专利名称：陶瓷加热器及具备该陶瓷加热器的氧传感器及烫发器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于氧传感器、空燃比传感器、火花塞、烫发器等的陶器加热器。
背景技术：
以往，陶瓷加热器被使用在用于使发动起起动的热源或室内供暖设备的辅助热源 等热 源、空燃比传感器加热用加热器等。作为用于上述用途的陶瓷加热器，例如专利文献1 所示，公知有如下结构的陶瓷加热器在陶瓷基体中埋设有发热电阻，在与该发热电阻的端 部电连接的外部电极上(电极焊盘)经由焊料连接有引线构件。专利文献1 日本特开2005-332502号公报。在代表上述用途的陶瓷加热器的使用时，在陶瓷加热器上施加由于反复产生热过 程或振动等引起的拉伸或扭转的应力。在陶瓷加热器上反复施加强的应力时，尤其在经由 焊料接合的外部电极与引线构件的接合面上强烈地表现出由上述应力产生的影响，从而焊 料与引线构件的接合可靠性可能降低。但是，近几年，要求陶瓷加热器即使在反复进行更快 速的或更高温的升降温的苛刻的使用环境下也具备足够的耐久性。以往，陶瓷加热器中的引线构件如专利文献1中记载所示，与轴向平行的截面的 厚度一定。在使用这样的引线构件时，为了提高与焊料的接合强度，必须通过增大引线构件 来使接合面积变大。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种通过提高引线构件与焊料 的接合性而具有高的耐久性的陶瓷加热器。本发明的第一陶瓷加热器具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电阻配 设于所述陶瓷基体的侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部电极的引 线构件，所述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含该引线构 件的中心轴的截面中，与从所述引线构件的外周中的钎焊部分的一点到所述引线构件的中 心轴的距离相比，从所述钎焊部分的另一点到所述中心轴的距离大。另外，优选所述引线构件在所述陶瓷基体的一方的端部侧引出，所述钎焊部分的 一点比所述另一点更靠所述一方的端部侧。还优选在所述钎焊部分具有凹部。进而优选在 所述凹部中填充有焊料。还优选所述凹部向所述陶瓷基体侧开口。还优选所述弓I线构件具有多个所述凹部。进而优选所述弓I线构件在一个与所述长 度方向平行且包含中心轴的截面中具有多个所述凹部。还优选所述引线构件的端部被所述 焊料覆盖。本发明的第二陶瓷加热器具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电阻；配 设于所述陶瓷基体的侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部电极的引 线构件，所述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含该引线构 件的中心轴的截面中，所述引线构件在与焊料相接的部分具有凹部。
另外，本发明的第三陶瓷加热器具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电 阻；配设于所述陶瓷基体的外侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部 电极的引线构件，所述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含 该引线构件的中心轴的截面中，所述引线构件在与焊料相接的部分具有凸部。另外，本发明的氧传感器及烫发器的特征在于，具备上述任一项所述的陶瓷加热
