WO2022249794A1 - ヒータ - Google Patents

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WO2022249794A1
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heater
electrode pad
lead terminal
bonding material
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将 山本
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京セラ株式会社
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    • 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
    • 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
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • 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
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • 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
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Definitions

  • the present disclosure relates to a heater used for a liquid heating heater, a gas heating heater, an oxygen sensor heater, or the like.
  • a ceramic heater described in Patent Document 1 is known as a heater used as a heater for heating liquid.
  • the ceramic heater described in Patent Document 1 includes a core material having a heat generating portion inside, a connecting terminal portion provided on the side surface of the core material and connected to the heat generating portion, and one end portion connected by a brazing material. a lead terminal joined to the connection terminal portion and having the other end extending along the length direction of the ceramic heater.
  • the heater of the present disclosure includes a columnar or tubular ceramic body extending from a first end to a second end, a heating resistor positioned inside the ceramic body, and electrically connected to the heating resistor. a lead terminal electrically connected to the electrode pad; and a conductive bonding material for bonding the electrode pad and the lead terminal. positioned.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of a heater
  • FIG. FIG. 1B is a schematic, partially transparent perspective view of the heater shown in FIG. 1A
  • FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the heater shown in FIG. 1A taken along line A-A'.
  • FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of the heater shown in FIG. 1A taken along line B-B'.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the heater shown in FIG. 1A.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 7 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 8 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 9 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 10 is an enlarged sectional view showing another example of the heater.
  • FIG. 11 is a side view showing another example of the heater.
  • FIG. 12 is a plan view showing another example of the heater.
  • FIG. 13 is a plan view showing another example of the heater.
  • a terminal connecting portion is provided on one surface of the core material for such a ceramic heater.
  • the electrode pads are located from the side surface to the end surface of the ceramic body. Thereby, the electrode pads can be provided on a plurality of surfaces of the ceramic body. As a result, even if vibration occurs in the direction in which the ceramic body and the electrode pads move away from each other, the bonding strength of the electrode pads can be maintained. As a result, even when used for a long period of time, it is possible to reduce the possibility that the electrode pads will peel off from the ceramic body. As a result, the long-term reliability of the heater can be enhanced.
  • the heater 100 will be explained in detail.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the heater 100.
  • FIG. FIG. 1B is a schematic, partially transparent perspective view of the heater shown in FIG. 1A.
  • the heater 100 includes a columnar or tubular ceramic body 1 extending from a first end 101 toward a second end 102, and a heating resistor 2 positioned inside the ceramic body 1. , an electrode pad 3 electrically connected to the heating resistor 2, a lead terminal electrically connected to the electrode pad 3, and a conductive bonding material for bonding the electrode pad 3 and the lead terminal 4 5 , and the electrode pads 3 are located from the side surface to the end surface of the ceramic body 1 .
  • the lower left corner of the heater 100 is the first end 101
  • the upper right corner is the second end 102.
  • the upper side is the first end 101
  • the lower side is the second end 102 .
  • first end 101 side and second end 102 side may be described, but the first end 101 The portion close to is the “first end 101 side”, and the portion close to the second end 102 is the “second end 102 side”.
  • the “first end 101 side” can also be called the vicinity of the first end 101
  • the “second end 102 side” can also be called the vicinity of the second end 102 .
  • the ceramic body 1 is a member provided to protect the heating resistor 2.
  • the shape of the ceramic body 1 is cylindrical or tubular with a longitudinal direction. In the heater 100 shown in FIG. 1, the ceramic body 1 is cylindrical.
  • the ceramic body 1 has an insulating ceramic material.
  • the ceramic body 1 comprises an insulating ceramic material such as alumina, silicon nitride or aluminum nitride.
  • the length can be 10 to 400 mm and the outer diameter can be 5 to 60 mm.
  • the ceramic body 1 may have a length of 10 to 400 mm, an outer diameter of 5 to 60 mm, and an inner diameter of 3 to 50 mm.
  • the ceramic body 1 may have a slit-shaped concave portion extending from the first end 101 toward the second end 102 on the outer peripheral surface, as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the heating resistor 2 is a member for generating heat when current flows.
  • the heating resistor 2 is provided inside the ceramic body 1 as shown in FIGS. 1B, 2A and 2B.
  • the heating resistor 2 may be arranged so as to generate the most heat on the second end 102 side of the ceramic body 1 .
  • the heating resistor 2 extends from the first end 101 side of the ceramic body 1 toward the second end 102 side, and when it reaches the second end 102 side, it extends from the second end 102 side to the other first end 102 side. It may extend toward the end 101 side. Further, as shown in FIG.
