JPS61138486A - 板状セラミツクスヒ−タ - Google Patents
板状セラミツクスヒ−タInfo
- Publication number
- JPS61138486A JPS61138486A JP59260069A JP26006984A JPS61138486A JP S61138486 A JPS61138486 A JP S61138486A JP 59260069 A JP59260069 A JP 59260069A JP 26006984 A JP26006984 A JP 26006984A JP S61138486 A JPS61138486 A JP S61138486A
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- JP
- Japan
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- substrate
- heater
- zro2
- conductive pattern
- zro
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は板状セラミックスヒータ、更に詳しくは、セラ
ミックス基村上に発熱を目的とした電子電導性パターン
を有する板状セラミックスヒータめ通電耐久性の向上に
関する。
ミックス基村上に発熱を目的とした電子電導性パターン
を有する板状セラミックスヒータめ通電耐久性の向上に
関する。
（従来の技術とその問題点）
、従来、Ａ文、Ｏ３主体の基板上に発熱を目的とした電
子電導性パターンを設けたヒータが作られていたが、通
電（直流）を続けると、通電時の陰極端子付近で黒ずみ
又ははく離を生じ、その部分での抵抗が増大して部分発
熱することにより、ヒータの耐久性が損われることがあ
った。この様な黒ずみの原因は明らかになっていないが
。
子電導性パターンを設けたヒータが作られていたが、通
電（直流）を続けると、通電時の陰極端子付近で黒ずみ
又ははく離を生じ、その部分での抵抗が増大して部分発
熱することにより、ヒータの耐久性が損われることがあ
った。この様な黒ずみの原因は明らかになっていないが
。
Ａ文、Ｏ３又はＡ文２Ｏ：ｌ中の不純物が還元されるこ
とによるものと推定される。また、パターン中のＰｔが
基板中に拡散し、還元反応に対する触媒機能を果してい
るとも考えられる。
とによるものと推定される。また、パターン中のＰｔが
基板中に拡散し、還元反応に対する触媒機能を果してい
るとも考えられる。
一方、基板をＺｒ０７質に変更すると、（１）ＺｒＯ２
質が酸素イオン伝導性であること、及び（２）ＺｒＯ２
質はＡ文ｙｏ３質に較べて熱伝導性が悪いため基板によ
る熱中が小さいことから、通電により生じる陰極端子部
の黒ずみを防止できると共に対象物を加熱するのに必要
なヒータ電力を減少させることができ、従って耐久寿命
が非常に伸びる。
質が酸素イオン伝導性であること、及び（２）ＺｒＯ２
質はＡ文ｙｏ３質に較べて熱伝導性が悪いため基板によ
る熱中が小さいことから、通電により生じる陰極端子部
の黒ずみを防止できると共に対象物を加熱するのに必要
なヒータ電力を減少させることができ、従って耐久寿命
が非常に伸びる。
しかし、ＺｒＯ２質は高温時に抵抗が非常に小さくなる
事から、電子伝導性パターンの陽極及び陰極端子部の絶
縁を必要とする。そこで、通電時の耐久寿命を損わずに
、ＺｒＯ２質基板の高温時の絶縁性を改良する方法が求
められていた。本発明はかかる問題点を解消することを
目的とする。
事から、電子伝導性パターンの陽極及び陰極端子部の絶
縁を必要とする。そこで、通電時の耐久寿命を損わずに
、ＺｒＯ２質基板の高温時の絶縁性を改良する方法が求
められていた。本発明はかかる問題点を解消することを
目的とする。
（問題点の解決手段）
発明者等は、ＺｒＯ２質基板上基板ヒータて種々検討を
重ねた結果、部分及び／又は完全安定化ＺｒＯ２基板表
面の全面又は少なくとも電子伝導性パターン部に適当な
厚さのＡｎ、ｏ、の被覆層を形成し、その上に発熱を目
的とする電子伝導性パターンを設けることによって、前
記の目的を達成し得ることを見出して本発明を完成した
。
重ねた結果、部分及び／又は完全安定化ＺｒＯ２基板表
面の全面又は少なくとも電子伝導性パターン部に適当な
厚さのＡｎ、ｏ、の被覆層を形成し、その上に発熱を目
的とする電子伝導性パターンを設けることによって、前
記の目的を達成し得ることを見出して本発明を完成した
。
（作用及び好適な実施の態様）
すなわち、ＺｒＯ，基板の全面、又は電子伝導性パター
ンの下部のみに緻密質のＡｌ２Ｏ３層を設けることによ
り高温時のＺｒＯ２の導電性による電流の逃げを防止す
ることができる。しかし、Ａ ｎ ２Ｏ３層が余り厚す
ぎるとＺｒＯ，質基板の効果が減少するし、また薄すぎ
るとヒータの絶縁が守られず十分な効果が得られない。
ンの下部のみに緻密質のＡｌ２Ｏ３層を設けることによ
り高温時のＺｒＯ２の導電性による電流の逃げを防止す
ることができる。しかし、Ａ ｎ ２Ｏ３層が余り厚す
ぎるとＺｒＯ，質基板の効果が減少するし、また薄すぎ
るとヒータの絶縁が守られず十分な効果が得られない。
従って、本発明のＡ！：Ｌ、０３層の厚さは２Ｏ〜７０