器o发明效果根据本发明的第一陶瓷加热器，在与引线构件的长度方向平行且包含该引线构件 的中心轴的截面中，与从引线构件的外周中的钎焊部分的一点到引线构件的中心轴的距离 相比，从钎焊部分的另一点到中心轴的距离大。如此，由于截面中的引线构件的厚度不一 定，因此能够增大引线构件与焊料的接触面积。其结果是，能够提高引线构件与焊料的接合 强度，具体地说，能够提高抗拉强度及抗扭强度。由此，即使在反复进行快速升降温的环境 下或反复进行在高温中的升降温的环境下也能够具备高的耐久性。根据本发明的第二陶瓷加热器，在与引线构件的长度方向平行且包含该引线构件 的中心轴的截面中，引线构件在与焊料相接的部分具有凹部。通过引线构件具有凹部，即使 对于向引线构件的中心轴方向的一侧及/或另一侧的引线构件的拉伸应力，也由于焊料中 的与引线构件的凹部相接的部分卡挂在引线构件上，因此能够阻碍引线构件向中心轴方向 的一侧及/或另一侧移动。由此，能够进一步提高引线构件与焊料的接合可靠性。根据本发明的第三陶瓷加热器，在与引线构件的长度方向平行且包含该引线构件 的中心轴的截面中，引线构件在与焊料相接的部分具有凸部。通过引线构件具有凸部，即使 对于向引线构件的中心轴方向的一侧及/或另一侧的引线构件的拉伸应力，也由于凸部卡 挂在焊料上，因此能够阻碍引线构件向引线构件的中心轴方向的一侧及/或另一侧移动。 由此，能够进一步提高引线构件与焊料接合的可靠性。本发明的氧传感器通过具备上述任一项所述的陶瓷加热器，即使在更高的温度下 使用时，也能够稳定地向发热电阻通电。其原因在于，由于能够提高引线构件与焊料的接合 强度，因此对于在高温下使用时因热膨胀引起的更大的应力，也能够维持高的耐久性。另外，本发明的烫发器通过具备上述任一项所述的陶瓷加热器，由于能够提高引 线构件与焊料的接合强度，因此能够稳定地向发热电阻通电。因此即使在快速升降温时也 能够维持高的耐久性。
图1(a)是示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的一例的立体图。(b)是图1(a) 所示的实施方式的引线构件周边的放大立体图。图2(a)是与图1所示的实施方式的陶瓷加热器的引线构件的长度方向平行的截 面的放大剖面图。(b)是示出图1(a)所示的实施方式的引线构件的端部周边的放大剖面 图。图3(a) (c)是分别示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的另一例子的剖面图。图4(a) (b)是分别示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的另一例子的剖面图。图5(a) (b)是分别示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的另一例子的剖面图。
符号说明1陶瓷加热器2陶瓷基体3a 通孔5发热电阻7电极焊盘(外部电极)9 焊料11引线构件13引出图案15通孔导体17 凹部19填充材料21 凸部23陶瓷芯材25金属镀敷部A中心轴X钎焊部分的一点Y钎焊部分的另一点L1从一点X向中心轴A引垂线时的垂线的长度L2从另一点Y向中心轴A引垂线时的垂线的长度
具体实施例方式以下，使用
