(57)【要約】  【課題】  銅系のろう材を用いて電極パッドと接合部材をろう付けした場合にも、接合部材の導体抵抗を増加させることなく、且つ接合部材の強度に対する信頼性を維持することができるセラミックヒータおよびその製造方法を提供する。  【解決手段】  接合部材１３０は、ニッケルを９０重量％以上含むニッケル部材１３１と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有するＳＵＳ部材１３２とをクラッドさせたクラッド材からなる。この接合部材１３０が、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材１２４により、電極パッド１２１上にろう付けされる。ろう付け温度が高いので接合部分の耐熱性が向上される。また、このろう付けに伴う加熱によりニッケル部材１３１が焼鈍して強度低下しやすくなるが、ＳＵＳ部材１３２により補強されるので、接合部材１３０としての強度は低下しない。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発熱抵抗体を埋設してなるセラミック基体と、
前記発熱抵抗体に通電するための電極パッドであって、前記セラミック基体より露出され、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素を８０重量％以上含む電極パッドと、
ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とを積層した構造を有するとともに、前記電極パッドに接合される接合部材と
を備え、
銅の含有率が５０重量％を上回るろう材により、前記電極パッドと前記接合部材とを接合したことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記第２部材に含有されるニッケルは、１重量％以下であ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】
前記接合部材は、前記第１部材および前記第２部材のうち、前記第２部材が前記電極パッド側に位置した状態で、前記ろう材により前記電極パッドに接合されている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】
内部に発熱抵抗体を埋設してなるセラミック基体と、前記セラミック基体より露出され、前記発熱抵抗体に通電するための電極パッドと、ろう材により、前記電極パッドに接合される接合部材とを備えたセラミックヒータの製造方法であって、
タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素を８０重量％以上含む前記電極パッド上に、ニッケルメッキ膜を形成するメッキ工程と、
前記ニッケルメッキ膜が形成された前記電極パッド上に、銅の含有率が５０重量％を上回る前記ろう材を配置し、さらに、ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とを積層した構造を有するとともに、前記電極パッドに接合される前記接合部材を前記ろう材の上に配置した状態で、９００度以上に加熱して前記ろう材を溶融させることによって、前記電極パッドと前記接合部材との接合を行う接合工程と
を備えたことを特徴とする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、センサ素子等の昇温を行うセラミックヒータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの排気ガス中の特定ガス成分を検出する酸素センサやＮＯＸセンサ、ＨＣセンサ等のガスセンサが知られている。このガスセンサとして代表的な酸素センサは、ジルコニア等の固体電解質を用いたセンサ素子を備えており、排気ガス中の酸素の濃度を検出して、混合気の空燃比を制御するのに使用される。このようなセンサ素子は温度が低いと活性化しないため、センサ素子の近傍には、センサ素子加熱用のセラミックヒータが設けられている。
【０００３】
セラミックヒータとしては、アルミナ等の絶縁性セラミック基体中に、タングステン、モリブデン等の高融点金属からなる発熱抵抗体を埋設したものが広く用いられている。例えば有底筒状をなすセンサ素子に内挿される丸棒状のセラミックヒータは、発熱抵抗体が形成されたセラミックのグリーンシートをセラミック製の碍管（心棒）に巻き付け、一体に焼成することによって形成される。グリーンシートにはスルーホールが形成され、このスルーホールを介して、発熱抵抗体が形成された側の面とは反対側の面に形成された電極パッド（金属層）と発熱抵抗体のリード部とが導通されている。そして、グリーンシートは、電極パッドがセラミックヒータの外周面に露出されるように、碍管に巻き付けられる。このように形成されるセラミックヒータの電極パッドには、発熱抵抗体に電圧を印加するためのニッケル製の接合部材がろう付けされている。
【０００４】
