KR20110065472A - 세라믹 히터 - Google Patents
세라믹 히터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110065472A KR20110065472A KR1020117006461A KR20117006461A KR20110065472A KR 20110065472 A KR20110065472 A KR 20110065472A KR 1020117006461 A KR1020117006461 A KR 1020117006461A KR 20117006461 A KR20117006461 A KR 20117006461A KR 20110065472 A KR20110065472 A KR 20110065472A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal member
- solder material
- heater
- metal
- ceramic
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 176
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 176
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 90
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 88
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 13
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017945 Cu—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- AJZAICKVIFMVTL-UHFFFAOYSA-N [Pb].[Au].[Cu] Chemical compound [Pb].[Au].[Cu] AJZAICKVIFMVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021344 molybdenum silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
-
- 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
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/18—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being embedded in an insulating material
-
- 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
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
- Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
세라믹 히터의 히터부와 통상 금속 부재의 접합 강도를 향상시키고, 내구성을 향상시키는 것을 과제로 한다.
세라믹체(6)의 내부에 발열 저항체(7)를 매설해서 이루어지는 히터부(2)와, 히터부(2)에 통전하기 위한 세라믹체(6)의 표면의 일부에 형성된 금속층(4)과, 금속층(4)에 땜납재(11)를 통해서 일단부의 내면이 접합된 통상 금속 부재(3)를 구비하고 있고, 통상 금속 부재(3)는 일단부의 단면에 이 단면 이외의 부분보다 땜납재(11)의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있는 세라믹 히터(1)이다. 통상 금속 부재(3)의 일단부로부터의 땜납재(11)의 새어나옴을 없애고, 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 땜납재(11)를 통한 접합 강도를 향상시켜 유지하는 것이 가능해진다.
세라믹체(6)의 내부에 발열 저항체(7)를 매설해서 이루어지는 히터부(2)와, 히터부(2)에 통전하기 위한 세라믹체(6)의 표면의 일부에 형성된 금속층(4)과, 금속층(4)에 땜납재(11)를 통해서 일단부의 내면이 접합된 통상 금속 부재(3)를 구비하고 있고, 통상 금속 부재(3)는 일단부의 단면에 이 단면 이외의 부분보다 땜납재(11)의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있는 세라믹 히터(1)이다. 통상 금속 부재(3)의 일단부로부터의 땜납재(11)의 새어나옴을 없애고, 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 땜납재(11)를 통한 접합 강도를 향상시켜 유지하는 것이 가능해진다.
Description
본 발명은, 예를 들면 산소 센서, 공연비 센서, 글로 플러그, 석유 팬히터의 착화용 히터 등에 사용되는 세라믹 히터에 관한 것이다.
종래, 엔진을 시동시키기 위한 열원이나 실내 난방의 보조 열원 등의 열원에 또는 공연비 센서의 가열용 히터 등에 세라믹 히터가 사용되어지고 있다. 이들의 용도에 사용되는 세라믹 히터로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내어져 있는 바와 같이, 세라믹 절연체(세라믹체) 중에 발열체가 매설되고, 세라믹체의 외주가 금속제 원통체로 유지되고, 발열체의 단부와 전기적으로 접속된 외부 전극으로서의 전극 인출 금구에 땜납재를 통해서 외부 접속 단자로서의 리드 부재가 접속된 구성의 것이 알려져 있다.
상기 용도에 사용되는 세라믹 히터에는 그 사용 시에 열이력이 반복해서 가해지는 경우나 진동 등에 의한 잡아당김이나 비튼다고 하는 스트레스가 세라믹체와 금속제 원통체(통상 금속 부재)의 접합부에 가해진다. 강한 스트레스가 세라믹 히터에 반복해서 가해진 경우에는 특히 세라믹체의 표면에 형성된 금속층과 이것에 땜납재를 통해서 접합되어 있는 통상 금속 부재와의 접합면에 스트레스에 의한 영향이 강하게 나타난다. 그 때문에 세라믹체와 통상 금속 부재의 접합성이 저하되어 접합 강도가 저하될 가능성이 있다.
그러나, 최근 세라믹 히터에는 보다 급속하게 승강온을 반복하는 환경 아래, 또는 보다 고온에서의 승강온을 반복하는 환경 아래에 있어서도 세라믹체와 통상 금속 부재의 접합부의 접합 강도를 유지해서 충분한 내구성을 구비하는 것이 요구되어지고 있다.
