(57)【要約】【課題】ロウ付け中のロウ材の流れを良くし、リード部材のロウ付け強度を向上させることを可能にする。【解決手段】セラミック体にリード部材をロウ付けする際に載置するためのカーボン型であって、未反応のＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするカーボン型。【選択図】      図３
2004322121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック体にリード部材をロウ付けする際に載置するためのカーボン型であって、未反応のＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするカーボン型。
【請求項２】
密度が１．５〜１．９ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１記載のカーボン型。
【請求項３】
含水量が１．０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載のカーボン型。
【請求項４】
セラミック体にリード部材をロウ付けする際に載置するためのカーボン型を、水蒸気を含有した４００〜１１００℃の還元雰囲気で熱処理した後、前記カーボン型にセラミック体を載置してロウ付けを行うことを特徴とするロウ付け方法。
【請求項５】
前記還元雰囲気が露点１０℃以上であることを特徴とする請求項４記載のロウ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばセラミックヒータなどの電極をロウ付けするために使用するカーボン型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種センサの加熱、グローシステム、半導体の加熱、石油ファンヒータの点火などの用途で、セラミックヒータが広く使用されている。例えば、内燃機関の排気管中に装着されて排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサでは、特に低温時に酸素センサを良好に機能させるためにセンサの素子部を加熱する必要があり、その加熱用にセラミックヒータが使用されている。
【０００３】
この種のセラミックヒータ５１として、図５に示すように、円筒形のセラミック芯材５３の表面に、発熱抵抗体５４と電極引出部５５を形成したセラミックシート５２をこの順番で積層巻回した構造のものが種々提案されている（特許文献１〜５参照）。
【０００４】
セラミックシート５２の外周面上には、さらに電極パッド５７が形成され、電極引出部５５と電極パッド５７は、不図示のスルーホールにより接続されている。
【０００５】
さらに、電極パッド５７にリード部材６１が、ロウ材５９により固定された構造となっている。従来は、図６に示すように中実なカーボン型７１にセラミック体５６とリード部材６１とロウ材５９とを設置してロウ付けをしていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１９９７７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３４２５１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２８６０４７号公報
【特許文献４】
特開平７−２７２８３２号公報
【特許文献５】
特開平１１−１６６６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１〜５に記載のセラミックヒータにすると、前記セラミック体５６表面の電極パッド５７にリード部材６１をロウ付けする際に、ロウ材の流れが悪くなりロウ付け部の引張強度が低下するという問題があった。ロウ付けした際のロウ材の流れのばらつきが大きく、一旦流れが悪くなるとロウ付けの温度を上げても流れが改善できず、リード部材の引張強度を測定すると、流れの良いものに較べ悪いものは引張強度が２割以上低下することが判った。
【０００８】
例えば、特許文献１や特許文献４には、電極パッド５７にリード部材６１をロウ材５９により固定した例が示されており、ロウ材５９の硬度について検討しているが、ロウ付け時のカーボン型７１の選定についての検討がなされていなかった。