ところで、電極パッドと接合部材とをろう付けするにあたっては、銀を主成分とするろう材が用いられることが多い。しかし、このように銀を主成分とするろう材では、湿気や結露により水分が付着した状態で発熱抵抗体に電圧が印加された場合に、銀イオンが＋電極から−電極へイオン移動するといったマイグレーションが発生し、発熱抵抗体の短絡を生じさせたり、接合部材の脱離を生じさせたりする可能性がある。そこで、近年、銀系のろう材に代えて、銅系のろう材を用いて、マイグレーションの発生を抑制する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９２６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、銅を主成分とするろう材を用いたところ、ろう材の融点が銀を主成分とするろう材に比して高くなったため、ろう付けの際にニッケル製の接合部材が焼鈍により強度低下を生ずるという問題を招いた。そこで、接合部材の材質としてより硬度の高いＳＵＳ材を用いて接合部材を形成したところ、その硬度ゆえに、接合部材を外部回路接続用のリード線に対してかしめて導通させる加工等の接合部材に対する加工が困難となるという問題が生じた。このため、ＳＵＳ材からなる接合部材の厚みを薄くすることで加工を容易に行えるようにしたところ、接合部材の導体抵抗が増加するという問題が生じた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、銅系のろう材を用いて電極パッドと接合部材をろう付けした場合にも、接合部材の導体抵抗を増加させることなく、且つ接合部材の強度に対する信頼性を維持することができるセラミックヒータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のセラミックヒータは、内部に発熱抵抗体を埋設してなるセラミック基体と、前記発熱抵抗体に通電するための電極パッドであって、前記セラミック基体より露出され、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素を８０重量％以上含む電極パッドと、ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とを積層した構造を有するとともに、前記電極パッドに接合される接合部材とを備え、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材により、前記電極パッドと前記接合部材とを接合したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のセラミックヒータは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第２部材に含有されるニッケルは、１重量％以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明のセラミックヒータは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記接合部材は、前記第１部材および前記第２部材のうち、前記第２部材が前記電極パッド側に位置した状態で、前記ろう材により前記電極パッドに接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明のセラミックヒータの製造方法は、内部に発熱抵抗体を埋設してなるセラミック基体と、前記セラミック基体より露出され、前記発熱抵抗体に通電するための電極パッドと、ろう材により、前記電極パッドに接合される接合部材とを備えたセラミックヒータの製造方法であって、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素を８０重量％以上含む前記電極パッド上に、ニッケルメッキ膜を形成するメッキ工程と、前記ニッケルメッキ膜が形成された前記電極パッド上に、銅の含有率が５０重量％を上回る前記ろう材を配置し、さらに、ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とを積層した構造を有するとともに、前記電極パッドに接合される前記接合部材を前記ろう材の上に配置した状態で、９００度以上に加熱して前記ろう材を溶融させることによって、前記電極パッドと前記接合部材との接合を行う接合工程とを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のセラミックヒータでは、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材を用いて電極パッドと接合部材のろう付けを行っていることから、ろう材のマイグレーションを抑制することができる。また、銅は塑性変形が容易なため、セラミック基体と接合部材との熱膨張差に起因する残留応力の発生を低減することができ、冷熱サイクルが繰り返された場合にも、電極パッドと接合部材との接合強度の低下が抑制され、接合の信頼性を高めることができる。銅を含むろう材として銅の含有率が５０重量％以下になると、銅以外の成分による影響が大きく、マイグレーションを抑制する効果を十分に得られないおそれがある。また、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材については、実質的に銀を含まないものが好ましい。なお、「実質的に銀を含有しない」とは、セラミックヒータの使用時にマイグレーションを発生させない程度の含有率、例えば１重量％以下を指すものとする。
【００１２】