ｇｍが好ましく、特に好ましくは３０〜５０ｐｍである
。
ｇｍが好ましく、特に好ましくは３０〜５０ｐｍである
。
本発明のＡ文、ｏ３質被被覆の原料は純度９０％以上の
Ａ文２ｏ３で他に５ｉ０２．ＭｇＯ１Ｃａｂ、ＺｒＯ２
等を含むことができる。特に、ＺｒＯ，を少量添加する
とＺｒＯ２基板との結合性が増し、Ａ２２Ｏ３層の焼成
収縮率が小さくなる。
Ａ文２ｏ３で他に５ｉ０２．ＭｇＯ１Ｃａｂ、ＺｒＯ２
等を含むことができる。特に、ＺｒＯ，を少量添加する
とＺｒＯ２基板との結合性が増し、Ａ２２Ｏ３層の焼成
収縮率が小さくなる。
ＺｒＯ２賀基板としては、ＺｒＯ，にＹ２Ｏ、、、Ｃａ
ＯｌＭｇＯ等を加えた、部分安定化及び完全安定化Ｚ
ｒｏ２の焼結体を用いる。また、電子伝導性パターンは
、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、又はこれらの混合物（若干、
酸化物を含んでいても良い）を主体とするペーストを公
知の方法、例えばスクリーン印刷法等によりＡｕ２ ｏ
３質被被覆上に形成後、加熱して得ることができる。
ＯｌＭｇＯ等を加えた、部分安定化及び完全安定化Ｚ
ｒｏ２の焼結体を用いる。また、電子伝導性パターンは
、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、又はこれらの混合物（若干、
酸化物を含んでいても良い）を主体とするペーストを公
知の方法、例えばスクリーン印刷法等によりＡｕ２ ｏ
３質被被覆上に形成後、加熱して得ることができる。
本発明のヒータは通常、２枚のＡｌ１２Ｏ３層でＺｒＯ
２基板及び発熱体パターンをはさんだ第１．２図の層４
，３．６の様な基本構成を採る。
２基板及び発熱体パターンをはさんだ第１．２図の層４
，３．６の様な基本構成を採る。
この基本構成の外面にさらに耐久性の向上、反りの防止
等のために別のアルミナコート層を設けることができる
。片面に別のアルミナコート層を施したとき他の面にも
同様にアルミナコート層を施すと反り防止に有用である
。但し本発明の実施の態様は図示のものに限定されるも
のではない。
等のために別のアルミナコート層を設けることができる
。片面に別のアルミナコート層を施したとき他の面にも
同様にアルミナコート層を施すと反り防止に有用である
。但し本発明の実施の態様は図示のものに限定されるも
のではない。
本発明のヒータの製造に際しては、各構成要素を独立に
焼成して組み立てることも可能だが、各層の結合性を高
めるため各層を積層後、同時焼成するのが好ましい。
焼成して組み立てることも可能だが、各層の結合性を高
めるため各層を積層後、同時焼成するのが好ましい。
また、本発明Ａ文２Ｏ３質には、ＺｒＯ２質基板よりも
焼成収縮率が小さいものを用いると、同時焼成する際に
ＺｒＯ，質との収縮率の差のためＡＩ、０３層が緻密化
されるため好ましい。更に、Ｚ ｒｏ、基板とＡ見２Ｏ
３層の焼成収縮率の比が１．０１：１〜１．０８：ｌに
なるように選択すれば、同時焼成する際に両層が一体化
して収縮し、Ａｉ、０３層が緻密化されるばかりでなく
、Ｚ ｒ０７基材に生じる圧縮応力のためその機械的強
度が著しく増大する（第３図参照）。この結果は、Ａ
ｆｌ ２Ｏ３被覆層の厚さがＺ ｒ０２基板の厚さの１
／Ｚｏｏ〜２Ｏ／１００であるとき特に著しい。
焼成収縮率が小さいものを用いると、同時焼成する際に
ＺｒＯ，質との収縮率の差のためＡＩ、０３層が緻密化
されるため好ましい。更に、Ｚ ｒｏ、基板とＡ見２Ｏ
３層の焼成収縮率の比が１．０１：１〜１．０８：ｌに
なるように選択すれば、同時焼成する際に両層が一体化
して収縮し、Ａｉ、０３層が緻密化されるばかりでなく
、Ｚ ｒ０７基材に生じる圧縮応力のためその機械的強
度が著しく増大する（第３図参照）。この結果は、Ａ
ｆｌ ２Ｏ３被覆層の厚さがＺ ｒ０２基板の厚さの１
／Ｚｏｏ〜２Ｏ／１００であるとき特に著しい。
次に本発明を実施例を用いて説明する。
（実施例）
■ ＺｒＯ２（平均粒径０．８１１．ｍ）９４モル％と
Ｙ２Ｏ３（平均粒径０．３ＩＬ）６モル％を２５時時間
式混合した。不純物が混入しないように混合にはＺｒＯ
２の珪石を使用した。
Ｙ２Ｏ３（平均粒径０．３ＩＬ）６モル％を２５時時間
式混合した。不純物が混入しないように混合にはＺｒＯ
２の珪石を使用した。
■ 乾燥後６０メツシユのふるいを通し、１３５０℃で
２時間仮焼した。
２時間仮焼した。
■ 工程■の珪石を用い、５０時間の粉砕を行い、８０
％以上を粒径２ 、５７層ｍとした。
％以上を粒径２ 、５７層ｍとした。
■ 乾燥後、トルエン、メチルエチルケトン等の溶剤を
使用して１０時間混合した。
使用して１０時間混合した。
■ その後、樹脂を混合し、ドクターブレード法にて、
生寸法長さ４２ｍｍ、幅４．８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの
シート状サンプルを作成した。
生寸法長さ４２ｍｍ、幅４．８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの
シート状サンプルを作成した。
■ 次に電子伝導性パターン部の材料としてＰｔブラッ
ク２：Ｐｔスポンジ１を調合し、ブチルカルピトール等
を加えてペーストを作成した。