  • the heating resistor 2 has, for example, a folded portion provided along the circumferential direction while repeatedly folding back in the length direction on the side of the second end 102 of the ceramic body 1. good too. Also, the heating resistor 2 may have a pair of linear portions on the second end 102 side of the folded portion. The heating resistor 2 may have a pattern in which the folded back portion is repeatedly folded back only on the second end 102 side, and may have a pattern in which the folded back portion repeatedly reciprocates between the first end 101 side and the second end 102 side.
  • the heating resistor 2 has a metal material.
  • Metal materials include, for example, tungsten, molybdenum or rhenium.
  • the heating resistor 2 may have an insulating member. Thereby, the resistance value of the heating resistor 2 can be adjusted.
  • the dimensions of the heating resistor 2 can be set to, for example, a width of 0.2 to 5 mm, a total length of 5 to 1000 mm, and a thickness of 0.05 to 0.5 mm.
  • the electrode pads 3 are members for connecting the lead terminals 4 and the heating resistors 2 .
  • the electrode pads 3 are provided from the side surface to the end surface of the ceramic body 1 .
  • the electrode pads 3 are electrically connected to the heating resistors 2 .
  • the electrode pad 3 has a metal material.
  • Metal materials include, for example, tungsten, molybdenum, and rhenium.
  • a layer of metal such as nickel, chromium, or gold may be applied to the surface.
  • the dimensions of the portion of the electrode pad 3 provided on the side surface of the ceramic body 1 are 0.5 to 15 mm in length, 0.5 to 5 mm in width, and 0.2 to 1.5 mm in thickness. can.
  • the dimensions of the portion of the electrode pad 3 provided on the end face of the ceramic body 1 are 0.1 to 20 mm in length, 0.1 to 20 mm in width, and 0.2 to 1.5 mm in thickness. be able to. As shown in FIG. 1, the electrode pads 3 and the lead terminals 4 may be provided at both ends of the heating resistor 2, respectively.
  • the electrode pads 3 and the heating resistors 2 may be electrically connected via, for example, through-hole conductors, as shown in FIG. 2B.
  • the lead terminals 4 provided on the outer periphery of the ceramic body 1 and the heating resistors 2 provided inside the ceramic body 1 can be electrically connected.
  • the lead terminal 4 is a member for supplying electric power to the heating resistor 2 .
  • the lead terminal 4 is electrically connected to an external power supply.
  • the lead terminals 4 are electrically joined to the electrode pads 3 and extend in the longitudinal direction of the ceramic body 1 .
  • the lead terminal 4 is, for example, a linear, rod-shaped, cylindrical, strip-shaped, or string-shaped member.
  • the cross-sectional shape of the lead terminal 4 may be, for example, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape such as a triangular shape or a rectangular shape, or any of these shapes and a hollow shape.
  • the lead terminal 4 shown in FIG. 1 the lead terminal 4 is cylindrical.
  • the diameter can be 0.5 to 5 mm and the length can be 10 to 300 mm.
  • the bonding material 5 is a member for firmly fixing the lead terminal 4 and the electrode pad 3 together.
  • a bonding material 5 is positioned on the electrode pad 3 .
  • the bonding material 5 may be a conductive metallic material such as silver, copper or tin.
  • the heater 100 is a cylindrical or tubular ceramic heater extending from the first end 101 toward the second end 102.
  • a body 1 a heating resistor 2 positioned inside the ceramic body 1, an electrode pad 3 electrically connected to the heating resistor 2, and a lead terminal 4 electrically connected to the electrode pad 3. , and a conductive bonding material 5 for bonding the electrode pad 3 and the lead terminal 4 together.
  • the electrode pads 3 can be provided on a plurality of surfaces of the ceramic body 1 .
  • the bonding strength of the electrode pad 3 can be maintained.
  • the possibility that the electrode pads 3 are separated from the ceramic body 1 can be reduced even when used for a long period of time.
  • the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the ceramic body 1 has a first portion 11 including the outer periphery of the ceramic body 1 and a second portion 12 located near the central axis following the first portion 11.
  • the first portion 11 has a first side surface 111 including the outer periphery and a first end surface 112 that continues to the first side surface 111
  • the second portion 12 extends from the first end surface 112 to the second end 102 . It may have a second side surface 121 extending toward it and a second end surface 122 continuing from the second side surface 121 .
