JPH10189225A - Ceramic heater - Google Patents
Ceramic heaterInfo
- Publication number
- JPH10189225A JPH10189225A JP34474496A JP34474496A JPH10189225A JP H10189225 A JPH10189225 A JP H10189225A JP 34474496 A JP34474496 A JP 34474496A JP 34474496 A JP34474496 A JP 34474496A JP H10189225 A JPH10189225 A JP H10189225A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- ceramic
- substrate
- conductor
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 45
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018879 Pt—Pd Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス基板上にヒーターおよびその通
電用の電極を配置したセラミックスヒーターにおいて、
それが過熱暴走した場合に確実にヒーターへの通電を遮
断する。
【解決手段】 セラミックス基板と、同基板上に形成さ
れ通電によって発熱するヒーター回路と、同ヒーター回
路に通電する電極とを有するセラミックスヒーターであ
って、アルミニウムを主成分とする導体部が、同ヒータ
ー回路の一部と直列に接続されているセラミックスヒー
ターである。このヒーターではヒーターが過熱暴走する
と導体部の主成分アルミニウムが酸化し、電気絶縁性の
アルミナに変わるためヒーターへの通電が遮断される。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a ceramic heater in which a heater and a current-carrying electrode are arranged on a ceramic substrate.
When it overheats and runs away, it surely shuts off the power to the heater. A ceramic heater having a ceramic substrate, a heater circuit formed on the substrate and generating heat by energization, and an electrode for energizing the heater circuit, wherein the conductor portion mainly composed of aluminum is formed by the heater Ceramic heater connected in series with part of the circuit. In this heater, when the heater is overheated and runaway, the main component aluminum of the conductor is oxidized and changed to electrically insulating alumina, so that the power supply to the heater is cut off.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】セラミックス基板上に膜状の
ヒーター回路部を備えた通電式のいわゆるセラミックス
ヒーターであり、ヒーター自体にその過熱暴走を防ぐ加
熱通電の遮断機構を設けたヒーターに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called ceramic heater of an energization type having a heater circuit portion in the form of a film on a ceramic substrate, and a heater provided with a heating and energization cut-off mechanism for preventing overheat runaway in the heater itself.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気絶縁性のセラミックスを基板に用
い、その表面に膜状の通電式発熱部を設けたヒーター
は、家電製品、事務機器を中心に広範な用途に用いられ
ている。これらのヒーターには通常発熱部の温度を調節
する制御部が併設されている。同部が何らかのトラブル
を起こし、温度制御が効かなくなった場合には、温度ヒ
ューズが作動して一定時間内にヒーターの通電が遮断さ
れるようになっている。しかしながらこのヒューズが作
動する前にヒーターが何らかの形で通電状態となり過熱
暴走すると、ヒーターの周辺で発煙、発火し火災に至る
こともあった。2. Description of the Related Art Heaters using a substrate made of electrically insulating ceramics and having a film-shaped energizing heat-generating portion on the surface thereof have been used in a wide range of applications, mainly home appliances and office equipment. These heaters are usually provided with a control section for adjusting the temperature of the heating section. If the part causes some trouble and the temperature control becomes ineffective, the temperature fuse is activated and the power supply to the heater is cut off within a certain period of time. However, if the heater becomes energized in any way before the fuse is activated and runs out of control, smoke and fire may occur around the heater, resulting in a fire.
【0003】このためこのような事態となっても、確実
かつ速やかにヒーターへの通電を遮断する安全策が種々
考えられてきた。特開平5−205851号公報には、
基板上にスルーホールもしくは溝を設けて、これらを起
点に基板自体を破断してしまう方法が紹介されている。
また特開平8−186340号公報には、基板と層状ヒ
ーターの間に昇華性物質の層を設け、過電流が流れると
その発熱で同層の昇華跡に空洞が形成されることによっ
て、空洞部上のヒーター層を過熱溶断させて通電遮断す
る方法が紹介されている。しかしながら特開平5−20
5851号公報に紹介された方法では、高い熱衝撃抵抗
を有するセラミックスを基板に用いた場合、基板が破損
せず効果が無い場合もある。また特開平8−18634
0号公報に紹介された方法では、昇華性物質が昇華した
空洞部の基板面に残留した場合には、ヒーター層自体の
過昇温状態が発現せず溶断による通電遮断ができない場
合もある。なお前者の場合には基板が破損し、後者の場
合にはヒーターが損傷するため、いずれの場合も通電を
遮断した後のヒーターの再生・再利用はできない。Therefore, even in such a situation, various safety measures have been devised to surely and promptly shut off the power supply to the heater. JP-A-5-205851 discloses that
A method in which through holes or grooves are provided on a substrate and the substrate itself is broken starting from these holes is introduced.