本发明的陶瓷加热器的实施方式。图1(a)是示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的一例的立体图，图1(b)是图 1(a)所示的实施方式的陶瓷加热器的外部电极(电极焊盘)周边的放大立体图。另外，图 2(a)是与图1所示的陶瓷加热器的实施方式的引线构件的长度方向平行的截面的放大剖 面图，图2(b)是将图2(a)所示的实施方式的引线构件放大的放大剖面图。如图1、2所示，本例的陶瓷加热器1具备陶瓷基体3 ；埋设于陶瓷基体3中的发 热电阻5 ；配设在陶瓷基体3的外侧面且与发热电阻5电连接的电极焊盘7 ；经由焊料9与 电极焊盘7连接的引线构件11。此外，发热电阻5与在陶瓷基体3中埋设的引线图案13连接。另外，引线图案13 经由通孔导体15与电极焊盘7连接，其中，该通孔导体15配设在形成于陶瓷基体3的通孔 3a的内侧面。这样，发热电阻5与电极焊盘7电连接。如图2所示，本例的陶瓷加热器1在与引线构件11的长度方向平行且包含引线构 件11的中心轴A的截面中，与从引线构件11的外周中的钎焊部分的一点X到引线构件11 的中心轴A的距离L1相比，从钎焊部分的另一点Y到中心轴A的距离L2大。如此，本例的 陶瓷加热器1的引线构件11在包含与其长度方向平行的中心轴A的截面中具有彼此厚度 不同的部位。因此，与现有的引线构件比较，能够在不大型化的情况下使表面积(与长度方 向平行且包含引线构件的中心轴的截面的外周)变大。由此，由于能够增大引线构件11与焊料9的接触面积，因此能够提高引线构件11与焊料9的接合强度。在此，所谓引线构件11的中心轴A是从引线构件11的端面侧观察引线构件11时， 与通过由引线构件11的轮廓形成的图形中心的引线构件11的长度方向平行的轴，在由轮 廓形成的图形为圆时，是通过其中心的轴。此外，在由轮廓形成的图形为正方形、长方形、平 行四边形时，为通过上述图形的对角线交点的轴，另外，梯形时为在距离上底及下底等距离 的线上的通过上底及下底以外的两边间的中间的轴，椭圆时为通过焦点间的中间的轴。另外，所谓从钎焊部分的一点X到引线构件11的中心轴A的距离Li，是指在观察 与长度方向平行且包含引线构件11的中心轴A的截面时，从一点X向中心轴A引垂线时的 垂线的长度。同样，所谓钎焊部分的另一点Y到引线构件11的中心轴A的距离L2是指从 另一点Y向中心轴A引垂线时的垂线的长度。如现有的引线构件所示，当在与长度方向平行且包含中心轴A的截面中引 线构件 的厚度一定时，引线构件容易向中心轴方向移动，但是与此相对，本实施方式的引线构件11 中，由于与从钎焊部分的一点X到引线构件11的中心轴A的距离Ll相比，从钎焊部分的另 一点Y到中心轴A的距离L2大，因此在引线构件11的表面的一点X与另一点Y之间形成 有阶梯部分。并且，即使对引线构件11赋予的拉伸应力，由于该阶梯部分机械性地卡挂在 焊料9上，因此能够阻碍引线构件11向中心轴A方向移动。如此，由于能够机械性地提高 引线构件11与焊料9的接合强度，因此能够提高引线构件11与焊料9接合的可靠性。图3(a) (c)是分别示出本发明的陶瓷加热器1的实施方式的另一例子的放大 剖面图。作为与引线构件11的长度方向平行且包含中心轴A的截面的优选的形状，如图 3(a)所示，列举有在与引线构件11的长度方向平行且包含中心轴A的截面中，引线构件11 的端部的厚度薄的形状。如此，在为引线构件11的端部的厚度薄的形状时，由于引线构件 11为简单的形状，因此能够容易加工，并且能够增大表面积。另外，由于形成有阶梯部分，因 此即使焊料9与引线构件11之间由于裂纹而产生剥离，由于该阶梯部分能够有效地阻止裂 纹的前进，因此能够抑制剥离的进行。另外，同样，如图3(b)所示，列举有在与引线构件11的长度方向平行且包含中心 轴A的截面中，引线构件11的端部厚度厚的形状。如此，在为引线构件11的端部厚度厚的 形状时，不仅能够增大表面积，而且能够提高机械强度。其理由在于，即使引线构件11被向 从焊料9拉出的一侧(图3(b)中，右侧)拉伸，由于端部的厚度厚，因此焊料9也能够卡挂 在该端部上。另外，如图3(c)所示，优选在与长度方向平行且包含中心轴A的截面中，在引线构 件11与焊料9的接合部分具有凸部21。与图3(a)、(b)所示的例子比较，能够进一步增大 表面积。