ク２：Ｐｔスポンジ１を調合し、ブチルカルピトール等
を加えてペーストを作成した。
■ 次に、Ａ１２Ｏ３９２ｗｔ％、Ｚｒ０２３ｗｔ％、
５１０２３ｗｔ％（その他ＭｇＯ１Ｃｏｏ）を調合し、
ブチルカルピトール等でペーストを作成した。
５１０２３ｗｔ％（その他ＭｇＯ１Ｃｏｏ）を調合し、
ブチルカルピトール等でペーストを作成した。
■ ■で得たシート上に■で得たペーストを厚さ約５０
ｇｍでスクリーン印刷した。なお、第１表、実施例１で
は電子伝導性パターン部の下のみ、実施例２ではシート
全面にスクリーン印刷した。
ｇｍでスクリーン印刷した。なお、第１表、実施例１で
は電子伝導性パターン部の下のみ、実施例２ではシート
全面にスクリーン印刷した。
■ その後、■で得たＰｔペーストを厚さ約３０ｐｍで
スクリーン印刷し発熱パターン２、端子パターン６を形
成した。
スクリーン印刷し発熱パターン２、端子パターン６を形
成した。
［株］ その後、■で得たＡｎ、Ｏ，ペーストを約５０
ＪＬｍの厚さで全面にスクリーン印刷した。
ＪＬｍの厚さで全面にスクリーン印刷した。
＠ ２５０°Ｃで１２時間の樹脂抜き後、１５１５℃で
４時間焼成した。
４時間焼成した。
■ ■のアルミナペーストを原料として実施例と同様の
形状のＡｌ、０３基板を作り、この上に■のＰｔペース
トを塗布しその上に５０ｐｍのＡＪＪ２Ｏ３コートを施
して比較例に用いたＡ文２Ｏ３基板ヒータを作製した。
形状のＡｌ、０３基板を作り、この上に■のＰｔペース
トを塗布しその上に５０ｐｍのＡＪＪ２Ｏ３コートを施
して比較例に用いたＡ文２Ｏ３基板ヒータを作製した。
・＠ 以上の様にして作製した板状ヒータについて、直
流１７Ｖで通電耐久試験を行い第１表の結果を得た。
流１７Ｖで通電耐久試験を行い第１表の結果を得た。
［相］ 通電初期に、直流１４Ｖにて通電しＣＡ熱電対
をヒータ面から１ｍｍ１ｔＬで測温したところ、実施例
１のヒータでは約７００℃、実施例２のヒータでは約７
１０°Ｃだった。また、比較例のヒータは６７０℃を示
した。
をヒータ面から１ｍｍ１ｔＬで測温したところ、実施例
１のヒータでは約７００℃、実施例２のヒータでは約７
１０°Ｃだった。また、比較例のヒータは６７０℃を示
した。
（以下余白）
第 １ 表（抵抗値は室温で測定）
零３ Ａ文２Ｏ３基板ヒーター。
（発明の効果）
本発明により、ヒータの耐久性及び電流効率を大きく損
わずに、ＺｒＯ２基板ヒータの高温での絶縁性を改善す
ることができ、更にヒータの機械的強度を著しく強化す
ることができる。
わずに、ＺｒＯ２基板ヒータの高温での絶縁性を改善す
ることができ、更にヒータの機械的強度を著しく強化す
ることができる。
第１．２図は共に本発明のヒータの構成例を示すもので
あり、第１図は発熱体パターン部のみ。 第２図はＡ文２Ｏ３基板全面をＺｒＯ２層で被覆してい
る。 また、第３図はＡｕ２Ｏ３被覆によりＺｒＯ。 基材の機械的強度が増大することを示す図である。 出願人 日本特殊陶業株式会社 代理人 弁理士 加 藤 朝 道 Ｓ ＠′＋−烟ヤＪ 妥 Ｃ力 ＠ ＜％＋へｈ１坤−工挺岬 ＼ ＮＩ″ｖ′） 訃 カ （ゝ−−−、−
ｍ−」
あり、第１図は発熱体パターン部のみ。 第２図はＡ文２Ｏ３基板全面をＺｒＯ２層で被覆してい
る。 また、第３図はＡｕ２Ｏ３被覆によりＺｒＯ。 基材の機械的強度が増大することを示す図である。 出願人 日本特殊陶業株式会社 代理人 弁理士 加 藤 朝 道 Ｓ ＠′＋−烟ヤＪ 妥 Ｃ力 ＠ ＜％＋へｈ１坤−工挺岬 ＼ ＮＩ″ｖ′） 訃 カ （ゝ−−−、−
ｍ−」
Claims (2)
- （１）発熱を目的とした電子伝導性パターンを有するヒ
ータにおいて、部分及び完全安定化ＺｒＯ＿２質基板の
表面上にＡｌ＿２Ｏ＿３質の被覆層を形成し、その上に
発熱を目的とする電子伝導性パターンを設けたことを特
徴とする板状セラミックスヒータ。 - （２）前記Ａｌ＿２Ｏ＿３質被覆層の焼成収縮率が基板
のＺｒＯ＿２質の焼成収縮率より小さいことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の板状セラミックスヒータ
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59260069A JPS61138486A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 板状セラミツクスヒ−タ |
| US07/136,438 US4806739A (en) | 1984-12-11 | 1987-12-17 | Plate-like ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59260069A JPS61138486A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 板状セラミツクスヒ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138486A true JPS61138486A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0445953B2 JPH0445953B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=17342872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59260069A Granted JPS61138486A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 板状セラミツクスヒ−タ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4806739A (ja) |
