JPH04308680A - ＡｌＮセラミックヒータ - Google Patents
ＡｌＮセラミックヒータInfo
- Publication number
- JPH04308680A JPH04308680A JP3075159A JP7515991A JPH04308680A JP H04308680 A JPH04308680 A JP H04308680A JP 3075159 A JP3075159 A JP 3075159A JP 7515991 A JP7515991 A JP 7515991A JP H04308680 A JPH04308680 A JP H04308680A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- resistor
- resistance
- ceramic heater
- sintered body
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Resistance Heating (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、家庭用機器、電子機器
、産業用機器、及び自動車等に利用されるセラミックヒ
ータの製造方法の提供に関する。
、産業用機器、及び自動車等に利用されるセラミックヒ
ータの製造方法の提供に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでにセラミックスを基体とするヒ
ータとしては、Ｗ（タングステン）−アルミナ系、ある
いはＭｏ（モリブデン）−アルミナ系において実用化が
図られており、多くの製品が市場に存在する。このよう
なアルミナ系におけるセラミックヒータは、基体が電気
的、化学的に安定であるばかりでなく、発熱抵抗体の電
気的特性、熱的特性に関して設計上に多くの利点を有す
る。
ータとしては、Ｗ（タングステン）−アルミナ系、ある
いはＭｏ（モリブデン）−アルミナ系において実用化が
図られており、多くの製品が市場に存在する。このよう
なアルミナ系におけるセラミックヒータは、基体が電気
的、化学的に安定であるばかりでなく、発熱抵抗体の電
気的特性、熱的特性に関して設計上に多くの利点を有す
る。
【０００３】しかし、アルミナは熱膨張が大きく、熱伝
導が悪いことから急激な温度変化に弱く、耐熱衝撃温度
が１５０〜２５０℃と低い。さらに、熱伝導性に劣るこ
とから、プレート状の基体の場合には、通電時に発熱部
とプレート周辺部の温度差が大きくなりやすく、被加熱
物に対する熱伝達効率が低いといった問題がある。また
、家庭用機器、電子機器、産業用機器及び自動車用と広
く用いられいているセラミックヒータ一般に対し、（１
） 設定の温度への到達時間の短縮（２） 熱サイ
クル及び電圧印加サイクルにおける、電気的、機械的信
頼性の向上 （３） 熱伝達効率の向上 （４） 使用環境に対する耐性の向上などの要求が高
まってきている。このような要求に対し、アルミナを基
体とした既存のセラミックヒータでは十分に応えられな
くなっている。
導が悪いことから急激な温度変化に弱く、耐熱衝撃温度
が１５０〜２５０℃と低い。さらに、熱伝導性に劣るこ
とから、プレート状の基体の場合には、通電時に発熱部
とプレート周辺部の温度差が大きくなりやすく、被加熱
物に対する熱伝達効率が低いといった問題がある。また
、家庭用機器、電子機器、産業用機器及び自動車用と広
く用いられいているセラミックヒータ一般に対し、（１
） 設定の温度への到達時間の短縮（２） 熱サイ
クル及び電圧印加サイクルにおける、電気的、機械的信
頼性の向上 （３） 熱伝達効率の向上 （４） 使用環境に対する耐性の向上などの要求が高
まってきている。このような要求に対し、アルミナを基
体とした既存のセラミックヒータでは十分に応えられな
くなっている。
【０００４】そこで、従来のアルミナに代る基体として
、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はびに窒化ケイ素など
のセラミックスが注目されている。これらは機械的な強
度に優るだけでなく、特に、ＡｌＮは熱膨張が小さい上
に、熱伝導率がアルミナの１０倍程度もあることなどか
ら、新しいセラミックヒータ用の基体として有望視され
ている。
、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はびに窒化ケイ素など
のセラミックスが注目されている。これらは機械的な強
度に優るだけでなく、特に、ＡｌＮは熱膨張が小さい上
に、熱伝導率がアルミナの１０倍程度もあることなどか
ら、新しいセラミックヒータ用の基体として有望視され
ている。
【０００５】しかし、ＡｌＮはアルミナと比べ、単味で
も焼結が難しく、発熱抵抗体を内蔵したものはいまだに
実現していない。これはＡｌＮの焼成が一般には１８０
０℃以上という高温でなされることと、脱脂及び焼成が
窒素雰囲気でなされることが原因で、ＡｌＮと同時に焼
成しうる材料が限られているためである。これまでに、
ＡｌＮと同時に焼成しうる材料としてＷやＭｏをはじめ
とする高融点金属を用いた開発が進められてきたが、Ａ
ｌＮとの焼結性の一致をはかりながら所望の物性値を得
ることが困難であった。
