(57)【要約】【課題】無電解メッキ層中のホウ素量が多いとロウ材の流れ性を阻害し、ロウ材の流れ不良を引き起こし、セラミックヒータ使用時の熱サイクルによって接合部の強度が低下し易くなる。【解決手段】セラミック体２中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッド４を上記セラミック体２の表面に備え、上記電極パッド４の表面にメッキ層５を形成し、ロウ材６を介してリード部材７を取着してなるセラミックヒータにおいて、上記メッキ層５の表面におけるホウ素（Ｂ）１４の量を１重量％以下とする【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面にメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータにおいて、上記メッキ層の表面におけるホウ素（Ｂ）の量を１重量％以下としたことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
上記メッキ層の表面における炭素（Ｃ）の量を１０重量％以下としたことを特徴とする請求項２記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
上記メッキ層は、無電解メッキによって形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面にメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータの製造方法であって、発熱抵抗体を内蔵したセラミック体の電極パッドの表面にメッキ層を形成した後、熱処理を施し、還元雰囲気中で焼付処理をすることによってロウ材を介してリード部材を接合す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】
上記熱処理は、温度を８００〜１２００℃、水蒸気分圧を９００Ｐａ以上と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、自動車用の空燃比検知センサ加熱用ヒータや気化器用ヒータ、半田ごて用ヒータなどに使用するセラミックヒータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空燃比センサ加熱用ヒータ等の自動車用のヒータとして図３（ａ）に示すようなセラミックヒータ２１が多用されており、例えば、特許文献１や特許文献２に示されているように、アルミナを主成分とするセラミック体２２中に、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属からなる発熱抵抗体２３を内蔵し、電極パッド２４を介してリード部材２７が接合されている。
【０００３】
上記円柱状のセラミックヒータ２１を製造する場合は、図３（ｂ）に示すようにセラミック芯材２０とセラミックシート２８を用意し、セラミックシート２８の一方面にＷ、Ｒｅ、Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印刷して発熱抵抗体２３と電極引出部２３ａを形成した後、これらを形成した面が内側となるようにセラミックシート２８を上記セラミック芯材２０の周囲に巻付け、全体を焼成一体化することによりセラミックヒータ２１としていた。
【０００４】
セラミックシート２８上には、発熱抵抗体２３に電極引出部２３ａが接続され、該電極引出部２３ａの末端にスルーホール（不図示、以下同じ）が形成され裏面の電極パッド２４と該電極引出部２３ａが接続されている。スルーホールには、必要に応じて導体ペーストが注入される。
【０００５】
そして、図３（ｃ）に示す電極パッド２４部周辺の部分断面図のように、セラミックヒータ２１は側面に露出した電極パッド２４の表面にはＮｉ等からなるメッキ層２５が形成され、電極パッド２４にリード部材２７ロウ材２６の流れ性を良くする。そして、メッキ層２５上にロウ材２６を塗布しＮｉ等からなるリード部材２７を還元雰囲気中で焼付処理（ロウ付け）を施して接合する。このリード部材２７から通電することにより発熱抵抗体２３が発熱する仕組みである。