そして、請求項１に係る発明のセラミックヒータでは、ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とが積層された接合部材を、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材により、電極パッドに接合させている。銅の含有率が５０重量％を上回るろう材を用いてろう付けを行った場合、ろう付け温度が高くなるためにニッケルを９０重量％以上含む第１部材が焼鈍により強度低下しやすいが、組成上第１部材に対して強度低下し難い第２部材を補強材として第１部材に積層させているので、接合部材全体の強度低下を抑制し、接合部材の強度に対する信頼性を維持することができる。一方、第２部材は硬度が高く加工が困難であるために厚みを厚くすることができないが、組成上第２部材よりも軟質な第１部材が積層させているので、加工性を下げることなく接合部材全体の厚みを厚くすることができ、導体抵抗の増加を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のセラミックヒータでは、請求項１に係る発明の効果に加え、第２部材のニッケル含有量を１重量％以下としたことで、銅系ろう材を用いたことによりろう付け温度が高くなった際にも、第２部材自身の焼鈍を確実に抑えることができ、接合部材全体の強度低下を一層抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のセラミックヒータでは、請求項１または２に係る発明の効果に加え、第２部材の成分中の鉄をろう材に溶け込ませる（拡散させる）ことができ、電極パッド側に対するろう材のぬれ性を高めることができ、接合の安定性を高めることができる。さらに、第２部材の成分中のクロムをろう材に溶け込ませることができ、ろう材の耐腐食性を高めることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明のセラミックヒータの製造方法では、タングステン、モリブデンから選ばれる１種類以上の元素を８０重量％以上含む電極パッド上にニッケルメッキ膜を設けることにより、この電極パッド部と銅の含有率が５０重量％を上回るろう材とのぬれ性が高まり、電極パッド部に対して接合部材を強固にろう付けすることができる。また、本発明では、銅の含有率が５０重量％を上回るろう材を用いて安定したろう付けを行うべく、９００℃以上に加熱してろう付けを行うわけだが、接合部材として、ニッケルを９０重量％以上含む第１部材と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロム、および３０重量％以下のニッケルを含有する第２部材とを積層した接合部材を用いることによって、接合部材の強度を低下させることなく、且つ接合部材の導体抵抗の増加を抑制させたセラミックヒータを効率良く製造することができる。なお、ニッケルメッキ膜は、接合工程時の温度によってろう材中に拡散することがあるが、本発明では接合工程後において、ニッケルメッキ膜が存在していても存在していなくてもどちらでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化したセラミックヒータおよびその製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、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の斜視図である。図２は、セラミックヒータ１００の分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、セラミックヒータ１００は、図示しない有底筒状をなす固体電解質管の内外面それぞれに電極層が形成されたセンサ素子に内挿され、センサ素子を加熱するためのものであり、丸棒状をなしている。セラミックヒータ１００は発熱抵抗体１４１を埋設し、後端側の電極部１２０より電圧が印加され、先端側の加熱部１１０にて発熱を行うものである。
【００１８】
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１４０，１４６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。グリーンシート１４０上には、ヒートパターンとしてのタングステン系の発熱抵抗体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、および発熱部１４２の両端のそれぞれに接続される一対のリード部１４３により構成される。また、リード部１４３の後端側にはそれぞれスルーホール１４４が穿設され、このスルーホール１４４を介し、後述する、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、両リード部１４３との電気的な接続が行われる。なお、本実施の形態において、発熱抵抗体１４１の発熱部１４２が形成される側を「先端側」とし、これと反対方向に向かう側を「後端側」として説明する。
【００１９】
