する一対の円弧で囲まれた形状に形成され
たものであったが、その突起３６に先端で交差する一対
の直線により囲まれた鋸歯状であってもよいし、矩形の
形状を備えた突起３６が所定の間隔で設けられていても
よい。

【００３０】また、前述の実施例の突起３６は、長手状
切欠３０の両側の側壁３２、３４から突設されていた
が、それら側壁３２、３４の一方からのみ突設されてい
ても差し支えない。

【００３１】また、前述の実施例のセラミックヒータ１
０は、アルミナを主成分とする焼結体であったが、フォ
ルステライト、ステアタイト、ガラス−セラミックス複
合体などの他のセラミックスを主成分とするものであっ
ても差し支えない。

【００３２】また、前述の実施例の金属線端子１２は、
その断面形状が円形でなく矩形であってもよいし、その
断面寸法は必要に応じて適宜変更され得る。また、その
金属線端子１２は、必ずしも白金でなくてもよく、耐熱
鋼などのようにセラミックスと同時に焼成されたときに
実用強度が保持される性質を備えた金属であれば差し支
えない。

【００３３】また、前述の実施例において、中間生シー
ト２２に関し、生シート外形打抜工程Ａで外形が打ち抜
かれ、切欠打抜工程Ｃにおいて長手状切欠３０が打ち抜
かれていたが、外形と長手状切欠３０が同時に打ち抜か
れてもよい。この場合には、生シート外形打抜工程Ａと
切欠打抜工程Ｃとが同時に実行されることになる。

【００３４】また、前述の実施例では、セラミック構造
体としてセラミックヒータ１０が説明されていたが、他
の目的のための部品或いは装置であっても差し支えな
い。

【００３５】また、前述の実施例では、金属線端子１２
の一端部にメタライズペーストを塗布するためのメタラ
イズペースト塗布工程Ｄが設けられていたが、必ずしも
設けられていなくてもよい。

【００３６】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその趣旨をその主旨を逸脱しな
い範囲において種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたセラミックヒータを示す斜
視図である。

【図２】図１のセラミックヒータの要部を説明する断面
図である。

【図３】図１のセラミックヒータの製造工程を説明する
工程図である。

【図４】図３の生シート外形打抜工程Ａにより打ち抜か
れた第２生シートを示す図である。

【図５】図３のスクリーン印刷工程Ｂにおいて導体パタ
ーンが印刷された第１生シートを示す図である。

【図６】図３の切欠打抜工程Ｃにおいて長手状切欠が打
ち抜かれた中間生シートを示す図である。

【図７】図３の組立工程Ｅにおいて、中間生シートの長
手状切欠内に金属線端子の一端部が嵌め入れられた状態
を拡大して説明する平面図である。

【図８】図３の組立工程Ｅにおいて、中間生シートの長
手状切欠内に金属線端子の一端部が嵌め入れられた状態
を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０：セラミックヒータ（セラミック構造体） １２：金属線端子 ２０：第１生シート ２２：中間生シート ２４：第２生シート ３０：長手状切欠 Ｃ：長手状切欠打抜工程（複数の突起を中間生シートに
形成する工程）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手状切欠が厚み方向に貫通して形成さ
   れた中間生シートを第１生シートおよび第２生シートが
   挟んだ状態で積層され、該中間生シートに形成された長
   手状切欠内に金属線端子の一端が嵌め入れられた状態で
   焼成されることにより焼結される、金属線端子を備えた
   セラミックス積層構造体を製造する方法であって、 前記長手状切欠内に嵌め入れられた金属線端子に接触可
   能な突き出し寸法で、該長手状切欠の側壁から該長手状
   切欠の幅方向に突き出す複数の突起を、前記中間生シー
   トに形成する工程を含むことを特徴とする金属線端子を
   備えたセラミックス積層構造体の製造方法。