이것에 대하여 특허문헌 1에 기재되어 있는 종래의 세라믹 히터에 있어서는 세라믹체에 땜납재로 단부가 접합되는 통상 금속 부재는 세라믹체와의 땜납재에 의한 접합 강도를 향상시키기 위해서는 통상 금속 부재를 크게 함으로써 단부에 있어서의 접합 면적을 크게 하지 않으면 안되었다. 그 때문에 세라믹체와 통상 금속 부재의 충분한 접합 강도를 확보하면서 세라믹 히터의 소형화를 꾀하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며 세라믹체에 발열체가 매설된 히터부와 이것을 유지하는 통상 금속 부재와의 땜납재에 의한 접합 강도를 유지할 수 있는 높은 내구성을 갖는 세라믹 히터를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 세라믹 히터는 세라믹체의 내부에 발열 저항체를 매설해서 이루어지는 히터부와, 상기 히터부에 통전하기 위한 상기 세라믹체의 표면의 일부에 형성된 금속층과, 상기 금속층에 땜납재를 통해서 일단부의 내면이 접합된 통상 금속 부재를 구비하고 있는 세라믹 히터로서 상기 통상 금속 부재는 상기 일단부의 단면에 상기 단면 이외의 부분보다 땜납재의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상기 구성에 있어서 상기 통상 금속 부재는 표면에 도금층이 형성되어 있음과 아울러 상기 땜납재 저지부에는 상기 통상 금속 부재의 일부를 노출시킨 금속 노출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상기 구성에 있어서 상기 통상 금속 부재는 상기 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상기 구성에 있어서 상기 통상 금속 부재는 상기 금속 노출부의 표면에 주회 방향으로 연장되는 돌조 또는 홈이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상기 구성에 있어서 상기 통상 금속 부재는 상기 일단부의 단면이 외측으로 경사진 C면이 되도록 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상기 구성에 있어서 상기 금속층은 상기 통상 금속 부재의 상기 일단부로부터 외측으로 돌출되지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
(발명의 효과)
본 발명의 세라믹 히터에 의하면 세라믹체의 내부에 발열 저항체를 매설해서 이루어지는 히터부와, 상기 히터부에 통전하기 위한 상기 세라믹체의 표면의 일부에 형성된 금속층과, 상기 금속층에 땜납재를 통해서 일단부의 내면이 접합된 통상 금속 부재를 구비하고 있는 세라믹 히터로서 상기 통상 금속 부재는 상기 일단부의 단면에 상기 단면 이외의 부분보다 땜납재의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부가 형성되어 있으므로 승온 시에 땜납재가 연화되어도 통상 금속 부재의 일단부의 단면에 형성된 땜납재 저지부에 의해 땜납재가 접합부로부터 통상 금속 부재의 외표면으로 유출되는 것을 방지할 수 있으므로 세라믹체의 금속층과 통상 금속 부재의 땜납재에 의한 접합부의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 급속한 승강온을 반복하는 환경 아래나 고온에서의 승강온을 반복하는 환경 아래에 있어서도 높은 내구성을 구비하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 세라믹 히터의 실시 형태의 일례를 나타내는 사시도이다..
도 2는 도 1에 나타내는 세라믹 히터의 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 세라믹 히터에 있어서의 히터부와 통상 금속 부재의 접합 부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 세라믹 히터의 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 세라믹 히터에 있어서의 히터부와 통상 금속 부재의 접합 부분을 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 세라믹 히터의 실시 형태의 예를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 세라믹 히터의 실시 형태의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 세라믹 히터의 단면도이다. 도 3은 도 1에 나타내는 세라믹 히터에 있어서의 히터부와 통상 금속 부재의 접합 부분의 확대 단면도이다.
도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 본 예의 세라믹 히터(1)는 히터부(2)와 히터부(2)의 세라믹체(6)의 표면에 형성된 금속층(4)에 땜납재(11)를 통해서 일단부가 접합된 통상 금속 부재(3)를 구비하고 있고, 또한 통상 금속 부재(3)와 함께 히터부(2)에 통전하기 위한 전극 단자(10), 통상 금속 부재(3)와 전극 단자(10)를 절연하는 절연체(9)를 구비하고 있다.
히터부(2)는 세라믹체(6)의 내부에 발열 저항체(7) 및 발열 저항체(7)에 접속된 리드부(8)가 매설되어 있고, 세라믹체(6)의 외측의 표면의 일부에 형성된 금속층(4)은 리드부(8)의 한쪽과 접속되어 있다. 또한, 리드부(8)의 다른 쪽은 세라믹체(6)의 단부로 인출되어 외부 전극에 접속되고, 이 외부 전극에는 땜납재를 통해서 전극 단자(10)의 단부가 접합되어 있다. 이렇게, 통상 금속 부재(3)는 땜납재(11)를 통해서 금속층(4)에 접합됨으로써 전기적으로 히터부(2)의 발열 저항체(7)와 접합되어 있고, 전극 단자(10)는 땜납재를 통해서 외부 전극에 접합됨으로써 마찬가지로 전기적으로 히터부(2)의 발열 저항체(7)와 접합되어 있다. 또한, 통상 금속 부재(3)와 전극 단자(10)는 절연체(9)에 의해 전기적으로 절연되어 있고, 히터부(2)로의 통전 전극으로 되어 있다.
통상 금속 부재(3)는 일단부의 내면에서 히터부(2)의 세라믹체(6)를 유지함과 아울러 통전 전극으로서 기능하는 것이며 일단부의 단면에 이 단면 이외의 부분보다 땜납재(11)의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있다. 이렇게 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면에 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있음으로써 히터부(2)의 승온 시에 땜납재(11)가 연화되거나 용융되거나 해도 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부로부터 통상 금속 부재(3)의 단면을 넘어서 외표면으로 땜납재(11)가 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 히터부(2)의 세라믹체(7) 상의 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 내면을 접합하는 땜납재(11)의 양이 감소하지 않으므로 그 접합 강도의 저하를 방지할 수 있고, 히터부(2)의 냉열 사이클에서 발생하는 열응력이나 진동 등에 의한 잡아당김이나 비튼다고 하는 외부 응력에 대하여 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있으므로 히터부(2)와 통상 금속 부재(3)의 접합의 신뢰성을 향상시켜서 충분한 내구성을 구비할 수 있다.