また、グリーンシート１４６は、グリーンシート１４０の発熱抵抗体１４１が形成される側の面に圧着されるシートである。その圧着面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グリーンシート１４０，１４６が碍管１０１に巻き付けられて外周が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、セラミックヒータとして形成される。なお、セラミックヒータ１００を構成するセラミック部品としての碍管１０１と、グリーンシート１４０，１４６とが、本発明における「セラミック基体」に相当する。
【００２０】
次に、図１に示すように、セラミックヒータ１００の電極部１２０には、陽極側および陰極側となる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つのスルーホール１４４（図２参照）に対応するグリーンシート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、各スルーホール１４４内壁に導電性ペーストが印刷されることにより行われる。なお、図１において、電極パッド１２１の表面には、後述するメッキによる金属層（図３に示すニッケルメッキ膜１２２）が形成される。
【００２１】
また、各電極パッド１２１には、セラミックヒータ１００に外部から電圧を印加するための接合部材１３０の接合部１３３が、銅系のろう材１２４を用いてろう付けされている。接合部材１３０は、後述するニッケル部材１３１とＳＵＳ部材１３２（図３参照）とを積層状にクラッドさせたクラッド材からなる。接合部材１３０は、ニッケル部材１３１とＳＵＳ部材１３２との積層方向を厚み方向とする平板状に切り出されたかしめ部１３５と、そのかしめ部１３５の先端から延設された接続部１３４とから構成される。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１３３として形成されている。また、接続部１３４とかしめ部１３５との間にて、接合部材１３０は、接続部１３４の長手方向に対して略直角にひねるようにねじ曲げられている。そして、かしめ部１３５には、図示しない外部回路接続用のリード線がかしめ固定され、これにより、外部回路と接合部材１３０との導通が図られる。このような形状に構成される接合部材１３０は２つの電極パッド１２１のそれぞれに設けられ、セラミックヒータ１００に電圧を印加する際の陽極側端子および陰極側端子として機能する。
【００２２】
次に、図３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に示す一点鎖線Ａ−Ａ’にて矢視方向からみた、セラミックヒータ１００の電極部１２０の部分断面図である。なお、図３において、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、中心軸より離れる方向（図中紙面上方向）を上方向として説明する。
【００２３】
図３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の外周に巻かれたグリーンシート１４０の外面（図３における上側の面）に形成され、スルーホール１４４を介してグリーンシート１４０の内面（図３における下側の面）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。この電極パッド１２１はタングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素を８０重量％以上含むパッド状の金属層である。タングステンやモリブデンは銅系のろう材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。なお、電極パッド１２１のタングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素の含有量が８０重量％未満であれば、銅系のろう材１２４との接合性が悪化することにつながる。
【００２４】
接合部材１３０は、ニッケルを９０重量％以上含むニッケル部材１３１と、鉄を主成分とし、少なくとも、クロムおよび３０重量％以下のニッケルを含有するＳＵＳ部材１３２とが積層状にクラッドされたクラッド材からなる。接合部材１３０は、図３に示したように、ろう材１２４がニッケル部材１３１に接触しないようにＳＵＳ部材１３２を下側に配置した状態で、ろう付けされる。そして、互いに接合された接合部材１３０および電極パッド１２１の上にさらにニッケルによるメッキが施されることで金属層としてのニッケルメッキ膜１２５が形成されており、電極部１２０の酸化による腐食が防止されている。なお、ニッケル部材１３１が、本発明における「第１部材」に相当し、ＳＵＳ部材１３２が、本発明における「第２部材」に相当する。
【００２５】
そして、電極パッド１２１と接合部材１３０を接合するろう材１２４には、５０重量％を上回る量の銅が含有されている。具体的に、本実施の形態では、銅１００重量％のろう材１２４を用いて電極パッド１２１と接合部材１３０とをろう付けしている。なお、本実施の形態では、上述したように接合部材１３０のＳＵＳ部材１３２を電極パッド１２１側に配置してろう材１２４と接合していることから、ＳＵＳ部材１３２に含有される鉄、クロム成分がろう材１２４へ拡散することになる。このように鉄成分をろう材１２４へ拡散させることで、ろう材１２４の電極パッド１２１側に対するぬれ性を高めることができ、クロム成分をろう材１２４へ拡散させることで、ろう材１２４の耐腐食性を高めることができる。さらに、電極パッド１２１上に設けたニッケルメッキ膜１２２中のニッケル成分もろう材１２４へ拡散することになる。なお、本実施の形態では、図３に示すように、ろう付け後のセラミックヒータ１００においてはニッケルメッキ膜１２２のうちで一点鎖線１２３にて示した部分がろう材１２４へ拡散して存在しない形態になっている。
