加熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在燙發(fā)器、水加熱用加熱器、氧傳感器、空燃比傳感器、電熱塞或半導(dǎo)體制造裝置等中使用的加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為在上述燙發(fā)器等中使用的加熱器，例如可以舉出在日本特開平11-273837號(hào)公報(bào)(以下稱為專利文獻(xiàn)I)中公開的陶瓷加熱器。專利文獻(xiàn)I所公開的陶瓷加熱器具備:陶瓷基材；加熱器部，其設(shè)置在陶瓷基材的內(nèi)部；引線部，其設(shè)置在陶瓷基材的內(nèi)部且與加熱器部連接；以及導(dǎo)電層，其設(shè)于陶瓷基材，一端與引線部連接，且另一端向陶瓷基材的表面導(dǎo)出。
[0003]然而，在專利文獻(xiàn)I所公開的陶瓷加熱器(以下，有時(shí)僅稱為加熱器)中，加熱器部(發(fā)熱電阻體)處產(chǎn)生的熱量有時(shí)會(huì)經(jīng)由引線部(導(dǎo)體線路)而向?qū)w層(通孔導(dǎo)體)傳導(dǎo)。并且，由于熱量積滯在該通孔導(dǎo)體中，從而在通孔導(dǎo)體與陶瓷基材(陶瓷結(jié)構(gòu)體)之間有時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。其結(jié)果是，難以提高加熱器的長期可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)方案的加熱器具備:陶瓷結(jié)構(gòu)體；發(fā)熱電阻體，其埋設(shè)于該陶瓷結(jié)構(gòu)體；導(dǎo)體線路，其埋設(shè)于所述陶瓷結(jié)構(gòu)體且與所述發(fā)熱電阻體連接；通孔導(dǎo)體，其設(shè)置于所述陶瓷結(jié)構(gòu)體，一端與所述導(dǎo)體線路連接，且另一端向所述陶瓷結(jié)構(gòu)體的表面導(dǎo)出；以及電極焊盤，其以覆蓋該通孔導(dǎo)體的方式設(shè)置在所述陶瓷結(jié)構(gòu)體的表面上，且與所述通孔導(dǎo)體連接，其中，所述通孔導(dǎo)體具有比所述陶瓷結(jié)構(gòu)體的表面向外側(cè)突出的突出部。
【附圖說明】
[0005]圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器的局部剖視立體圖。
[0006]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器的示意圖。
[0007]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器中的通孔導(dǎo)體附近的局部放大圖。
[0008]圖4是示出本發(fā)明的變形例的加熱器的局部放大圖。
[0009]圖5是示出本發(fā)明的變形例的加熱器的局部放大圖。
[0010]圖6是示出本發(fā)明的變形例的加熱器的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0012]圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器10的局部剖視立體圖。圖2是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器10的示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器10具備陶瓷結(jié)構(gòu)體1、發(fā)熱電阻體2、導(dǎo)體線路3、通孔導(dǎo)體4以及電極焊盤5。加熱器10例如在燙發(fā)器、水加熱用加熱器、氧傳感器、空燃比傳感器、電熱塞或半導(dǎo)體制造裝置等中使用。
[0013]<陶瓷結(jié)構(gòu)體I的結(jié)構(gòu)>
[0014]陶瓷結(jié)構(gòu)體I是用于將發(fā)熱電阻體2以及導(dǎo)體線路3保持于內(nèi)部的構(gòu)件。通過在陶瓷結(jié)構(gòu)體I的內(nèi)部設(shè)置發(fā)熱電阻體2以及導(dǎo)體線路3，從而能夠提高發(fā)熱電阻體2以及導(dǎo)體線路3的環(huán)境耐受性。陶瓷結(jié)構(gòu)體I是棒狀的構(gòu)件。陶瓷結(jié)構(gòu)體I是圓柱狀的構(gòu)件。陶瓷結(jié)構(gòu)體I由多個(gè)陶瓷層構(gòu)成。具體而言，在中央設(shè)有棒狀的陶瓷體，以包圍該陶瓷體的外周面的方式層疊多個(gè)陶瓷層。發(fā)熱電阻體2以及導(dǎo)體線路3設(shè)置在這多個(gè)陶瓷層之間。陶瓷結(jié)構(gòu)體I由氧化鋁、氮化硅、氮化鋁或碳化硅等陶瓷材料構(gòu)成。陶瓷結(jié)構(gòu)體I例如外徑為I?30mm，長邊方向的長度為5?200mm。