통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면에 형성되어 있는 땜납재 저지부(5)는 통상 금속 부재(3)의 다른 부분보다 땜납재(11)의 젖음성이 낮은 부분이며 통상 금속 부재(3)를 구성하고 있는 금속보다 땜납재(11)의 젖음성이 낮은 재료, 예를 들면 금속의 산화막, 용사된 유리, 졸겔법에 의한 유리 등을 피착한 것이어도 좋다.
또한, 땜납재 저지부(5)의 다른 구성으로서 통상 금속 부재(3)는 표면에 도금층(도시 생략)이 형성되어 있음과 아울러 일단부의 단면의 땜납재 저지부(5)에는 통상 금속 부재(3)의 일부를 도금층으로부터 노출시킨 금속 노출부가 땜납재 저지부(5)로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 통상 금속 부재(3)의 일단부의 내면에도 형성되어 있는 도금층에 의해 통상 금속 부재(3)로의 땜납재(11)의 젖음성이 향상되고, 히터부(2)의 세라믹체(7) 상의 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 또한 땜납재 저지부(5)가 금속 노출부인 것이므로 열응력으로 박리되거나 파손되거나 하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 통상 금속 부재(3) 및 도금층으로서는, 예를 들면 통상 금속 부재(3)의 재질로서 SUS와, 도금층으로서 Ni, 크롬 등의 조합을 사용하면 좋고, 도금층은 두께를 3∼10㎛로 해서 전해 도금법으로 형성할 수 있다.
또한, 표면에 도금층을 형성한 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면에 금속 노출부를 형성하기 위해서는 도금층을 피착한 부분을 블라스트법 또는 연마지로 연마해서 제거함으로써 금속 노출부를 형성할 수 있다.
또한, 통상 금속 부재(3)는 땜납재 저지부(5)로서의 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는 조면화된 표면의 요철에 의해 땜납재(11)가 유동하는 것을 방해할 수 있으므로 땜납재(11)가 땜납재 저지부(5)를 넘어서 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유출되는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있다.
땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있는 상태로서는 불규칙한 요철을 가져서 거칠어진 상태 이외에도 연속되지 않는 돌조 또는 홈이 둘레 방향으로 형성되어 있는 상태도 바람직하고, 이것에 의해 땜납재(11)가 유동하는 코스가 만들어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 그렇게 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면을 조면화하기 위해서는 블라스트, 연마지, 숫돌 등으로 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 통상 금속 부재(3)는 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면에 주회 방향으로 연장되는 돌조 또는 홈이 다수 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 땜납재(11)가 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유동하는 코스가 만들어지는 것을 방지할 수 있으므로 땜납재(11)가 땜납재 저지부(5)를 넘어서 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유출되는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있다.
이 돌조(突條)로서는 방사 방향(주회 방향에 직교하는 방향)으로 불연속이며, 다수의 돌조의 형상, 개수, 간극은 다양한 것이 바람직하다.
이러한 돌조를 형성하기 위해서는 둘레 방향으로 통상 금속 부재(3)를 회전시키면서 블라스트, 연마지, 숫돌 등으로 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 이 홈으로서는 방사 방향(주회 방향에 직교하는 방향)으로 불연속이며, 다수의 홈의 형상, 개수, 간극은 다양한 것이 바람직하다.
이러한 홈을 형성하기 위해서는 둘레 방향으로 통상 금속 부재(3)를 회전시키면서 블라스트, 연마지, 숫돌 등으로 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 통상 금속 부재(3)는 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있는 일단부의 단면이 외측으로 경사진 C면이 되도록 모따기되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는 C면의 경사에 의해 땜납재(11)가 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유출되는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있으므로 점점 땜납재(11)가 땜납재 저지부(5)를 넘어서 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유출되는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있다.
이러한 C면으로서는 각도가 30∼60도이며 폭이 0.3∼1mm인 경사면으로 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면은 예각이 되도록 그 두께는 0.2mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면을 이러한 C면으로 모따기하기 위해서는 둘레 방향으로 통상 금속 부재(3)를 회전시키면서 연마지, 숫돌 등을 사용해서 단면에 비스듬히 접촉시켜서 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 히터부(2)의 세라믹체(6)의 표면의 일부에 형성된 금속층(4)은 통상 금속 부재(3)의 일단부로부터 외측으로 돌출되지 않도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 땜납재(11)가 흐르는 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면 사이의 거리가 멀어지므로, 땜납재(11)가 땜납재 저지부(5)를 넘어서 통상 금속 부재(3)의 외표면으로 유출되는 것을 더욱 유효하게 방지할 수 있고, 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있다. 또한, 냉열 사이클에서 가해지는 열응력이 완화됨으로써 땜납재(11)가 금속층(4) 및 통상 전극 부재(3)로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터(1)의 제조 방법은, 예를 들면 이하와 같다.
히터부(2)의 세라믹체(6)를 구성하는 전기 절연성 세라믹스는 통상 발열 저항체(7) 및 리드부(8)를 내부에 배치해서 소성되고, 소성 후 이들은 일체로 되고 있다. 이 전기 절연성 세라믹스는 발열 저항체(7) 및 리드부(8)에 대하여 -20∼+1500℃에 있어서 충분한 절연성을 가지면 좋다. 특히, 발열 저항체(7)에 대하여 저항률로 108배 이상의 절연성을 갖는 것이 바람직하다.
