JPS6244971A - セラミツク基板ヒ−タ− - Google Patents

セラミツク基板ヒ−タ−

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JPS6244971A
JPS6244971A JP60183846A JP18384685A JPS6244971A JP S6244971 A JPS6244971 A JP S6244971A JP 60183846 A JP60183846 A JP 60183846A JP 18384685 A JP18384685 A JP 18384685A JP S6244971 A JPS6244971 A JP S6244971A
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JP
Japan
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heating resistor
heater
ceramic substrate
ceramic
conductor
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JP60183846A
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English (en)
Inventor
孝夫 小島
石黒　宏之
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means

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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】 （発明の利用分野） 本発明はセラミック基板ヒーター、特に耐久性に優れた
セラミック基板ヒーターに関する。
（従来の技術） 一般にセラミックヒータ−は、シート成形、押し出し成
形等常套手段で成形され得る平板２円筒／等所望形状の
セラミック体に白金、白金−口ジウム、モリブデン、タ
ングステン等の耐熱金属を含有するペーストを用いて発
熱抵抗体パターンを厚膜印刷し、これをセラミック体と
同時焼成して製造される。そしてこの種のセラミックヒ
ータ−を自動車の排ガスセンサーのように直流電源で使
用する場合は２発熱抵抗体に直流電圧を印加して通電し
発熱させる。ところがその難点は排ガス中のように高温
雰囲気では発熱抵抗体の断線が生じやすく寿命が短かい
処にあった。断線の主因は２局部的に抵抗が増大したり
ボイドが生じたりすることにあり、その−因として発熱
抵抗体中のイオン化しやすい成分が直流電界および高熱
により低電位方向へ移動して局部的に高濃度となり、ま
た移動したイオン化成分は低電位側の低温部で移動困難
となり酸化物や炭化物として蓄積し、この部分の抵抗増
大に伴う発熱量の増大あるいは蓄積番三より断線するこ
ともあった。
（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は」１記の問題点を克服するもので、セラミック
基板を基板とし発熱抵抗体を備えたセラミック基板ヒー
ターにおいて２通電時のマイナス側の電極端子リード部
から分岐し、前記発熱抵抗体パターンの少なくとも一部
に沿ってヒーター基板の裏側において延びる前記発熱抵
抗体の低電位側端部と同電位ないしはより低電圧の導体
（以下。
イオン化成分抑留導体と称する）を設けることにより１
発熱抵抗体に直流電圧を印加してもイオン化成分が移動
することなく断線を未然に防止することのできたもので
ある。
以下本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明のセラミックヒータ−の中間製品の斜視
図、第２図は構成図を示す。１はアルミナ、ムｔイト、
コージェライト、フォルステライト、ベリリア、窒化珪
素等のセラミックを主成分とするグリーンシートである
。２は発熱抵抗体を示しタングステン、モリブデン、タ
ンタル、白金。
ロジウム等の高融点金属粉末を主成分とし、抵抗値調整
のために所望により上記グリーンシート１と同質又は異
質のセラミック粉末を添加してペースト状とし、これを
グリーンシート１の表面に厚膜印刷したものである。３
．３′は上記発熱抵抗体２を直流電源と電気的に接続す
るリード部を示し２発熱抵抗体２と同材質からなりこれ
と同時に又は別途同様に厚膜印刷したものであるが発熱
抵抗体よりも幅太にしておいてこの部分での不要な発熱
を少なくする。４は通電時の陰極端子リード部に設けた
貫通孔である。５はイオン化成分抑留導体を示し、上記
発熱抵抗体２と同材質から成り貫通孔４を通って基板１
の裏側において延びるように、該抵抗体２と同時に又は
別途同様にしてその一端が前記リード部３に電気的に接
続するように厚膜印刷したものである。６は電源接続用
白金線、７はこれを固定するためのセラミックグリーン
シートである。また、８．８’　はリード部３゜３′と
白金線６．６′を接続するための貫通孔で。
