(57)【要約】【課題】発熱抵抗体１４１と電気的に接続された電極パッド１２１に、ＣｕとＡｕとからなるロウ材部１２４を介してＮｉ系の接続端子（接合部材１３０）が接続されるセラミックヒータ１００において、ロウ材部１２４と接合部材１３０との間における腐食の発生を従来よりも抑える。【解決手段】ロウ材部１２４のうち第1領域において、Ａｕの含有割合が６［ｗｔ％］を超え１０［ｗｔ％］未満となるように、そのロウ材部１２４を形成する。これにより、ロウ材部１２４と接合部１３１との間の電位差をより抑えることが可能となり、ロウ材部１２４と接合部１３１との間における電位差に起因してそのロウ材部１２４及び接合部材１３０が腐食してしまうような事態が生じることを抑制することができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱抵抗体を有するとともにその発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、前記電極パッドと接合するロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、を備え、前記ロウ材部は銅と金との合金からなり、前記接続端子はニッケル或いはニッケル合金で構成されるセラミックヒータにおいて、
前記ロウ材部は、前記接続端子と接触する接触面から１５μｍの厚みの第１領域内において、金の含有割合が６ｗｔ％より大きくかつ１０ｗｔ％未満となるように構成されていることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記ロウ材部は、前記接続端子から該第１領域よりも離れた位置に、金の含有割合が前記ロウ材部において最大割合となる第２領域を有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
軸方向に延びる有底筒状の検出素子と、該検出素子を保持する主体金具を備えたガスセンサであって、請求項１又は２に記載のセラミックヒータが前記検出素子の内側に挿入されたガスセンサ。
【請求項４】
通電により発熱する発熱抵抗体を有するとともにその発熱抵抗体を電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、前記電極パッドと接合するロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、を備え、前記ロウ材部は銅と金との合金からなり、前記接続端子はニッケル或いはニッケル合金で構成されるセラミックヒータの製造方法において、
前記電極パッドと前記接続端子とを銅と金との合金からなるロウ材によりロウ付けし、ロウ材部を形成するロウ付け工程と、
該ロウ付け工程後に、前記ロウ材の融点よりも低温にて少なくとも前記ロウ材部を加熱する熱処理工程と、
を有し、
前記熱処理工程後の前記ロウ材部が、前記接続端子と接触する接触面から１５μｍの厚みの第１領域内において、金の含有割合が６ｗｔ％より大きくかつ１０ｗｔ％未満となるように構成されていることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
【請求項５】
前記ロウ材部は、前記接続端子から該第１領域よりも離れた位置に、金の含有割合が前記ロウ材部において最大割合となる第２領域を有することを特徴とする請求項４に記載のセラミックヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度を検出するためのガスセンサ等に用いられるセラミックヒータ及びそれを備えたガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばエンジン等では、ガス濃度（ひいては空燃比）を検出するためのガスセンサが設置される。そして、このようなガスセンサでは、センサ素子を活性化するためのセラミックヒータが設けられる。
【０００３】
この種のセラミックヒータとしては、アルミナ等のセラミック基体中に、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる発熱抵抗体を埋設したものが用いられている。そして、セラミックヒータの外周面には、発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドが設けられ、この電極パッドには、発熱抵抗体に外部から電圧を印加するための接続端子がロウ材によりロウ付けされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、ガスセンサは高温環境下や温度変化の激しい環境下での使用頻度が多いため、例えばセラミックヒータのロウ付けの部分（以下、ロウ材部とも記載する）の熱耐久性の向上が求められている。この点については、銅を含むロウ材を用いることで、ロウ材部の熱耐久性の向上が図られている。例えば、特許文献１においては、銅（以下、Ｃｕとも記載する）と金（以下、Ａｕとも記載する）との合金がロウ材として用いられている。また、接続端子としては、例えば特許文献１にあるように、耐食性により優れたニッケル（以下、Ｎｉとも記載する）系合金が用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えばＮｉ系合金からなる接続端子を、ＣｕとＡｕとの合金（ロウ材）からなるロウ材部を介して電極パッドに接続する場合、Ｎｉのイオン化傾向とＣｕ及びＡｕのイオン化傾向との違いから、接続端子とロウ材部との間に電位差（異種金属間における電位差）が発生し、その電位差に起因して腐食が生じることがある。
【０００７】
例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＡｕの三者を比較した場合、Ｎｉのイオン化傾向が最も大きく、より酸化しやすい。また、Ｃｕ及びＡｕのイオン化傾向はＮｉのそれよりも小さく、より酸化しにくい。この場合、例えば接続端子とロウ材部との界面に水や電解質溶液が侵入すると、接続端子やロウ材部が電池の電極のように作用してしまい、接続端子やロウ材部の腐食につながってしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドに、銅（Ｃｕ）と金（Ａｕ）とからなるロウ材部を介してニッケル（Ｎｉ）系の接続端子が接続されるセラミックヒータにおいて、ロウ材部と接続端子との間における腐食の発生を従来よりも抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本願発明のセラミックヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体を有するとともにその発熱抵抗体と電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、電極パッドと接合するロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、を備え、ロウ材部は銅と金との合金からなり、接続端子はニッケル或いはニッケル合金で構成されるものであり、特に、ロウ材部は、接続端子と接触する接触面から１５［μｍ］の厚みの第１領域内において、金の含有割合が６［ｗｔ％］より大きくかつ１０［ｗｔ％］未満となるように構成されている。
【００１０】
ニッケル或いはニッケル合金で構成される接続端子（以下、Ｎｉ接続端子とも記載する）と、銅と金との合金からなるロウ材部（以下、Ｃｕ−Ａｕロウ材部とも記載する）との間には、イオン化傾向の違いにより電位差が発生する。そして、水や電解質溶液が侵入した場合には、Ｎｉ接続端子やＣｕ−Ａｕロウ材部が電池の電極のように作用してそれぞれにおいて腐食が発生する可能性がある。このため、Ｎｉ接続端子とＣｕ−Ａｕロウ材部との間の電位差は極力小さくすることが好ましい。
【００１１】
本願出願人が鋭意研究を行った結果、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうち、Ｎｉ接続端子と接触する部分の第１領域において、Ａｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲（６［ｗｔ％］より大きくかつ１０［ｗｔ％］未満の範囲、以下同様）となるようにすることで、Ｎｉ接続端子とＮｉ接続端子と接触する第１領域との間の電位差を最も小さくできることが判明した。この理由としては、おそらくは、第１領域においては各成分（Ｃｕ及びＡｕ）の含有割合によりイオン化傾向に変化が生じ、特にＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲である場合に、Ｎｉ接続端子と第１領域との間の電位差がより小さくなるためと考えられる。
【００１２】
よって、Ｃｕ−Ａｕロウ材部において、Ｎｉ接続端子と接触する第１領域におけるＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲となるように構成されたセラミックヒータによれば、Ｎｉ接続端子と第１領域との間の電位差をより小さくすることができるため、Ｎｉ接続端子とＣｕ−Ａｕロウ材部との間における腐食の発生を従来よりも抑えることができる。したがって、セラミックヒータの耐食性及び耐久性を従来よりも向上させることができる。
【００１３】
ここで、このような本願発明のセラミックヒータでは、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうち、Ｎｉ接続端子と接触する部分の第１領域であってＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］となるような第１領域は、ある程度の厚みを有するように構成することが望ましい。
【００１４】
そこで、本願発明では、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうちＮｉ接続端子との接触面から１５［μｍ］の厚みの範囲までの第１領域において、Ａｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲となるように構成している。これによれば、Ｎｉ接続端子と第１領域との間の電位差を小さくすることがより確実なものとなり、セラミックヒータにおける耐食性及び耐久性の向上により確実に寄与することができる。
【００１５】
ところで、第１領域内におけるＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］とするためには、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体のＡｕの含有割合を６〜１０［ｗｔ％］にすることが考えられるが、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体のＡｕの含有割合を６〜１０［ｗｔ％］にすると、ロウ材自体の融点が非常に高くなり、そのようなロウ材を用いてロウ付けを行うと、ロウ付け時に電極パッドやＮｉ端子等も反応して合金化していまい、Ｎｉ端子が電極パッドから脱落する等の耐久性が低下する虞がある。そのため、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体のＡｕの含有割合は１０［ｗｔ％］よりも多く含有されることが好ましい。そこで、第１領域におけるＡｕの金属割合のみを、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体におけるＡｕの含有割合よりも小さくすることが求められる。
【００１６】
そこで、本願出願人が鋭意研究を行った結果、本願発明のセラミックヒータは、前記ロウ材部が、前記接続端子から該第１領域よりも離れた位置に、前記ロウ材部において金の含有割合が最大割合となる第２領域を有することが好ましいことが判明した。
【００１７】
つまり、接続端子から第１領域よりも離れた第２領域のＡｕの含有割合を最大割合とし、第２領域内に含まれるＣｕを第１領域に移動させることで、第１領域のＡｕの含有割合のみを、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体のＡｕの含有割合よりも小さくすることができる。なお、第２領域は、Ｎｉ接続端子と離間しているため、Ｎｉ接続端子と第２領域との電位差を考慮する必要がなく、第２領域において、Ｎｉ接続端子とＣｕ−Ａｕロウ材部との間における腐食の発生が生じる虞がない。
【００１８】
なお、第２領域内のＣｕを第１領域内に移動させるとは、Ｃｕ−Ａｕロウ材部中のＣｕとＡｕとではＣｕのほうがＮｉに近い性質を有することから、ロウ付けの際に、ＣｕのほうがＡｕと比較してＮｉ接続端子側に集まりやすくなる傾向を利用することで達成できる。つまり、Ｃｕ−Ａｕロウ材部の形成段階において、Ｃｕ−Ａｕロウ材部が固まる前の流動的な状態である際に、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうち第２領域から第１領域にＣｕを移動させている。
【００１９】
なお、第１領域よりも接続端子から離れた部分全体を第２領域とすることができるが、第２領域は、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうち第１領域から接続端子よりも離れるように１５［μｍ］の厚みの範囲で十分であり、第２領域よりも接続端子から離れた第３領域においては、Ｃｕを第１領域に移動させることなく、金の含有割合がＣｕ−Ａｕロウ材部のＡｕ含有割合と略同等の含有割合とすることが好ましい。
【００２０】
さらに、本願出願人が行った実験によれば、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうちＮｉ接続端子と接触する部分の領域においてＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲となるようにするためには、Ｃｕ−Ａｕロウ材部全体におけるＡｕの含有割合を２８〜３９［ｗｔ％］とすることが望ましいことが分かった。つまり、Ａｕの含有割合が２８〜３９［ｗｔ％］であるようなＣｕとＡｕとの合金（ロウ材）を用いてＣｕ−Ａｕロウ材部を形成し、その上で第２領域のＣｕを第１領域に移動させることで、第１領域におけるＡｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲とすることができる。
【００２１】
また、本願発明のガスセンサは、軸方向に延びる有底筒状の検出素子と、該検出素子を保持する主体金具を備え、本願発明のセラミックヒータが前記検出素子の内側に挿入されている。これにより、Ｎｉ接続端子とＣｕ−Ａｕロウ材部との間の電位差をより小さくすることができるため、Ｎｉ接続端子とＣｕ−Ａｕロウ材部との間における腐食の発生を従来よりも抑えることができる。したがって、セラミックヒータの耐食性及び耐久性を従来よりも向上させたガスセンサを得ることができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するためになされた本願発明のセラミックヒータの製造方法としては、通電により発熱する発熱抵抗体を有するとともにその発熱抵抗体を電気的に接続された電極パッドを表面上に有するセラミック基体と、前記電極パッドと接合するロウ材部を介してその電極パッドと電気的に接続される接続端子と、を備え、前記ロウ材部は銅と金との合金からなり、前記接続端子はニッケル或いはニッケル合金で構成されるセラミックヒータを、前記電極パッドと前記接続端子とを銅と金との合金からなるロウ材によりロウ付けし、ロウ材部を形成するロウ付け工程と、該ロウ付け工程後に、前記ロウ材の融点よりも低温にて少なくとも前記ロウ材部を加熱する熱処理工程と、を行って作製し、前記熱処理工程後の前記ロウ材部が、前記接続端子と接触する接触面から１５μｍの厚みの第１領域内において、金の含有割合が６ｗｔ％より大きくかつ１０ｗｔ％未満となるように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
ロウ付け工程後に、ロウ材の融点よりも低温にて少なくともロウ材部を加熱する熱処理工程を行うことで、第１領域よりもＮｉ接続端子から離れた第２領域内のＣｕを第１領域内に移動させることができる。その結果、Ｃｕ−Ａｕロウ材部のうちＮｉ接続端子との接触面から１５［μｍ］の厚みの範囲までの第１領域において、Ａｕの含有割合が６〜１０［ｗｔ％］の範囲となるように構成できる。その結果、Ｎｉ接続端子と第１領域との間の電位差を小さくすることがより確実なものとなり、セラミックヒータにおける耐食性及び耐久性の向上により確実に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のセラミックヒータ１００の外観を表した斜視図である。
【図２】本実施形態のセラミックヒータ１００の内部構成を表した分解斜視図である。
【図３】電極部１２０の周囲部分における部分断面図である（Ａ−Ａ矢視）。
【図４】電極部１２０の周囲部分における部分断面図である（Ｂ−Ｂ矢視）。
【図５】本願出願人が行った実験の概要を表す図面である。
【図６】本願出願人が行った実験の条件、及び実験に用いた試料を示す図面である。
【図７】本願出願人が行った実験の結果を示すグラフである。
【図８】ロウ材部１２４の組成割合の測定箇所を説明する図面である。
【図９】本願出願人が行った実験の結果を示す表である。
【図１０】本実施形態のガスセンサ１を表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を具体化したセラミックヒータの実施形態について、図面を参照して説明する。
尚、本実施形態のセラミックヒータは、図１０に示したガスセンサ１に用いられる。このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関における各種制御（例えば、空燃比フィードバック制御など）に使用するために、測定対象ガス（排ガス）中の特定ガス（酸素）を検出するセンサ素子３を備えている。
【００２６】
図１０は、本実施形態のガスセンサ１を軸方向（先端から基端に向かう方向）に沿う面で切断した断面図を示す。この実施形態において、ガスセンサ１は自動車の排気管内に挿入されて先端（図１０の矢印Ｆ側）が排気ガス中に曝され、排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【００２７】
なお、図１０の下側（矢印Ｆ側）をガスセンサ１の先端側とし、図１０の上側をガスセンサ１の基端側として説明する。
ガスセンサ１は、センサ素子３を主体金具２０内に組み付けたアッセンブリである。センサ素子３は、筒状の固体電解質体と、固体電解質体の内周面と外周面にそれぞれ形成された内側電極及び外側電極（図示せず）とからなる。又、センサ素子３の内部空間には、棒状のセラミックヒータ１００が内挿されている。そして、センサ素子３の中央付近に、径方向外側に突出する鍔部３ａが設けられている。
【００２８】
一方、主体金具２０の中央付近には、径方向外側に突出し、六角レンチ等を係合するための多角形の鍔部２０ｃ、主体金具２０を排気管に取り付けるための雄ねじ部２０ｄがそれぞれ形成されている。又、鍔部２０ｃの先端面には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するガスケット１４が嵌挿されている。
【００２９】
また、主体金具２０の内側には段部２０ｅが設けられ、段部２０ｅの基端側にパッキン１２を介して筒状のセラミックホルダ５が配置されている。さらに、セラミックホルダ５に基端側からパッキン（図示せず）を介してセンサ素子３の鍔部３ａが当接している。
【００３０】
また、鍔部３ａの基端側におけるセンサ素子３と主体金具２０との径方向の隙間には、シール材６が充填され、さらにシール材６の基端側に筒状のセラミックスリーブ１０が配置されている。そして、セラミックスリーブ１０の基端側に金属リング３０を配し、主体金具２０の基端部を内側に屈曲して加締め部２０ａを形成することにより、セラミックスリーブ１０及びシール材６が加締め固定される。
【００３１】
さらに、主体金具２０の基端側には、筒状の外筒４０が接合されている。この外筒４０は、センサ素子３の基端側を覆うと共に、センサ素子３の基端側に設けられた端子金具７１、９１を覆っている。さらに、外筒４０の内側には、絶縁性の筒状のセパレータ５１が配置されており、このセパレータ５１の２個の挿通孔にそれぞれ端子金具７１、９１が挿通されて固定されている。この端子金具７１、９１には、それぞれリード線４１、４１が加締め接続されている。
【００３２】
また、外筒４０の基端側の内部には筒状のグロメット６１が加締め固定されている。このグロメット６１には、外部にリード線を引き出すための４個の挿通孔（図１では２つのみ図示）が設けられている。また、グロメット６１の中心には貫通孔６１ａが形成され、さらに、グロメット６１の中心孔に撥水性の通気フィルタ６０が介装され、外部の水を通さずにセンサ素子３の内部空間に基準ガス（大気）を導入するようになっている。
【００３３】
一方、主体金具２０の先端側には筒状のプロテクタ７が外嵌され、主体金具２０から突出するセンサ素子３の先端側がプロテクタ７で覆われている。プロテクタ７は、複数の孔部（図示せず）を有する有底筒状で金属製（例えば、ステンレスなど）二重の外側プロテクタ７ｂおよび内側プロテクタ７ａを、溶接等によって取り付けて構成されている。
【００３４】
次に、図１、図２を参照して、本実施形態のセラミックヒータ１００の構造について説明する。
図１は、セラミックヒータ１００の外観を表した斜視図である。図２は、セラミックヒータ１００の内部構成を表した分解斜視図である。尚、以下では、セラミックヒータ１００の加熱部１１０（図１参照）側を先端側とし、電極部１２０（図１参照）側を後端側として説明する。
【００３５】
図１に示すように、セラミックヒータ１００は、発熱抵抗体１４１を有するセラミック基体１０５と、セラミック基体１０５より露出されるとともに発熱抵抗体１４１に通電するための電極パッド１２１と、導電性のロウ材により電極パッド１２１に接合される接合部材１３０と、を備え、丸棒状（略円柱形状）に構成されてなる。
【００３６】
セラミックヒータ１００は、セラミック基体１０５の後端側に設けられた電極部１２０を介して外部の電源装置（図示省略）から発熱抵抗体１４１に対して通電されることで、発熱抵抗体１４１が発熱する構成である。尚、発熱抵抗体１４１のうち発熱する部分（後述する発熱部１４２（図２参照））は、セラミック基体１０５の先端側に配置されている。つまり、セラミックヒータ１００は、セラミック基体１０５のうち先端側の加熱部１１０が発熱することで、センサ素子３を加熱するよう構成されている。
【００３７】
図２に示すように、セラミックヒータ１００は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管１０１の外周に、絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシートからなる第１シート部材１４０，第２シート部材１４６が巻き付けられ、これが焼成されることによって製造される。
【００３８】
第１シート部材１４０の上には、ヒータパターンとしてのタングステン（Ｗ）系の材料を主体とする発熱抵抗体１４１が形成されている。発熱抵抗体１４１は、加熱部１１０（図１参照）に相当する位置に形成される発熱部１４２と、発熱部１４２の両端のそれぞれに接続される一対のリード部１４３と、を備えて構成される。
【００３９】
また、第１シート部材１４０の後端側には、２個の貫通孔１４４が形成されている。一対のリード部１４３は、２個の貫通孔１４４を介して、セラミックヒータ１００の外表面上に形成される２つの電極パッド１２１と電気的に接続される。
【００４０】
また、第２シート部材１４６は、第１シート部材１４０のうち発熱抵抗体１４１が形成される側の面に圧着されるシートである。
第２シート部材１４６のうち第１シート部材１４０とは反対側の表面にアルミナペーストが塗布され、この塗布面を内側にして第１シート部材１４０、第２シート部材１４６が碍管１０１に巻き付けられて外周から内向きに押圧されることにより、セラミックヒータ成形体が形成される。その後、セラミックヒータ成形体が焼成されることにより、セラミックヒータ１００として形成される。
【００４１】
次に、図１及び図２に示すように、セラミックヒータ１００の電極部１２０には、陽極側及び陰極側となる２つの電極パッド１２１が形成されている。この電極パッド１２１は、上記した２つの貫通孔１４４（図２参照）に対応する第１シート部材１４０の外面の位置に２ヶ所、それぞれ設けられている。発熱抵抗体１４１のリード部１４３との導通は、貫通孔１４４の内部に充填される導電層１４５（後述する図３参照）を介して行われる。尚、電極パッド１２１の表面には、後述するメッキによる金属層（後述する図３に示すニッケルメッキ膜１２２）が形成される。
【００４２】
また、セラミックヒータ１００においては、接合部材１３０の接合部１３１が、銅（Ｃｕ）と金（Ａｕ）との合金からなるロウ材部１２４（後述する図３、図４参照）を介して電極パッド１２１にロウ付けされている。
【００４３】
接合部材１３０は、平板状に切り出された加締め部１３５と、その加締め部１３５の先端から延設された接続部１３４と、を備えて構成される。
接続部１３４の先端部分は、厚み方向に段状に折り曲げられて、接合部１３１として形成されている。また、接合部材１３０は、接続部１３４と加締め部１３５との間にて、接続部１３４の長手方向を軸として略直角にひねるようにねじ曲げられている。
【００４４】
そして、接合部材１３０は、加締め部１３５に図示しない外部回路接続用のリード線などが加締め固定されることで、リード線などを介して外部回路（外部の電源装置、図示省略）との導通が図られる。
【００４５】
このような形状に構成される２つの接合部材１３０は、２つの電極パッド１２１のそれぞれに接合されて、セラミックヒータ１００に電圧を印加する際の陽極側端子及び陰極側端子として機能する。
【００４６】
次に、図３、図４を参照して、電極部１２０の構造について説明する。
図３は、図１に示すセラミックヒータ１００におけるＡ−Ａ矢視図であり、図４は、図１に示すセラミックヒータ１００におけるＢ−Ｂ矢視図である。両図は、より具体的には電極部１２０の周囲部分における部分断面図である。尚、図３、図４において、接合部材１３０からセラミックヒータ１００の中心軸に向かう方向（図中紙面下方向）を下方向として、また、セラミックヒータ１００の中心軸から接合部材１３０に向う方向（図中紙面上方向）を上方向として説明する。
【００４７】
図３、図４に示すように、電極部１２０に形成された電極パッド１２１は、碍管１０１の外周に巻かれた第１シート部材１４０の外面１５０に形成され、貫通孔１４４の導電層１４５を介して第１シート部材１４０の内面１５１に形成されている発熱抵抗体１４１のリード部１４３と導通されている。
【００４８】
この電極パッド１２１は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）から選ばれる少なくとも１種類以上の元素からなる主体材料を８０［ｗｔ％］以上含むパッド状の金属層である。タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）は、銅系のロウ材部１２４との接合性がよく、また、融点が高く耐熱性に優れているので、電極パッド１２１の組成として好適である。
【００４９】
接合部材１３０は、ニッケル（Ｎｉ）を９０［ｗｔ％］以上含むニッケル部材からなる。
接合部材１３０の接合部１３１は、図３、図４に示したように、ロウ材部１２４を介して電極パッド１２１に接合されている。ロウ材部１２４は、Ｃｕ及びＡｕの合金（ロウ材）からなる。より具体的には、ロウ材部１２４は、Ｃｕを６１〜７２［ｗｔ％］の範囲で含み、Ａｕを２８〜３９［ｗｔ％］の範囲で含む。
【００５０】
また、ロウ材部１２４により互いに接合された接合部１３１及び電極パッド１２１の上に、ニッケルボロンによるメッキが施され、ニッケルボロンメッキ膜１２５が形成される。このニッケルボロンメッキ膜１２５は、酸化による腐食を防止するために形成されるものである。尚、メッキ処理法としては無電解メッキが用いられる。無電解メッキは、化学メッキとも言われ、外部から電流を流すことなくメッキ層を得る方法である。具体的には、化学還元剤の作用によってメッキ処理液中の金属イオンを還元し、メッキ層を得るものである。ニッケルボロンメッキ膜１２５のメッキ厚ｔは、好ましくは１５［μｍ］以下が良い。尚、図３、図４は、電極部１２０の構成を概略的に示したものであり、各構成の大きさや厚み等を精密に表したものではないことを断っておく。
【００５１】
このような本実施形態のセラミックヒータ１００においては、ニッケルボロンメッキ膜１２５により、電極部１２０の耐食性が確保される。具体的に、例えば電極パッド１２１、ロウ材部１２４、或いは接合部１３１などに、外気、水、或いは電解質溶液などが触れると、その電極パッド１２１、ロウ材部１２４、或いは接合部１３１が酸化したり腐食したりする可能性があるため、ニッケルボロンメッキ膜１２５により、電極パッド１２１、ロウ材部１２４、或いは接合部１３１などに外気、水、或いは電解質溶液などが触れてしまうことを防止するのである。
【００５２】
また、特に、ロウ材部１２４と接合部１３１との間においては、金属が異なることによる電位差（異種金属間における電位差）が発生するため、仮にロウ材部１２４と接合部１３１との間に水や電解質溶液などが侵入した場合には、ロウ材部１２４と接合部１３１とが電池の電極のように作用してしまい、腐食が急速に発生或いは進行してしまう懸念がある。この点では、電極部１２０に外気、水、或いは電解質溶液などが触れてしまうことを防止するとともに、ロウ材部１２４と接合部１３１との間の電位差をより小さくすることが好ましい。
【００５３】
ここで、ロウ材部１２４と接合部１３１との間の電位差の大小は、ロウ材部１２４の組成割合（具体的にはＡｕの含有割合）の違いによって変動することが判明している。つまり、ロウ材部１２４の組成割合が、電極部１２０、ひいてはセラミックヒータ１００の耐食性に大きく影響する。
【００５４】
図５〜図９は、ロウ材部１２４の組成割合と耐食性との関係を検証するために本願出願人が行った実験の概要、及びその結果を表す図である。
まず、図５〜図７について説明する。
【００５５】
図５は実験の概要を表す図面である。本実験では、接合部材１３０に見立てた、Ｎｉからなる金属アと、ロウ材部１２４に見立てた、Ｃｕ、或いはＣｕ−Ａｕ合金からなる金属イとを用意し、それらを重ね合わせた状態で電解液に浸し、腐食のし易さを検証した。
【００５６】
金属イとしては、図６にて後述するように組成割合（Ａｕの含有割合）の異なるものを複数種類用いている。
図５に示す実験の条件について、図６を用いて詳細に説明する。
【００５７】
まず、電解液としては、０．１［ｗｔ％］（０．０２７［ｍｏｌ／Ｌ］）の塩酸（ＨＣｌ）を用いた。
次に、金属ア，イについて説明する。金属ア，イは、それぞれ、縦、横、厚みの寸法が３３［ｍｍ］、３３［ｍｍ］、０．１［ｍｍ］である直方体形状を有する。また、金属アは、より具体的に、純ニッケル（ニッケルの割合が１００［ｗｔ％］）である。また、金属イとしては、組成割合（Ａｕの含有割合）が異なる種々のものを用意した。図６に挙げてあるものは一例である。
【００５８】
図６において、金属イ（１）は、Ｃｕのみから構成されるもの（Ｃｕの割合が１００［ｗｔ％］のもの）である。
金属イ（２）は、ＣｕとＡｕとからなり、特にＡｕを２［ｗｔ％］含むものである。
【００５９】
金属イ（３）は、ＣｕとＡｕとからなり、特にＡｕを１０［ｗｔ％］含むものである。
金属イ（４）は、ＣｕとＡｕとからなり、特にＣｕとＡｕとをそれぞれ５０［ｗｔ％］づつ含むものである。
【００６０】
そして、これら金属イ（１）〜（４）をはじめとした種々の金属イについて、図５に示すように金属アと重ね合わせた状態で、その重ね合わせたものを電解液（塩酸：ＨＣｌ）の中に浸し、その際の金属ア，イにおける腐食の発生の有無、及び腐食の度合いを確認した。電解液（塩酸：ＨＣｌ）の中に浸す時間（期間）は７２時間とし、その間その電解液を攪拌した。また、常温下にて行った。腐食の発生の有無、及び腐食の度合いは目視にて確認した。
【００６１】
また、金属ア及び金属イのそれぞれについて、電解液に浸す前後での重量変化量を測定して、その重量変化量と、金属イにおけるＡｕの含有割合との関係を表すグラフを作成した（図７参照）。
【００６２】
図７のグラフは、縦軸が重量変化量を示し、横軸が金属イにおけるＡｕの含有割合を示す。尚、図７のグラフでは、金属イ（１）〜（４）のうち、金属イ（２），イ（３）については重量変化量に応じてプロット点を設けている。金属イ（１），イ（４）に関するプロット点については、グラフの大きさを考慮して省略することとした。また、重量変化量を表す傾きが変化する箇所について、プロット点を別途記載している。
【００６３】
金属が腐食すれば金属本体が溶け出すなどして金属本体の重量が小さくなるため、図７のグラフにおいて、重量変化量が大きいほど腐食の度合いは大きいのであり、逆に重量変化量が小さいほど腐食の度合いは小さいと言える。
【００６４】
図７において、金属イにおけるＡｕの含有割合が１０［ｗｔ％］未満の範囲で、そのＡｕの含有割合が小さくなるほど（Ｃｕの含有割合が大きくなるほど）、金属イの重量変化量は大きくなっている。つまり、腐食の度合いは大きくなっている。この理由としては、金属イにおけるＡｕの含有割合が小さくなるほど、金属イのイオン化傾向はＣｕのイオン化傾向に近づくためと考えられる。つまり、Ｃｕのイオン化傾向とＡｕのイオン化傾向とでは前者のほうが大きく、金属イにおいてＡｕの含有割合が小さくなることでＣｕの特徴（イオン化傾向が大きい点）が相対的に大きく表れ、これにより金属イの腐食が進行し易くなるためと考えられる。
【００６５】
例えば、Ａｕの含有割合が２［ｗｔ％］である金属イ（２）の場合は、重量変化量が２０［％］を超えている（腐食の度合いが大きくなっている）。
また、金属イにおけるＡｕの含有割合が１０［ｗｔ％］未満の範囲で、そのＡｕの含有割合が小さくなるほど、金属アの重量変化量は小さくなっている。この理由としては、前述のように金属イがより腐食し易くなり、これにより金属アの腐食が金属イの腐食に比して抑えられ、結果として金属アの腐食が進行しにくくなるためと考えられる。
【００６６】
次に、金属イにおけるＡｕの含有割合が１０［ｗｔ％］以上の範囲では、金属イの重量変化量はおおよそ０［％］であり、腐食の度合いは小さかった。この理由としては、金属イにおいて、Ａｕの含有割合が大きいほど、その金属イのイオン化傾向がＡｕのイオン化傾向に近づくためと考えられる。つまり、Ｃｕのイオン化傾向とＡｕのイオン化傾向とでは後者のほうが小さく、金属イにおいてＡｕの含有割合が大きくなることでＡｕの特徴（イオン化傾向が小さい点）が相対的に大きく表れ、これにより腐食が進行しにくくなるためと考えられる。
【００６７】
例えば、Ａｕの含有割合が１０［ｗｔ％］である金属イ（３）の場合は、重量変化量は０［％］であり腐食の度合いが小さくなっている。
また、金属イのＡｕの含有割合が１０［ｗｔ％］以上の範囲で、そのＡｕの含有割合が大きくなるほど、金属アの重量変化量は大きくなっている。この理由としては、前述のように金属イのイオン化傾向がより小さくなって腐食しにくくなり、相対的に金属アの腐食が進行しやすくなってしまうことが考えられる。
【００６８】
そして、図７のグラフにおいて、金属アの重量変化量或いは金属イの重量変化量が７［％］を超える範囲では、腐食の度合いも大きいことが確認された。逆に言えば、重量変化量が７［％］を超えない範囲では、金属ア及び金属イの腐食の度合いは小さいことが確認された。
【００６９】
金属ア及び金属イの重量変化量は、金属イにおけるＡｕの含有割合に応じて変化する。このため、金属ア及び金属イの重量変化量が７［％］を超えないようにするためには、金属イにおけるＡｕの含有割合を調整すると良い。例えば、図７のグラフを参照して分かるように、金属イにおけるＡｕの含有割合が１０［％］以上になると金属アの重量変化量が７［％］を超えてしまう。また、金属イにおけるＡｕの含有割合が６［％］以下になるとその金属イにおける重量変化量が７［％］を超えてしまう。即ち、金属イにおけるＡｕの含有割合は、６［ｗｔ％］を超え１０［ｗｔ％］未満の範囲とすることが好ましい。
【００７０】
このように、図５〜図７の実験では、接合部材１３０に見立てた金属アと、ロウ材部１２４に見立てた金属イとを用い、金属イにおけるＡｕの含有割合と金属ア及び金属イの腐食のし易さとの関係を確認した。
【００７１】
続いて、接合部材１３０の接合部１３１がロウ材部１２４によってロウ付けされた状態での、そのロウ材部１２４の組成割合（Ａｕの含有割合）と接合部１３１及びロウ材部１２４の耐食性（腐食のし易さ）との関係について、実験を行って検証した。この実験に関して図８、図９を用いて説明する。
【００７２】
図８は、ロウ材部１２４の組成割合を測定するにあたっての測定箇所を説明する図面である。
図８において、紙面左側の写真は、電極部１２０の断面写真を示す。また、図８において、紙面右側の写真は、ロウ材部１２４と接合部１３１との接合領域（紙面右側の図において符号Ｒで示した領域）の拡大写真である。
【００７３】
実験においては、ロウ材部１２４のうち、第１領域における測定位置Ｔについてそのロウ材部１２４の組成割合（具体的にはＡｕの含有割合）を測定した。測定位置Ｔは、ロウ材部１２４の領域のうち、接合部１３１との界面（境界）からの距離が１５［μｍ］以内の範囲である。
【００７４】
また、ロウ材部１２４のうち、第２領域における測定位置Ｓについてそのロウ材部１２４の組成割合（具体的にはＡｕの含有割合）を測定した。測定位置Ｓは、ロウ材部１２４の領域のうち、第１領域と第２領域との界面（境界）からの距離が１５［μｍ］以内の範囲、つまり、接合部１３１との界面（境界）からの距離が１５〜３０［μｍ］の範囲である。
【００７５】
そして、ロウ材部１２４のうちその測定位置Ｔ、Ｓにおける組成割合（Ａｕの含有割合）が耐食性に与える影響について検証を行った。具体的には、ロウ材部１２４の組成割合（接合部１３１との界面領域における組成割合）が異なる種々のパターンのそれぞれについて、ロウ材部１２４及び接合部１３１における腐食の発生の有無、及び腐食の度合いを目視にて観察した。
【００７６】
図９は、ロウ材部１２４のうち測定位置Ｔ、Ｓ（図８参照）における局所的なＡｕの含有割合（図９の「Ａｕの含有割合〈Ｔ〉」、「Ａｕの含有割合〈Ｓ〉」の欄参照）、及びロウ材部１２４全体のＡｕの含有割合（図９の「Ａｕの含有割合〈全体〉」の欄参照）と、耐食性（図９の「耐食性」の欄参照）との関係を示す表である。
【００７７】
本実験では、「Ａｕの含有割合〈全体〉」の数値が０［ｗｔ％］、１５［ｗｔ％］、２０［ｗｔ％］、２５［ｗｔ％］、２７［ｗｔ％］、２８［ｗｔ％］、３０［ｗｔ％］、３５［ｗｔ％］、３９［ｗｔ％］、４０［ｗｔ％］、４５［ｗｔ％］となるような材料（ロウ材）をそれぞれ用意した。そして、そのようなロウ材をそれぞれ用いてロウ材部１２４を形成した。形成したロウ材部１２４の測定位置Ｔ、Ｓにおける局所的なＡｕの含有割合を測定した。
【００７８】
尚、以下の説明において、図９の表の１段目の組成割合のパターンから最終段の組成割合のパターンまでについて、便宜的に（ａ）〜（ｋ）の符号を付して説明する。
ところで、（ａ）〜（ｋ）のパターンのそれぞれについて、ロウ材部１２４のうち測定位置Ｔ、Ｓにおける局所的なＡｕの含有割合が、ロウ材部１２４の全体について見たＡｕの含有割合と異なるのは、次のような理由からである。
【００７９】
即ち、ロウ材部１２４を形成する段階で、そのロウ材部１２４が固まる前の流動的な状態である際に、ロウ材部１２４中の第２領域内のＣｕが第１領域内に流動（移動）させるためである。より具体的には、ロウ付け工程後に、ロウ材の融点（例えば、１０６０℃）よりも低温（５００℃〜９００℃）にてロウ材部を加熱することで、ロウ材部１２４中のＡｕとＣｕとのうち、後者のＣｕがＮｉからなる接合部１３１に向けて集まりやすく、ロウ材部１２４が固まる前に、Ｃｕが第２領域から第１領域に移動させる。このため、測定位置ＴではＣｕの含有割合が相対的に大きくなり、逆に、Ａｕの含有割合が相対的に小さくなる。また、測定位置Ｓでは、Ｃｕの含有割合が相対的に小さくなり、逆に、Ａｕの含有割合が相対的に大きくなる。
【００８０】
そして、本実験では、ロウ材部１２４が図９の（ａ）〜（ｋ）の組成割合のパターンで形成されたセラミックヒータ１００を試料として作成し、その試料の電極部１２０に相当する部分（ロウ材部１２４及び接合部１３１に相当する部分）を図６に示すような電解液（ＨＣｌ、０．１［ｗｔ％］＝０．０２７［ｍｏｌ／Ｌ］）に浸して腐食の有無を確認した。尚、試料を電解液に浸す時間は７２時間とし、その間その電解液の攪拌を行った。また、この実験は常温下にて行った。
【００８１】
（ａ）〜（ｋ）のパターンについて、腐食の発生の有無を確認したところ、図９の「耐食性」の欄に示すように、（ａ）〜（ｅ）のパターンではロウ材部１２４の部分に腐食が認められた。また、（ｊ）、（ｋ）のパターンでは接合部１３１の部分に腐食が認められた。
【００８２】
一方、（ｆ）〜（ｉ）のパターンでは腐食の発生は認められなかった。
より詳細に検証すると、ロウ材部１２４の測定位置ＴにおけるＡｕの含有割合が６．０［ｗｔ％］を超え（パターン（ｆ））、１０．０［ｗｔ％］未満である場合（パターン（ｉ））に、腐食の発生が認められなかった。即ち、ロウ材部１２４の測定位置ＴにおけるＡｕの含有割合が６．０［ｗｔ％］を超え、１０．０［ｗｔ％］未満である場合に、より優れた耐食性が得られることが判明した。
【００８３】
つまり、ロウ材部１２４の測定位置ＴにおけるＡｕの含有割合が６．０［ｗｔ％］を超え１０．０［ｗｔ％］未満となるようにするためには、「Ａｕの含有割合〈全体〉」の欄を参照して分かるようにロウ材部１２４の全体について見たＡｕの含有割合を、２８［ｗｔ％］〜３９［ｗｔ％］の範囲の値とし、ロウ付け工程後のロウ材部１２４に、ロウ材の融点よりも低温にて加熱すれば良いことが判明した。
【００８４】
以上の実験のように、ロウ材部１２４がＣｕ及びＡｕの合金からなり、接合部１３１がＮｉから構成されるセラミックヒータ１００にて、ロウ材部１２４のうち第１領域におけるＡｕの含有割合が６［ｗｔ％］を超え１０［ｗｔ％］未満の範囲となる場合に、より優れた耐食性が得られる。具体的には、接合部１３１及びロウ材部１２４における腐食の発生を抑えることができる。
【００８５】
そして、ロウ材部１２４のうち第１領域におけるＡｕの含有割合が６［ｗｔ％］を超え１０［ｗｔ％］未満の範囲となるようにするためには、Ａｕの含有割合が２８［ｗｔ％］〜３９［ｗｔ％］の範囲となるようなＣｕ−Ａｕ合金を、そのロウ材部１２４を形成するためのロウ材として用い、ロウ付け工程後のロウ材部１２４に、ロウ材の融点よりも低温にて加熱することで、第２領域のＣｕを第１領域に移動させることが良い。
【００８６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内にて種々の形態をとることができる。
例えば、上記実施形態において、接合部材１３０が純度１００［％］のＮｉから構成される場合であっても、本願発明の効果を得ることができる。
【００８７】
また、上記実施形態において、例えば接合部材１３０をロウ付けする際の処理温度はどのような温度でも良い。
また、上記実施形態において、図７に示すように、ロウ材部１２４に見立てた金属イにおけるＡｕの含有割合が６．５［ｗｔ％］を超え８．２［ｗｔ％］の範囲となるようにすると、その金属イの重量変化量、及び接合部材１３０に見立てた金属アの重量変化量を６［％］未満に抑えることができる。つまり、ロウ材部１２４のうち、接合部材１３０（接合部１３１）との界面領域において、Ａｕの含有割合が６．５［ｗｔ％］を超え８．２［ｗｔ％］の範囲となるようにすると、ロウ材部１２４及び接合部材１３０（接合部１３１）における腐食の発生をより抑えられることになり、セラミックヒータ１００の耐食性及び耐久性をより向上させることができる。また、同じく図７に示すように、金属イにおけるＡｕの含有割合が約７［ｗｔ％］となるようにすると、金属ア及び金属イの重量変化量を約５［％］とすることができ、金属ア及び金属イ（接合部材１３０（接合部１３１）及びロウ材部１２４）における腐食の発生をより抑えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１００…セラミックヒータ、１０１…碍管、１０５…セラミック基体、１１０…加熱部、１２０…電極部、１２１…電極パッド、１２２…ニッケルメッキ膜、１２４…ロウ材部、１２５…ニッケルボロンメッキ膜、１３０…接合部材、１３１…接合部、１３４…接続部、１３５…加締め部、１４０…第１シート部材、１４１…発熱抵抗体、１４２…発熱部、１４３…リード部、１４４…貫通孔、１４５…導電層、１４６…第２シート部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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