이 전기 절연성 세라믹스를 구성하는 성분은 특별히 한정되지 않지만 주성분으로서는 산화 알루미늄질 세라믹스 등의 산화물 세라믹스, 또는 질화 규소질 세라믹스나 질화 알루미늄질 세라믹스 등의 질화물 세라믹스가 바람직하다. 특히, 질화물 세라믹스는 비교적 열 전도율이 높고, 세라믹체(6)의 발열 저항체(7)가 매설된 선단측에서부터 타단측으로 효율 좋게 열을 전달할 수 있고, 세라믹체(6)의 선단측과 타단측의 온도 차를 작게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 이 경우의 세라믹체(6)는 질화 규소질 세라믹스, 시알론 및 질화 알루미늄질 세라믹스 중 어느 하나만으로 구성되어도 좋고, 질화 규소질 세라믹스, 시알론 및 질화 알루미늄 세라믹스 중 적어도 1종을 주성분으로 해서 구성되어도 좋다.
특히, 질화물 세라믹스 중에서도 질화 규소질 세라믹스를 주성분으로 함으로써 열 충격에 강하고, 내구성이 우수한 히터부(2)를 갖는 세라믹 히터(1)로 할 수 있다. 이 질화 규소질 세라믹스는 질화 규소를 주성분으로 하는 것이 널리 포함되고, 질화 규소뿐만 아니라 시알론 등도 포함된다. 또한, 통상은 소결 조제(Y, Yb, Er 등의 각 산화물 등)가 수질량%(2∼10질량% 정도) 배합되어서 소성된다. 또한, 소결 조제의 분말은 특별히 한정되지 않고, 질화 규소질 세라믹스의 소성에 일반적으로 사용되는 희토류 산화물 등의 분말을 사용할 수 있다. 특히, Er2O3 등의 소결한 경우의 입계가 결정상이 되는 소결 조제 분말을 사용하면 소결한 질화 규소질 세라믹스의 내열성이 높아지게 되므로 보다 바람직하다.
또한, 세라믹체(6)에는 발열 저항체(7)를 구성하는 각 금속 원소의 붕화물이 함유되어도 좋고, 발열 저항체(7) 및 리드부(8)의 도전 성분과의 열 팽창률의 차를 작게 하기 위해서 소량의 도전 성분을 함유해도 좋다.
또한, 발열 저항체(7)는 통상, 도전 성분과 절연 성분을 함유한다. 이 도전 성분은 W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf, V 및 Cr 등으로부터 선택되는 1종 이상의 원소의 규화물, 탄화물 및 질화물 등의 적어도 1종이며 절연 성분은 질화 규소질 소결체 등의 세라믹체(6)의 주성분이다. 특히, 절연 성분 및/또는 세라믹체(6)를 구성하는 주성분에 질화 규소가 함유되는 경우는 도전 성분으로서 탄화 텅스텐, 규화 몰리브덴, 질화 티타늄 및 규화 텅스텐의 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도전 성분은 절연 성분 및 세라믹체(6)를 구성하는 주성분과의 열 팽창차가 작은 것이 바람직하고, 융점은 세라믹 히터(1)의 사용 온도(1400℃ 이상, 또한 1500℃ 이상)를 초과하는 것이 바람직하다. 또한, 발열 저항체(7) 중에 포함되는 도전 성분과 절연 성분의 양비는 특별히 한정되지 않지만 발열 저항체를 100체적%로 했을 경우에 도전 성분을 15∼40체적%로 하는 것이 바람직하고, 20∼30체적%로 하는 것이 보다 바람직하다.
세라믹체(6)를 제작하기 위해서는 우선 상기 발열 저항체(7)를 구성하는 성분으로서 나타낸 도전 성분과 절연 성분을 함유하는 페이스트를 제작하고, 이를 상기 전기 절연성 세라믹스 중에 매입시키는 것이 필요하다.
우선, 페이스트는 통상, 페이스트 전체를 100질량%으로 했을 경우에 도전 성분 및 절연 성분을 합계로 75∼90질량% 함유한다. 이 페이스트는, 예를 들면 이들의 성분을 각 원료 분말로서 소정량을 습식 혼합하고, 그 후 건조시키고, 또한 폴리프로필렌, 왁스 등의 소정량의 바인더 등과 혼합함으로써 얻을 수 있다. 이 페이스트는 또한 적당히 건조시켜서 취급하기 쉽도록 성형 가공한 펠릿상 등의 것이어도 좋다. 또한, 매입은 어떻게 행해도 좋지만, 예를 들면 형내에 돌출되는 리드부의 길이를 조절해서 고정하고, 이 형내에 상기 페이스트를 주입함으로써 행할 수 있다. 또한, 소정의 형상으로 성형한 페이스트에 금속 리드를 리드부에 삽입하도록 접촉길이를 조제하고, 매입시킬 수도 있다. 그 외 봉상 기체의 원료 분말을 프레스 성형법에 의해 성형체를 얻고, 성형체의 상면에 적당한 바인더 등을 조합한 상기 페이스트를 제작하고, 이것을 발열부, 리드부 및 전극부의 도체 형상으로 스크린 인쇄법에 의해 프린트해서 형성해도 좋다. 이렇게 해서 이 발열 저항체(7)를 세라믹체(6)용의 원료와 함께 프레스 성형해서 일체로 가압함으로써 기체의 형상을 갖는 분말 성형체를 얻는다. 그리고, 또한 이 세라믹 히터 성형체를 흑연제 등의 가압용 다이스에 수납하고, 이를 소성로에 수용하고, 필요에 따라 하소해서 바인더를 제거한 후 소정의 온도에서 소요 시간, 핫프레스 소성함으로써 세라믹체(6)를 얻을 수 있다. 여기에서 발열 저항체(7)는 리드부(8)보다 고저항인 것은 말할 필요도 없다.