【特許文献１】特開平１１−３５４２５５号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のセラミックヒータでは、ロウ材２６によってリード部材２７を接合するために還元雰囲気中で焼付処理を施す際、ロウ材６を溶融させるために焼付処理の温度を６００℃以上とする必要がある。しかし、６００℃以上となると、電極パッド２４の表面に形成するメッキ層２５に含有するホウ素（Ｂ）が還元雰囲気ガスに含有される窒素（Ｎ）と反応して、図３（ｃ）に示すようにメッキ層２５の表面に窒化ホウ素（ＢＮ）３４を生成する。この窒化ホウ素３４の生成量が多くなると、メッキ層２５上に形成するロウ材２６の流れを阻害し、ロウ材２６の良好なメニスカスの形成が阻害される。そのため、ロウ材２６による接合面積が小さくなり、セラミック体２２とロウ材２６との熱膨張差により発生する応力を小さな接合面積で支えることになるため、使用中の熱サイクルによりリード部材２７の引張強度が低下するという問題があった。
【０００７】
同様に、メッキ層２５中に含有されている有機成分である炭素（Ｃ）３２がメッキ層２５の表面に形成され、この炭素３２がロウ材２６の流れを阻害し、ロウ材２６の流れ不良を引き起こしてしまう。
【０００８】
特に、自動車用に使用するセラミックヒータ２１については、リード部材２７の接続強度の高いものが要求されており、上述の問題は重要なものであった。
【０００９】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、本発明の目的は、セラミックヒータ２１の電極パッド２４から酸化するのを抑制するとともに、リード部材２７の接合強度を向上させることで耐久性が良好なセラミックヒータ２１を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセラミックヒータは、セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面に無電解法によりメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータにおいて、上記電極パッドのメッキ層表面のホウ素（Ｂ）の量を１重量％以下としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のセラミックヒータは、メッキ層の表面における炭素（Ｃ）の量を１０重量％以下とすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のセラミックヒータの製造方法は、無電解メッキによって形成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセラミックヒータの製造方法は、セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面にメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータの製造方法であって、発熱抵抗体を内蔵したセラミック体に電極パッドを形成した後、該電極パッドの表面にメッキ層を形成した後、熱処理を施し還元雰囲気中で焼付処理をすることによってロウ材を介してリード部材を接合することを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
【００１４】
また、本発明のセラミックヒータの製造方法は、上記熱処理について、温度を８００〜１２００℃、水蒸気分圧を９００Ｐａ以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセラミックヒータは、セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面に無電解法によりメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータにおいて、上記電極パッドのメッキ層表面のホウ素（Ｂ）の量を１重量％以下とすることにより、メッキ層の表面にロウ材の流れを阻害する窒化ホウ素（ＢＮ）の生成を抑制することができるため、ロウ材との接合面積を減少させることなく、リード部材の接合強度を高ものに保持し、耐久性の高いセラミックヒータを得ることができる。
【００１６】
また、本発明のセラミックヒータは、メッキ層の表面における炭素（Ｃ）の量を１０重量％以下とすることにより、上記同様にロウ材の流れ性を改善し、リード部材の接合強度を高ものに保持し、耐久性の高いセラミックヒータを得ることができる。
【００１７】