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-186340 discloses that a layer of a sublimable substance is provided between a substrate and a layered heater. A method is introduced in which the upper heater layer is overheated to cut off the current. However, JP-A-5-20
In the method disclosed in Japanese Patent No. 5851, when a ceramic having high thermal shock resistance is used for a substrate, the substrate may not be damaged and may not be effective. Also, JP-A-8-18634
In the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 0, when the sublimable substance remains on the substrate surface in the sublimated hollow portion, the heater layer itself does not exhibit an excessively high temperature state, and it may not be possible to cut off the power supply by fusing. In the former case, the substrate is damaged, and in the latter case, the heater is damaged. Therefore, in any case, the heater cannot be regenerated or reused after the power is cut off.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セラ
ミックス基板を用いたセラミックスヒーターにおいて、
それが過熱暴走した場合確実にヒーターへの通電を遮断
する手段を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ceramic heater using a ceramic substrate.
An object of the present invention is to provide a means for surely shutting off the power supply to the heater in case of overheating runaway.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】このため本発明では、基
板上のヒーター回路の一部に直列にアルミニウムを主成
分とする導体部を設ける。すなわち本発明によれば、セ
ラミックス基板と、同基板上に形成され通電によって発
熱するヒーター回路と、同ヒーター回路に通電するため
の電極とを有するセラミックスヒーターであって、アル
ミニウムを主成分とする導体部が、該ヒーター回路の一
部と直列に接続されているセラミックスヒーターを提供
する。これによって上記の諸問題が解消される。According to the present invention, a conductor portion mainly composed of aluminum is provided in series with a part of a heater circuit on a substrate. That is, according to the present invention, there is provided a ceramic heater having a ceramic substrate, a heater circuit formed on the substrate, and generating heat by energization, and an electrode for energizing the heater circuit, wherein the conductor is mainly composed of aluminum. A portion provides a ceramic heater connected in series with a portion of the heater circuit. Thereby, the above-mentioned problems are solved.
【0006】さらに本発明では以上の基本構成とし、特
に導体部の回路パターンの一部の断面積が、同パターン
に直接接続されたヒーターパターンの断面積よりも小さ
いものを提供する。またさらにそのセラミックス基板が
窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスであるセ
ラミックスヒーター及びその導体部がレーザーを照射す
ることによって形成されている窒化アルミニウムを基板
としたセラミックスヒーターも提供する。Further, the present invention provides the above basic structure, in particular, one in which the cross-sectional area of a part of the circuit pattern of the conductor portion is smaller than the cross-sectional area of a heater pattern directly connected to the pattern. Further, the present invention also provides a ceramic heater whose ceramic substrate is a ceramic containing aluminum nitride as a main component and a ceramic heater using aluminum nitride as a substrate whose conductor is formed by irradiating a laser.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】上記のように本発明のセラミック
スヒーターは、セラミックス基板上のヒーター回路の一
部に直列にアルミニウムを主成分とする導体部が設けら
れている。主成分のアルミニウムは大気中では非常に酸
化され易い物質であるが、常温から300℃前後までは
その表面の極く一部だけが酸化されるのみで、その極く
薄い酸化被膜により内部のアルミニウム導体部の変質は
生じない。したがって通常使用時には導体部は、ヒータ
ーの一部にあって通電機能を果たすのみである。しかし
ながら400℃を越えると空気中の酸素との反応が急激
に進むようになり、絶縁体であるアルミナになる。この
ためヒーターに過電流が流れて異常昇温すると、この導
体部の抵抗値が急激に上昇し発熱量が増加するため、急
激に酸化して絶縁部になり、基板を破壊させなくても通
電を確実に遮断することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the ceramic heater of the present invention is provided with a conductor mainly composed of aluminum in series with a part of a heater circuit on a ceramic substrate. Aluminum, the main component, is a substance that is very easily oxidized in the atmosphere, but from room temperature to around 300 ° C, only a very small part of its surface is oxidized. No alteration of the conductor occurs. Therefore, at the time of normal use, the conductor part only exists in a part of the heater and performs only an energizing function. However, when the temperature exceeds 400 ° C., the reaction with oxygen in the air rapidly proceeds, and alumina becomes an insulator. For this reason, if an excessive current flows through the heater and the temperature rises abnormally, the resistance of this conductor will rise rapidly and the amount of heat generated will increase. Can be reliably shut off.