另外，通过具有凸部21，即使针对向中心轴A方向的一侧及/或另一侧的引线构 件11的拉伸应力，由于凸部21卡挂在焊料9上，因此也能够阻碍引线构件11向与中心轴 A平行的方向移动。由此，能够进一步提高引线构件11与焊料9的接合可靠性。另外，在引线构件11的除了凸部21的部分到中心轴A的距离的平均为R1、从凸部 21的顶部到中心轴A的距离为R2时，优选R2/R1为1. 1以上。通过具有这样高度的凸部 21，能够更加可靠地得到由凸部21实现的卡挂的效果。引线构件11的除了凸部21的部分 到中心轴A的距离的平均例如可以从与引线构件11的长度方向平行且包含中心轴A的截 面的表面中的除了凸部21的部分随机地选择10点而取其平均值。
图4(a)、(b)是分别示出本发明的陶瓷加热器的实施方式的另一例子的剖面图。 如图4所示，优选引线构件11在与长度方向平行且包含中心轴A的截面中，在与焊料9接 合的部分具有凹部17。如此，通过引线构件11具有凹部17，能够进一步增加焊料9与引线 构件11的接合面积。另外，通过引线构件11具有凹部17，能够抑制引线构件11从焊料9的完全的剥 离。其原因在于，即使在引线构件11与焊料9的接合面上产生应力，在该接合面的一部分 上由于裂纹而产生剥离，也由于引线构件11表面中的凹部17的表面的曲率半径小，因此该 凹部17能够有效地阻止裂纹的前进，从而能够抑制剥离的进行。因此，能够抑制引线构件 11从焊料9的完全剥离，从而能够稳定地向发热电阻5通电。并且，此时，优选在凹部17内配设有引线构件11及焊料9这两方和具有高的接合 性的填充材料19。通过配设这样的填充材料19，能够进一步提高引线构件11与焊料9的 接合性。作为这样的填充材料19，例如可以使用硼硅酸玻璃、铅玻璃、金、银、钼、铜、氧化钌、 铝、镍、钨、科瓦铁镍钴合金、镍铬铁耐热耐蚀合金、钽等。另外，作为填充材料19，优选导电性高的材料。由于焊料9和引线构件11在凹部 17中接合性高，且在该凹部17中配设导电性高的填充材料19，由此能够在焊料9与引线构 件11之间稳定地通电。作为这样的填充材料19，例如为上述中的金、银、钼、铜、氧化钌、铝、 镍、钨、钽。另外，作为填充材料19，优选热膨胀率为焊料9和引线构件11的热膨胀率之间的 值的填充材料。由于焊料9和引线构件11的热膨胀率通常不同，因此，在陶瓷加热器1升 温时，在两者的界面产生因热膨胀引起的应力。然而，通过使用这样的填充材料19，能够缓 和凹部17中的因热膨胀引起的应力。由此，能够进一步提高凹部17中的焊料9与引线构 件11的接合性。作为这样的填充材料19，例如为上述中的科瓦铁镍钴合金、镍铬铁耐热耐 蚀合金。另外，如图4(b)所示，更加优选在凹部17中填充焊料9。由于能够进一步增大引 线构件11与焊料9的接合面积。另外，通过在引线构件11的凹部17中填充焊料9，焊料9 作为楔而起作用，从而能够得到更高的锚效果。另外，在引线构件11的除了凹部17的部分到中心轴A的距离的平均为R1、从凹部 17的底部到中心轴A的距离为R2时，优选R2/R1为0. 9以下。如此，通过具有大的凹陷的 凹部17，能够更加可靠地得到由凹部17产生的卡挂效果。引线构件11的除了凸部21的部 分到中心轴A的距离的平均例如可以从与引线构件11的长度方向平行且包含中心轴A的 截面的表面中的除了凹部17的部分随机地选择10点而取其平均值。另外，如图4所示，优选凹部17的表面为曲面形状。原因在于通过凹部17的表面 形状为曲面且没有形成锐角的部分，能够抑制应力的集中。尤其更加优选凹部17为半球 状。另外，如图4(b)所示，优选引线构件11具有向陶瓷基体3侧开口的凹部17。由于 焊料9容易进入凹部17，因此能够更加可靠地向凹部17中填充焊料9。由此，不使用多于 必要以上的焊料9，就能够将引线构件11稳定填充于焊料9。其结果是，能够更加廉价地提 供耐久性优良的陶瓷加热器。