【００２６】
本実施の形態では、上記したように、接合部材１３０は、ニッケル部材１３１とＳＵＳ部材１３２とをクラッドさせたクラッド材を利用している。ＳＵＳ部材１３２は硬いので加工し難いが、クラッド材とすることによりＳＵＳ部材１３２の厚みを低減させることができるので、接合部材１３０の加工容易性は失われない。また、導電性の高いニッケル部材１３１を利用するため、接合部材１３０としての導体抵抗が高くなることはない。従って、接合部材１３０は、従来の接合部材に対して導電性を維持したまま、強度と、加工容易性とを得ることができる。
【００２７】
また、上記したように、ろう材１２４が銅を多く含むため、ろう付けの際にろう材１２４を溶融するためには９００℃以上の加熱が必要となる。本実施の形態では、ＳＵＳ部材１３２とニッケル部材１３１とを積層させたため、ろう付けの際のニッケル部材１３１の焼鈍による強度低下をＳＵＳ部材１３２で補強することができる。このＳＵＳ部材１３２としては、例えばニッケルの含有量が０．６重量％以下のフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４３０が使用される。なお、ＳＵＳ４１０ＬやＳＵＳ４３４等のフェライト系ステンレスや、コバールを用いてもよい。つまり、ＳＵＳ部材１３２中のニッケルの含有量を３０重量％より多くしないことで、９００℃以上の加熱条件を伴うろう付けの際の焼鈍による強度低下を低減することができる。なお、ＳＵＳ部材１３２に含有されるニッケルが１重量％以下であれば、より一層ろう付けに起因する強度低下を抑制することができ、より好適である。
【００２８】
次に、本実施の形態のセラミックヒータの製造方法について説明する。前述したように、発熱抵抗体１４１、電極パッド１２１が所定のパターン形状に印刷され、且つ、スルーホール１４４内壁に導電性ペーストが印刷されたグリーンシート１４０と、これに圧着されるグリーンシート１４６とが碍管１０１に巻き付けられてセラミックヒータ成形体が形成される。このセラミックヒータ成形体が焼成されることにより、グリーンシート１４０，１４６および碍管１０１が一体となったセラミックヒータ１００が形成される。電極パッド１２１の上面にはニッケルメッキが施され、ニッケルメッキ膜１２２が形成される（メッキ工程）。
【００２９】
このニッケルメッキ膜１２２上にろう材１２４が配置され、その上にさらに接合部材１３０が、その厚み方向においてＳＵＳ部材１３２側をろう材１２４に対向させて配置される。この状態で９００℃以上に加熱されると、ろう材１２４が溶融し、接合部材１３０と電極パッド１２１とがろう付けにより接合される（接合工程）。このとき、ろう材１２４と、これと接触するニッケルメッキ膜１２２の一点鎖線１２３で示す部分とが固溶化して、ニッケルメッキ膜１２２の一点鎖線１２３で示す部分がろう材１２４中に溶け込む。
【００３０】
そして、電極パッド１２１およびその電極パッド１２１にろう付けされた接合部材１３０のうちで外部に露出する部位を覆うようにニッケルメッキが施され、ニッケルメッキ膜１２５が形成される。これにより、接合部材１３０がろう付けされたセラミックヒータ１００の電極部１２０は、酸化等による腐食から保護される。このようにして、セラミックヒータ１００が完成される。
【００３１】
［実施例１］
上記のように製造される本実施の形態のセラミックヒータ１００について本発明の効果を確認するため、以下に説明する条件に基づき作製したセラミックヒータ１００を用い、電極パッド１２１にろう付けされた接合部材１３０の接合強度について評価を行った。以下、図１〜図３を参照して説明する。
【００３２】
（ａ）まず、本実施例において、図２に示す、グリーンシート１４０，１４６を、以下の方法で作製した。
【００３３】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末９３重量％と、ＳｉＯ２粉末、酸化カルシウム（ＣａＯ）となる炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）となる炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）粉末からなる焼結助剤７重量％とを配合し、原料粉末を調整した。この原料粉末１００重量部に対し、ポリブチルビニラール１０重量部と、ジブチルフタレート５重量部と、メチルエチルケトンおよびトルエンを合計で７０重量部とを添加し、ボールミル（図示外）でスラリー状に混合した。その後、減圧脱泡し、ドクターブレード法によって厚さ０．２ｍｍのグリーンシート１４０、および厚さ０．０５ｍｍのグリーンシート１４６の２枚のグリーンシートを作製した。ついで、グリーンシート１４０には、所定の位置にスルーホール１４４を穿設した。なお、グリーンシート１４６は厚さが０．０５ｍｍであるので非常に破れやすいため、グリーンシート１４０への圧着が終わるまでは搬送テープ（図示外）に貼り付けられた状態で取り扱われる。
【００３４】