さらに、本発明のセラミックヒータの製造方法は、セラミック体中に発熱抵抗体を内蔵し、該発熱抵抗体に通電する電極パッドを上記セラミック体の表面に備え、上記電極パッドの表面にメッキ層を形成し、ロウ材を介してリード部材を取着してなるセラミックヒータの製造方法であって、発熱抵抗体を内蔵したセラミック体の電極パッドの表面にメッキ層を形成した後、熱処理を施し、還元雰囲気中で焼付処理をすることによってロウ材を介してリード部材を接合することにより、メッキ層表面のホウ素（Ｂ）や炭素（Ｃ）の生成を防止し、接合部の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のセラミックヒータの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明のセラミックヒータ１の一実施形態を示すものであり、図１（ａ）はセラミックヒータ１の部分切り欠き斜視図であり、（ｂ）は、そのセラミック体２部分の展開図である。
【００２０】
本発明のセラミックヒータ１は、図１（ａ）に示すようにセラミック体２中に発熱抵抗体３を内蔵し、発熱抵抗体３の端部と通電する電極パッド４をセラミック体２の表面に備え、電極パッド４にメッキ層５を形成するとともに、ロウ材６を介してリード部材７が接合されている。
【００２１】
このようなセラミックヒータ１は、同図（ｂ）に示すようにセラミックシート８の表面に、発熱抵抗体３と電極引出部３ａが形成され、さらに、その裏面側に形成される電極パッド４との間をスルーホールで接合した構造となっている。こうして準備されたセラミックシート８をセラミック芯材１０に発熱抵抗体３が内側になるように密着焼成することによって発熱抵抗体３を内蔵したセラミック体２を得ることができる。
【００２２】
上記セラミックヒータ１は、例えば外径が２〜２０ｍｍ、長さが４０〜２００ｍｍ程度の円柱状で、自動車の空燃比センサ加熱用に用いる場合には、外径が２〜４ｍｍ、長さが４０〜６５ｍｍとすることが好ましい。
【００２３】
上記セラミック体２を構成するセラミックシート８は、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス等の各種セラミックスからなり、特に、アルミナセラミックスからなることが好ましく、例えば、Ａｌ２Ｏ３を８８〜９５重量％、ＳｉＯ２を２〜７重量％、ＣａＯを０．５〜３重量％、ＭｇＯを０．５〜３重量％、ＺｒＯ２を１〜３重量％からなるアルミナセラミックスを用いることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３含有量は８８重量％未満となると、ガラス質が多くなるため通電時のマイグレーションが大きくなる恐れがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が９５重量％を超えると、セラミック体２中に内蔵された発熱抵抗体３の金属層内に拡散するガラス量が減少し、セラミックヒータ１の耐久性が劣化する恐れがある。
【００２４】
上記セラミック体２には発熱抵抗体３が内蔵されており、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするものであり、図１（ｃ）に示すように発熱抵抗体３のパターンに欠陥ｂが生じた場合、その欠陥部分の幅ｔがパターン幅Ｔの１／２以下とすることが好ましい。これは、上記欠陥の幅ｔがパターン幅Ｔの１／２を越えると、この部分で局部発熱し、発熱抵抗体３の抵抗値が大きくなり耐久性が劣化するためである。
【００２５】
このような欠陥が発生する原因は、発熱抵抗体３をプリント形成する時に、プリント製版にゴミが付着したためパターンが欠けてしまったり、異物が混入し焼成時に焼失したりすることにより発生するものと思われる。プリントや密着工程で、生のセラミックシート８を取り扱う工程があるが、この工程の清浄度を向上させるとともに、万一の欠陥の発生に関して、上記寸法以上の欠陥を取り除くための検査工程の整備が重要である。
【００２６】
また、自動車用のヒータとして用いる場合には、上記発熱抵抗体３の発熱長さが３〜１５ｍｍとなるようにすることが好ましい。この発熱長さが３ｍｍより短くなると、通電時の昇温を早くすることができるが、セラミックヒータ１の耐久性を低下させる。一方、１５ｍｍより長くすると昇温速度が遅くなり、昇温速度を早くしようとするとセラミックヒータ１の消費電力が大きくなる。
【００２７】
なお、上記発熱長さとは、図１（ｂ）で示す発熱抵抗体３における往復パターンの部分の長さｆを示す。この発熱長さｆは、用途により種々選択されるものである。
【００２８】
さらに、上記発熱抵抗体３の両端部には電極引出部３ａが形成されており、図２の部分拡大図のように、発熱抵抗体３の端部に形成された電極引出部３ａにはスルーホール９を介して発熱抵抗体３に通電するための電極パッド４が接続されている。
【００２９】
上記電極パッド４は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属を主成分とするメタライズ層からなる。
【００３０】
