JPH02186529A - 薄型高温ヒータの製造方法 - Google Patents

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〕 この発明は例えはＣＲＴ用電子銃に用いられるヒータの
ように、便用温度か１０００°Ｃ近くの高温になる高温
ヒータの製造方法に関し、とくに小型で消費電力が小さ
い、薄型高温ヒータの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、平板型ヒータはスクリーン印刷等のいわゆる厚膜
回路形成技術を用いて製作されていた。

その製造方法は例えは（特公昭５５−２４６４６号公報
）に記載されているように、まず、セラミックス基板を
描瓜する原材料を用意し、ロール間を通ずる押し出し法
、あるいはキャスティング法によってシート状に展延成
型する。このようにして得た未焼成のいわゆる「生」の
セラミックシート上に所要のパターンを持つ発熱体層を
印刷によって被着形成する。

この発熱体層は、ヒータ材と水硝子等の焼成助剤を混練
したペーストを用いてスクリーン印刷し得る。

次いで、焼成処理を施して焼成し、平板型ヒータを形成
するという手法をとっていた。

〔発明か飴決しようとする課題〕

上述したような従来技術では、厚膜回路形成技術を用い
ているので、次のような問題点があった。

第一に、厚膜を用いることにより、基板材とヒータ材の
熱膨張係数の違いに基づいて、昇温時に発生する膜の内
部比、力が大きくなり、高温便用時にクラックが入りや
すく、信頼性が低い。

第二に、スクリーン印刷によって得られる回路パターン
は、微細パターンが形成できに＜＜、膜厚の厚さとも関
連して発熱密度が低くなり、消費電力か大きい。

第三に、「生」の未焼成基板にヒータ材をスクリーン印
刷し、同時焼成するため、基板の表向粗さに起因するヒ
ータ体積の変化、すなわちヒータ抵抗のばらつきが大き
く、発熱温度のバラツキが大きくなる。

といった問題点を自していた。

このような問題点を解決するためには、蒸着あるいはス
パッタ法という、いわゆるＮ膜形成法を用いて、まず平
滑なセラミックス基板上にヒータ膜を堆積させ、次にウ
ェットエツチング、ドライエツチング等の微細パターン
形成技術を用いて、所定のヒータパターンを形成させる
という手法が考えられるが、この揚台、基板と膜との密
着性が弱く、高温使用を繰り返すことによって、基板と
膜との剥離が生じるという問題点ケ有していた。

この発明は上記のような間也点ケ・解決−Ｊるためにな
されたもので、高温まで使用可能で、発熱温度のバラツ
キも少なく、消費電力も少なく、かつ、基板とヒータ膜
との密着性のよいものか得られる薄型高温ヒータの製造
方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る島型高温ヒータの製造方法は、平滑な基
板上に、蒸着による薄膜形成法により、ヒータ膜用材料
と焼成助剤とを同時に堆積させる工程、上記基板上に堆
積された薄膜をパターニングする工程、及びパターニン
グされた薄膜を焼成し、上記基板とヒータ膜との界面に
密着性強化層を形成する工程を施すものである。

〔作用〕

この発明における製造方法では、蒸着による薄膜形成法
により、平滑な基板上に膜形成イるので、微細パターン
形成による発熱密度の向上、薄膜化による発生応力低減
に基づく動作温度の高温化、ヒータ体積のバラツキ低減
によるヒータ抵抗の安定化か計れる。また密着性強化層
が基板とヒータ膜との同に形成されるので、ヒータ膜の
剥離が防仕される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１１について説明する。

第１丙はこの発明の一実施例による結膜高温ヒータの製
造方法を示す工程図であり、図において（１）はセラミ
ックス基板であり、例えば熱伝導性の良いＡｄＮ％板、
サファイア基板等を用いる。この基板は後で形成するヒ
ータ膜の体積を設計通りにするため、できるだけ平滑な
表面を押つ基板が良く、例えば後述するヒータ薄膜の厚
さの１／１００以下の表面粗さ（ｒｍｓ）か好ましい。