  • the first side surface 111 and the second side surface 121 includes the first side surface 111 and the second side surface 121, and the "end surface” includes the first end surface 112 and the second end surface 122.
  • the second portion 12 has a second side surface 121 extending toward the second end 102 following the first end surface 112 and a second end surface 122 continuing from the second side surface 121, thereby A step can be provided between the portion 12 and the first portion 11 .
  • a space for storing the bonding material 5 can be provided between the lead terminal 4 , the first end surface 112 and the second side surface 121 .
  • more bonding material 5 can be added.
  • the bonding strength between the lead terminal 4 and the ceramic body 1 can be increased. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the electrode pads 3 may be positioned from the first side surface 111 to the first end surface 112 .
  • the second side surface 121 and the second end surface 122 may have portions where the electrode pads 3 are not provided.
  • the second side surface 121 and the second end surface 122 may have portions where the bonding material 5 is not provided. Since the electrode pads 3 are positioned from the first side surface 111 to the first end surface 112 , the ceramic body 1 and the electrode pads 3 are arranged on one surface, as compared with the case where the ceramic body 1 has the electrode pads 3 . Even if vibration occurs in the separating direction, the bonding strength of the electrode pads 3 can be maintained. As a result, the possibility that the electrode pads 3 are separated from the ceramic body 1 can be reduced even when used for a long period of time. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the electrode pads 3 may be positioned from the first end face 112 to the second side face 121.
  • the second end face 122 may have a portion where the electrode pad 3 is not provided.
  • the second end face 122 may have a portion where the bonding material 5 is not provided. Since the electrode pad 3 is positioned from the first end surface 112 to the second side surface 121 , the electrode pad 3 is located between the first end surface 112 and the second side surface 121 which are the boundary between the first portion 11 and the second portion 12 . can be covered between Therefore, the risk of cracks occurring between the first end surface 112 and the second side surface 121 of the ceramic body 1 can be reduced. As a result, long-term reliability of the heater 100 can be improved.
  • the first part 11 is a part that can be called a surface layer part
  • the second part 12 is a part that can be called a core part.
  • the electrode pads 3 may be positioned from the second side surface 121 to the second end surface 122 .
  • the electrode pads 3 and the bonding material 5 may be provided on the first end face 112 and the second side face 121 . Since the electrode pads 3 are positioned from the second side surface 121 to the surface 122 of the second end 102 , the electrode pads 3 can be provided on more surfaces of the ceramic body 1 . As a result, even if vibration occurs in the direction in which the ceramic body 1 and the electrode pad 3 move away from each other, the bonding strength of the electrode pad 3 can be maintained. As a result, the possibility that the electrode pads 3 are separated from the ceramic body 1 can be reduced even when used for a long period of time. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the heating resistor 2 is positioned between the first portion 11 and the second portion 12, and the end protrudes from the first end 101 surface 112, and the end and the electrode pad are connected. 3 may be joined. As a result, the paths through which the current flows from the lead terminal 4 to the heating resistor 2 can be increased. This reduces the possibility that the lead terminal 4 and the heating resistor 2 will not be electrically connected. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the bonding material 5 may be provided in a meniscus shape from the first end surface 112 to the second side surface 121 .
  • the interface between the first end surface 112 and the second side surface 121 can be covered with the bonding material 5, so that the risk of cracks occurring at the interface between the first end surface 112 and the second side surface 121 of the ceramic body 1 can be reduced. .
  • the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the bonding material 5 is provided in a meniscus shape from the first end surface 112 to the lead terminal 4, and even if there is a space between the second side surface 121 and the lead terminal 4, good.
  • the space between the second side surface 121 and the lead terminal 4 can form a region where the bonding material 5 can thermally expand. .
  • the risk of thermal stress occurring between the lead terminal 4 and the bonding material 5 due to the thermal expansion of the bonding material 5 can be reduced.
  • the risk of cracks occurring between the lead terminal 4 and the bonding material 5 can be reduced.
  • the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the bonding material 5 may be positioned between the second side surface 121 and the lead terminal 4 so as to be filled. Thereby, the lead terminal 4 and the ceramic body 1 can be firmly fixed by the bonding material 5 . As a result, the possibility that the lead terminal 4 and the ceramic body 1 are separated from each other can be reduced. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the term "between the second side surface 121 and the lead terminal 4" as used herein refers to a portion surrounded by an imaginary extension line of the first side surface 111 and an imaginary extension line of the surface 122 of the second end 102.
  • the lead terminal 4 may be curved.