また、図２（ａ）に示す部分拡大図のように、電極パッド４の表面にはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｄ等のうち１種以上からなるメッキ層５を１〜５μｍの厚みで形成するとともに、メッキ層５上にロウ材６を介してリード部材７がロウ材６によって接合されている。
【００３１】
メッキ層５は、無電解メッキによって形成することが好ましく、電解メッキではメッキ層５の厚みが不均一になりやすいが、無電解メッキではメッキ層５の厚みを均一に形成することが可能である。なお、電界メッキは、被メッキ物に電界を掛けてメッキ層５を形成するが、電界を掛けた際の電流密度の分布により厚みが大きくばらつく。これに対して、上記無電界メッキは表面に均一にメッキ層５を形成することができる利点がある。この厚みばらつきを判定することにより、メッキ層５が無電界メッキであるか否かを確認することができる。
【００３２】
さらに、無電解メッキでは、リン（Ｐ）系、ホウ素（Ｂ）系のメッキが多用されているが、リン系のものはホウ素系に比べて耐熱性が劣るため、セラミックヒータ１のメッキ層５としてはホウ素系が好ましい。
【００３３】
ここで、本発明のセラミックヒータ１では、上記電極パッド４上のメッキ層５の表面におけるホウ素（Ｂ）の量を１重量％以下に特定することが重要である。
【００３４】
メッキ層５には微量のホウ素（Ｂ）が含有されているが、メッキ層５上にロウ材６を介してリード部材７を接合する際、電極パッド４やロウ材６、リード部材７が酸化しないように還元雰囲気ガス中で焼付処理して接合するため、このガス中に含有する窒素（Ｎ２）とメッキ層５中のホウ素が反応してメッキ層５の表面に窒化ホウ素（ＢＮ）１４、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）等のホウ素化合物を生成する。このメッキ層５の表面に生成したホウ素化合物のホウ素の量が１重量％を超えると、メッキ層５の表面に多数の窒化ホウ素１４が生成し、この窒化ホウ素１４はロウ材６との濡れが悪いためにリード部材７を接合するために用いるロウ材６の流れ性が悪くなり、ロウ材６の良好なメニスカスの生成を阻害し、リード部材７とロウ材６との接合面積が減少し、リード部材７の接合強度が低下し、セラミックヒータの耐久性が低下する。
【００３５】
したがって、上記電極パッド４上のメッキ層５の表面に析出するホウ素（Ｂ）の量を１重量％以下に特定することで、図２（ｂ）に示すように窒化ホウ素１４の生成が抑制され、メッキ層５上のロウ材６との接合面積を増加させることができ、リード部材７を強固に接続することができる。また、ホウ素の量は０．３重量％、さらに好ましくは０．１重量％以下とすることがより好ましい。
【００３６】
なお、上記メッキ層５の表面におけホウ素の量を測定するには、オージェ分析によりホウ素の量を測定することができ、例えば、５ｋＶ×１０ｎＡの電子線を被測定物の表面に照射し、これにより励起されて出てきたオージェ電子を分析して、表面数ナノメーター程度の極表面の成分を定量分析することができる。ここでは、メッキ層５の表面に生成した窒化ホウ素の量を抑制すればよいが、このオージェ分析では生成した元素の量をセラミックヒータに電子線を照射するだけで測定できるため、メッキ層５表面に生成したホウ素を非常に高精度に測定することができる。そのため、オージェ分析で測定できるホウ素の量を特定することでメッキ層５の表面に生成する窒化ホウ素の量も管理するものである。これらホウ素が全て窒化ホウ素１４として生成されたものであるとしても、その窒化ホウ素の量は、Ｂの分子量（１０．８２）、ＢＮの分子量（２４．８２８）であることから、ＢＮの量（重量％）＝Ｂの量×（２４．８２８／１０．８２）で算出することができ、ホウ素の量を上記のように１重量％以下とすると、窒化ホウ素の生成量は２．３重量％以下となり、ロウ材６との接合面積を阻害しない範囲に抑制することができる。
また、メッキ層５の表面の炭素（Ｃ）の量を１０重量％以下とすることが好ましい。
【００３７】
これにより、上記ホウ素と同様に図２（ｂ）に示すようにメッキ層５の表面の炭素１５の生成量を抑制でき、リード部材７の引張強度の耐久性をより向上させることが可能となる。炭素１５は、窒化ホウ素１４と同様にメッキ層５の表面に生成してくる。この炭素１５は、メッキ層５を形成した時にメッキ層５中に取り込まれた有機物やメッキ後の工程で表面に付着した有機物から生成したものと考えられる。炭素１５も窒化ホウ素１４と同様にロウ材６との濡れ性が悪い材料であり、これがメッキ層５の表面に存在すると、ロウ材６の流れ性が悪くなり、リード部材７の引っ張り強度の耐久性が低下する原因となるからである。さらに、上記炭素１５の量を２．５重量％以下とすることがより好ましい。
