JPH0240886A - セラミックヒータの製造法 - 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〉 本発明はセラミックグロープラグのように急速に昇温さ
せる発熱体のヒータ部を構成するセラミックヒータに関
するものである。

〈従来の技術〉 近時セラミックグロープラグが開発され、ディーゼル機
関等のプラグとして用いられてきている。

ここに用いられるヒータ部は、抵抗体としてＴ　ｉ＋　
Ｚ　ｒ、　Ｉｆ　ｆ　＊　Ｌ　ａ、　ｖ、　Ｎ　ｂ＋　
Ｔａ、Ｃｒ。

Ｍｏ、Ｗより選ばれた金属の１種以上の窒化物の如きｍ
電性セラミックが用いられるとともに絶縁体としても高
温特性のより優れた窒化珪素系の磁器が提案されている
。このように導電性セラミックが抵抗体に用いられる理
由は、主として従来より汎用されているＷ、Ｍｏ等の高
融点金属製のコイル抵抗体を磁器に埋設したものと異な
り、抵抗体と磁器との熱膨張差を小さくするところにあ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、これまで導電性セラミックを用いたヒータ部は
特開昭５７−１０６５８６号公報に見られるように、抵
抗粉末を含むペーストをセラミック未焼成成形体の表面
に塗布することによって製造する方法が知られているが
、塗布厚さにバラツキを生じ易く、この結果抵抗値が変
動し易く、又、塗布方法によるためにＱ、１ｍｍ以上の
厚さの抵抗体を得るためには、数回に亘り塗布、乾燥を
繰り返す必要があり、工数の点で不利なことは否めない
。

又はぼＵ字型に打ち抜いた抵抗体を円柱状セラミック中
に埋設すると、抵抗体シートの幅とシート厚さの比が極
めて大きくなり、この結果、セラミックヒータの径方向
の温度ムラが大きくなる欠点がある。なおこのことは前
述の塗布法に於ても見られる欠点である。

く課題を解決するための手段〉 本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、
その概要は導電性セラミックを主体とする粉体よりグリ
ーンシートを形成する工程と、それを所定の抵抗体の形
状に打ち抜く工程と、打ち抜かれた抵抗体を窒化珪素質
セラミック粉体中に埋設し、この１氏抗体の幅方向から
圧力を加えながら焼成する工程よりなるセラミックヒー
タの製造方法である。

く作　用〉 本発明によれば■シート成形法により任意の厚さ（０，
０５〜数龍）の抵抗体が得られる。しかも厚さの寸法の
バラツキが少ないために結果的に最終製品のセラミック
ヒータの抵抗値のバラツキが減少する。

■金型打抜きプレスにより成形する為、寸法精度が高く
抵抗値のバラツキが減少する。

■シート面の幅方向から加圧しながらホットプレス焼成
するので、抵抗体シート成形体の面方向のみに５０〜６
５％に焼成収縮を起す。

この結果焼結体中の抵抗体は抵抗体幅／抵抗体厚さの比
が未焼成成形体に対し５０〜６５％に低減し、セラミッ
クヒータの径方向の温度分布のバラツキが減少する。

などの作用がある。

本発明の実施態様中打ち抜かれた抵抗体を窒化珪素質セ
ラミック粉体中に埋設する工程は、一般には窒化珪素質
セラミック粉末に所定の焼結助剤を加え、第１図に示す
ように金型プレスにより断面り型の２枚の成形体２を作
成し、その平面側を内側にして対向させ、その間に打抜
抵抗体１を挟んで金型プレスして成形される。

この場合、焼成、加圧の仕方により製品は収縮方向が異
なり本発明のように抵抗体の幅方向から加圧しながらホ
ットプレスすると、温度分布が小さく、抵抗値のバラツ
キの少ないセラミックヒータが得られる。

〈実施例〉 次に本発明の実施例及び比較例について述べる。

平均粒径　０．５μｍのＷＣ７０重量％　及び平均粒径
　１．５μｍの５ｉｚＮａ　３０重量％に対しポリビニ
ルブチラール（有機バインダー）７重量％を加え、更に
トルエン、エチルアルコールを溶剤として混合し、流動
性のあるスラリー状とし、平板上にドクターブレード法
により流し出して溶剤を揮散させ、厚さ０．４鰭の抵抗
体からなるグリーンシートを作成した。