【0008】また上記構成における導体部のパターン
で、そのパターン内の一部の断面積(すなわちほぼ膜の
巾と厚みの積に相当)を、ヒーターとの接続部における
ヒーターパターンの同様な断面積よりも小さくすること
によって、本発明の効果は促進される。導体部パターン
の断面積を一部分で小さくすることによって、断面積の
小さい部分では過熱によるアルミニウムの酸化が早く進
み、絶縁遮断がより低いヒーター表面温度で生じるよう
になる。これは導体部の断面積が小さいほど、酸化に必
要なエネルギーが少なくて済むこと、および単位断面積
当たりの酸化を進めるエネルギー密度が大きくなること
によるものである。In the conductor pattern in the above configuration, the cross-sectional area of a part of the pattern (that is, substantially the product of the width and thickness of the film) is reduced by the same cross-sectional area of the heater pattern at the connection with the heater. By making it smaller, the effect of the present invention is promoted. By partially reducing the cross-sectional area of the conductor pattern, the oxidation of aluminum due to overheating progresses rapidly in the small cross-sectional area, so that insulation interruption occurs at a lower heater surface temperature. This is because the smaller the cross-sectional area of the conductor portion, the less energy required for oxidation is required, and the higher the energy density for promoting oxidation per unit cross-sectional area.
【0009】例えば図3のハッチング部のように、上面
から見てその全長にわたりヒーター回路パターン1と同
じ巾で導体部の回路パターン2を形成しても、上記した
ヒーターへの通電遮断機能は働く。しかしさらに図3と
同じパターンで図4(A)〜(C)のハッチング部のい
くつかの事例に示すように、同じ膜の厚みのままで導体
部のパターンの一部に巾の小さい箇所を設けることによ
って、通電の遮断はその部分において、より低い過熱温
度段階で起こる。また同様に同じパターン巾でもその膜
の厚みがヒーターのそれに比べ薄くすると、同様の効果
が得られる。For example, even when the circuit pattern 2 of the conductor is formed with the same width as the heater circuit pattern 1 over the entire length as viewed from the top as shown by the hatched portion in FIG. . However, as shown in some examples of the hatched portions in FIGS. 4A to 4C in the same pattern as FIG. 3, a portion having a small width is added to a part of the conductor portion pattern while maintaining the same film thickness. Due to the provision, the interruption of the energization takes place in that part at a lower superheating temperature stage. Similarly, if the thickness of the film is smaller than that of the heater even with the same pattern width, the same effect can be obtained.
【0010】本発明の対象とするセラミックス基板材は
基本的には絶縁性であればよいが、ヒーターの熱伝達効
率と耐熱衝撃性を考えると、それらに優れた窒化アルミ
ニウム、窒化硼素、炭化珪素、窒化珪素、アルミナもし
くはこれらの成分間の複合材料、これらを主成分とした
複合材料であることが望ましい。中でも窒化アルミニウ
ムが望ましい。The ceramic substrate material to be used in the present invention is basically required to be insulative. However, considering the heat transfer efficiency and thermal shock resistance of the heater, aluminum nitride, boron nitride, and silicon carbide are excellent. , Silicon nitride, alumina or a composite material of these components, or a composite material containing these as a main component is desirable. Among them, aluminum nitride is desirable.
【0011】ヒーター層の形成方法は、蒸着、スパッタ
等の薄膜法、溶射、吹き付け、印刷等の厚膜法が挙げら
れる。その材質は大気中アルミニウムの融点までの温度
でその比抵抗が殆ど上昇せず安定なものを用いるのが望
ましい。例えば Ni-Cr、Ta、Crおよびそれらを主成分と
する複合材料や合金、TaNのような導電性セラミック
ス、またはAg、Pt、Pt-Pd等の貴金属およびそれらを主
成分とする複合材料や合金のようなものを用いることが
できる。The method for forming the heater layer includes a thin film method such as vapor deposition and sputtering, and a thick film method such as thermal spraying, spraying and printing. It is desirable to use a stable material whose specific resistance hardly increases at a temperature up to the melting point of aluminum in the atmosphere. For example, Ni-Cr, Ta, Cr and composite materials and alloys based on them, conductive ceramics such as TaN, or precious metals such as Ag, Pt, Pt-Pd and composite materials and alloys based on them The following can be used.