세라믹체(6)의 단면의 중앙부는 발열 저항체(7)에 접속된 리드부(8)를 노출시키고, 그 위에 금속층(10)을 형성하고 있다. 여기에, 컵형상(유저 원통상)으로 형성된 전극 단자(10)를 땜납재(11)로 납땜에 의해 접합되어 있다.
또한, 상기 세라믹체(6)의 측면은 발열 저항체(7)에 접속된 리드부(8)를 노출시키고, 그 위에 금속층(10)을 원주 상에 형성하고 있다. 여기에 통상 금속 부재(3)를 땜납재(11)로 납땜에 의해 접합하고 있다. 이렇게 해서 세라믹 히터(1)가 형성된다.
전극 단자(10), 통상 금속 부재(3)는 고온에서의 부식을 방지하기 위해 스테인리스 합금에 Ni 도금을 형성하는 것이 바람직하다.
땜납재(11)는 은, 금, 구리 등의 저전기 저항 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 의한 산소 센서는 고체 전해질층과 고체 전해질층의 한쪽 주면에 배치된 측정 전극과, 고체 전해질층의 다른 쪽 주면에 배치된 기준 전극을 구비한 센서부와, 이 센서부와 접합된 상기 실시 형태에 대표되는 세라믹 히터(1)를 구비하고 있다. 그리고, 본 실시 형태의 산소 센서에 있어서의 세라믹 히터(1)는 상기와 같이 높은 내구성을 갖고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 산소 센서는 안정되게 피측정 가스의 농도를 측정할 수 있다. 결과로서 높은 신뢰성을 갖는 산소 센서를 제공할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 글로 플러그에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 의한 글로 플러그는 상기 실시 형태에 대표되는 세라믹 히터(1)가 엔진 내에 고정되고, 온도 제어 장치 등의 전기 회로와 리드 부재(11)에 의해 접속되어 있다. 본 실시 형태의 글로 플러그는 상기 실시 형태에 대표되는 세라믹 히터(1)를 구비하고 있기 때문에, 고온 고압의 부하가 걸릴 경우에도 높은 내구성을 유지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 히터는 산소 센서의 히터를 비롯하여 헤어 아이론의 히터, 글로 플러그의 히터로서 유용하다. 어느 쪽의 용도에 사용한 경우에도 히터부(2)와 통상 금속 부재(3)의 땜납재에 의한 접합 강도를 향상시켜 유지할 수 있으므로 반복 사용시에 있어서도 발열 저항체(7)에 안정되게 통전할 수 있고, 급속하게 승강온 시킨 경우나 고온으로 승강온시킨 경우에도 높은 내구성을 유지할 수 있다.
실시예
본 발명의 세라믹 히터를 이하와 같이 해서 제작했다. 우선, 세라믹체(6)를 구성하는 전기 절연성 세라믹스의 주성분으로서 90∼92몰%의 질화 규소에 소결 조제로서 희토류 원소 산화물을 2∼10몰%와, 산화 알루미늄 및 산화 규소를 질화 규소와 희토류 원소 산화물의 총량에 대하여 각각 0.2∼2.0질량% 및 1∼5질량%를 첨가 혼합해서 원료 분말을 조제했다. 그 후 이 원료 분말을 사용해서 프레스 성형법에 의해 성형체를 얻고, 성형체의 상면에 텅스텐에 적당한 유기 용제 및 용매를 첨가 혼합한 발열체 페이스트를 제작하고, 이것을 발열 저항체(7)의 패턴에 스크린 인쇄법에 의해 인쇄했다. 또한, 리드부(8)로서 텅스텐을 주성분으로 하는 도전체를 발열 저항체(7)의 패턴에 접속되도록 끼워서 밀착시키고, 약 1650∼1800℃의 온도에서 핫프레스 소성함으로써 세라믹체(6)와 발열 저항체(7) 및 리드부(8)를 일체 소성했다.
그 후, 리드부(8)의 일부를 세라믹체(6)를 연마해 절삭해서 노출시키고, 전극 인출부를 형성하고, 이 전극 인출부에 Ag-Cu-Ti를 함유한 도체 페이스트를 도포하고, 진공 중에서 소성하고, 그 후 두께가 약 3㎛인 Ni 도금을 실시하여 세라믹체(6)의 표면에 금속층(4)을 형성했다.
이렇게 해서 얻어진 히터부(2)에 대하여 통상 금속 부재(3)에 대해서 땜납재 저지부(5)의 유무, 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 유무, 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면의 조면화의 유무, 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면의 홈의 유무, 땜납재 저지부(5)가 형성되어 있는 단면이 외측으로 경사진 C면의 유무, 통상 금속 부재(3)의 일단부로부터의 금속층(4)의 돌출의 유무를 바꾸고, 각각 일단부의 내면과 금속층(4)을 금-구리 납으로 납땜을 행했다.