【００３８】
なお、メッキ層５の表面の炭素１５の量も、オージェ分析により測定することができ、得られたセラミックヒータのまま測定することができる。
【００３９】
このようにメッキ層１２の表面のホウ素、炭素の量を調整するには、発熱抵抗体３を内蔵したセラミック体２の電極パッド４の表面にメッキ層５を形成した後、熱処理を施すことが重要である。
【００４０】
メッキ層５にロウ材６を介してリード部材７を接合する際の焼付処理の前に予めメッキ層５に熱処理を施すことで、メッキ層５中のホウ素と、熱処理による還元雰囲気中の酸素によって酸化ホウ素を生成させ、さらに温度の上昇にともなって酸化ホウ素を除去するとともに、メッキ層５中の炭素を除去する仕組みである。このように、メッキ層５中に含有するホウ素や、有機物を予め除去して、ロウ材６の焼付処理時にメッキ層５の表面に生成する窒化ホウ素１４や炭素１５の量を抑制し、リード部材７の引張強度の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
また、熱処理の条件として、還元雰囲気ガス中で温度を８００〜１２００℃、水蒸気分圧を９００Ｐａ以上とすることが好ましい。
【００４２】
温度が８００℃未満であるとホウ素と酸素の反応が不十分となりメッキ層５中にホウ素が残留し、リード部材７とロウ材６の接合時、還元雰囲気ガス中の窒素と残留したホウ素が反応し、ロウ材６の流れを阻害する窒化ホウ素１４を多量に生成してしまうからである。一方、１２００℃を越えると、メッキ層５の金属成分と電極パッド４の金属成分が反応して、電極パッド４周辺に金属化合物を形成する恐れがあるためである。
【００４３】
また、水蒸気分圧が９００Ｐａ未満となると、酸素量が不足し、メッキ層５中のホウ素の酸化反応が不十分となり、ホウ素がメッキ層５中に残留し易くなるため、焼付処理時に窒化ホウ素１４が生成しやすくなる。さらに、水蒸気分圧の上限としては、電極パッド４やメッキ層５が酸化しない程度としなければならない。電極パッド４の材料としてＷを用い、メッキ層５としてＮｉを使用する場合、少なくとも水蒸気分圧６０００Ｐａ程度までは使用可能である。
【００４４】
同様にメッキ層５中に含有する有機物も上記のような水蒸気分圧の還元雰囲気ガス中で熱処理すればメッキ層５の表面に生成する炭素の量を低減することが可能となる。
【００４５】
さらに、上記メッキ層５上には、リード部材７を接合するためにロウ材６を塗布する。このロウ材６は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等を主成分とし、必要に応じてバインダとなる樹脂や活性金属であるＴｉ、Ｍｏ、Ｖ等の金属を含有してなるものを使用することができる。
【００４６】
また、上記ロウ材６は、Ａｕ−Ｃｕロウを用いる場合はＡｕ含有量が２５〜９５重量％、Ａｕ−Ｎｉロウを用いる場合はＡｕ含有量が５０〜９５重量％とすると、焼付処理の温度を１１００℃程度に設定でき、焼付処理後の残留応力を低減することができる。これにより、熱サイクルにおいてロウ材６とセラミック体２の熱膨張差に起因する疲労が生じてもリード部材７の引張強度の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、リード部材７としては、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、４−２アロイ、Ｆｅ−Ｎｉ基合金、各種ステンレス等からなるものを使用することができ、また、リード部材７の形状としては、断面丸形状の線材や、板状の線材、ブロック状のもの等、種々の形状のものを使用することができる。特に、耐熱性が良好なＮｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系合金を使用することが好ましく、発熱抵抗体３からの熱伝達により、使用中にリード部材７の温度が上昇し、劣化するのを有効に防止することができる。
【００４８】
上記リード部材７としてＮｉやＦｅ−Ｎｉ合金を使用する場合、その平均結晶粒径を４００μｍ以下とすることが好ましい。上記平均粒径が４００μｍを越えると、使用時の振動および熱サイクルにより、接合部近傍のリード部材７が疲労し、クラックが発生しやすい。他の材質についても、例えばリード部材７を形成する材質の結晶粒径がリード部材７の厚みより大きくなると、ロウ材６とリード部材７の境界付近の粒界に応力が集中してクラックが発生しやすい。
【００４９】
なお、ロウ材６によってリード部材７を接続させる際にはロウ付けと呼ばれる焼付処理が施される。この焼付処理の温度は、できるだけ低温で、処理時間を短くすることが好ましく、これによってリード部材７の平均結晶粒径を４００μｍ以下と小さくすることができ、リード部材７の強度低下をより防止することができる。
【００５０】
また、リード部材７を接合したロウ材６の表面には、ロウ材６の酸化を防止するためメッキ層５を形成することが好ましく、ロウ材６にメッキ層５を形成しない場合にはリード部材７全体をメッキ処理することが好ましい。
【００５１】
次に、上述の構造をなすセラミックヒータ１の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、アルミナを主成分とし、焼結助剤としてＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計量で４〜１２重量％含有するセラミックスラリーを成形したセラミックシート８を準備する。そして、セラミックシート８の一方の主面に発熱抵抗体３および電極引出部３ａをプリントもしくは転写等の手法を用いて形成し、電極引出部３ａの裏面にあたるセラミックシート８の他方の主面に電極パッド４を同じくプリントもしくは転写等の手法により形成する。
【００５３】
次に、電極引出部３ａと電極パッド４との間にスルーホール９を形成し、該スルーホール９にＷ、Ｍｏ、Ｒｅの少なくとも１種類を主成分とする導電材料を充填するか、もしくはスルーホール９の内側面に塗布することにより、電極引出部３ａと電極パッド４が電気的に接続できるようにする。
【００５４】
その後、発熱抵抗体３および電極引出部３ａの上にセラミックシート８とほぼ同等の組成からなるコート層を形成した後、セラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に周回密着して筒状の生成形体を成形する。こうして得られた生成形体を１５００〜１６５０℃の還元雰囲気中で焼成してセラミック体２とする。
【００５５】
その後、電極パッド４の表面に無電解メッキによりＮｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ等の金属の少なくとも１種以上からなるメッキ層５を形成する。
【００５６】
次に、メッキ層５に還元雰囲気中で熱処理を施す。
【００５７】
しかる後、熱処理を施したメッキ層５上に、酸素を含有した還元雰囲気中でロウ材６を介してリード部材７を焼付処理して接合することでセラミックヒータ１が完成する。
【００５８】
なお、焼付処理の温度は具体的には、Ａｇ−Ｃｕロウであれば７７０〜８７０℃、Ａｕ−Ｃｕロウであれば９５０〜１０５０℃、Ａｇロウであれば１０００〜１１００℃で焼付処理を行う。
【００５９】
また、セラミックヒータ１を湿度が高い雰囲気中で使用する場合、Ａｕ系、Ｃｕ系のロウ材６を用いることによってマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００６０】
さらに、図２（ａ）に示すように電極パッド４の端部からロウ材６の端部までの距離が少なくとも０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、距離ｋが０．２ｍｍ未満であると、電極パッド４の端部がロウ材６の収縮時に引っ張られて剥離しやすくなり、リード部材７の引張強度が低下するためである。
【００６１】
このように電極パッド４の表面にメッキ層５を形成した後、水蒸気分圧９００Ｐａ以上、且つ８００〜１２００℃以上の還元雰囲気にて熱処理工程を施した後、ロウ材６を介してリード部材７を焼付処理したセラミックヒータ１は、ロウ材６の流れ性が改善され、使用中の熱サイクルによりロウ材６が酸化してリード部材７の引張強度が減少するような問題を防止することができる。
【００６２】
なお、本発明のセラミックヒータ１は、上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
先ず、図１に示すようなセラミックヒータ１試料を得るため、セラミック体２としてＡｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２を合計１０重量％以内になるように調整したセラミックシート８に、Ｗ−Ｒｅからなる発熱抵抗体３とＷからなる電極引出部３ａをプリントした。また、セラミックシート８の裏面には電極パッド４をプリントした。発熱抵抗体３は、発熱長さ５ｍｍで４往復のパターンとなるように作製した。
【００６４】
そして、Ｗからなる電極引出部３ａの末端には、スルーホールを形成し、ここにペーストを注入することにより電極パッド４と電極引出部３ａ間の導通をとった。スルーホールの位置は、焼付処理を実施した場合に接合部の内側に入るように形成した。