  • curved as used herein means that the portion connecting the portion electrically connected to the electrode pad 3 and the portion extending toward the first end 101 is curved as shown in FIG. It means that Thereby, the generated vibration can be dispersed. Thereby, the bonding strength between the lead terminal 4 and the bonding material 5 can be maintained. As a result, the possibility that the lead terminal 4 and the bonding material 5 are separated can be reduced. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced. The closer the angle between the portion electrically connected to the electrode pad 3 and the portion extending toward the first end 101 is to 90 degrees, the greater the effect of the bending of the connecting portion.
  • the bonding material 5 may extend along the first side surface and over the second side surface, and may have a gap between the bonding material 5 and the surface 121 of the first end 101. . Thereby, the bonding material 5 can thermally expand up to the portion where the first portion 11 is exposed. As a result, the risk of thermal stress occurring between the lead terminal 4 and the bonding material 5 due to the thermal expansion of the bonding material 5 can be reduced. As a result, the risk of cracks occurring between the lead terminal 4 and the bonding material 5 can be reduced. As a result, the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the electrode pad 3 may be thinner on the first end 101 side than on the second end 102 side of the ceramic body 1 .
  • “thin” means that the length of the electrode pad 3 on the first end 101 side of the ceramic body 1 is shorter than that on the second end 102 side in the circumferential direction of the ceramic body 1 .
  • the distance between the two electrode pads 3 can be increased. This can reduce the possibility that the two electrode pads 3 will be connected to each other, thereby reducing the possibility that a short circuit will occur.
  • the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the first end 101 side of the ceramic body 1 may be narrower than the second end 102 side, and may have a stepped shape. The stress can be reduced more than the shape.
  • the electrode pad 3 may be tapered toward the center of the second portion 12 when viewed from the first end 101 side of the ceramic body 1 .
  • the two electrode pads 3 provided on the end face of the ceramic body 1 can be kept away from each other.
  • the long-term reliability of the heater 100 can be enhanced.
  • the outer circumference lengths of the two electrode pads 3 may be different. Thereby, when other parts and the heater 100 are joined, the anode and the cathode can be distinguished. Thereby, the heater 100 can be accurately connected to other members.