【０００９】
また、カーボン型７１にセラミック体５６、リード部材６１、ロウ材５９を組み立てた後、カーボン型７１を入炉などの作業のために移動させる場合、リード部材６１やロウ材５９がずれることにより不良が発生することがあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて、本発明のカーボン型は、セラミック体にリード部材をロウ付けする際に載置するためのカーボン型であって、未反応のＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、密度が１．５〜１．９ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
【００１２】
また、含水量が１．０重量％以下であることを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明のロウ付け方法は、カーボン型を、水蒸気を含有した４００〜１１００℃の還元雰囲気で熱処理した後、カ−ボン型にセラミック体を載置してロウ付けを行うこと使用することを特徴とする。
【００１４】
また、前記還元雰囲気が露点１０℃以上であることを特徴とする。
【００１５】
これらの改良により、ロウ材の流れが良好であり、リード部材のロウ付け部の耐久性良好なセラミックヒータを作製することが可能となった。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のカーボン型２１の実施形態を示す図であり、（ａ）に示したセラミック体６の表面に形成された電極パッド７にリード部材１１をロウ材９によりロウ付けするように組み立てた状態を示す上面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。
【００１８】
また、図２（ａ）は、本実施形態により作製されたセラミックヒータ１を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、その展開斜視図である。
【００１９】
セラミックシート２には、発熱抵抗体４、電極引出部５、スルーホール１０、電極パッド７が形成されている。発熱抵抗体４は、図２（ａ）に示すようにセラミックヒータ１の一方端１ａに配置され、セラミックヒータ１の長手方向に対して垂直方向に複数回蛇行するように形成されている。尚、発熱抵抗体４の形状および寸法は、セラミックヒータ１の使用目的に応じて、加熱対象に合わせて設定されている。
また、電極パッド７はセラミックヒータ１の後端側外周部１ｂに配置されている。
【００２０】
そして、電極パッド７はスルーホール１０を介して電極引出部５に接続され、さらに電極引出部５が発熱抵抗体４の両端部とそれぞれ接続されている。また、電極パッド７の表面には、メッキ層（不図示）が形成されその表面に必要に応じてリード部材１１がロウ材９により接合されている。
【００２１】
本発明のカーボン型２１の特徴は、上記ロウ付けの際に使用するカーボン型２１の不純物濃度にある。該カーボン型２１の含有する酸化されていない金属単体のＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度を１０００ｐｐｍ以下とすることにより、リード部材１１のロウ付け部１１ａのロウ流れ不良の発生を低減し、ロウ付け部１１ａの耐久性を改善することができる。
【００２２】
前記カーボン型２１の不純物として含有されるＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度が１０００ｐｐｍを越えるとリード部材１１のロウ付け時に、ロウ流れ不良が発生しやすくなるので好ましくない。これらの元素が、何らかの影響でロウ材中に拡散し、ロウ付けする対象の表面に酸化物もしくはガラス膜を形成し、これがロウ材の流れを悪くしているものと思われる。
【００２３】