も焼結が難しく、発熱抵抗体を内蔵したものはいまだに
実現していない。これはＡｌＮの焼成が一般には１８０
０℃以上という高温でなされることと、脱脂及び焼成が
窒素雰囲気でなされることが原因で、ＡｌＮと同時に焼
成しうる材料が限られているためである。これまでに、
ＡｌＮと同時に焼成しうる材料としてＷやＭｏをはじめ
とする高融点金属を用いた開発が進められてきたが、Ａ
ｌＮとの焼結性の一致をはかりながら所望の物性値を得
ることが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＡｌＮを絶
縁基体とするセラミックヒータにおいて、耐熱性、耐熱
サイクル性に優れるＡｌＮヒータを開発することを目的
としたものである。本発明は、Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸化
物、酸窒化物、窒化物などをＡｌＮに一定量以上添加、
混合し、焼結することにより通常のＡｌＮ焼結体（絶縁
体）に比べ、絶縁抵抗が低く抵抗体として用いることが
できる焼結体を得ることができるという知見に基づいて
なされたものである。
縁基体とするセラミックヒータにおいて、耐熱性、耐熱
サイクル性に優れるＡｌＮヒータを開発することを目的
としたものである。本発明は、Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸化
物、酸窒化物、窒化物などをＡｌＮに一定量以上添加、
混合し、焼結することにより通常のＡｌＮ焼結体（絶縁
体）に比べ、絶縁抵抗が低く抵抗体として用いることが
できる焼結体を得ることができるという知見に基づいて
なされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＡｌＮを主成
分とした高絶縁性焼結体の内部又は表面に、ＡｌＮから
成る抵抗体を形成したＡｌＮヒータに適用されるもので
ある。本発明は、ＡｌＮを主成分とする抵抗体として、
副成分としてＴｉ、Ｚｒ、それらの酸化物、酸窒化物及
び窒化物から選ばれた少なくとも１種を０．１重量％以
上含有し、抵抗率が１Ω・ｃｍ以下のＡｌＮ抵抗体を焼
結体の内部又は表面に有することを特徴とするＡｌＮセ
ラミックヒータである。
分とした高絶縁性焼結体の内部又は表面に、ＡｌＮから
成る抵抗体を形成したＡｌＮヒータに適用されるもので
ある。本発明は、ＡｌＮを主成分とする抵抗体として、
副成分としてＴｉ、Ｚｒ、それらの酸化物、酸窒化物及
び窒化物から選ばれた少なくとも１種を０．１重量％以
上含有し、抵抗率が１Ω・ｃｍ以下のＡｌＮ抵抗体を焼
結体の内部又は表面に有することを特徴とするＡｌＮセ
ラミックヒータである。
【０００８】
【作用】本発明のＡｌＮセラミックヒータは、ＡｌＮを
主成分とした高絶縁性焼結体の内部又は表面に、ＡｌＮ
を主成分とする抵抗体部分を形成することができるもの
であって、その抵抗体部分はＴｉ，Ｚｒ、それらの酸化
物、酸窒化物及び窒化物から選ばれた少なくとも１種を
０．１重量％以上含有することによって、抵抗率が１Ω
・ｃｍ以下となる。
主成分とした高絶縁性焼結体の内部又は表面に、ＡｌＮ
を主成分とする抵抗体部分を形成することができるもの
であって、その抵抗体部分はＴｉ，Ｚｒ、それらの酸化
物、酸窒化物及び窒化物から選ばれた少なくとも１種を
０．１重量％以上含有することによって、抵抗率が１Ω
・ｃｍ以下となる。
【０００９】Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸窒化物、窒化物等を
含み絶縁抵抗を低減させたＡｌＮ抵抗体を、高絶縁性の
ＡｌＮ焼結体の表面又は内部に形成する典型的な方法と
しては以下のような方法がある。本発明はこれらの方法
によって製造されるものに限定されるものではなく、ど
のような方法によるものでもよい。 （１） 高絶縁性のＡｌＮグリーンシート又は焼結体
上に、Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸化物、酸窒化物、窒化物な
どを一定量以上含むＡｌＮ組成物を厚膜印刷法などで膜
状に形成したのち、高温で焼きつける。
含み絶縁抵抗を低減させたＡｌＮ抵抗体を、高絶縁性の
ＡｌＮ焼結体の表面又は内部に形成する典型的な方法と
しては以下のような方法がある。本発明はこれらの方法
によって製造されるものに限定されるものではなく、ど
のような方法によるものでもよい。 （１） 高絶縁性のＡｌＮグリーンシート又は焼結体
上に、Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸化物、酸窒化物、窒化物な
どを一定量以上含むＡｌＮ組成物を厚膜印刷法などで膜
状に形成したのち、高温で焼きつける。
【００１０】（２） Ｔｉ、Ｚｒ又はその酸化物、酸
窒化物、窒化物などを一定量以上含むＡｌＮグリーンシ
ートを、通常のＩＣ基板製造用のグリーンシートと熱圧
着した積層体を高温の非酸化性雰囲気で焼結する。
窒化物、窒化物などを一定量以上含むＡｌＮグリーンシ
ートを、通常のＩＣ基板製造用のグリーンシートと熱圧
着した積層体を高温の非酸化性雰囲気で焼結する。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、ＡｌＮを主成分とし、