  • the lengths of the inner circumferences of the two electrode pads 3 may be different. Thereby, when other parts and the heater 100 are joined, the anode and the cathode can be distinguished. Thereby, the heater 100 can be accurately connected to other members.
  • the diameter and number of the lead terminals 4 attached to the electrode pad 3 of the cathode are made larger than those of the anode. can be increased, it can also be used to fix the heater 100 while grounding the lead terminal 4 of the cathode.
  • Ceramic body 101 First end 102: Second end 11: First part 111: First side face 112: First end face 12: Second part 121: Second side face 122: Second end face 2: Heating resistor 3 : electrode pad 4: lead terminal 5: bonding material 100: heater

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Abstract

ヒータは、第１端から第２端に向かって延びる円柱状または筒状のセラミック体と、セラミック体の内部に位置する発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電気的に接続されている電極パッドと、電極パッドに電気的に接続されているリード端子と、電極パッドとリード端子とを接合する導電性の接合材とを備え、電極パッドは、セラミック体の側面から端面にかけて位置している。

Description

ヒータ
　本開示は、液体加熱用のヒータ、気体加熱用ヒータまたは酸素センサ用ヒータ等に用いられるヒータに関するものである。
　液体加熱用ヒータに用いられるヒータとして、例えば、特許文献１に記載のセラミックヒーターが知られている。特許文献１に記載されているセラミックヒーターは、内部に発熱部を有する芯材と、芯材の側面に設けられており、発熱部に接続されている接続端子部と、一端部がろう材によって接続端子部に接合されており、他端部がセラミックヒーターの長さ方向に沿って伸びているリード端子と、を備えている。
特開２０１６－８１６０８号公報
　本開示のヒータは、ヒータは、第１端から第２端に向かって延びる円柱状または筒状のセラミック体と、セラミック体の内部に位置する発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電気的に接続されている電極パッドと、電極パッドに電気的に接続されているリード端子と、電極パッドとリード端子とを接合する導電性の接合材とを備え、電極パッドは、セラミック体の側面から端面にかけて位置している。
図１Ａは、ヒータの一例を示す斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａに示すヒータの一部を透過した概略斜視図である。 図２Ａは、図１Ａに示すヒータをＡ－Ａ’線で切断した拡大断面図である。 図２Ｂは、図１Ａに示すヒータをＢ－Ｂ’線で切断した拡大断面図である。 図３は、図１Ａに示すヒータの拡大断面図である。 図４は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図５は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図６は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図７は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図８は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図９は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図１０は、ヒータの他の例を示す拡大断面図である。 図１１は、ヒータの他の例を示す側面図である。 図１２は、ヒータの他の例を示す平面図である。 図１３は、ヒータの他の例を示す平面図である。
　このようなセラミックヒーターに対して、芯材のうちの１つの面に端子接続部が設けられている。これにより、芯材と端子接続部との離れる方向に振動が生じたときに、端子接続部の接合強度を保持できないおそれがあった。これにより、長時間使用したときに、端子接続部が芯材から剥離してしまうおそれがあった。その結果、セラミックヒーターの長期信頼性を高めることが困難であった。
　本開示の一形態のヒータは、電極パッドがセラミック体の側面から端面にかけて位置している。これにより、セラミック体のうち複数の面に電極パッドを設けることができる。これにより、セラミック体と電極パッドとの離れる方向に振動が生じても、電極パッドの接合強度を保持できる。これにより、長時間使用した場合でも、電極パッドがセラミック体から剥離してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータの長期信頼性を高めることができる。
　ヒータ１００について詳細に説明する。