さらに好ましくは、Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度を４００ｐｐｍ以下とすることが良く、理想的にはＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度を１００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
一般的には、ロウ材中に含有されるＳｉがロウ流れに対して影響するとされており、この含有量を通常５０ｐｐｍ以下に調整されているが、Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ，Ａｌについても同じような注意が必要であることが判った。
【００２５】
また、酸化物生成し、ロウ材のロウ流れを阻害する可能性のある不純物としては、他にＣｏ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉなどがあるが、これらの元素についても、同様に含有量を減少させることが好ましい。
【００２６】
ここで、上記の合計濃度の定量分析には蛍光Ｘ線分析もしくは原子吸光分析を用いて、金属単体とその酸化物を区別して定量することが可能である。
【００２７】
また、前記カーボン型２１を構成するカーボンの密度は、１．５〜１．９ｇ／ｃｍ３とすることが好ましい。カーボン型２１の密度をこの範囲にすることにより、カーボン型２１の熱容量を低減して加熱・冷却の効率を向上させることができる。
【００２８】
カーボンの密度が１．９ｇ／ｃｍ３を越えると、カーボン型２１の熱容量が大きいため、セラミック体６の加熱・冷却が遅くなるからである。また、カーボン型２１の密度が１．５ｇ／ｃｍ３未満であると、使用中の雰囲気によりカーボン型２１が消耗して強度劣化が進みやすく、セラミック体６やリード部材１１を収納する部分が欠けてしまい、これらの部品の保持の精度が低下するので好ましくない。ちなみに、カーボン型２１の作製に使用するグラファイトの理論密度は、２．３ｇ／ｃｍ３である。
【００２９】
また、前記カーボン型２１の含水量を１．０重量％以下とすることが好ましい。この含水量が１重量％より多いと、ロウ付け中の雰囲気中の湿度が増加し、電極パッド７の表面に形成されたメッキ層の表面が酸化し、ロウ材９の流れが悪くなるので好ましくない。また、この含水量は、カーボン型２１の密度を下げて且つカーボン型２１の比表面積を大きくすればするほど大きくなる。この含水量を減少させるには、カーボン型２１を３００℃以上の乾燥炉で１０時間以上保持するか、もしくはカーボン型２１を炉内で空焼きすれば良い。また、このような処理を施した後は、使用する直前まで相対湿度を４０％以下に保った保管庫内で保存することが好ましい。この含水量はカーボン型２１の冷却性とは別の指標であるが、使用上無視することはできない。
【００３０】
さらに好ましくは０．５重量％以下、理想的には０．２重量％以下の含水量とするとよい。
【００３１】
また、カーボン型２１の含水量は、まず、カーボン型２１の初期重量を測定し、３００℃の乾燥炉で１０時間以上保持し、相対湿度４０％×２０℃の恒湿恒温槽中で室温まで冷却して乾燥重量を測定し、その差を初期重量で除することにより測定することができる。
【００３２】
また、カーボン型２１は、相互接触により磨耗したり、衝撃により欠けが発生したりしやすいという欠点がある。そこで、カーボン型２１を上下に重ねる際に、図３に示したようにカーボン型２１の上部に耐熱性金属からなるピン２６を設置し、カーボン型２１の底に前記ピン２６に対応した穴を形成し、このピン２６を介してカーボン型２１同士が接触するようにすれば、カーボン型２１同士の接触による磨耗や欠けの発生を防止するとともに、重ねたカーボン型２１同士の滑りを防止することができるので、取り扱う際の作業性が向上する。
【００３３】
上記ピン２６の材質としては、耐熱性良好なＮｉやステンレス等の材料を使用することができる。
【００３４】
上記カーボン型２１中に含まれる上記不純物金属は、カーボン型２１が焼結される１８００℃以上の温度では、基材のカーボンにより還元されて金属となっているが、使用中の雰囲気中の水蒸気等による乖離酸素分圧により徐々に酸化される。そこで、水蒸気を含有する還元雰囲気中でカーボン型２１を処理すれば、カーボン型２１に含まれる不純物金属を酸化させることが可能となり、不純物金属がロウ材に対し悪影響を与えることを防止できる。