[0015]<發(fā)熱電阻體2的結(jié)構(gòu)>
[0016]發(fā)熱電阻體2是用于發(fā)熱的構(gòu)件。發(fā)熱電阻體2設(shè)置在多個(gè)陶瓷層之間，埋設(shè)在陶瓷結(jié)構(gòu)體I中。發(fā)熱電阻體2沿著陶瓷結(jié)構(gòu)體I的外周面而設(shè)置。發(fā)熱電阻體2通過具有多個(gè)折回部而形成在大范圍內(nèi)。發(fā)熱電阻體2由金屬材料形成。發(fā)熱電阻體2優(yōu)選由能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料形成。作為能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料，例如可以使用鎢、鉬或錸等。發(fā)熱電阻體2的寬度例如為0.1?5_，厚度為0.01?1mm。發(fā)熱電阻體2發(fā)出的熱量在陶瓷結(jié)構(gòu)體I的內(nèi)部傳導(dǎo)，從陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面向外部發(fā)出。
[0017]〈導(dǎo)體線路3的結(jié)構(gòu)〉
[0018]導(dǎo)體線路3是用于與通孔導(dǎo)體4以及電極焊盤5等一起將發(fā)熱電阻體2與陶瓷結(jié)構(gòu)體I的外部的電源(未圖示)電連接的構(gòu)件。導(dǎo)體線路3埋設(shè)在陶瓷結(jié)構(gòu)體I中。導(dǎo)體線路3設(shè)置在與設(shè)有發(fā)熱電阻體2的陶瓷層之間相同的陶瓷層之間。導(dǎo)體線路3的一端與發(fā)熱電阻體2的端部電連接。另一方面，為了與外部的電源連接，導(dǎo)體線路3的另一端與通孔導(dǎo)體4連接。導(dǎo)體線路3優(yōu)選由能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料形成。作為能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料，例如可以使用鎢、鉬或錸等。導(dǎo)體線路3的寬度例如為0.1?2mm，厚度例如為I?100 μ mD
[0019]<通孔導(dǎo)體4的結(jié)構(gòu)>
[0020]通孔導(dǎo)體4是用于對(duì)導(dǎo)體線路3與電極焊盤5進(jìn)行電連接的構(gòu)件。通孔導(dǎo)體4設(shè)置于陶瓷結(jié)構(gòu)體I。通孔導(dǎo)體4的一端與導(dǎo)體線路3連接，另一端向陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面導(dǎo)出。另外，如圖3所示，通孔導(dǎo)體4的另一端通過由電極焊盤5覆蓋而與電極焊盤5電連接。需要說明的是，圖3是通孔導(dǎo)體4附近的局部放大圖。通孔導(dǎo)體4優(yōu)選由能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料形成。作為能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料，例如可以使用鎢、鉬或錸等。
[0021]通孔導(dǎo)體4在另一端具有突出部41。突出部41比陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面向外側(cè)突出。具體而言，突出部41從陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面呈拱頂狀突出。由此，能夠增加通孔導(dǎo)體4與電極焊盤5接觸的面積。其結(jié)果是，能夠使熱量容易從通孔導(dǎo)體4向外部散逸。因此，即便發(fā)熱電阻體2產(chǎn)生的熱量經(jīng)由導(dǎo)體線路3向通孔導(dǎo)體4傳導(dǎo)，也能夠減少熱量積滯在通孔導(dǎo)體4中的情況。從而，能夠抑制通孔導(dǎo)體4過度高溫，因而能夠減少在通孔導(dǎo)體4與陶瓷結(jié)構(gòu)體I之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠減少在通孔導(dǎo)體4或陶瓷結(jié)構(gòu)體I上產(chǎn)生裂紋的可能性，因而能夠提高加熱器10的長期可靠性。