여기서, 땜납재 저지부(5)로서 금속 노출부를 형성하지 않는 것은 통상 금속 부재(3)의 표면에 Ni 도금층을 형성한 후 통상 금속 부재(3)의 일단부를 대기중에서 버너로 가열하고, 도금층 상에 산화 막을 형성해서 땜납재 저지부(5)로 했다. 또한, 금속 노출부를 형성한 것은 SUS제의 통상 금속 부재(3)의 표면에 Ni 도금층을 형성한 후 일단부의 단면의 도금층을 연마지를 사용해서 박리하고, 노출한 SUS를 가열해서 산화시키고, 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부로 했다. 또한, 도금층을 박리할 때에 사용한 연마재의 입도를 바꿈으로써 금속 노출부의 표면의 조면의 조정을 행했다. 또한, 연마지를 사용해서 가공하는 방향을 변경하고, 조면화의 방향을 조정하고, 주회 방향으로 연장되는 홈을 형성했다. 또한, 주회 방향의 홈으로서는 통상(3)을 축 방향으로 회전시키면서 연마 가공함으로써 방사 방향으로 연속 홈이 생기지 않는 홈을 형성했다. 또한, C면으로서는 C면 가공용의 지그를 제작하고, 각도가 30∼55도이며 폭이 0.3∼0.8mm인 C면을 형성했다. 또한, 통상 금속 부재(3)의 일단부의 길이를 바꿈으로써 히터부(2)의 금속층(4)의 돌출 길이를 바꾸었다.
이상과 같이 해서 제작된 세라믹 히터의 각 시료에 대해서 발열 저항체(7)에 전압을 인가해 전류를 흘려서 발열 저항체(7)를 줄 발열시켰다. 이 때 세라믹 히터(1)의 포화 온도가 1400℃가 되는 전압을 인가해서 전압 인가 시간을 5분으로 하고, 그 후 전압을 컷트해서 상온의 압축 공기를 세라믹 히터(1)의 최고 발열부에 분사해서 냉각시킴으로써 강제 냉각하는 시간을 3분으로 한 열 사이클에서 10000 사이클의 통전 내구 시험을 행했다. 이 통전 내구 시험 후에 히터부(2)의 선단에 하중을 가해 히터부(2)의 금속층(4)에 대한 통상 금속 부재(3)의 접합 강도를 비교하는 평가를 실시했다.
각 시료의 조건 및 평가 결과는 표 1에 나타내는 바와 같다.
표 1에 나타내는 바와 같이 본 발명의 비교예인 시료 번호 1의 세라믹 히터는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 22N으로 약하고, 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부의 내구성이 낮은 것을 알 수 있다. 이것은 통상 금속 부재(3)의 단면에 땜납재 저지부(5)가 없기 때문이며 통상 금속 부재(3)에 Ni 도금이 실시되어 있지 않기 때문에 땜납재(11)의 통상 금속 부재(3)로의 젖음 상태가 나쁘고, 땜납재(11)가 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면을 넘어서 외표면으로 새어나와 그 결과, 통상 금속 부재(3)와 히터부(2)의 표면의 금속층(4) 사이의 땜납재(11)가 현저하게 감소했기 때문이었다. 그 때문에 통전 내구 시험의 열 사이클에서 발생하는 통상 금속 부재(3)와 땜납재(11)의 열 팽창차에 의해 통상 금속 부재(3)와 땜납재(11) 사이에 간극이 생기고, 거기에서 땜납재(11)가 산화되어서 접합이 열화된 것이었다.
이에 대하여 통상 금속 부재(3)의 일단부의 단면에 땜납재 저지부(5)를 형성한 본 발명의 실시예인 시료 번호 2∼7의 세라믹 히터(1)에서는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 83N 이상이며 어느 쪽의 시료도 내구성이 향상되어 있는 것이 확인되었다.
그 중에서도, 통상 금속 부재(3)의 표면에 도금층을 형성한 후 땜납재 저지부(5)에서 통상 금속 부재(3)의 표면이 노출되어 있는 금속 노출부를 형성한 시료 번호 3∼7의 세라믹 히터(1)는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 166N 이상이며 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부의 내구성이 보다 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 통상 금속 부재(3)의 표면에 도금층을 형성하고, 땜납재 저지부(5)에서 통상 금속 부재(3)의 표면이 노출되어 있고, 땜납재 저지부(5)의 금속 노출부의 표면이 조면화된 시료 번호 4∼7의 세라믹 히터(1)는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 202N 이상이며 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부의 내구성이 더욱 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 통상 금속 부재(3)의 표면에 도금층을 형성하고, 땜납재 저지부(5)에서 통상 금속 부재(3)의 표면이 노출되어 있고, 땜납재 저지부(5) 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있고, 단면의 둘레 방향으로 홈이 형성된 시료 번호 5의 세라믹 히터(1)는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 237N이며 금속층(4)과 통상 금속층(3)의 접합부의 내구성이 더욱 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 통상 금속 부재(3)의 표면에 도금층을 형성하고, 땜납재 저지부(5)에서 통상 금속 부재(3)의 표면이 노출되어 있고, 땜납재 저지부(5) 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있고, 단면의 둘레 방향으로 홈이 형성되고, 땜납재 저지부(5)의 단면이 C면 가공되어 있는 시료 번호 6, 7의 세라믹 히터(1)는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 333N 이상이며 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부의 내구성이 더욱 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 통상 금속 부재(3)의 표면에 도금층을 형성하고, 땜납재 저지부(5)에서 통상 금속 부재(3)의 표면이 노출되어 있고, 땜납재 저지부(5)의 표면이 조면화되어 있고, 단면의 둘레 방향으로 홈이 형성되고, 땜납재 저지부(5)의 단면이 C면 가공되어 있고, 금속층(4)이 통상 금속 부재(3)의 일단부로부터 돌출되어 있지 않은 시료 번호 7의 세라믹 히터(1)는 통전 내구 시험 후의 접합 강도가 488N이며 금속층(4)과 통상 금속 부재(3)의 접합부의 내구성이 더욱 향상되어 있는 것이 확인되었다.