【００３５】
このように、水蒸気を含有する還元雰囲気中でカーボン型２１を熱処理すると不純物金属が酸化する理由は、熱力学的に水素より上記の金属の方が酸化しやすいためである。この時、雰囲気の温度を４００℃〜１１００℃にすれば、上記の酸化の速度が早くなる。
【００３６】
この温度が４００℃未満では、前記不純物金属の酸化速度が遅いため、カーボン型２１中に不純物金属成分が残留してしまうためロウ流れがなかなか改善しない。
また、雰囲気の温度は、高い方が不純物金属を酸化させるためには有利であるが、１１００℃以上より大きくするのは、炉の内壁の材質選定が難しくなるからである。ステンレス等の金属を内壁として選定した場合、使用中に内壁が変形し、使用できなくなってしまうからである。さらに好ましくは、雰囲気の温度を６００〜１０５０℃とすることが好ましい。
【００３７】
例えば、４００〜１１００℃程度の温度で露点を１０℃以上に調整した還元雰囲気中で１０時間以上熱処理すると、カーボン型２１に含まれるこれらの元素が効率良く酸化し、ロウ材中へ拡散し難くなるのでロウ流れ不良が発生し難くなる。露点１０℃以上とすることは、カーボン型２１に含有される不純物金属の酸化速度を上げるための処理時間を短縮するために有効である。
【００３８】
還元雰囲気を形成するためのガス雰囲気としては、通常は水素−窒素混合ガス雰囲気が使用されるが、水素ガスの代わりに、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、アミン系のガス等を使用することも可能である。
【００３９】
また、カーボン型２１の基材に含有される不純物としては、その他に熱処理することにより減少する水分や有機物があるが、これらは、本発明で規定する金属元素には含まれない。
【００４０】
また、本発明のカーボン型の他の実施形態として図３に示すように、前記セラミック体６と前記リード部材１１が当接されるように加工された勘合部７ａを有し、且つ、前記セラミック体６の長さＹ（ｍｍ）に対し３０％以上の部分で接触しないように長さＸ（ｍｍ）の座ぐり２２を加工したカーボン型２１上で、前記セラミック体６と前記リード部材１１をロウ付けすることも可能である。
【００４１】
このように、セラミック体６がカーボン型２１に当接しない部分の割合Ｘ／Ｙを３０％以上とすることにより、ロウ付け時のセラミック体６の加熱を早くするとともに、ロウ付け後の冷却を早くすることができる。これにより、ロウ材９が溶融している時間を短縮できるので、ロウ付け時にロウ材９中に溶解する金属成分であるリード部材１１やメッキ層の溶解量を減少させ、ロウ材９の硬度変化を抑制し、使用中の熱サイクルによるロウ付けしたリード部材１１の引張強度の低下を抑制することができる。
【００４２】
このように座ぐり加工を施し、セラミック体６にカーボン型２１が当接しない座ぐり２２の長さＸをセラミック体６の全長Ｙの３０％以上とするのは、これが３０％未満では、カーボン型２１の熱容量によりセラミック体６の温度がなかなか冷却されず、リード部材１１やメッキの金属がロウ材９中に溶解してロウ材９の硬度が上がってしまい、ロウ付け部の耐久性が低下するからである。
【００４３】
また、カーボン型２１に座ぐり２２を形成することは、ロウ付け時のガスの流路を形成することになり、カーボン型２１およびセラミック体６の加熱冷却の効率を向上させることになる。この座ぐり２２により、カーボン型２１の強度低下が予想される場合は、座ぐり２２に梯子状の補強部を残すようにしても構わない。さらに、好ましくは、この座ぐり２２の長さＸをセラミック体６の全長Ｙの５０％以上とすることが好ましい。
【００４４】
また、図４（ａ）は、本発明のセラミックヒータ１のロウ付けに使用するカーボン型２１の他の実施形態を示す平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）はそのＣ−Ｃ断面図である。このカーボン型２１に形成されたセラミック体６設置用の凹部２３は、図４（ｂ）に示すように全長方向の断面が略角型に形成されており、その一部に図４（ｃ）に示すようにＶ字型もしくはＵ字型のセラミック体支持部２５を形成すれば、セラミック体６とカーボン型２１との接触面積を小さくすると同時に、セラミック体６の加熱・冷却を早くすることが可能となる。リード部材１１についても、凹部２４でリード部材１１の両端部をしっかり保持するとともに、リード部材１１の中間部は座ぐり２３部分をカーボン型２１と非接触とした構造とすることが好ましい。