【0012】アルミニウム導体部の形成の方法には、蒸
着、スパッタ等の薄膜法、溶射、吹き付け、印刷等の厚
膜法が挙げられ、既存の成膜方法であればいずれの方法
でもよい。その場合の膜の厚みはヒーターの操作常用温
度によるが、回路中に流す電流の大きさによって変える
のが望ましい。導体部はヒーター回路中のいずれの場所
に配置してもよい。また形成箇所は一箇所のみで十分で
あるが、複数箇所でも構わない。ヒーターの通電熱効率
を考えれば、そのヒーター回路パターン中の面積比率は
小さいことが望ましい。なおヒーターの成膜をアルミニ
ウムの酸化が急速に始まる400℃以上の温度、酸化性
雰囲気中での焼成によって行う場合には、この導体部形
成の前にヒーター回路パターンの焼き付けを行っておく
必要がある。Examples of the method of forming the aluminum conductor portion include a thin film method such as vapor deposition and sputtering, and a thick film method such as thermal spraying, spraying and printing. Any existing film forming method may be used. In this case, the thickness of the film depends on the normal operating temperature of the heater, but is desirably changed depending on the magnitude of the current flowing through the circuit. The conductor may be located anywhere in the heater circuit. In addition, although only one location is sufficient, a plurality of locations may be provided. In view of the heat conduction efficiency of the heater, it is desirable that the area ratio in the heater circuit pattern is small. When the heater is formed by baking in an oxidizing atmosphere at a temperature of 400 ° C. or higher at which aluminum oxidation starts rapidly, it is necessary to perform baking of the heater circuit pattern before forming the conductor. is there.
【0013】すでに述べたようにヒーター回路の遮断さ
れる温度を下げるには、ヒーター部分に対する導体部分
の断面積比率をできる限り小さくする方が望ましい。そ
の場合には膜のパターン巾と膜の厚みをコントロールす
ればよいが、特に膜の厚みのコントロールによる影響が
大きい。上記した成膜するいずれの方法でも、アルミニ
ウム導体部の膜の厚みによって通電遮断できる温度を調
整することができる。アルミニウムの融点に近い比較的
高温で遮断しようと思えば、厚膜法で5〜30μmの範
囲とするのが好ましい。しかし更に低い温度の内に遮断
しようとする場合には、薄膜法で5μm未満とするのが
望ましい。より望ましい膜厚は0.5〜3μmである。
膜の厚みが薄くなればなるほど導体部アルミニウム体積
に対する表面積の比率が大きくなり、その酸化による電
気抵抗値の上昇速度は加速的に大きくなる。したがって
遮断所要時間も加速度的に短くなる。したがってヒータ
ー隣接部品の発火点または耐熱温度を勘案して、安全を
見て導体部の位置並びに膜の厚みを選ぶ必要がある。As described above, in order to reduce the temperature at which the heater circuit is cut off, it is desirable to reduce the cross-sectional area ratio of the conductor portion to the heater portion as much as possible. In this case, the pattern width of the film and the thickness of the film may be controlled, but the effect of controlling the film thickness is particularly large. In any of the above-described methods for forming a film, the temperature at which current can be cut off can be adjusted by the thickness of the film of the aluminum conductor. If it is desired to cut off at a relatively high temperature close to the melting point of aluminum, the thickness is preferably in the range of 5 to 30 μm by the thick film method. However, if it is desired to cut off at a lower temperature, the thickness is desirably less than 5 μm by the thin film method. A more desirable film thickness is 0.5 to 3 μm.
As the thickness of the film becomes thinner, the ratio of the surface area to the aluminum volume of the conductor portion becomes larger, and the rate of increase of the electric resistance value due to the oxidation becomes accelerated. Therefore, the required time for interruption is also shortened in an acceleration manner. Therefore, it is necessary to select the position of the conductor portion and the thickness of the film in consideration of the ignition point or the heat-resistant temperature of the component adjacent to the heater and the safety.