抵抗率が１Ω・ｃｍ以下で、耐熱性、耐熱サイクル性に
優れたＡｌＮセラミックヒータを得ることができる。
抵抗率が１Ω・ｃｍ以下で、耐熱性、耐熱サイクル性に
優れたＡｌＮセラミックヒータを得ることができる。
【００１２】
【実施例】〔実施例１〕ＴｉＯ２ 又はＺｒＯ２ を０
．０１〜５０重量％添加して作製したＡｌＮグリーンシ
ート（厚さ０．１ｍｍ）を通常のＩＣ基板製造用のＡｌ
Ｎグリーンシート上に熱圧着法によりラミネートした積
層体をＮ２ 雰囲気中で１８５０℃×４ｈ焼成して積層
焼結体を得た。この焼結体の室温での電気抵抗と、この
積層体を５００〜８００℃の温度間で１００回の熱サイ
クルを与えた場合の積層体の劣化状況を表１にまとめた
。
．０１〜５０重量％添加して作製したＡｌＮグリーンシ
ート（厚さ０．１ｍｍ）を通常のＩＣ基板製造用のＡｌ
Ｎグリーンシート上に熱圧着法によりラミネートした積
層体をＮ２ 雰囲気中で１８５０℃×４ｈ焼成して積層
焼結体を得た。この焼結体の室温での電気抵抗と、この
積層体を５００〜８００℃の温度間で１００回の熱サイ
クルを与えた場合の積層体の劣化状況を表１にまとめた
。
【００１３】ＴｉＯ２ 又はＺｒＯ２ 添加量が０．１
重量％未満の場合には抵抗体部分の体積抵抗が１Ω・ｃ
ｍと大きいが、添加量が０．１重量％以上になると添加
量とともに抵抗値は低下する。ただ、添加量が３０重量
％以上になるとＡｌＮ絶縁基体と抵抗体の熱膨張率の差
が大きくなり、ヒータ実使用時の温度サイクルにより基
体と抵抗体間に亀裂が発生し、剥離した。
重量％未満の場合には抵抗体部分の体積抵抗が１Ω・ｃ
ｍと大きいが、添加量が０．１重量％以上になると添加
量とともに抵抗値は低下する。ただ、添加量が３０重量
％以上になるとＡｌＮ絶縁基体と抵抗体の熱膨張率の差
が大きくなり、ヒータ実使用時の温度サイクルにより基
体と抵抗体間に亀裂が発生し、剥離した。
【００１４】〔実施例２〕Ｔｉ、Ｚｒ又はその窒化物、
炭化物などを１〜５重量％添加して作製したＡｌＮグリ
ーンシート（厚さ０．１ｍｍ）を通常のＩＣ基板製造用
のＡｌＮグリーンシート上に熱圧着法によりラミネート
した積層体をＮ２ 雰囲気中で１８５０℃×４ｈ焼成し
て積層焼結体を得た。この焼結体の絶縁基体の電気抵抗
と、室温での電気抵抗と、この積層体を５００〜８００
℃の温度間で１００回の熱サイクルを与えた場合の積層
体の劣化状況を表２示した。絶縁基体の電気抵抗は１０
１４Ω・ｃｍであったが抵抗体の電気抵抗は１０−３Ω
・ｃｍであった。また熱サイクルを与えた後の劣化は何
れも認められなかった。
炭化物などを１〜５重量％添加して作製したＡｌＮグリ
ーンシート（厚さ０．１ｍｍ）を通常のＩＣ基板製造用
のＡｌＮグリーンシート上に熱圧着法によりラミネート
した積層体をＮ２ 雰囲気中で１８５０℃×４ｈ焼成し
て積層焼結体を得た。この焼結体の絶縁基体の電気抵抗
と、室温での電気抵抗と、この積層体を５００〜８００
℃の温度間で１００回の熱サイクルを与えた場合の積層
体の劣化状況を表２示した。絶縁基体の電気抵抗は１０
１４Ω・ｃｍであったが抵抗体の電気抵抗は１０−３Ω
・ｃｍであった。また熱サイクルを与えた後の劣化は何
れも認められなかった。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡｌＮを主成分とする抵抗体であって
、副成分としてＴｉ，Ｚｒ、それらの酸化物、酸窒化物
及び窒化物から選ばれた少なくとも１種を０．１重量％
以上含有したＡｌＮ抵抗体を、焼結体の内部又は表面に
有することを特徴とするＡｌＮセラミックヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075159A JPH04308680A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ＡｌＮセラミックヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075159A JPH04308680A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ＡｌＮセラミックヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308680A true JPH04308680A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=13568148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3075159A Withdrawn JPH04308680A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ＡｌＮセラミックヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04308680A (ja) |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP3075159A patent/JPH04308680A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |