(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック部材と金属端子との接合時又は接合後のセラミック複合部材を高温処理した後に基台から脱離させる際の金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させたセラミック複合部材の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック部材２０と、セラミック部材に接合される金属端子２２とを有するセラミック複合部材の製造方法であって、第１方向からみてセラミック部材の外側に金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、セラミック部材と金属端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めする位置決め部４，６，８を有する基台２を用い、セラミック部材と金属端子とを、接合時及び/又は接合の後に、位置決め部に位置決めした状態で高温処理する高温処理工程と、高温処理後の接合されたセラミック部材と金属端子とを、別個に吸着して基台から第１方向側に引き、基台から脱離させる吸着脱離工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部材と、該セラミック部材に接合される金属端子とを有するセラミック複合部材の製造方法であって、
第１方向からみて前記セラミック部材の外側に前記金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、前記セラミック部材と前記金属端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めする位置決め部を有する基台を用い、
前記セラミック部材と前記金属端子とを、前記接合時及び/又は前記接合の後に、前記位置決め部に位置決めした状態で高温処理する高温処理工程と、
前記高温処理後の前記接合された前記セラミック部材と前記金属端子とを、別個に吸着して前記基台から前記第１方向側に引き、前記基台から脱離させる吸着脱離工程と、
を有するセラミック複合部材の製造方法。
【請求項２】
前記吸着脱離工程にて、前記金属端子が磁性を有する場合は該金属端子を磁力で吸着し、前記金属端子が非磁性の場合は該金属端子を減圧又は真空吸着をする請求項１に記載のセラミック複合部材の製造方法。
【請求項３】
前記金属端子が磁性を有し、
前記吸着脱離工程にて、永久磁石と、該永久磁石と前記金属端子との間に介在する磁性材料からなる吸着部材とを用い、前記吸着部材を介して前記永久磁石に吸着した前記金属端子を、前記永久磁石から前記吸着部材を離隔させることで前記永久磁石から脱離する請求項１に記載のセラミック複合部材の製造方法。
【請求項４】
前記セラミック複合部材がセラミックヒータである請求項１〜３のいずれか一項に記載のセラミック複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック部材と金属端子とを有するセラミック複合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、酸素センサ等の固体電解質体を用いるガスセンサにおいて、固体電解質体を加熱するためにセラミックヒータが配置されている（特許文献１）。
図１に示すように、このセラミックヒータ３０としては、アルミナ等の円筒状のセラミック部材２０中にタングステンやモリブデン等の金属からなる発熱抵抗体２０ｈを埋設したものが広く用いられている。さらに、セラミック部材２０の外表面には、発熱抵抗体２０ｈと電気的に接続された１対の電極パッド２０ｐが設けられている。そして、この電極パッド２０ｐに、発熱抵抗体２０ｈに外部から電圧を印加するための金属端子２２をロウ付け接合部ＢＲにてロウ付けしている。そして、金属端子２２に通電することで、発熱抵抗体２０ｈが発熱するようになっている。
【０００３】
セラミック部材２０への金属端子２２のロウ付けは、図２に示すような基台２を用いて行う。この基台２の上面には、セラミック部材２０を所定の位置に保持して位置決めする位置決め部４と、同様に金属端子２２を所定の位置に保持して位置決めする位置決め部６，８とが設けられている。例えば、図３に示すように、位置決め部４は波型に凹凸して延びる形状で、その凹部にセラミック部材２０の軸方向が直交するように収容する。又、図４に示すように、位置決め部８はコの字に凹む形状で、その凹部に金属端子２２の後端のコの字部２２ｅを収容する。
このようにして、セラミック部材２０と金属端子２２とを、位置決め部４，６，８に位置決めして載置し、電極パッド２０ｐと金属端子２２とが近接した状態で、ロウ付け接合部ＢＲに凝固したロウを配置し、全体を高温処理してロウを溶融させてロウ付けで接合する。ロウ付けが終了すると、セラミック部材２０と金属端子２２とが接合されたセラミックヒータ３０を、作業者が基台２から上方へ引き去り、次工程へ移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０７７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、生産性を向上させるため、ロウ付け後のセラミックヒータ３０を基台２から引き去る作業を自動化したいという要望がある。そして、部材を把持する一般的な技術として、真空吸着等が知られている。
しかしながら、金属端子２２と接合されたセラミック部材２０を真空吸着して基台２から自動的に引き上げると、金属端子２２(特にコの字部２２ｅ)が位置決め部６，８に引っ掛かって変形する場合がある。
これは、ロウ付けが基台２側にも流れて金属端子２２が基台２にわずかに固着したり、ロウ付け時の加熱によって金属端子２２が軟化してわずかな引っ掛かりでも変形し易くなるためと考えられる。
【０００６】
そこで、本発明は、セラミック部材と金属端子との接合時又は接合後のセラミック複合部材を高温処理した後、に基台から脱離させる際の金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させたセラミック複合部材の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のセラミック複合部材の製造方法は、セラミック部材と、該セラミック部材に接合される金属端子とを有するセラミック複合部材の製造方法であって、第１方向からみて前記セラミック部材の外側に前記金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、前記セラミック部材と前記金属端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めする位置決め部を有する基台を用い、前記セラミック部材と前記金属端子とを、前記接合時及び/又は前記接合の後に、前記位置決め部に位置決めした状態で高温処理する高温処理工程と、前記高温処理後の前記接合された前記セラミック部材と前記金属端子とを、別個に吸着して前記基台から前記第１方向側に引き、前記基台から脱離させる吸着脱離工程と、を有する。
【０００８】
このセラミック複合部材の製造方法によれば、接合時及び/又は接合の後に、セラミック部材と金属端子とを、位置決め部に位置決めした状態で高温処理する。次に接合された金属端子とセラミック部材とを、それぞれ別個に吸着して基台から第１方向側に引き、基台２から脱離させる。
これにより、第１方向からみてセラミック部材の外側に金属端子２２の少なくとも一部がはみ出すよう位置決め部に配置されていても、金属端子と接合されたセラミック部材を基台２から脱離させる際に、金属端子が位置決め部に引っ掛かって変形したり、基台にわずかに固着した金属端子が変形することを抑制する。
その結果、金属端子と接合されたセラミック部材を基台から自動で脱離させても、金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。
【０００９】
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記吸着脱離工程にて、前記金属端子が磁性を有する場合は該金属端子を磁力で吸着し、前記金属端子が非磁性の場合は該金属端子を減圧又は真空吸着をしてもよい。
このセラミック複合部材の製造方法によれば、金属端子の磁性の有無に応じて、最も確実に吸着できる吸着方法を選択できる。ここで、金属端子が磁性を有するとは、金属端子が常磁性であることをいう。
【００１０】
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記金属端子が磁性を有し、前記吸着脱離工程にて、永久磁石と、該永久磁石と前記金属端子との間に介在する磁性材料からなる吸着部材とを用い、前記吸着部材を介して前記永久磁石に吸着した前記金属端子を、前記永久磁石から前記吸着部材を離隔させることで前記永久磁石から脱離してもよい。
このセラミック複合部材の製造方法によれば、永久磁石と吸着部材を用いて金属端子の吸着及び脱離を行うことで、電磁石を用いる場合より、磁力が面方向に均一となるので、例えば複数のセラミック部材に対応した多数の金属端子を、１つ吸着部材で一度に吸着及び脱離でき、生産性をさらに向上させることができる。
【００１１】
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記セラミック複合部材がセラミックヒータであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、セラミック部材と金属端子との接合時又は接合後のセラミック複合部材を高温処理した後に、基台から脱離させる際の金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法によって製造されるセラミック複合部材を例示する斜視図である。
【図２】高温処理の際に、セラミック複合部材を配置する基台の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】吸着脱離工程に用いる吸着脱離装置の一例を示す側面図である。
【図６】吸着脱離装置の下面図である。
【図７】吸着脱離装置を用いた本発明の実施形態の一例を示す工程図である。
【図８】図７に続く工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明の実施形態に係るセラミック複合部材の製造方法が適用されるセラミック複合部材としては、図１に示したセラミックヒータ３０が例示され、基台２としては図２〜図４に示した位置決め部４，６，８を有するものが例示され、これらは既に説明したので説明を省略する。
セラミック複合部材（セラミックヒータ）３０は、セラミック部材２０と、セラミック部材２０に接合される金属端子２２とを有するものである。
【００１５】
本発明の実施形態に係るセラミック複合部材の製造方法は、まず、図２に示すように、上方からみてセラミック部材２０の外側に金属端子２２の少なくとも一部がはみ出すよう、基台２の位置決め部２，４，６に位置決めして配置する。
セラミック部材２０の外側に金属端子２２がはみ出さず、セラミック部材２０の内部に金属端子２２を配置した場合、金属端子２２と接合されたセラミック部材２０を基台２から引き去っても金属端子２２が引っ掛かって変形することがないので、本発明の対象としない。
ここで、上方Ｄ（図７（ｄ）参照）が特許請求の範囲の「第１方向」に相当する。
【００１６】
次に、このセラミック部材２０と金属端子２２とを、接合時及び/又は接合の後に、位置決め部２，４，６に位置決めした状態で高温処理する（高温処理工程）。
接合時の高温処理としては、上述のロウ付け接合部ＢＲへのロウ付けが例示される。この場合既に述べたように、セラミック部材２０と金属端子２２とを、位置決め部４，６，８に位置決めして載置し、電極パッド２０ｐと金属端子２２とが近接した状態で、ロウ付け接合部ＢＲに凝固したロウを配置し、全体を高温処理してロウを溶融させてロウ付けする。
接合後の高温処理としては、ロウ付け（接合）が施されたセラミックヒータ３０を、一旦基台２から脱離し、別途ロウ付け接合部ＢＲにメッキ処理し、その後にメッキ被膜の密着性向上や耐食性向上を目的としてセラミックヒータ３０を再度基台２の位置決め部４，６，８に位置決めして載置し、基台２毎高温処理してシンタリングすることが挙げられる。
【００１７】
又、高温処理工程は、接合時の高温処理と接合後の高温処理の少なくとも一方であればよく、両方を行ってもよい。
但し、接合前は、金属端子２２がセラミック部材２０と一体化しておらず、セラミック部材２０を基台２から引き去っても金属端子２２が変形する問題は生じないので、接合前の高温処理は含まない。
【００１８】
次に、高温処理後のセラミック部材２０と金属端子２２とを、別個に吸着して基台２から上方側に引き、基台２から脱離させる（吸着脱離工程）。
ここで、「別個に吸着」とは、セラミック部材２０と金属端子２２とをそれぞれ吸着することをいう。
【００１９】
図５は、吸着脱離工程に用いる吸着脱離装置１００の一例を示す側面図である。
吸着脱離装置１００は、吸着脱離部１１０と、吸着脱離部１１０を３次元移動させる移動部１０２とを備える。移動部１０２は、水平方向に延びる軌道１０２ａと、軌道１０２ａ上を走行する走行体１０２ｂと、走行体１０２ｂの下面と吸着脱離部１１０の上面との間に取り付けられるシリンダ１０２ｃとを備える。
シリンダ１０２ｃは、吸着脱離部１１０を走行体１０２ｂに吊り下げると共に、上下に伸縮して吸着脱離部１１０を上下に移動させる。
走行体１０２ｂは軌道１０２ａ上を水平方向に走行し、吸着脱離部１１０を水平方向に移動させる。
【００２０】
吸着脱離部１１０は、矩形板状でシリンダ１０２ｃの一端が取り付けられるベース１１０ｂと、ベース１１０ｂの下面にそれぞれ取り付けられる真空吸着部１２０及び磁力吸着部１３０とを有する。
真空吸着部１２０はセラミック部材２０を吸着し、磁力吸着部１３０は金属端子２２を吸着するようになっている。
【００２１】
真空吸着部１２０は、自身の下面に複数の吸着孔１２０ａを有し、吸着孔１２０ａをセラミック部材２０の外面に密着させて吸着孔１２０ａ内を排気して減圧又は真空にすることで、セラミック部材２０を吸着する。
磁力吸着部１３０は、板状の磁性材料（常磁性材料）からなる吸着部材１３０ａと、吸着部材１３０ａの上方に重なるように配置される板状の永久磁石（強磁性体）１３０ｂと、シリンダ１３０ｄと、支持ステー１３０ｅとを備える。吸着部材１３０ａは、例えばＳＵＳ４３０からなり、外部磁場が無い時は磁性を持たず、外部磁場がある時は磁性を持つ。
【００２２】
シリンダ１３０ｄは、ベース１１０ｂの下面と永久磁石１３０ｂの上面との間に取り付けられ、永久磁石１３０ｂをベース１１０ｂに対して上下に移動させる。
支持ステー１３０ｅは、永久磁石１３０ｂの挿通孔に挿通されると共に、ベース１１０ｂの下面と吸着部材１３０ａの上面との間に取り付けられ、吸着部材１３０ａをベース１１０ｂに固定すると共に、永久磁石１３０ｂの上下移動を妨げないようになっている。
そして、シリンダ１３０ｄを伸ばして永久磁石１３０ｂを下降させて吸着部材１３０ａに接触させると、永久磁石１３０ｂにより吸着部材１３０ａも磁性を帯び、磁性を有する金属端子２２を吸着できる。一方、シリンダ１３０ｄを縮めて永久磁石１３０ｂを上昇させて吸着部材１３０ａから離隔させると、吸着部材１３０ａが磁性を失い、金属端子２２を脱離する。
【００２３】
図６は、吸着脱離装置１００の下面図である。
真空吸着部１２０の下面には、それぞれセラミック部材２０を収容する断面が略半円形の凹部１２０ｒがセラミック部材２０の軸方向に沿って延び、複数の凹部１２０ｒが軸方向を揃えて隣接して形成されている。
又、複数（図５、図６では６個）の吸着孔１２０ａは、セラミック部材２０の軸方向に沿って一列に並び、セラミック部材２０の前後をバランス良く吸着できるようになっている。
このように、永久磁石１３０ｂと吸着部材１３０ａを用いて金属端子２２の吸着及び脱離を行うことで、電磁石を用いる場合より、磁力が面方向に均一となるので、例えば複数のセラミック部材２０に対応した多数（図２の例では、偶数）の金属端子２２を、１つ吸着部材１３０ａで一度に吸着及び脱離でき、生産性をさらに向上させることができる。
【００２４】
次に、図７、図８を参照し、吸着脱離装置１００を用いた本発明の実施形態の一例について具体的に説明する。
まず、図２のように、セラミック部材２０の外側に金属端子２２の少なくとも一部がはみ出すよう、基台２の位置決め部２，４，６，８にセラミック部材２０及び金属端子２２を配置し、両者をロウ付け接合部ＢＲにてロウ付けする（高温処理工程）。
そして、図７（ａ）に示すように、ロウ付けされたセラミック部材２０及び金属端子２２に向けて、上方から吸着脱離装置１００を近付ける。
さらに、図７（ｂ）に示すように、セラミック部材２０及び金属端子２２に、吸着脱離装置１００の真空吸着部１２０（吸着孔１２０ａ）及び吸着部材１３０ａをそれぞれ密着させる。
【００２５】
次に、図７（ｃ）に示すように、真空吸着部１２０（吸着孔１２０ａ）を真空引き（Ｖ）すると共に、永久磁石１３０ｂを下降させて吸着部材１３０ａに接触させる。これらにより、真空吸着部１２０及び吸着部材１３０ａが、それぞれセラミック部材２０及び金属端子２２を吸着する。
そして、図７（ｄ）に示すように、吸着脱離装置１００を基台２から上方Ｄに引き上げ、真空吸着部１２０及び吸着部材１３０ａにて、それぞれセラミック部材２０及び金属端子２２を別個に吸着した状態で、基台２から脱離させる（吸着脱離工程）。
【００２６】
次に、図８（ｅ）に示すように、それぞれセラミック部材２０及び金属端子２２を吸着した状態で、吸着脱離装置１００を後工程の配置部材（例えば、後工程のバスケット）２００に移動させる。
そして、図８（ｆ）に示すように、吸着脱離装置１００に吸着されたセラミック部材２０及び金属端子２２を配置部材２００に配置する。
さらに、図８（ｇ）に示すように、真空吸着部１２０（吸着孔１２０ａ）の真空引き（Ｖ）を停止すると共に、永久磁石１３０ｂを上昇させて吸着部材１３０ａから離隔させる。これにより、吸着脱離装置１００がセラミック部材２０及び金属端子２２を吸着しなくなるので、図８（ｈ）に示すように、吸着脱離装置１００を配置部材２００から引き上げ、図７（ａ）に戻る。
【００２７】
以上のように、本実施形態においては、まず、接合時及び/又は接合の後に、セラミック部材２０と金属端子２２とを、位置決め部４，６，８に位置決めした状態で高温処理する。次に接合された金属端子２２とセラミック部材２０とを、それぞれ別個に吸着して基台２から上方Ｄ（第１方向側）に引き、基台２から脱離させる。
これにより、上方Ｄ（第１方向）からみてセラミック部材２０の外側に金属端子２２の少なくとも一部がはみ出すよう位置決め部４，６，８に配置されていても、金属端子２２と接合されたセラミック部材２０を基台２から脱離させる際に、金属端子２２が位置決め部４、６，８に引っ掛かって変形したり、基台２にわずかに固着した金属端子２２が変形することを抑制する。
その結果、金属端子２２と接合されたセラミック部材２０を基台２から自動で脱離させても、金属端子２２の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
第１方向は、上記した上方に限らず、例えば、側方であってもよい。この場合、側方からみてセラミック部材の外側に金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、セラミック部材と金属端子が基台の位置決め部に位置決めして設置される。そして、セラミック部材と金属端子とは、基台から側方に引き去られて基台から脱離されることになる。
セラミック部材も、アルミナ等の円筒状のセラミック部材に発熱抵抗体を埋設した、セラミックヒータ用の部材に限られない。
なお、セラミック部材と金属端子とを吸着する際、セラミック部材をわずかに先に吸着してから金属端子を吸着すると、引き去り時にセラミック部材と金属端子が安定し易い。一方、これらを脱離する際は、その逆であるとよい。
【符号の説明】
【００２９】
２    基台
４，６，８    位置決め部
２０    セラミック部材
２２    金属端子
３０    セラミック複合部材（セラミックヒータ）
Ｄ    第１方向（上方）
１３０ａ    吸着部材
１３０ｂ    永久磁石
【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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