| JP (1) | JPS61138486A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012517004A (ja) * | 2009-02-06 | 2012-07-26 | ヘレーウス ゼンゾール テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 非導電性の二酸化ジルコニウム |
| WO2021065544A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 京セラ株式会社 | 構造体および加熱装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0173793U (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-18 | ||
| FI915731A0 (fi) * | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Derek Henry Potter | Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i ett flertal prov. |
| US5277937A (en) * | 1992-06-03 | 1994-01-11 | Corning Incorporated | Method for controlling the conductance of a heated cellular substrate |
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| US5468936A (en) * | 1993-03-23 | 1995-11-21 | Philip Morris Incorporated | Heater having a multiple-layer ceramic substrate and method of fabrication |
| DE4317174A1 (de) * | 1993-05-22 | 1994-11-24 | Bosch Gmbh Robert | Verbundsystem mit mindestens zwei anorganischen keramischen Schichten und Verfahren zu deren Herstellung |
| US5895591A (en) * | 1994-07-06 | 1999-04-20 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and oxygen sensor |
| KR960028689A (ko) * | 1994-12-26 | 1996-07-22 | 이형도 | 센서용 히터전극 및 이를 사용한 세라믹 히터 |
| GB9511618D0 (en) * | 1995-06-08 | 1995-08-02 | Deeman Product Dev Limited | Electrical heating elements |
| EP0853239A3 (en) * | 1997-01-13 | 2001-01-17 | Kabushiki Kaisha Riken | Gas sensor and heater unit |
| US6037574A (en) * | 1997-11-06 | 2000-03-14 | Watlow Electric Manufacturing | Quartz substrate heater |
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Citations (2)
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-
1984
- 1984-12-11 JP JP59260069A patent/JPS61138486A/ja active Granted
-
1987
- 1987-12-17 US US07/136,438 patent/US4806739A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445953B2 (ja) | 1992-07-28 |
| US4806739A (en) | 1989-02-21 |
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