（ｂ）次に、グリーンシート１４０上に発熱抵抗体１４１、電極パッド１２１を形成するための金属抵抗体インク（メタライズインク）を、以下の方法で作製した。
【００３５】
タングステン（Ｗ）粉末９７重量％と、アルミナ粉末３重量％とを配合した原料粉末１００重量部に対し、樹脂系バインダ６重量部と、アセトン１００重量部と、ブチルカルビドール７０重量部とを添加し、ポット（図示外）でスラリー状に混合した。その後、減圧脱泡し、アセトンを蒸発させることにより金属抵抗体（メタライズ）インクが得られた。
【００３６】
（ｃ）次いで、以下のように、グリーンシート１４０上に発熱抵抗体１４１および電極パッド１２１を形成した。
【００３７】
グリーンシート１４０の一方の面に、前述のようにあらかじめ調整されたタングステン系のメタライズインクを厚膜印刷法により２５μｍの厚さに印刷した。すなわち、焼成されて発熱抵抗体１４１を構成することとなる発熱部１４２、リード部１４３の各パターンをグリーンシート１４０上に形成した。その後、グリーンシート１４０の他方の面の所定位置に、上記メタライズインクを使用して、厚膜印刷法により２つの電極パッド１２１を形成した。さらに、各リード部１４３と各電極パッド１２１とが各々電気的に接続されるように、スルーホール１４４内壁にメタライズインクを印刷した。
【００３８】
（ｄ）そして、以下のようにして、セラミックヒータ成形体を作製した。
【００３９】
グリーンシート１４０の発熱抵抗体１４１が形成された側の面上に、グリーンシート１４６の搬送テープが貼り付けられていない側の面を圧着した。圧着後、搬送テープを剥がし、その搬送テープが剥がされたグリーンシート１４６の面にアルミナペースト（共素地）を塗布した。ついで、この塗布面を碍管１０１側として、互いに圧着されたグリーンシート１４０，１４６を碍管１０１に巻き付け、外周を押圧することによりセラミックヒータ成形体を作製した。
【００４０】
（ｅ）次に、以下のように、セラミックヒータ成形体の焼成を行った。
【００４１】
上記の様にして得られたセラミックヒータ成形体を２５０℃で６時間加熱して樹脂抜きを行い、その後、セラミックヒータ成形体を還元雰囲気下において、１５５０℃で５時間焼成した。これにより、心棒としての碍管１０１と、その外周を取り巻く層としてのグリーンシート１４６と、さらにその外周を取り巻く層として、発熱抵抗体１４１および電極パッド１２１が形成されたグリーンシート１４０とが一体として焼成されたセラミックヒータが得られた。
【００４２】
（ｆ）さらに、以下のようにして、接合部材１３０のろう付けを行い、セラミックヒータを完成させた。
【００４３】
図１，図３に示すように、まず、上記焼成されたセラミックヒータの電極パッド１２１上にニッケルメッキを施し、厚さ２μｍのニッケルメッキ膜１２２を形成した。その後、銅１００重量％からなるろう材により接合部材１３０の接合部１３３を電極パッド１２１にろう付けするため、窒素−水素雰囲気下において１１００℃で６分間保持することにより、両者の接合を行い、セラミックヒータ１００を作製した。なお、本実施例において、接合部材１３０は、ニッケル１００重量％からなるニッケル部材１３１と、ＳＵＳ４３０からなるＳＵＳ部材１３２とを積層状にあらかじめクラッドさせたクラッド材を用いた。また、接合部材１３０としては、全体の厚みが０．３ｍｍであり、ニッケル部材１３１、ＳＵＳ部材１３２の厚みが各々０．１５ｍｍのものを用いた。
【００４４】
次に、上記のように作製されたセラミックヒータ１００の接合部材１３０について、引っ張り試験による強度の測定を行った。図４は、ろう付けされた接合部材１３０について評価試験を行った結果を示す表である。
【００４５】
接合部材１３０の引っ張り試験は、図４に示すように、従来使用されているニッケル製の接合部材と、本実施の形態で使用したニッケルとＳＵＳ４３０とのクラッド材により構成された接合部材１３０とについて比較しながら行った。
【００４６】
まず、従来の銀を主成分としたろう材（銀（Ａｇ）が７２重量％、銅（Ｃｕ）が２８重量％含有されたもの）を用いてニッケル（Ｎｉ）１００重量％からなり、厚み０．３ｍｍの接合部材を電極パッドに接合したセラミックヒータを比較例１として１０本作製した。このときのろう付け温度は８４０℃である。そして、１０本の比較例１のセラミックヒータに対し、温度８０℃、湿度９０％の蒸気が毎分２リットルの割合で供給される耐久炉中にて、陽極・陰極間に１４Ｖの電圧を印加した状態で１０００時間放置する耐久試験を行った（マイグレーションの発生の有無についての試験）。上記試験後、実体顕微鏡（拡大鏡）を用い、各サンプルについて外観よりマイグレーションの発生の有無を検査したところ、１０本中５本にマイグレーションの発生が認められた。
【００４７】
また、マイグレーションの発生が認められなかったセラミックヒータに対し、セラミックヒータの基体と接合部材とが、セラミックヒータの軸線方向において互いに離れる方向に引っ張る試験を行った（端子の強度についての試験）。すると、１２０ニュートン（Ｎ）の荷重を加えると、接合部材に切れが発生した。
【００４８】
上記試験結果より、銀を主成分としたろう材によるろう付けでは、ろう付け温度が８４０℃であるため、ニッケル製の接合部材の強度低下は発生せず、あらかじめ実験等により問題がないとして確認されている接合部材の強度条件（１００Ｎ以上）を満たす。しかし、ろう材が銀を主成分とするためマイグレーションが発生し易く、総合評価としては好ましいものではないことがわかった。