另外，还优选引线构件11在与长度方向平行且包含中心轴A的截面中，在钎焊部分具有凹部17，且该凹部17在与引线构件11的长度方向垂直的引线构件11的截面中为凹形状。虽然在引线构件11上产生以中心轴A为轴而要使引线构件11旋转的应力，但通过 具有上述形状的凹部17，能够提高相对于在该旋转方向上产生的应力的耐久性。尤其在这样的凹部17中填充有焊料9时，能够将焊料9作为相对于与引线构件11 的长度方向平行的方向的应力的楔而起作用，并且，也能够作为相对于在引线构件11的旋 转方向上产生的应力的楔而起作用。由此，能够很大地提高引线构件11与焊料9接合的可 靠性。图5(a)、(b)是分别示出本发明的陶瓷加热器1的实施方式的另一例子的放大剖 面图。如图5(a)、(b)所示，优选引线构件11具有多个凹部17。原因在于通过引线构件11 具有多个凹部17，能够进一步增大引线构件11与焊料9的接合面积。另外，通过具有多个 凹部17，由于形成有多个作为楔的焊料9的凸部，因此能够得到更加高的锚效果。另外，由 于能够将在引线构件11和焊料9的接合面上产生的应力分散到各个凹部17，因此能够进一 步提高耐久性。并且，如图5(a)、(b)所示，优选引线构件11在一个与长度方向平行且包含中心轴 A的截面中具有多个凹部17。原因在于在与引线构件11的长度方向平行的方向上产生大 的应力时，能够使各个凹部17 —起发挥作用。另外，如图5(a)、(b)所示，优选引线构件11的端面与焊料9相接。在引线构件11 的端面与焊料9相接时，由于焊料9中与引线构件11的端面相接的部分成为障碍，因此能 够抑制引线构件11向陶瓷基体3的另一方的端部侧移动。由此，由于机械性固定引线构件 11的力变大，因此能够进一步提高引线构件11与焊料9的接合可靠性。并且，如图2(a)、图5(b)所示，优选通过焊料9覆盖引线构件11的端部。其原因 在于，通过这样由焊料9覆盖引线构件11，能够抑制引线构件11向陶瓷基体3侧的相反侧 方向从焊料9剥离。接下来，对本发明的陶瓷加热器1的制造方法进行说明。作为陶瓷基体3可以使用具备绝缘性的陶瓷。具体地说，可以使用氧化物陶瓷、氮 化物陶瓷、碳化物陶瓷。更具体地说，可以使用氧化铝质陶瓷、氮化硅质陶瓷、氮化铝质陶瓷 或碳化硅质陶瓷。尤其从耐酸性观点出发，优选使用氧化铝质陶瓷。将在上述陶瓷成分中以合计量4 12质量％含有Si02、CaO, MgO、ZrO2等助烧结 剂的陶瓷料浆成形为板状来制作陶瓷板。陶瓷料浆中，例如Al2O3为88 95质量％，SiO2 为2 7质量％，CaO为0. 5 3质量％，MgO为0. 5 3质量％，&02为1 3质量％。此时，如上面所示，优选Al2O3的含有量为88 95质量％。其原因在于，通过为88 质量％以上，能够抑制玻璃的含有量，从而能够抑制通电时移动的产生。另外，通过为95质 量％以下，能够使足够量的玻璃成分在发热电阻5中扩散。另外，作为陶瓷基体3，例如，可以例示外径为2 20mm左右，长度为40 60mm左 右的圆柱状的陶瓷基体。尤其作为机动车的空燃比传感器加热用的陶瓷加热器，从抑制引 线构件11的接合部分的异常高温的观点出发，优选外径为2 4mm，长度为40 65mm。并且，使用印刷等方法在作为陶瓷基体3的陶瓷板的一方的主面形成作为发热电 阻5的导电性膏剂和引出图案13。作为发热电阻5可以使用具备导电性的材料，具体地说， 优选使用以W、Mo、Re等高熔点金属为主要成分的材料。导电性膏剂例如可以通过在上述的高熔点金属中混合陶瓷原料、粘结剂、有机溶剂等进行混勻而制作。另外，此时，通过根据 陶瓷加热器的用途，变更作为发热电阻5的导电性膏剂的折返图案的距离或导电图案的线 宽，能够将发热位置或电阻值设定为所希望的值。接下来，在陶瓷板上形成通孔3a，将导电材料作为通孔导体15填充到通孔3a。