1: 세라믹 히터 2: 히터부
3: 통상 금속 부재 4: 금속층
5: 땜납재 저지부 6: 세라믹체
7: 발열 저항체 8: 리드부
9: 절연체 10: 전극 단자
11: 땜납재
3: 통상 금속 부재 4: 금속층
5: 땜납재 저지부 6: 세라믹체
7: 발열 저항체 8: 리드부
9: 절연체 10: 전극 단자
11: 땜납재
Claims (6)
- 세라믹체의 내부에 발열 저항체를 매설해서 이루어지는 히터부와, 상기 히터부에 통전하기 위한 상기 세라믹체의 표면의 일부에 형성된 금속층과, 상기 금속층에 땜납재를 통해서 일단부의 내면이 접합된 통상 금속 부재를 구비하고 있는 세라믹 히터로서: 상기 통상 금속 부재는 상기 일단부의 단면에 상기 단면 이외의 부분보다 땜납재의 젖음성이 낮은 땜납재 저지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 통상 금속 부재는 표면에 도금층이 형성되어 있음과 아울러 상기 땜납재 저지부에는 상기 통상 금속 부재의 일부를 노출시킨 금속 노출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터. - 제 2 항에 있어서,
상기 통상 금속 부재는 상기 금속 노출부의 표면이 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터. - 제 2 항에 있어서,
상기 통상 금속 부재는 상기 금속 노출부의 표면에 주회 방향으로 연장되는 돌조 또는 홈이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통상 금속 부재는 상기 일단부의 단면이 외측으로 경사진 C면이 되도록 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속층은 상기 통상 금속 부재의 상기 일단부로부터 외측으로 돌출되지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008247327A JP5261103B2 (ja) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | セラミックヒーター |
| JPJP-P-2008-247327 | 2008-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110065472A true KR20110065472A (ko) | 2011-06-15 |
| KR101590051B1 KR101590051B1 (ko) | 2016-01-29 |
Family
ID=42059688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117006461A KR101590051B1 (ko) | 2008-09-26 | 2009-09-17 | 세라믹 히터 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8471179B2 (ko) |
| EP (1) | EP2343949B1 (ko) |
| JP (1) | JP5261103B2 (ko) |
| KR (1) | KR101590051B1 (ko) |
| CN (1) | CN102165841B (ko) |
| WO (1) | WO2010035687A1 (ko) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101228396B (zh) | 2005-07-26 | 2010-06-23 | 京瓷株式会社 | 钎焊构造体、陶瓷加热器以及热线点火塞 |
| WO2007135773A1 (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | セラミックヒータ及びグロープラグ |
| CN101843168B (zh) * | 2007-10-29 | 2014-02-19 | 京瓷株式会社 | 陶瓷加热器及具备该陶瓷加热器的火花塞 |
| KR101375989B1 (ko) * | 2008-02-20 | 2014-03-18 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 세라믹 히터 및 글로우 플러그 |
| JP5214665B2 (ja) * | 2010-06-11 | 2013-06-19 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| EP2648475B1 (en) * | 2010-12-02 | 2018-10-17 | NGK Sparkplug Co., Ltd. | Ceramic heater element, ceramic heater, and glow plug |
| CN104145528B (zh) * | 2012-02-29 | 2016-07-06 | 京瓷株式会社 | 加热器以及具备该加热器的电热塞 |
| CN103781208B (zh) * | 2012-10-17 | 2016-04-20 | 昆山渝榕电子有限公司 | 加热装置的导电结构 |
| JPWO2014073267A1 (ja) * | 2012-11-08 | 2016-09-08 | ボッシュ株式会社 | セラミックスヒータ型グロープラグ |
| JP6265570B2 (ja) * | 2014-04-24 | 2018-01-24 | ボッシュ株式会社 | セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ |
| US10253982B2 (en) * | 2014-12-22 | 2019-04-09 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Glow plug with pressure sensor |
| JP6665495B2 (ja) | 2015-11-11 | 2020-03-13 | 株式会社デンソー | セラミックヒータ |
| US10258132B2 (en) | 2015-12-31 | 2019-04-16 | Conair Corporation | Hair styling apparatus |
| USD804725S1 (en) | 2016-01-08 | 2017-12-05 | Conair Corporation | Hair styling apparatus |
| WO2017130619A1 (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
| DE102016114929B4 (de) * | 2016-08-11 | 2018-05-09 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Druckmessglühkerze |
| US20180254027A1 (en) * | 2017-03-01 | 2018-09-06 | Guitar Center, Inc. | Vibration Isolation Mount |
| JPWO2019003777A1 (ja) * | 2017-06-29 | 2019-12-12 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
| JP6923425B2 (ja) * | 2017-11-28 | 2021-08-18 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
| USD906383S1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-12-29 | Hotset Gmbh | Electrical heater for injection-molding machine |
| US20210310656A1 (en) * | 2018-09-28 | 2021-10-07 | Kyocera Corporation | Heater and glow-plug provided therewith |
| US11237031B2 (en) | 2019-08-20 | 2022-02-01 | Rosemount Aerospace Inc. | Additively manufactured heaters for air data probes having a heater layer and a dielectric layer on the air data probe body |
| US11237183B2 (en) * | 2019-12-13 | 2022-02-01 | Rosemount Aerospace Inc. | Ceramic probe head for an air data probe with and embedded heater |
| US11565463B2 (en) | 2020-10-20 | 2023-01-31 | Rosemount Aerospace Inc. | Additively manufactured heater |
| US11662235B2 (en) | 2021-10-01 | 2023-05-30 | Rosemount Aerospace Inc. | Air data probe with enhanced conduction integrated heater bore and features |
| US11624637B1 (en) | 2021-10-01 | 2023-04-11 | Rosemount Aerospace Inc | Air data probe with integrated heater bore and features |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138812A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツクグロ−プラグ |
| JPS63297921A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Hitachi Metals Ltd | ディ−ゼルエンジン用グロ−プラグ |
| JP2000220829A (ja) | 1998-11-24 | 2000-08-08 | Bosch Braking Systems Co Ltd | セラミックヒ―タ型グロ―プラグおよびその製造方法 |
| JP2005315447A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Kyocera Corp | セラミックヒーターおよびグロープラグ |
| KR20080031314A (ko) * | 2005-07-26 | 2008-04-08 | 쿄세라 코포레이션 | 납땜 구조체, 세라믹 히터 및 글로우 플러그 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3817843A1 (de) | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Jidosha Kiki Co | Gluehkerze fuer dieselmotoren |
| US6727473B2 (en) * | 2001-03-09 | 2004-04-27 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater device and method for manufacturing the device |
| CN101009409A (zh) | 2007-01-26 | 2007-08-01 | 番禺得意精密电子工业有限公司 | 使端子可防虹吸的方法及使用该方法制造的端子 |
-
2008
- 2008-09-26 JP JP2008247327A patent/JP5261103B2/ja active Active
-
2009
- 2009-09-17 CN CN2009801374447A patent/CN102165841B/zh active Active
- 2009-09-17 US US13/119,704 patent/US8471179B2/en active Active
- 2009-09-17 WO PCT/JP2009/066254 patent/WO2010035687A1/ja active Application Filing
- 2009-09-17 KR KR1020117006461A patent/KR101590051B1/ko active IP Right Grant
- 2009-09-17 EP EP09816102.9A patent/EP2343949B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138812A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツクグロ−プラグ |
| JPS63297921A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Hitachi Metals Ltd | ディ−ゼルエンジン用グロ−プラグ |
| JP2000220829A (ja) | 1998-11-24 | 2000-08-08 | Bosch Braking Systems Co Ltd | セラミックヒ―タ型グロ―プラグおよびその製造方法 |
| JP2005315447A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Kyocera Corp | セラミックヒーターおよびグロープラグ |
| KR20080031314A (ko) * | 2005-07-26 | 2008-04-08 | 쿄세라 코포레이션 | 납땜 구조체, 세라믹 히터 및 글로우 플러그 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110240625A1 (en) | 2011-10-06 |
| JP2010080257A (ja) | 2010-04-08 |
| JP5261103B2 (ja) | 2013-08-14 |
| EP2343949A4 (en) | 2014-10-15 |
| CN102165841A (zh) | 2011-08-24 |
| EP2343949A1 (en) | 2011-07-13 |
| WO2010035687A1 (ja) | 2010-04-01 |
| US8471179B2 (en) | 2013-06-25 |
| EP2343949B1 (en) | 2018-02-21 |
| CN102165841B (zh) | 2013-08-14 |
| KR101590051B1 (ko) | 2016-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101590051B1 (ko) | 세라믹 히터 | |
| EP1768456B1 (en) | Ceramic heater, and glow plug using the same | |
| KR101016977B1 (ko) | 납땜 구조체, 세라믹 히터 및 글로우 플러그 | |
| JPS6219034B2 (ko) | ||
| JP4851570B2 (ja) | グロープラグ | |
| JP5438961B2 (ja) | セラミックヒータ及びグロープラグ | |
| JP2005315447A (ja) | セラミックヒーターおよびグロープラグ | |
| JP2006024394A (ja) | セラミックヒータおよびグロープラグ | |
| JP2005300046A (ja) | セラミックヒータおよびグロープラグ | |
| JP4018998B2 (ja) | セラミックヒータおよびグロープラグ | |
| JP2001052845A (ja) | セラミックヒータ | |
| JPH1025162A (ja) | セラミック焼結体 | |
| JP4803651B2 (ja) | セラミックヒータの製造方法およびグロープラグの製造方法 | |
| JP4153849B2 (ja) | セラミックヒータおよびそれを用いたグロープラグ | |
| JPH07151332A (ja) | セラミックグロープラグ | |
| JP3160226B2 (ja) | セラミックヒータ | |
| JPH07139737A (ja) | セラミック発熱体 | |
| JPH1154246A (ja) | セラミック発熱体 | |
| JPH09196375A (ja) | セラミックヒータ | |
| JP2001210455A (ja) | セラミックヒーター及びその製造方法 | |
| JP2003168546A (ja) | セラミックヒータの製造方法 | |
| JPH10284219A (ja) | セラミックヒータ | |
| JP2001255214A (ja) | 着火素子 | |
| JP2002206740A (ja) | グロープラグ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200107 Year of fee payment: 5 |