【００４５】
また、例えば、セラミック体６の位置合わせを考慮すると、カーボン型２１の凹部２３をセラミック体６の形状に加工することが好ましいが、ロウ付け時のセラミック体６の加熱冷却の効率を考慮すると、前記凹部２３の形状をセラミック体６の外径より大きな幅の角型にして、セラミック体６の両端部で位置合わせし、セラミック体６とカーボン型２１とは線接触もしくは点接触にすることが好ましい。転がり防止のためには、カーボン型２１の少なくとも一部にＶ字型もしくはＶ字型のセラミック体支持部２５を設け、セラミック体６の位置がずれないようにすれば良い。
【００４６】
なお、座ぐり２２については、上下に貫通した穴としても、図４（ｄ）に示すように一定の深さの凹部２４としても構わないが、ガスの通過による加熱冷却の効率を考えると上下に貫通した穴とした方が有利である。また、セラミック体６から座ぐり２２の壁面までの幅Ｊを３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上形成することが好ましい。座ぐり２２の深さＫについても同様である。なお、図中のセラミック体６の両側に示されている凹部２４は、リード部材１１を設置するためのものである。また、判り易くするためにセラミック体６を破線で示した。
【００４７】
要は、ロウ付けの際に、ロウ材９の溶解が不充分であれば、良好なメニスカス形状のロウ付けが形成されないため接合面積が小さくなり、リード部材１１が外れやすくなってしまうので好ましくない。また、ロウ材９が必要以上に溶解し過ぎると、リード部材１１やメッキを溶解してこれらが入る事によりロウ材９の硬度が増加して、ロウ付け部の耐久性が低下するので好ましくない。
【００４８】
また、前記ロウ材９は、前記リード部材１１に予め融着された状態でロウ付けすることも可能である。これにより、セラミック体６の電極パッド７付近にロウ材９を組み付けた場合の組み付け不良による不良の発生を防止することができる。
【００４９】
また、組み付けたリード部材１１やロウ材９を接着剤で固定して移動時の外れを防止し、熱処理時には分解して接着剤が残らないようにすれば、ずれや外れによる不良の発生を防止することができる。
【００５０】
ロウ材９としては、Ａｇ−Ｃｕロウ、Ａｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕ−Ｃｕロウ、Ａｕ−Ｎｉロウなど色々なものを使用することができる。
【００５１】
次に、セラミック体６に使用するセラミックシート２の製造方法の一例について説明する。まず、Ａｌ２Ｏ３を主成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を適宜混合したセラミック粉末を準備し、さらに、有機バインダー、有機溶剤を適宜混合してスラリーとし、これをドクターブレード法でシート状に成形する。
【００５２】
その後、セラミックヒータ１の電極パッド７と電極引出部５の導通を取るためのスルーホール１０を形成し、該スルーホール１０にＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属粉末とセラミックシート２と同様の組成のセラミック粉末を分散させたインクを充填し、セラミックシート２の表面に発熱抵抗体４および電極引出部５を、さらにその裏面に電極パッド７を、Ｗを主成分とするペーストを用いてプリント印刷することにより、電極引出部５と電極パッド７とがスルーホール１０で接続されるようにする。また、必要に応じて発熱抵抗体４および電極引出部５の上にセラミックからなる保護層を形成しても構わない。このセラミックシート２を適当な大きさに切断した後、セラミックシート２の表面に密着液を塗布して、前記セラミック芯材３に密着させ、還元雰囲気中１５００〜１６５０℃の温度で焼成して棒状のセラミックヒータ１を得る。
【００５３】