[0022]通孔導(dǎo)體4為圓柱狀。通過通孔導(dǎo)體4為圓柱狀，從而能夠抑制熱應(yīng)力集中在通孔導(dǎo)體4的一部分。就通孔導(dǎo)體4為圓柱狀時(shí)的尺寸而言，例如可以將外徑設(shè)定為0.1?1mm。另外，外徑為0.1mm時(shí)的包括突出部41在內(nèi)的總長例如可以設(shè)定為0.1?Imm左右。另外，此時(shí)的通孔導(dǎo)體4中的突出的部分(突出部41)的長度例如可以設(shè)定為0.003mm?0.1mm左右。通過使突出部41的長度比0.003mm長，從而能夠增大通孔導(dǎo)體4與電極焊盤5的接觸面積。因此，能夠使熱量容易從通孔導(dǎo)體4向外部散逸。另外，通過使突出部41的長度比0.1mm短，從而能夠減少外力施加于突出部時(shí)突出部破壞的可能性。
[0023]突出部41的表面形成為突出部41的中央部向外側(cè)突出的曲面狀。通過突出部41的表面為曲面狀，從而能夠減少突出部41處的噪聲的產(chǎn)生。具體而言，在突出部41的表面具有尖銳地突出的部分的情況下，在通孔導(dǎo)體4與電極焊盤5之間流動(dòng)的電流的能量會(huì)集中于突出部41中的突出的部分的前端，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花等。其結(jié)果是，有時(shí)會(huì)在突出部41處產(chǎn)生噪聲。通過使突出部41的表面形成為曲面狀，從而能夠減少噪聲的產(chǎn)生。通過減少噪聲的產(chǎn)生，從而能夠減少噪聲對(duì)設(shè)于加熱器10的周圍的電子部件產(chǎn)生的惡劣影響。
[0024]另外，通孔導(dǎo)體4的一端的與導(dǎo)體線路3連接的連接面形成為向下側(cè)(導(dǎo)體線路3偵D突出的曲面狀。通過將與導(dǎo)體線路3連接的連接面形成為曲面狀，從而能夠減少連接面處的噪聲的產(chǎn)生。具體而言，在連接面的表面具有尖銳地突出的部分的情況下，在通孔導(dǎo)體4與導(dǎo)體線路3之間流動(dòng)的電流的能量會(huì)集中于連接面中的突出的部分的前端，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花等。其結(jié)果是，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。通過使連接面為曲面狀，從而能夠減少噪聲的產(chǎn)生。通過減少噪聲的產(chǎn)生，從而能夠減少噪聲對(duì)設(shè)于加熱器10的周圍的電子部件產(chǎn)生的惡劣影響。
[0025]<電極焊盤5的結(jié)構(gòu)>
[0026]電極焊盤5是用于將通孔導(dǎo)體4與外部的電源進(jìn)行電連接的構(gòu)件。電極焊盤5設(shè)置在陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面上。電極焊盤5與通孔導(dǎo)體4的突出部41密接并覆蓋通孔導(dǎo)體4的突出部41。由此，電極焊盤5與通孔導(dǎo)體4電連接。在電極焊盤5上，以向發(fā)熱電阻體2所設(shè)置這側(cè)的相反側(cè)引出的方式接合有棒狀的引線端子7。引線端子7例如由鎳等導(dǎo)電性優(yōu)異的金屬材料形成。在電極焊盤5與引線端子7的接合中例如使用焊料8。作為焊料8，例如使用銀焊料等。焊料8在電極焊盤5中從設(shè)置引線端子7的區(qū)域到覆蓋通孔導(dǎo)體4的區(qū)域地設(shè)置。在本實(shí)施方式的加熱器10中，通過減少在通孔導(dǎo)體4與陶瓷結(jié)構(gòu)體I之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而能夠減少通孔導(dǎo)體4歪曲的可能性。因此，能夠減少在電極焊盤5與通孔導(dǎo)體4之間產(chǎn)生剝離的可能性。因此，能夠減少由于在電極焊盤5與通孔導(dǎo)體4之間產(chǎn)生剝離而電極焊盤5發(fā)生變形，從而在電極焊盤5與焊料8之間產(chǎn)生應(yīng)力的可能性。其結(jié)果是，能夠減少在焊料8中產(chǎn)生裂紋的可能性。因此，還能夠減少在引線端子7中產(chǎn)生剝離的可能性。其結(jié)果是，能夠提高加熱器10的長期可靠性。
[0027]在電極焊盤5的上表面設(shè)有鍍層6。例如，可以使用鍍鎳層作為鍍層6。通過設(shè)置鍍鎳層，從而能夠提高電極焊盤5與引線端子7的接合性。
[0028]另外，通孔導(dǎo)體4的突出部41進(jìn)入電極焊盤5。具體而言，電極焊盤5的一部分凹陷，且通孔導(dǎo)體4的突出部41位于該凹陷內(nèi)。通過使突出部41進(jìn)入電極焊盤5，從而使電極焊盤5難以向沿著陶瓷結(jié)構(gòu)體I的表面的方向偏離。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步減少在電極焊盤5產(chǎn)生剝離的可能性。
[0029]電極焊盤5優(yōu)選由能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料形成。作為能夠與陶瓷結(jié)構(gòu)體I同時(shí)燒成的金屬材料，例如可