【００４９】
次に、銅１００重量％のろう材を用いてニッケル１００重量％からなり、厚み０．３ｍｍの接合部材を電極パッドに接合したセラミックヒータを比較例２として１０本作製した。このときのろう付け温度は１１００℃である。そして上記同様、マイグレーションの発生の有無について試験を行ったところ、いずれのセラミックヒータにおいてもマイグレーションの発生は認められなかった。
【００５０】
また、マイグレーションの発生が認められなかったセラミックヒータに対し、上記同様、端子の強度についての試験を行った。すると、９０Ｎの荷重を加えると、接合部材に切れが発生した。
【００５１】
上記試験結果より、銅からなるろう材によるろう付けでは、ろう付け温度が１１００℃であるため、ニッケル製の接合部材は焼鈍し、その強度が低下していたことが確認された。それにより、比較例２のセラミックヒータでは、銅からなるろう材を使用したためマイグレーションは発生しなかったものの、総合評価としては好ましいものではないことがわかった。
【００５２】
次に、銅１００重量％のろう材を用い、ニッケルとＳＵＳ４３０とが積層状にクラッドされたクラッド材よりなる接合部材を電極パッドに接合した本実施の形態のセラミックヒータを１０本作製した。ろう付け温度を含めた製造条件は前述した通りである。そして上記同様、マイグレーションの発生の有無について試験を行ったところ、いずれのセラミックヒータにおいてもマイグレーションの発生は認められなかった。
【００５３】
また、マイグレーションの発生が認められなかったセラミックヒータに対し、上記同様、端子の強度についての試験を行った。すると、１２０Ｎの荷重を加えると、接合部材に切れが発生した。
【００５４】
上記試験結果より、ろう付け温度が１１００℃であることにより、接合部材を構成するニッケル部材の強度が焼鈍によって低下しても、ＳＵＳ部材（ＳＵＳ４３０）の存在によって、接合部材全体としての強度が維持されることが確認された。また、銅からなるろう材を使用したためマイグレーションが発生せず、製品として実用化するにあたって好適であることがわかった。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態のセラミックヒータ１００では、接合部材１３０としてニッケル部材１３１とＳＵＳ部材１３２とを積層状にクラッドさせたクラッド材を使用した。これをろう付けにより電極パッド１２１に接合するためのろう材１２４には、銅が５０重量％含有されるものを使用した。ろう材１２４に銀が含有されていない、あるいはほとんど含有されていないため、マイグレーションの発生が防止される。また、ろう付けのため９００℃以上の加熱が必要となるが、接合部材１３０にＳＵＳ部材１３２を用いたことから、ニッケル部材１３１の強度が焼鈍により低下してもＳＵＳ部材１３２により補強され、接合部材１３０としての強度は維持される。
【００５６】
また、導電性の高いニッケル部材１３１と、硬度の高いＳＵＳ部材１３２とを接合したクラッド材を利用するため、従来の接合部材に対して導電性を維持したまま、強度と、加工容易性とを得ることができる。
【００５７】
以上において、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明では上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００５８】
例えば、ろう材１２４として、上記実施の形態では銅１００重量％のろう材を用いたが、ろう材はこれに限定されず、銅の含有率が５０重量％を上回る範囲であれば金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）等の他の成分が含有されていてもよい。ただし、マイグレーションの発生を招きやすい銀については、実質的に無含有であることが好ましい。また、セラミックヒータの形状は、丸棒状に限定されず、板状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
加熱により活性化されるセンサ素子を加熱するためのセラミックヒータや、ディーゼル機関の始動補助用グロープラグのセラミックヒータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】セラミックヒータ１００の斜視図である。
【図２】セラミックヒータ１００の分解斜視図である。
【図３】図１に示す一点鎖線Ａ−Ａ’にて矢視方向からみた、セラミックヒータ１００の電極部１２０の部分断面図である。
【図４】ろう付けされた接合部材１３０について評価試験を行った結果を示す表である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  セラミックヒータ
１０１  碍管
１２１  電極パッド
１２２  ニッケルメッキ膜
１２４  ろう材
１３０  接合部材
１３１  ニッケル部材
１３２  ＳＵＳ部材
１４０  グリーンシート
１４１  発熱抵抗体
【図１】
2005216718.tif 000003
【図２】
2005216718.tif 000004
【図３】
2005216718.tif 000005
【図４】
2005216718.tif 000006