　図１Ａは、ヒータ１００の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示すヒータの一部を透過した概略斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ヒータ１００は、第１端１０１から第２端１０２に向かって延びる円柱状または筒状のセラミック体１と、セラミック体１の内部に位置する発熱抵抗体２と、発熱抵抗体２に電気的に接続されている電極パッド３と、電極パッド３に電気的に接続されているリード端子と、電極パッド３とリード端子４とを接合する導電性の接合材５とを備え、電極パッド３は、セラミック体１の側面から端面にかけて位置している。
　なお、図１Ａおよび図１Ｂにおいて、ヒータ１００の左下が第１端１０１であり、右上が第２端１０２である。また、図３において、上方が第１端１０１であり、下方が第２端１０２である。また、以下の記載において、「第１端１０１側」および「第２端１０２側」と記載する場合があるが、セラミック体１が延びる方向である長手方向の中心を基準に、第１端１０１に近い部分が「第１端１０１側」であり、第２端１０２に近い部分が「第２端１０２側」である。「第１端１０１側」は第１端１０１の近傍、「第２端１０２側」は第２端１０２の近傍ともいうことができる。
　セラミック体１は、発熱抵抗体２を保護するために設けられる部材である。セラミック体１の形状は、長手方向を有する円柱状または筒状である。図１に示すヒータ１００においては、セラミック体１は円筒状である。
　セラミック体１は、絶縁性のセラミック材料を有する。セラミック体１は、例えばアルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウム等の絶縁性のセラミック材料を有する。セラミック体１の寸法は、セラミック体１が円柱状の場合には、例えば長さを１０～４００ｍｍに、外径を５～６０ｍｍにすることができる。また、セラミック体１の寸法は、セラミック体１が円筒状の場合には、例えば長さを１０～４００ｍｍに、外径を５～６０ｍｍに、内径を３～５０ｍｍにすることができる。
　また、セラミック体１は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、外周面に第１端１０１から第２端１０２に向かって伸びているスリット状の凹部を有していてもよい。
　発熱抵抗体２は、電流が流れることによって発熱するための部材である。発熱抵抗体２は、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、セラミック体１の内部に設けられている。発熱抵抗体２は、セラミック体１の第２端１０２側で最も発熱するように配置されていてもよい。発熱抵抗体２は、例えば、セラミック体１の第１端１０１側から第２端１０２側に向かって伸びており、第２端１０２側に到達すると、第２端１０２側からもう一方の第１端１０１側に向かって伸びていてもよい。また、発熱抵抗体２は、図１Ｂに示すように、例えば、セラミック体１の第２端１０２側において長さ方向に繰り返して折り返しながら周方向に沿って設けられた折返し部を有していてもよい。また、発熱抵抗体２は、折返し部の第２端１０２側においては一対の直線状部となっていてもよい。発熱抵抗体２は、繰り返して折り返す折返し部が第２端１０２側だけにあるパターンではなく、第１端１０１側と第２端１０２側との間を繰り返して往復するパターンであってもよい。
　発熱抵抗体２は、金属材料を有している。金属材料は、例えばタングステン、モリブデンまたはレニウムを有する。発熱抵抗体２は、絶縁性の部材を有していてもよい。これにより、発熱抵抗体２の抵抗値を調整することができる。発熱抵抗体２の寸法は、例えば幅を０．２～５ｍｍに、全長を５～１０００ｍｍに、厚みを０．０５～０．５ｍｍに設定することができる。
　電極パッド３は、リード端子４と発熱抵抗体２とを接続するための部材である。電極パッド３は、セラミック体１の側面から端面にかけて設けられている。電極パッド３は、発熱抵抗体２に電気的に接続されている。電極パッド３は、金属材料を有している。金属材料は、例えばタングステン、モリブデン、レニウムを有する。さらにはその表面に、ニッケルやクロム、金などの金属の層を施しても良い。電極パッド３のセラミック体１の側面に設けられている部分の寸法は、長さを０．５～１５ｍｍ、幅を０．５～５ｍｍに、厚みを０．２～１．５ｍｍにすることができる。また、電極パッド３のセラミック体１の端面に設けられている部分の寸法は、長さを０．１～２０ｍｍ、幅を０．１～２０ｍｍに、厚みを０．２～１．５ｍｍにすることができる。図１に示すように、電極パッド３およびリード端子４は、発熱抵抗体２の両端にそれぞれ設けられていてもよい。
　電極パッド３および発熱抵抗体２は、図２Ｂに示すように、例えばスルーホール導体を介して電気的に接続されていてもよい。これにより、セラミック体１の外周部に設けられているリード端子４とセラミック体１の内部に設けられている発熱抵抗体２とを電気的に接続することができる。
　リード端子４は、発熱抵抗体２に電力を供給するための部材である。リード端子４は外部の電源に電気的に接続されている。リード端子４は、電極パッド３に電気的に接合されており、セラミック体１の長さ方向に伸びている。リード端子４は、例えば線状、棒状、円柱状、帯状または紐状の部材である。リード端子４の断面の形状としては、例えば、円形状、楕円形状、三角形状や矩形状のような多角形状、またはこれらの形状でかつ中空状であってもよい。図１に示すリード端子４においては、リード端子４は円柱状である。リード端子４の寸法は、例えば円柱状であるときは、径の長さを０．５～５～ｍｍに、長さを１０～３００ｍｍにすることができる。リード端子４としては、ニッケルまたは銅の金属からなる線材または板材を用いることができる。
　接合材５は、リード端子４と電極パッド３とを強固に固定するための部材である。接合材５は、電極パッド３の上に位置している。接合材５は、例えば銀、銅またはスズ等の導電性の金属材料であってもよい。