また、セラミック原料粉末の主材料としては、セラミックスであればどのようなもの（例えば、ムライトやスピネル等のアルミナ類似のセラミックなど）を用いてもよい。そして、焼成促進剤としては、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ以外に酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を配合してもよく、焼成過程において酸化物となりえるもの、例えば、炭酸塩などの各種塩や水酸化物として配合してもよい。
【００５４】
まず、セラミックシート２の表面に、厚さ１０〜３０μｍのＷ、Ｍｏ、Ｒｅの内１種以上の金属からなる高融点金属ペーストから成る複数組の発熱抵抗体４、及び電極引出部５をスクリーン印刷法等により形成する。このとき、各発熱抵抗体４、および電極引出部５がセラミックシート２の長手方向に配置されるようにする。
【００５５】
次に、セラミック芯材３の製造法について、以下に説明する。セラミック原料粉末に、溶剤および結合剤としてメチルセルロース１％，ワックス１５％，水１０％を添加して混練する。そして、押出成形法で円筒状に成形し、所定寸法に切断後、１１００〜１２５０℃で仮焼することにより、セラミック芯材３を作製する。
【００５６】
【実施例】
表面に厚み２０μｍのＷからなる発熱抵抗体４、電極引出部５をプリントし、その裏面に電極パッド７を形成し、スルーホール１０で電極引出部５と電極パッド７を接続した厚み０．３ｍｍのアルミナからなるセラミックシート２を、アルミナからなるセラミック芯材３の表面に発熱抵抗体４が内周面になるように密着し、１６００℃で焼成することにより、セラミック体６を得た。
【００５７】
該セラミック体６の電極パッド７にＮｉメッキを施し、外径０．６ｍｍφのＮｉ線からなるリード部材１１、Ａｇ−Ｃｕロウからなるロウ材９を図２に示すようにカーボン型２１の凹部２３に組み立てて、最高温度８５０℃のＨ２−Ｎ２混合ガスからなる還元雰囲気に調整したトンネル炉中を用いてロウ付けを実施した。
【００５８】
この時、不純物濃度を４〜１０３４ｐｐｍの範囲で変量したカーボン型２１を準備し、これらのカーボン型２１を１回同じ炉中で空焼きし灰分を除去した後、カーボン型２１によるリード部材１１のロウ付けを各ロット５０本づつ実施した。
【００５９】
そして、ロウ付け後のロウ付け部１１ａの状態を確認し、図１（Ｃ）に示すように該ロウ付け部１１ａの面に鉛すず半田１２でワイヤ１３を固定して、垂直方向Ｆへの引張強度を測定し、その最小値をデータとした。引張強度の最小値を評価する理由は、ロウ流れにばらつきがあり、引張強度の最小値を取った方がカーボン型２１の不純物の影響を評価しやすいと判断したからである。
【００６０】
その結果を表１に示した。
【００６１】
【表１】
2004322121.tif 000003
【００６２】
表１から判るように、カーボン型２１のＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度が１０００ｐｐｍを越える比較例１、２は、ロウ材の流れが悪くなり、このためリード部材１１の最低引張強度が４０Ｎ以下に低下した。これに対し、前記濃度が１０００ｐｐｍ以下である実施例３〜９は、ロウ材の流れが改善し、引張強度の最小値が６０Ｎ以上となった。特に、前記合計濃度を４００ｐｐｍ以下としたカーボン型２１を用いてロウ付けした実施例３〜９は、引張強度の最小値が９０Ｎ以上となり、特に前記合計濃度を１００ｐｐｍ以下とした実施例５〜９は、引張強度の最小値が１００Ｎ以上となった。
【００６３】
また、Ｃａ量に着目して、カーボン型２１のＣａ含有量を０．２〜１０３０ｐｐｍまで変量した比較例３および実施例１１〜１３、１８において、Ｃａ含有量が１０３０ｐｐｍである比較例３は、ロウ流れが悪く引張強度の最小値が２９Ｎとなった。これに対し、Ｃａ含有量が１０００ｐｐｍ以下であるＮｏ．１１〜１３、１８は、良好なロウ流れ性を示し、引張強度の最小値が６０Ｎ以上を示した。特に、Ｃａ量が４００ｐｐｍ以下であるＮｏ．１２、１３、１８は９０Ｎ以上、また特にＣａ含有量が１００ｐｐｍ以下であるＮｏ．１３、１８は１１０Ｎ以上の引張強度となった。
【００６４】