作 为该导电材料，例如可以使用以W、Mo、Re中的一种为主要成分的材料。然后，使用印刷或转 印等方法在陶瓷板的一方的主面上形成电极焊盘7。作为电极焊盘7，可以使用W或M等然后，将该陶瓷板卷绕在陶瓷芯材23的周围并使用密接液使陶瓷板与陶瓷芯材 23密接，由此得到柱状的成形体。然后，将该成形体在1500 1650°C左右的还原氛围中烧 成。在此，为了抑制由酸化引起的恶化，如图2所示，优选在电极焊盘7的表面形成由 Ni、Cr等金属形成的金属镀敷部25。该金属镀敷部25例如可以通过电解镀法、非电解镀 法、溅射、喷镀或使含有亚微细的贵金属粒子的材料涂敷干燥的方法形成。为了抑制电极焊 盘7的氧化，优选金属镀敷部25为1 y m以上。另外，为了抑制金属镀敷部25内的产生裂 纹，优选金属镀敷部25为5 y m以下。接下来，在电极焊盘7或金属镀敷部25上经由焊料9接合引线构件11。此时，优 选在含有水蒸气的还原氛围中接合引线构件11。作为焊料9，例如可以使用以Au-Cu、Ag、 Ag-Cu为主要成分的焊料。另外，作为引线构件11，可以使用Ni、Ni合金、钼、铜等低电阻的
^^ o在此，本实施方式的陶瓷加热器1使用如下这样的引线构件11 在与长度方向平 行且包含中心轴A的截面中，与从引线构件11的外周中的钎焊部分的一点X到引线构件11 的中心轴A的距离L1相比，从钎焊部分的另一点Y到中心轴A的距离L2大。通过使用这 样的引线构件11，能够使引线构件11与焊料9的接触面积变大。因此，能够提高相对于在 将引线构件11拉伸或使引线构件11旋转方向上产生的应力的强度。上述形状的引线构件11例如为多棱柱形状或圆柱状的引线构件11，可以通过冲 压加工或凹部加工形成钎焊部分。另外，优选在电极焊盘7、焊料9及引线构件11的表面还形成Au、Cr、Ni等的镀敷 层。其原因在于能够抑制由电极焊盘7、焊料9及引线构件11的氧化引起的恶化。另外，该 镀敷层优选为1 10 ym。此外，本发明的陶瓷加热器不局限于上述实施方式的例子，只要经由焊料9使引 线构件11与电极焊盘7接合即可。因此，能够适用于圆柱状、板状等各种形状的陶瓷加热
o接下来，对本实施方式的氧传感器进行说明。本实施方式的氧传感器具备固体电 解质层；传感器部，其具备配置在该固体电解质层的一方的主面的测定电极和配设在固体 电解质层的另一方的主面的基准电极；以及与该传感器部接合的代表上述实施方式的例子 的陶瓷加热器1。并且，本实施方式的氧传感器中的陶瓷加热器1具有上述那样高的耐久 性。因此，本实施方式的氧传感器能够稳定地测定被测定气体的浓度。其结果是，能够提供 具有高的可靠性的氧传感器。接下来，对本实施方式的烫发器进行说明。本实施方式的烫发器在金属制的烫发钳前端固定代表上述实施方式的例子的陶瓷加热器1，该陶瓷加热器1通过引线构件11与 温度控制装置等电路连接。由于本实施方式的烫发器具备代表上述实施方式的陶瓷加热器 1，因此即使在使烫发器快速升温或快速降温的情况下也能够维持高的耐久性。这样制作的 烫发器能够利用于钎焊作业用烫发钳等。实施例 如下这样制作本发明的陶瓷加热器。首先，制作以Al2O3为主要成分，且调整成 SiO2, CaO, MgO, ZrO2为合计10质量％以内的陶瓷印刷电路基板。然后，在该陶瓷印刷电路 基板的表面形成通孔3a，并将以W为主要成分的导电性膏剂作为通孔导体15填充于通孔 3a。然后通过网板印刷法将以W-Re为主要成分的导电性膏剂作为发热电阻5印刷到该陶 瓷印刷电路基板表面。此外，将导电性膏剂印刷成烧成后的发热电阻5的长度为5mm且电 阻值为12 13 Ω。接下来，使用以W为主要成分的导电性膏剂，通过网板印刷法在通孔3a上形成电 极焊盘7。然后，在该板上涂敷使与上述的陶瓷印刷电路基板大致相同组成的陶瓷分散的 密接液。