【００６５】
次いで、発熱抵抗体３の表面にセラミックシート８と略同一の成分からなるコート層を形成して充分乾燥した後、さらに上記セラミックシート８と略同一の組成のセラミックスを分散させた密着液を塗布して、こうして準備したセラミックシート８をセラミック芯材１０の周囲に密着し、１５００〜１６００℃で焼成した。
【００６６】
さらに、上記電極パッド４の表面にＮｉからなる厚み３μｍのメッキ層５を形成した後、水蒸気分圧を６００〜６０００Ｐａ間で変更した還元雰囲気にて、６００〜１３００℃間で温度を変更して熱処理を施した。
【００６７】
また、比較例として熱処理しないものも用意した。
【００６８】
その後、Ａu−Ｃｕからなるロウ材６を用いて、Ｎｉを主成分とする直径０．８ｍｍのリード部材７を還元雰囲気中、温度８３０℃で焼付処理して接合してセラミックヒータ試料を得た。
【００６９】
そして、各試料をオージェ分析によって観察し、メッキ層５の表面のホウ素、炭素の付着量を調べた。
【００７０】
また、各試料のリード部材７の接合部のロウ材６のメニスカス部を表面から写真撮影し、写真から縦・幅寸法を測定した。
【００７１】
さらに、各試料を３５０℃の恒温槽に５分間入れて温度が安定した後強制急冷し、さらに恒温槽に入れる熱サイクル試験を２０００サイクル実施し、さらに、５００℃の恒温層に５００時間放置するという耐久試験を実施した耐久試験後の各試料におけるリード部材７の引張強度を、引張試験機を用いてリード部材７をセラミック体２の表面から垂直に引っ張ることによって測定した。このテストは、使用中の熱サイクルの加速試験に相当する。
【００７２】
結果を表１に示した。
【表１】
2005158471.tif 000003
【００７３】
表１から分かるように、メッキ層の表面のホウ素の量が１．０重量％以下である試料Ｎｏ．４〜１４は、ロウ材のメニスカス部の縦寸法を２．５１ｍｍ以上、横寸法を１．４２ｍｍ以上にでき、耐久試験後のリード部材の接合強度が２０Ｎ以上あり良好な耐久性を示した。また、上記ホウ素の量を０．３重量％以下にした試料Ｎｏ．７、８、１０〜１４は、
ロウ材のメニスカス部の縦寸法を２．８２ｍｍ以上、横寸法を１．５ｍｍ以上とより大きくでき、耐久試験後の接合強度も４０Ｎ以上と大きなものとすることができた。さらに、ホウ素の量を０．１重量％にした試料Ｎｏ．８、１１〜１４は、接合強度を５０Ｎ以上とより大きなものにすることができた。
【００７４】
また、特に、上記ロウ材のメニスカス部の寸法をより大きくでき、耐久試験後のリード部材の接合強度も大きな試料の熱処理条件は、温度を８００〜１２００℃、その水蒸気分圧を９００Ｐａ以上であることが判った。
【００７５】
これに対し、メッキ層の表面におけるホウ素の量が１．０重量％を越える試料Ｎｏ．１〜３は、初期の接合強度の平均値１００Ｎに対し耐久試験後の接合強度が２０Ｎ未満となり接合強度が大きく低下した。また、熱処理温度を１３００℃とした試料Ｎｏ．１５は、Ｗからなる電極パッドとＮｉからなるメッキ層が反応し、メッキ層が変色してしまったのでその後の試験を中止した。
【００７６】
また、メッキ層の表面における炭素の量が１０重量％以下にした試料Ｎｏ．４〜１４は、耐久試験後の接合強度が２０Ｎを越えて良好な耐久性を示すことが判った。また、２．５重量％にした試料Ｎｏ．７、８、１１〜１４は、耐久試験後の接合強度が４０Ｎを越えることが判った。
【００７７】
これに対し、炭素の量が１０重量％を越える試料Ｎｏ．１〜３は、耐久試験後の接合強度が２０Ｎ未満以下と低下することが判った。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】（ａ）は本発明のセラミックヒータの一実施形態を示す斜視図、（ｂ）はその展開斜視図、（ｃ）は同図（ｂ）の発熱抵抗体の欠陥を示す部分拡大図である。
【図２】（ａ）は本発明のセラミックヒータに用いられるリード部材の接合部周辺の部分斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図３】（ａ）は従来のセラミックヒータを示す斜視図、（ｂ）はその展開斜視図、（ｃ）はリード部材の接合部周辺の断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１：セラミックヒータ
２：セラミック体
３：発熱抵抗体
３ａ：電極引出部
４：電極パッド
５：メッキ層
６：ロウ材
７：リード部材
８：セラミックシート
９：スルーホール
１０：セラミック芯材
【図１】
2005158471.tif 000004
【図２】
2005158471.tif 000005
【図３】
2005158471.tif 000006