貫通孔４と８は共用することもできる。かくして表面に
発熱抵抗体２．リード部３．３′およびイオン化成分抑
留導体５が印刷されたグリーンシート１はそのまま焼成
してもセラミックヒータ−となるが、印刷配線を保護す
るために印刷された表面」二にさらにもう一枚のグリー
ンシートを圧着するかまたは絶縁ペーストを塗布した後
に焼成するのが望ましい。セラミックヒータ−の最終形
状は基板形状でも良いし、グリーンシートを適当な柱上
芯体の周囲に巻回した後に焼成して管状としても良く、
要するに焼成後に所定の印刷配線が維持されておれば良
いのである。かくして本発明直流電圧印加用セラミック
ヒータ−が製造される。
（作用及び効果） 次に本発明の作用効果を説明する。
まず、リード部３，３′のうちイオン化成分抑留導体５
と接続している側（リード部３）に直流電源の負極を接
続し、他方のリード部３′に正極を接続して所定の直流
電圧を印加すると電子伝導によって発熱抵抗体２が発熱
する。この際、従来のセラミックヒータ−と異なりセラ
ミック基板の裏側にイオン化成分抑留導体５が設けられ
ているのでイオン化成分が発熱抵抗体中を低電位方向に
移動することはない。即ち、イオン化成分抑留導体５は
負極側のリード部３と接続しているので発熱抵抗体２の
どの部分よりも低電位となる。従って、直流電圧印加の
際に正に帯電したイオン化成分が発熱抵抗体２中を低電
位方向に移動しようとするのをイオン化成分抑留導体５
が抑留するのである。
イオン化成分抑留導体は発熱抵抗体の真裏に設ける必要
はなく、また発熱抵抗体の全線に沿って設ける必要もな
い。第３〜５図にイオン化成分抑留導体の形状の例を示
す。なおその表面に保護層を設けることもできる。
以下実施例を示す。
（実施例） １、Ａｌ２２０３玉 Ｍｇ０（９９％が２．５μｍより小）３ｖｔ％及び少量
のＣａ　Ｏ、Ｓ　ｉｏ　２を調合した。
２、Ａｌ２２０３玉石とトルエン、メチルエチルケトン
を加えＩＯ時間混合した。
３、ＢＭＳ等の樹脂を加え更に２０時間混合した。
４、ドクターブレード法により生材厚０．８ｍｍと０．
３關のシートを得た。
５、工程４で得たシートをＨｍｍ　Ｘ　９０ｍｍに切断
した。
６．工程５で得た厚さ　０　、８　ｍｍのシートにスク
リーン印刷法にて２５μｍのｐｔをペースト印刷してヒ
ーター及びそのリード部を形成した。
７、ヒーターリード部の一番下の部分に直径０．５ｍｍ
の貫通孔をあけ、その中に針、筆等でｐｔ液を用い実理
めした。
８、工程２で得た泥漿を少敵分取しておき乾燥し。
ブチルカルピトールにてペースト化した。
９ｏ工程６後のシートに工程８で得たペーストを生寸法
で厚さ５０μｍでスクリーン印刷した。
１０、印刷面を反対側（」−１下は同じ）にして工程８
で得たペーストを幅０．３ｍｍ、約２０μｍの厚さで（
生寸法）第３図〜第６図の様にスクリーン印刷し、イオ
ン化成分抑留導体及びそのリード部を設けた。
１１、白金線を工程ＩＯの面のリード線上に並べ、その
上に工程５で得た厚さ　０．３ｍｍ　（生寸法）のシー
トをかぶせ積層した。
１２、　２５０℃で６時間樹脂抜き後、　１５２０℃で
４時間大気雰囲気中で焼成した。
１３、Ｎｔ線を白金線に抵抗溶接法で溶接し、ヒーター
を得た。
１４、工程ｌＯでイオン化成分抑留導体を設けない他は
以上と同様にして比較用ヒーターを得た。
以上の様にして作製した実施例及び比較例のヒーターに
直流電圧（１５Ｖ　）を印加し発熱体パターン部でのミ
グレーションを観察して第１表の結果を得た。
第１表よりヒーターがミグレーションをを起こし難いこ
とが判る。なお、参考として試験片２で＋−を逆にして
通電したところ１時間以内にミグレーションにより断線
した。
（以下余白） ＝　　７　− 第１表
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミックヒータ−の中間製品の斜視
図、第２図はその構成図を示す。また第３図〜第６図は
イオン化成分抑留導体の形状の例を示す。 ａ　イオン化成分抑留導体を設けない場合のミグレーシ
ョン発生位置。 ａ′イオン化成分抑留導体を設けた場合のミグ−９−０
０「 −８＝ レーションの特に多く発生する位置。 出願人　　　日本特殊陶業株式会社 代理人　　　弁理士　加　藤　朝　道 （他１名） 第１図 第３図　　　　第４図 第５図　　　　第６図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミック基板を基体とし発熱抵抗体を備えたセラミッ
    ク基板ヒーターにおいて、通電時のマイナス側の電極端
    子リード部から分岐し、前記発熱抵抗体パターンの少な
    くとも一部に沿ってヒーター基板の裏側において延びる
    イオン化成分抑留導体を有することを特徴とするセラミ
    ック基板ヒーター。
JP60183846A 1985-08-23 1985-08-23 セラミツク基板ヒ−タ− Expired - Lifetime JPS6244971A (ja)

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