然后，使涂敷了该密接液的陶瓷印刷电路基板密接在陶瓷芯材23的周围，并在 1500 1650°C的还原气氛中烧成。接下来，利用电镀在电极焊盘7上设置厚度为2 4 μ m的镀镍部25。并且，使用 Ag-Cu焊料作为焊料9将电极焊盘7与引线构件11接合。在此，引线构件11使用Φ0. SmmX 长度20mm的圆柱形状的构件。对各试料号码的陶瓷加热器1的引线构件11预先实施冲压 加工，加工成表1所示的形状。此外，各陶瓷加热器1的试料的尺寸为Φ3πιπιΧ长度55mm。 另夕卜，电极焊盘7为5mmX4mm，通孔直径为500 μ m。进行基于以上那样制作的陶瓷加热器1的冷热循环的耐久试验。首先，将如下这样的冷热循环进行4000个循环，该冷热循环为将各试料在设定 为焊料9的熔点的1/2的温度(Ag-Cu焊料时，约400°C )的恒温槽中保持10分钟，之后利 用25°C的空气进行强制空冷。然后，在施加该冷热循环后，作为抗拉强度试验，测定引线构 件11的抗拉强度。并且，作为抗扭强度试验，测定相对于引线构件11的扭转的强度。抗拉 强度通过固定加热器，并利用测力传感器以32mm/分的速度将引线构件11向垂直方向拉 伸，测定切断时的加重而进行评价。另外，相对于扭转的强度通过将引线构件11固定于电 动机，以5N的加重拉伸引线构件11，并以2转/分使电动机旋转直至引线构件11破坏来进 行评价。结果如表1所示。[表 1]
引线-焊料剥离如表1所示，试料号码1的陶瓷加热器1的抗拉强度弱，为12Ν，特别是，引线构件 11与焊料9的接合部分的耐久性低。这是由于，在试料号码1的陶瓷加热器1中，由于在与 引线构件11的长度方向平行且包含中心轴A的截面中引线构件11的厚度一定，因此引线 构件11与焊料9的接触面积小而不能够得到足够的锚效果。因此，由于在热循环中产生的 引线构件11与焊料9的热膨胀差，在焊料9与引线构件11之间形成间隙，从此处使焊料9 氧化而使接合恶化。与此相对，确认了在试料号码2-6的陶瓷加热器1中，抗拉强度为22Ν以上，任一 试料的耐久性都提高，其中该试料号码2-6的陶瓷加热器1中，通过使引线构件11变形，与 在平行于长度方向且包含中心轴A的截面的从引线构件11的外周中的钎焊部分的一点X 到引线构件11的中心轴A的距离相比，从钎焊部分的另一点Y到中心轴A的距离大。若详细确认各试料的试验结果，则确认了截面形状为端部凸形状，且向陶瓷基体3 侧开口的试料号码2的陶瓷加热器1的抗拉强度为22Ν，引线接合部的耐久性提高。并且， 相对于扭转的强度也达到两圈，耐久性提高。确认了向陶瓷基体3侧开口，在引线构件11的侧面设置有凹部17，并且在凹部17 中未填充有焊料9的试料号码3的陶瓷加热器1的抗拉强度为38Ν，引线接合部的耐久性进 一步提高。并且，相对于扭转的强度也达到三圈，耐久性提高。此外，试料号码3的陶瓷加 热器1通过在凹部17内装入玻璃珠作为填充材料19，形成在凹部17内完全不填充焊料9 的形状。确认了向陶瓷基体3侧开口，在引线构件11的侧面设置凹部17，在凹部17内填充 焊料9的试料号码4的陶瓷加热器1通过在凹部17内填充焊料9，使得引线构件11与焊料 9的接合性提高，从而抗拉强度成为44Ν，引线接合部的耐久性进一步提高。并且，确认了相 对于扭转的强度也达到四圈，耐久性提高。
另外，如图5(a)所示，试料号码5的陶瓷加热器1具备引线构件11，该引线构件11 具有多个凹部17。由此，确认了抗拉强度为83N，引线接合部的耐久性进一步提高。并且， 确认了相对于扭转的强度为五圈，耐久性提高。另外，如图5(b)所示，试料号码6的陶瓷加热器1具备引线构件11，引线构件11 具有多个凹部17。并且，在试料号码6的陶瓷加热器中，引线构件11的端部由焊料9覆盖。 因此，抗拉强度为108N，引线接合部的耐久性进一步提高。并且，相对于扭转的强度为八圈， 耐久性提高。