次に金型にて第２図のように略Ｕ字型に打抜いて、打ち
抜き抵抗体１を作成した。一方平均粒径０．１ａｍ、の
Ｓｊ＋Ｎａ　９０重１％、Ａｈ（ｈ　５重量％、Ｙ！（
ｈ　５重量％にエチルアルコールを加えて湿式混合し、
例えばエチルセルロースの如き粉末成形用：０′機バイ
ンダーを添加した後、エチルアルコールを渾１ｉＪ１．
させ、セラミック粉末を調整した。

ついで第１図に示すようにセラミック粉末を金型により
断面路り型の成形体２に成形し、その成形体２ケの平面
部を向い合せ、中間に前記したシート打ち抜き抵抗体１
を挟んで一体にプレス成形を行なった。３は抵抗体の電
極部である。

次にこのようにしたものを第３図の（ｌａ）、　（ｌｂ
）（本発明）、及び（３ａ）　、　（３ｂ　）　（比較
例）のように加圧方向を変えてホットプレス焼成を行っ
た。このものは加圧方向にのみ収縮し、厚さの方向には
収縮しないものであった。

第２図（ｌａ）、　（ｌｂ）は打ち抜きシート抵抗体の
幅方向から加圧してホットプレスを行なったものであり
、第２図の（２ａ）、　（２ｈ）は加圧することなく単
に普通焼成をしたものであり等友釣に収縮するものであ
った。

又、第２図（３ａ）、（３ｂ）に示すようシートの厚さ
の方向に加圧しながらホットプレスするものでは厚みが
益々薄くなることが認められた。

又透過Ｘ線にて内部に埋設された抵抗体の形状を透過Ｘ
線で看察した。

以上によれば、第２図（１ａ）、（１ｂ）の本発明の実
施例に相当するものはシートの面方向に５７％の焼成収
縮が起き、シートの幅は同一割合で収縮が起き、シート
の厚さは殆んど変化しなかった為、抵抗体の全幅／Ｉ″
７−さの比が５７％に減少した。

上記の焼結体をφ３．５　ｘ　ｌ　４０　（ｍｍ）の円
筒状に研磨し、研磨によって露出した電極部にメタライ
ズを施した後電流を印加すべく金属部品をロウ付して通
電加熱を行なった結果、径方向の温度差は５５０℃であ
り良好であった。

これに対し比較例では抵抗体の全幅／厚さの比は普通焼
成（第２図（２））では変化せず、シートの厚さの方向
から圧力を加えてホットプレス焼成したものでは１．７
３（１１０，５７）に拡大し°ζしまった。

これを本発明の実施例と同様にして通電加熱を行なった
ところ、温度差は各々〜１５０℃、〜３００℃と到底実
用に耐えるものではではなかった。

（なお比較例の如きものを使用する場合は焼成時の収縮
率を勘案して未焼成プレス成形体の形状を変更したもの
で実施している。） 更に本発明の実施例によるセラミックヒータの３σ 抵抗のバラツキを確認したところ−１−＝２．７％と極
めて安定していることが判明した。

〈発明の効果〉 本発明によれば温度分布の範囲が小さく、また抵抗値の
バラツキも少ないセラミックヒータの製造が可能である
。

又、抵抗体の厚さや形状は任意であり、必要な昇温特性
を有するヒータの作成が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はグリーンシート打抜き法で製造された抵抗体を
Ｄ型セラミックで挟んで一体化する工程を示す斜視図、
第２図は成形体中の抵抗体形状を示す縦断面図、第３図
（ｌａ）　、　（ｌｂ）は本発明の一例、第３図（２ａ
）　、　（２ｂ）は普通焼成の場合の一例、第３図（３
ａ）　、　（３ｂ）は厚み方向に加圧しながらホットプ
レスする場合の一例を示す縦断面図および横断面図を示
す。 ｌ・・・打抜抵抗体、２・・・窒化珪素質セラミックス
３・・・電極部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性セラミックを主体とする粉体と、シート成形用の
   有機質粘結剤とを混練してペースト状となし、これを平
   板状に流してグリーンシートを形成する工程と、該グリ
   ーンシートを所定の抵抗体の形状に打ち抜く工程と、打
   ち抜かれた抵抗体を窒化珪素質セラミック粉体中に埋設
   し、前記抵抗体の幅方向から圧力を加えながら焼成する
   工程とからなることを特徴とするセラミックヒータの製
   造法