　本実施形態の試料保持具においては、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ヒータ１００は、第１端１０１から第２端１０２に向かって延びる円柱状または筒状のセラミック体１と、セラミック体１の内部に位置する発熱抵抗体２と、発熱抵抗体２に電気的に接続されている電極パッド３と、電極パッド３に電気的に接続されているリード端子４と、電極パッド３とリード端子４とを接合する導電性の接合材５とを備え、電極パッド３は、セラミック体１の側面から端面にかけて位置している。これにより、セラミック体１のうち複数の面に電極パッド３を設けることができる。これにより、セラミック体１と電極パッド３との離れる方向に振動が生じても、電極パッド３の接合強度を保持できる。これにより、長時間使用した場合でも、電極パッド３がセラミック体１から剥離してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図３に示すように、セラミック体１は、セラミック体１の外周を含む第１部１１と、第１部１１に続いて中心軸の近くに位置する第２部１２とを有しており、第１部１１は、外周を含む第１側面１１１と、第１側面１１１に続く第１端面１１２とを有し、第２部１２は、第１端面１１２に続いて第２端１０２に向かって延びる第２側面１２１と、第２側面１２１に続く第２端面１２２とを有していてもよい。
　また、図１に示す「側面」は、第１側面１１１および第２側面１２１を含んでおり、「端面」は、第１端面１１２および第２端面１２２を含んでいる。このとき、第２部１２は、第１端面１１２に続いて第２端１０２に向かって延びる第２側面１２１と第２側面１２１に続く第２端面１２２とを有していることで、第２部１２と第１部１１との間に段差を設けることができる。これにより、リード端子４と第１端面１１２と第２側面１２１との間に、接合材５を溜める空間を設けることができる。これにより、接合材５をより多く加えることができる。これにより、リード端子４とセラミック体１との接合強度を高めることができる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図３に示すように、電極パッド３は、第１側面１１１から第１端面１１２にかけて位置していてもよい。このとき、第２側面１２１および第２端面１２２は、電極パッド３を設けていない部分を有してもよい。また、第２側面１２１および第２端面１２２は、接合材５を設けていない部分を有してもよい。電極パッド３が、第１側面１１１から第１端面１１２にかけて位置していることで、セラミック体１が１つの面に、電極パッド３が有する場合と比較してセラミック体１と電極パッド３との離れる方向に振動が生じても、電極パッド３の接合強度を保持できる。これにより、長時間使用した場合でも、電極パッド３がセラミック体１から剥離してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図４に示すように、電極パッド３は、第１端面１１２から第２側面１２１にかけて位置していてもよい。このとき、第２端面１２２は、電極パッド３を設けていない部分を有してもよい。また、第２端面１２２は、接合材５を設けていない部分を有してもよい。電極パッド３が、第１端面１１２から第２側面１２１にかけて位置していることで、電極パッド３が第１部１１と第２部１２との境界である第１端面１１２と第２側面１２１との間を覆うことができる。そのため、セラミック体１の第１端面１１２と第２側面１２１との間にクラックが生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を向上できる。第１部１１は表層部ということができる部位であり、第２部１２は芯部ということができる部位である。
　また、図５に示すように、電極パッド３は、第２側面１２１から第２端面１２２にかけて位置していてもよい。このとき、第１端面１１２および第２側面１２１は、電極パッド３および接合材５が設けられていてもよい。電極パッド３が、第２側面１２１から第２端１０２面１２２にかけて位置していることで、これにより、電極パッド３をセラミック体１のより多くの面に設けることができる。これにより、セラミック体１と電極パッド３との離れる方向に振動が生じても、電極パッド３の接合強度を保持できる。これにより、長時間使用した場合でも、電極パッド３がセラミック体１から剥離してしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図６に示すように、発熱抵抗体２は、第１部１１と第２部１２との間に位置し、端部が第１端１０１面１１２から突出しており、端部と電極パッド３とが接合されていてもよい。これにより、リード端子４から発熱抵抗体２まで電流が流れる経路を増やすことができる。これにより、リード端子４と発熱抵抗体２とが電気的に接続されなくなるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図７に示すように、接合材５は、第１端面１１２から第２側面１２１にかけてメニスカス状に設けられていてもよい。これにより、第１端面１１２と第２側面１２１との界面を接合材５が覆うことができるため、クラックがセラミック体１の第１端面１１２と第２側面１２１との界面に生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図７に示すように、接合材５は、第１端面１１２からリード端子４にかけてメニスカス状に設けられており、第２側面１２１とリード端子４との間に空間を有していてもよい。これにより、リード端子４とセラミック体１とを接合材によって強固に固定しつつ、第２側面１２１とリード端子４との間に有する空間によって接合材５が熱膨張できる領域を形成することができる。これにより、接合材５の熱膨張によってリード端子４と接合材５との間において熱応力が生じるおそれを低減できる。これにより、リード端子４と接合材５との間にクラックが生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図８に示すように、接合材５は、第２側面１２１とリード端子４との間に満たして位置していてもよい。これにより、接合材５によってリード端子４とセラミック体１とを強固に固定することができる。これにより、リード端子４とセラミック体１とが剥離するおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。ここでいう、第２側面１２１とリード端子４との間とは、第１側面１１１の仮想延長線と第２端１０２面１２２の仮想延長線との囲まれた部分のことである。