权利要求
一种陶瓷加热器，其具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电阻；配设于所述陶瓷基体的侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部电极的引线构件，所述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含该引线构件的中心轴的截面中，与从所述引线构件的外周中的钎焊部分的一点到所述引线构件的中心轴的距离相比，从所述钎焊部分的另一点到所述中心轴的距离大。
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，所述引线构件在所述陶瓷基体的一方的端部侧引出，所述钎焊部分的一点比所述另一 点更靠所述一方的端部侧。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其特征在于，所述引线构件在与所述长度方向平行且包含中心轴的截面中，在所述钎焊部分具有凹部。
4.根据权利要求3所述的陶瓷加热器，其特征在于， 在所述凹部中填充有焊料。
5.根据权利要求3或4所述的陶瓷加热器，其特征在于， 所述凹部向所述陶瓷基体侧开口。
6.根据权利要求3 5中任一项所述的陶瓷加热器，其特征在于， 所述引线构件具有多个所述凹部。
7.根据权利要求6所述的陶瓷加热器，其特征在于，所述引线构件在一个与所述长度方向平行且包含中心轴的截面中具有多个所述凹部。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的陶瓷加热器，其特征在于， 所述引线构件的端部被所述焊料覆盖。
9.一种陶瓷加热器，其具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电阻；配设于所述 陶瓷基体的侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部电极的引线构件，所 述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含该引线构件的中心轴的截面中，所述引线构 件在与焊料相接的部分具有凹部。
10.一种陶瓷加热器，其具备陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体中的发热电阻；配设于所 述陶瓷基体的外侧面，且与所述发热电阻电连接的外部电极；钎焊于该外部电极的引线构 件，所述陶瓷加热器的特征在于，在与所述引线构件的长度方向平行且包含该引线构件的中心轴的截面中，所述引线构 件在与焊料相接的部分具有凸部。
11.一种氧传感器，其特征在于，具备权利要求1 10中任一项所述的陶瓷加热器。
12.一种烫发器，其特征在于，具备权利要求1 10中任一项所述的陶瓷加热器。
全文摘要
本发明提供一种陶瓷加热器，由于以往的引线构件在与长度方向平行的截面中的引线构件的厚度一定，因此很难使引线构件与焊料的接合面积变大。因此，为了增大有助于引线构件与焊料的接合性的上述的接触面积，必须使引线构件自身增大。在与引线构件(11)的长度方向平行且包含引线构件(11)的中心轴(A)的截面中，与从引线构件(11)的外周中的钎焊部分的一点(X)到引线构件(11)的中心轴(A)的距离相比，从钎焊部分的另一点(Y)到中心轴(A)的距离大，由此能够增大引线构件(11)与焊料的接触面积。
文档编号H05B3/48GK101874426SQ20088011760
公开日2010年10月27日 申请日期2008年11月25日 优先权日2007年11月26日
发明者竹之内浩 申请人:京瓷株式会社