即ち数μｍレベルのヒータ膜を堆積させる場合には、表
面粗さ（ｒｍｓ　）として数十ｎｍ　以下のオーダが望
ましい。

この平滑なセラミックス基板上にガラス又はガラス＋揮
発性有機物等の焼成助剤を含んだ、例えはタングステン
、モリブデンといった高融点金属（ヒータ膜用材料）を
主成分とする厚さ数μｒｎのヒータ薄膜（２）を堆積さ
せる（ステップ（ａ））。このヒータ薄膜を堆積させる
手法には特に制限はない。

例えは所定の割合で焼成助剤を含んだターゲット材料（
シー−り膜用す料）を用いるスパッタ法や真空蒸上法（
Ｖ’　Ｄ法）を用いてもよいし、ヒータ膜用材料である
高融点金属材と焼成助剤を別々のターゲットとし、それ
ぞれ独立に飛ばして、基板表面で混合させるマルチター
ゲット方式のスパッタ法やＶＤ法を用いてもよい。又、
それぞれの膜成分を含んだガスを分解させて薄膜を堆積
させるＣＶＬＩ法を用いてもよい。いずれの手法を用い
ても、この段階では、セラミックス基板（１）とヒータ
薄膜（２）の界面は明確に区別することができる。

次にスナップ（ｂ）において所定のヒータパターンへの
パターニングを行う。パターニング法としては、ウェッ
トエツチング法、ドライエツチング法のどちらを用いて
もよい。セラミ、７クス基板（１）とヒータ薄膜（２）
を明確に区別できる現段階におけるパターニングでは、
どちらの手法を用いても、ヒータ薄膜（２）の不必要な
部分をきれいに取り除くことができる。パターン密度は
例えばドライエッチジグ法を用いれば、ＬＳＩの微細パ
ターンレベルまで密度を上げることが〒ＩＪ能であり、
必要最小限の領域を必忠温バ（、−にｌ：　ｃｙるパタ
ーン形成も可能となる。従って、不必要な８（′）分を
加熱することによる、エネルギー損失を最小限に叫えら
れるとともに、薄膜化１との組合ゼでパターン断面積を
極力抑えることができるので、小電力で効率良く発熱さ
せることが可能となる。

次にステップ（Ｃ）で適当な温度、伝えば１０００°Ｃ
以上における焼成処理を行う。この処理を行うことによ
り、焼成助剤の揮発成分は除去される。一方焼成助剤の
不揮発成分（ガラス成分）は、高融点金属の焼成温度に
おける再結晶化現象に伴い、基板と膜との界面に集まる
。この層は、基板材と膜材との間に発生するセん断応力
の緩和、ならひに基板と層、層と膜という結合形態をと
ることによる結合密度の向上の両方の働きから、合名性
強化層（３）として働く。

一方、高融点金属は、焼成によって十分再結晶化が進み
、かつ、焼成助剤が膜中から抜けることにより、安定な
状態の発熱体層（ヒータ膜）（４）を形成する。

このようにして形成された発熱体層（４）へは、密着性
強化層（３）の働きによりパラレルギャップ溶接等の接
合法を用いても、基板と発熱体層の剥離が生じないため
、ろう拐を介することなくリード接合か行える（ステッ
プ（ｄ））。従って、低融点のろう材を介して接合され
たリード線がはずれないように、接合部を高温となる発
熱部より離して設ける必要もなくなり、小型化が可能と
なる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば平滑な基板上に、蒸着
による薄膜形成法により、ヒータ膜用材料と焼成助剤と
を同時に堆積させる工程、上記基板上に堆積された薄膜
をパターニングする工程、及びパターニングされた薄膜
を焼成し、上記基板とヒータ膜との界面に密着性強化層
を形成する工程を施して薄型高温ヒータを製造するよう
にしたので、消費電力が少なく、ｈ温まで使用可能で、
発熱温度のバラツキも少なく、かつ基板とヒータ膜の密
着性のよいものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１−はこの発明の一実施例による薄型高温ヒータの製
造方法を示す工程図である。 （１）・・セラミックス基板、（３）・・・密着性強化
層、（４）・・・ヒータ膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平滑な基板上に蒸着による薄膜形成法により、ヒータ膜
   用材料と焼成助剤とを同時に堆積させる工程、上記基板
   上に堆積された薄膜をパターニングする工程、及びパタ
   ーニングされた薄膜を焼成し、上記基板とヒータ膜との
   界面に密着性強化層を形成する工程を施す薄型高温ヒー
   タの製造方法。