また、Ｓｉ量に着目して、カーボン型２１のＳｉ含有量を３．９〜１０１５ｐｐｍまで変量した比較例４および実施例１５〜１８において、Ｓｉ含有量が１０１５ｐｐｍである比較例４は、ロウ流れが悪く引張強度の最小値が３１Ｎとなった。これに対し、Ｓｉ含有量が１０１５ｐｐｍ以下である実施例１５〜１８は、良好なロウ流れ性を示し、引張強度の最小値が６０Ｎ以上を示した。特に、Ｓｉ量が４００ｐｐｍ以下である実施例１６〜１８は９０Ｎ以上、さらにＳｉ含有量が１００ｐｐｍ以下である実施例１７、１８は１１０Ｎ以上の引張強度となった。
【００６５】
次に他の実施例として、前記カーボン型２１の密度を１．４、１．５、１．６、１．８、１．９、２．０ｇ／ｃｍ３と変更し、適宜座ぐり加工を施したものを準備し、４００℃で空焼きしたのち、湿度４０％以下の乾燥室で冷却することにより含水量を０．２重量％以下にしたカーボン型２１に、電極パッド７近傍にクロメル−アルメル熱電対を設置してそれぞれロウ付けを実施し、出炉時の熱電対温度と、各サンプルのロウ付け部１１ａ付近のロウ材９へのＮｉの溶解量を確認した。座ぐり割合は、セラミック体６の長さＹに対する座ぐり２２の長さＸの割合（非接触となる部分の割合）で示した。座ぐり２２とセラミック体６の幅Ｊは、セラミック体６から両側５ｍｍとした。
【００６６】
ここで、カーボン型２１の不純物金属量は２１０ｐｐｍで統一し、出炉時温度はロウ付け可能な最低温度のことである。
また、ここで使用したＡｇ−Ｃｕロウは共晶合金であり、ＡｇとＣｕは、Ａｇの中にＣｕの島が分散したような組織となる。また、ＮｉはＡｇにはほとんど溶解せずＣｕの部分に偏析するので、Ｎｉの溶解量の測定は、Ｎｉ線近傍の島状に析出したＣｕの部分に含まれるＮｉを、エネルギー分散型のＸ線マイクロアナライザを用いてカウント比較し、Ｃｕのピークに対するＮｉのピークの比率で評価した。
【００６７】
また、ロウ付け部１１ａの耐久性は、該ロウ付け部１１ａを３００℃の恒温槽に５分間保持し、恒温槽からこれを取り出してファンで強制空冷するサイクルを１１００サイクル実施した際のロウ付部１１ａの面に垂直方向Ｆへの引張強度の劣化の変化量を評価した。
【００６８】
サンプルは、２０個評価してその平均を測定値とした。
【００６９】
また、カーボン型２１の耐久性は、トンネル式の１１００℃の還元炉にカーボン型２１を１サイクル２時間で出し入れするサイクルを３００サイクル繰り返した後の磨耗した重量率を評価した。各ロット１０枚のカーボン型２１についての平均した結果を表２に示した。
【００７０】
【表２】
2004322121.tif 000004
【００７１】
表２から判るように、カーボン型中の未反応の不純物金属元素量を２１０ｐｐｍに統一して、カーボン型密度を変化させた結果（実施例１９〜２３）、カーボン型密度が大きい場合は、カーボン型の耐久性高くなるものの、出炉温度が高くなりＮｉ溶解量が増えるためロウ付け部１１ａの耐久性が悪くなることから、両方の耐久性を満たすカーボン型２１の密度は、実施例２０〜２２の密度１．５〜１．９ｇ／ｃｍ３が好ましいことがわかる。
【００７２】
さらに、上記カーボン型２１の密度を１．７ｇ／ｃｍ３に統一して、カーボン型の含水率を変化させた結果（実施例２１、２４、２５）、カーボン型２１の含水率が１重量％より大きい場合は、出炉温度が高くなりＮｉ溶解量が増えるためロウ付け部１１ａの耐久性が悪くなることから、実施例２１、２４の含水率１重量％以下が好ましいことがわかる。
【００７３】
さらに、カーボン型の含水率を０．２重量％に統一して、カーボン型２１の座ぐり割合を変化させた結果（実施例２１、２６〜２８）、カーボン型２１の座ぐり割合が大きい場合は、出炉温度が低くなりＮｉ溶解量が減るためロウ付け部１１ａの耐久性が良くなることから、実施例２１、２８の座ぐり割合３０％以上が好ましいことがわかる。
【００７４】
次に他の実施例として、還元雰囲気中で処理したカーボン型でもってロウ付けした結果を説明する。
【００７５】
【表３】
2004322121.tif 000005
【００７６】
カーボン型（不図示）としては未反応の不純物金属元素量を１０００ｐｐｍ、密度を１．７ｇ／ｃｍ３、含水率を０．２重量％、座ぐり割合０％のものを用意し、窒素―水素を充填したオーブン内の還元雰囲気中に投入して前処理した。
【００７７】
