JPS61138487A

JPS61138487A - Ａｌ↓２Ｏ↓３板状ヒ−タ

Info

Publication number: JPS61138487A
Application number: JP59260070A
Authority: JP
Inventors: 孝夫小島; 暢博早川; 豊中山; 哲正山田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-25
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0815112B2; US4785150A

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、アルミナ基板上に発熱を目的とする電子伝導
性パターンを形成してなるヒータの耐久性を向上させる
手段に関する。

（従来の技術とその問題点）従来、Ａｌ１２０．基板上に発熱を目的とする電子伝導
性パターンを設けたヒータが作成されていたが、通電を
行い発熱させると、陰極端子付近（発熱パターンとその
近辺の基板）が黒ずみ、その部分の抵抗が増大して、は
なはだしい場合には被覆層がはく離することさえあった
。その結果、ヒータの寿命が低下するため、ヒータ通電
を交流にしたり、ヒータの抵抗を高くし電流を規制した
りする必要があり、使用上大きな問題点となっていた。

本発明は従来法のこの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、ＡＫＬ２　ｏ、を基板とするこの様なヒー
タの陰極部付近での黒ずみに伴う耐久性の低下を防止す
る方法を検討するうち、電子伝導性パターンの全面又は
少なくとも陰極部付近に酸素イオン伝導性の層を設ける
ことによってこうした目的が達成されることを見出した
。

（作用）電子伝導性パターンの上に酸素イオン伝導性の層を形成
することによって陰極部付近の黒ずみが防止される理由
は必ずしも明らかではないが、黒ずみの生じる主原因と
して陰極部付近でＡｌ２０３又はＡｌ２０３中の不純物
が還元されることが考えられる（伝導性パターン中のＰ
ｔが拡散し触媒作用を果していることも考えられる）。

すなわち、電圧をかけることにより生じた電子が基板上
に設けた電子伝導性部のみならず基板上にも流れるため
、電子伝導性部の微かな酸素を消耗しく０２　＋４　ｅ
＋２０２）、更にＡｌ２０３　（又はＡｎ２ｏ３中の不
純物）を還元しく例えばＡｌ。

０３＋２ｘ　ｅ−＋Ａ１２０３ｘ＋Ｘｏ２）、それによ
って生じた０２−がＰｔと反応してＰＬＯとなり昇華す
るものと考えられる。酸素イオン伝導性の層を設けるこ
とによりこうした還元が抑制されることによるものと推
定される。

本発明の酸素イオン伝導性の層としては、Ｚｒ、Ｔｈ又
はＨｆの酸化物焼結体、もしくはこれらの混合焼結体が
あり、特に、部分及び／又は完全安定化Ｚ　ｒ０２を９
０ｗｔ％以上含む焼結体が好ましい０部分又は完全安定
化ＺｒＯ２とは、ＺｒＯ２にＹ２０３　、Ｃａｂ、Ｍｇ
Ｏ等の安定化剤を添加して焼結したものをいう。この酸
素イオン伝導性の層は電子伝導性パターンの全面に設け
ても良いし、陰極部付近だけに設けても良い。また、酸
素イオン伝導性の層の厚さは１０〜１５０ｇｍが好まし
く、特に好ましくは２０〜８０　ｇｍである。

本発明のヒータの基材としては純度９０％以上のＡＪＪ
２０３のシート状の焼結体を用いる。また、電子伝導性
パターンは、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、ＭＯｌ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
基板又は酸素イオン伝導性層の上に形成後、加熱して得
ることができる。

本発明のヒータは、通常、Ａｌ、０３層で電子伝導性パ
ターンと酸素イオン伝導性被覆層をはさみ込んだ構成を
採ることが多いが（第１〜４図）、Ａｕ２０３被覆層１
は耐久性の向上又は反りの防止のために設けるものであ
り必ずしも設けなくでも良い。

また、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
。

以下に本発明を実施例を用いて説明する。

（実施例） ■　Ａ交２０３　（純度９０％以上、粒径２．５４ｍ以
下）９２ｗｔ％と５１０２３ｗｔ％からなる原料に有機
バインダーを加え、ドクターブレード法で生寸法長さ４
２ｍｍ、幅４．８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのシート状サン
プルを作成した。

■　Ｐｔブラック：Ｐｔスポンジを２：１の割合で調合
しブチルカルピトールを用いてインクペーストを作成し
た。

■　上記■で得たシート上に上記■のペーストを第５図
の如く厚さ約１５７ｂｍにスクリーン印刷して発熱パタ
ーン４及び端子パターン６を形成した。

■　続いて、工程■で用いたＡｌＩ３０３９２ｗｔ％＋
５１０２３ｗｔ％の混合物をブチルカルピトールでイン
クペーストにしたものを第６図の如く、陰極端子付近を
除く部分に厚さ約１５７ｚｍでスクリーン印刷した。

■　続いて、第６図の空間部にＺｒＯ２（平均粒径０．
８７層ｍ）９４モル％とＹ２０ａ（平均粒径０．３ｇｍ
）６モル％から成るペーストを厚さ１５層ｍでスクリー
ン印刷した。

■　この上に更に■のペーストを厚さ１５ｇｍで全面ス
クリーン印刷した。

■　２５０℃で１２時間樹脂抜きした後、空気中、１５
２０℃で４時間焼成した。

■　比較として、肯定■の後に直接、工程■を２度繰返
した後、空気中、１５２０℃で４時間焼成した。

■　上記と同じ原料を用いて第２，３及び４図に示す構
成のヒ゛−夕を作成した。

［相］　以上の様にして作成したヒータを用い、電圧１
６Ｖで耐久試験を実施し第１表に示す結果を得た。

第　１　表（抵抗値は室温で測定）＊１　ｚｒＯ２被覆はＡ文２０３基板５側に設けた。

第１表の結果から、本発明のヒータが極めて酎　　　ノ
久性に優れていることが判る。　　　　　　　　　　　
　−なお、第４図の実施例において第２，３図のＺｒＯ
２コート３を陰極側のみに設けてもよい。

また、層３をパターン４とアルミナ基板５の間に設けて
もよく、アルミナコート層１とパターン４との間に設け
てもよい。

（発明の効果）本発明の方法により、電子伝導性パターンに酸素イオン
伝導性層を被覆することにより、上記パターン陰極部の
変質（黒ずみ）を防止することができ、ひいてはヒータ
の通電耐久性が向上する。

本発明は、また極めて簡単な層構成により、」−記Ｊ％
ずみを防止するものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、本発明のヒータの構成例を示す閾であり
、第５，６図は実施例におけるヒータ作成手順を説明す
るための図である。第１図は陰極端子部付近のみ、第２，３図は発々パター
ン全面、第４図は陰極側のみにＺｒＯ２音を設けである
。第６図３′空間部には後にＺｒ）２質を被覆する。出願人　　日本特殊陶業株式会社代理人　　弁理士　　加　藤　朝　道第１図第２図１　　Ａｌ２Ｏ３仮翁２、　　ＡＵ！−２０３コー／−／９ｒ３　　　Ｚと０
２コ一ト層４　　ヒーター／ｌ溌す浩パフーン５　　Ｍ２Ｏ５幕叛６４＋ノＶターン第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ＿２Ｏ＿３純度９０％以上のシート基板上に
発熱を目的とする電子伝導性パターンを形成してなるヒ
ータにおいて、電子伝導性パターン部の少なくとも一部
に酸素イオン伝導性の層を設けていることを特徴とする
ヒータ。
（２）前記酸素イオン伝導性の層が、部分及び／又は完
全安定化ＺｒＯ＿２を９０％以上含有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のヒータ。