　また、図９に示すように、リード端子４が湾曲していてもよい。ここでいう「湾曲している」とは、図９に示すように、電極パッド３に電気的に接合されている部分と第１端１０１に向かって伸びている部分とをつなぐ部分において、湾曲していることを意味している。これにより、生じた振動を分散することができる。これにより、リード端子４と接合材５との接合強度を保持することができる。これにより、リード端子４と接合材５とが剥離するおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。電極パッド３に電気的に接合されている部分と第１端１０１に向かって伸びている部分とからなる角度が９０度に近いほど、つなぐ部分の湾曲による効果は大きくなる。
　また、図１０に示すように、接合材５は、第１側面に沿っているとともに第２側面にわたっており、接合材５と第１端１０１面１２１との間に隙間を有していてもよい。これにより、第１部１１が露出している部位まで接合材５が熱膨張することができる。これにより、接合材５の熱膨張によってリード端子４と接合材５との間において熱応力が生じるおそれを低減できる。これにより、リード端子４と接合材５との間にクラックが生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図１１に示すように、電極パッド３は、セラミック体１の第２端１０２側より第１端１０１側のほうが細くてもよい。ここでいう「細い」とは、セラミック体１の第１端１０１側の電極パッド３の長さがセラミック体１の周方向において第２端１０２側よりも短いことを意味している。これにより、セラミック体１の第１端１０１にリード端子４が２つありそれぞれに対応する電極パッド３がある場合において、２つの電極パッド３の距離を遠ざけることができる。これにより、２つの電極パッド３が接続してしまうおそれを低減でき、短絡が生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。電極パッド３において、セラミック体１の第２端１０２側より第１端１０１側のほうが細い形状として段状であってもよいが、セラミック体１の第１端１０１側が先細り形状であれば、段状であるよりも応力をより低減できる。
　また、図１２に示すように、電極パッド３は、セラミック体１の第１端１０１側から見たときに、第２部１２の中心に向かうにつれて先細り形状であってもよい。これにより、セラミック体１の端面に設けられている２つの電極パッド３を遠ざけることができる。これにより、セラミック体１の端面で短絡が生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１００の長期信頼性を高めることができる。
　また、図１３に示すように、セラミック体１の第１端１０１側から見たときに、２つの電極パッド３の外周の長さは、それぞれ異なっていてもよい。これにより、他の部品とヒータ１００とを接合する際に、陽極と陰極とを区別することができる。これにより、ヒータ１００を他の部材と正確に接続することができる。
　また、図１３に示すように、セラミック体１の第１端１０１側から見たときに、２つの電極パッド３の内周の長さは、それぞれ異なっていてもよい。これにより、他の部品とヒータ１００とを接合する際に、陽極と陰極とを区別することができる。これにより、ヒータ１００を他の部材と正確に接続することができる。
　特に、陰極の電極パッド３の外周を陽極よりも長くすることや、内周の長さを長くすることで、陰極の電極パッド３に取り付けるリード端子４の径や数を陽極よりも陰極の方を大きくすることが出来るので、陰極のリード端子４をグランドに接地しながら、ヒータ１００を固定することにも用いることができる。
１：セラミック体
１０１：第１端
１０２：第２端
１１：第１部
１１１：第１側面
１１２：第１端面
１２：第２部
１２１：第２側面
１２２：第２端面
２：発熱抵抗体
３：電極パッド
４：リード端子
５：接合材
１００：ヒータ

Claims (11)

  1. 　第１端から第２端に向かって延びる円柱状または筒状のセラミック体と、
    　該セラミック体の内部に位置する発熱抵抗体と、
    　前記発熱抵抗体に電気的に接続されている電極パッドと、
    　該電極パッドに電気的に接続されているリード端子と、
    　前記電極パッドと前記リード端子とを接合する導電性の接合材と
    　を備え、
    　前記電極パッドは、前記セラミック体の側面から端面にかけて位置している、ヒータ。
  2. 　前記セラミック体は、該セラミック体の外周を含む第１部と、該第１部に続いて中心軸の近くに位置する第２部とを有しており、
    　前記第１部は、前記外周を含む第１側面と、該第１側面に続く第１端面とを有し、
    　前記第２部は、前記第１端面に続いて前記第２端に向かって延びる第２側面と、該第２側面に続く第２端面とを有している、請求項１に記載のヒータ。
  3. 　前記電極パッドは、前記第１側面から前記第１端面にかけて位置している、請求項２に記載のヒータ。
  4. 　前記電極パッドは、前記第１端面から前記第２側面にかけて位置している、請求項３に記載のヒータ。
  5. 　前記電極パッドは、前記第１側面から前記第２端面にかけて位置している、請求項４に記載のヒータ。
  6. 　前記発熱抵抗体は、前記第１部と前記第２部との間に位置し、端部が前記第１端面から突出しており、
    　前記端部と前記電極パッドとが接合されている、請求項２に記載のヒータ。
  7. 　前記接合材は、前記第１端面から前記第２側面にかけてメニスカス状に位置している、請求項２に記載のヒータ。
  8. 　前記接合材は、前記第１端面から前記リード端子にかけてメニスカス状に位置しており、前記第２側面と前記リード端子との間に空間を有する、請求項２に記載のヒータ。
  9. 　前記接合材は、前記第２側面と前記リード端子との間を満たして位置している、請求項２に記載のヒータ。
  10. 　前記リード端子は、前記電極パッドに電気的に接合されている部分と前記セラミック体の長さ方向に伸びている部分とをつなぐ部分において湾曲している、請求項１に記載のヒータ。
  11. 　前記接合材は、前記第１側面に沿っているとともに前記第２側面にわたっており、
    　前記接合材と前記第１端面との間に隙間を有する、請求項２に記載のヒータ。
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