このときの還元雰囲気温度を変化させたカーボン型をロウ付けに使用した結果（実施例２９〜３３）、高い還元雰囲気中で処理したカーボン型で最低引張強度が高くなることから、実施例２９、３１、３２の還元雰囲気温度４００〜１０００℃が好ましいことがわかる。
【００７８】
さらに、還元雰囲気中の温度を７００℃に統一して、還元雰囲気中の露点を変化させたカーボン型をロウ付けに使用した結果（実施例２９、３４、３５）、高い露天で処理したカーボン型で最低引っ張り強度が高くなることから、実施例２９、３５の露点１０℃以上が好ましいことがわかる。
【００７９】
このように、カーボン型中および表面の未反応の不純物金属元素を還元雰囲気中で処理すれば、ロウ流れ不良を改善できるため引っ張り強度を改善することができることがわかる。
【００８０】
ここで出炉時の温度が高いということは、セラミック体６がより長く高温に保持されていたことを意味し、ロウ材９に接するリード部材１１や電極パッド７の表面に形成されたメッキ層がロウ材９中に溶解されやすくなる。
【００８１】
また、Ｎｉ溶解量は、Ｘ線マイクロアナライザを用いてＣｕのピークに対するＮｉピークを測定した。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、セラミック体にリード部材をロウ付けする際に載置するためのカーボン型であって、該カーボン型の含有するＣａ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌの合計濃度が１０００ｐｐｍ以下とすることにより、ロウ付け中のロウ材の流れを良くすることができるようになり、リード部材のロウ付け強度を向上させることが可能となる。
【００８３】
また、前記カーボン型の密度を１．５〜１．９ｇ／ｃｍ３とすることにより、カーボン型の冷却性を改善することができる。
【００８４】
また、前記カーボン型の含水量が１．０重量％以下とすることにより、ロウ付け中の雰囲気中の含水量を低減し、ロウ流れ不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のカーボン型の一例を示す上面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）引っ張り強度測定方法を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明のカーボン型に設置するセラミックヒータの斜視図の一例であり、（ｂ）はそのセラミックヒータの展開斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明のカーボン型の一例を示す上面図であり、（ｂ）は、そのＺ−Ｚ断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のカーボン型の一例を示す平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
【図５】従来のセラミックヒータの斜視図である。
【図６】（ａ）は、従来のカーボン型の一例を示す上面図であり、（ｂ）はそのＺ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
１    ：セラミックヒータ
１ａ  ：一方端
１ｂ  ：後端側外周部
２    ：セラミックシート
３    ：セラミック芯材
４    ：発熱抵抗体
５    ：電極引出部
６    ：セラミック体
７    ：電極パッド
７ａ  ：勘合部
９    ：ロウ材
１０  ：スルーホール
１１  ：リード部材
１１ａ：ロウ付け部
１２  ：ワイヤ
１３  ：鉛すず半田
２１  ：カーボン型
２２  ：座ぐり
２３  ：凹部
２４  ：凹部
２５  ：セラミック体支持部
５１  ：セラミックヒータ
５２  ：セラミックシート
５３  ：セラミック芯材
５４  ：発熱抵抗体
５５  ：電極引出部
５６  ：セラミック体
５７  ：電極パッド
５９  ：ロウ材
６１  ：リード部材
７１  ：カーボン型
【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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