【0014】基板が窒化アルミニウムの場合、導体部を
形成する部分にレーザーを照射することによって、その
部分にアルミニウムを析出させてもよい。この方法によ
れば極めて安価に効率よく、しかも高い位置精度・高い
寸法精度で導体部を形成することができる。なおヒータ
ーの成膜をアルミニウムの酸化が急速に始まる400℃
以上の温度、酸化性雰囲気中での焼成によって行う場合
には、この導体部形成の前にヒーターの焼成を行ってお
く必要がある。When the substrate is made of aluminum nitride, a laser may be applied to a portion where the conductor is to be formed, so that aluminum is deposited at that portion. According to this method, the conductor portion can be formed efficiently at very low cost and with high positional accuracy and high dimensional accuracy. In addition, the film formation of the heater is performed at 400 ° C. where oxidation of aluminum starts rapidly.
In the case where firing is performed in the above temperature and oxidizing atmosphere, it is necessary to fire the heater before forming the conductor.
【0015】本発明のセラミックスヒーターでは、導体
部の酸化によって通電が遮断された後、遮断時の昇温に
よってヒーター回路自体の発熱機能が損なわれない限
り、再生することができるため再利用が可能である。再
生処理は先ずヒーターを大気中700〜800℃で熱処
理し、次いで水で洗い流せばよい。導体部のアルミナは
セラミックス基板及びヒーター層とは通常反応せず、そ
れらには固着しないからである。その後基板上に再度導
体部を形成する。The ceramic heater according to the present invention can be regenerated after the current is cut off by oxidation of the conductor portion, as long as the heating function of the heater circuit itself is not impaired by the temperature rise at the time of cut-off, so that the ceramic heater can be reused. It is. In the regeneration treatment, the heater is first heat-treated at 700 to 800 ° C. in the air, and then rinsed with water. This is because alumina in the conductor does not usually react with the ceramic substrate and the heater layer and does not adhere to them. Thereafter, a conductor portion is formed again on the substrate.
【0016】[0016]
(実施例1) 25mm角、厚さ1.0mmの窒化アル
ミニウム基板を準備した。次に図1に示す斜線部のヒー
ター回路パターン1でAg-Pdペーストをスクリーン印刷
した後、大気中800℃で焼成し同回路パターンを基板
上に形成した。回路の膜の厚みは10μmであった。そ
の後同回路の一部の表面(図1のハッチング部)にレー
ザーを照射して、その部分にアルミニウムを析出させ、
長さ5mm、巾は直接接続されたヒーター回路パターン
部と同じ1mmの導体部回路パターン2を形成した。こ
の導体部の膜の厚みは1.0μmであった。さらにAg-P
dヒーター回路と接続するため、同回路に1mmずつか
かるように、長さ7mmにわたってレーザーを照射し
た。(Example 1) An aluminum nitride substrate having a square shape of 25 mm and a thickness of 1.0 mm was prepared. Next, after the Ag-Pd paste was screen-printed with the heater circuit pattern 1 in the shaded area shown in FIG. 1, it was baked at 800 ° C. in air to form the circuit pattern on the substrate. The thickness of the circuit film was 10 μm. After that, a part of the surface of the circuit (hatched part in FIG. 1) is irradiated with a laser to deposit aluminum on the part,
A conductor circuit pattern 2 having a length of 5 mm and a width of 1 mm, which is the same as the heater circuit pattern portion directly connected, was formed. The thickness of the film of the conductor was 1.0 μm. Ag-P
In order to connect to the d heater circuit, a laser was irradiated over a length of 7 mm so that the circuit took 1 mm at a time.
【0017】でき上がったヒーター回路に通電し、発熱
昇温を行ったところ基板表面の温度が420℃になった
時にアルミニウム導体部の一部が白色となり、通電が遮
断された。遮断後ヒーターを大気中750℃で熱処理
し、水に浸けて超音波洗浄した。導体部には残査は無
く、X線回折の結果でもAl及びアルミナは確認されなか
った。その後当初と同じ方法でレーザーを照射して再び
ヒーターとして通電したところ上記と同じ基板温度で通
電が遮断された。なお基板の表面温度は赤外線輻射温度
計によって測定した。When electricity was supplied to the completed heater circuit and heat generation was performed, when the temperature of the substrate surface reached 420 ° C., a part of the aluminum conductor became white and the electricity supply was interrupted. After shutting off, the heater was heat-treated at 750 ° C. in the air, immersed in water and subjected to ultrasonic cleaning. There was no residue in the conductor portion, and neither Al nor alumina was confirmed by X-ray diffraction. Thereafter, laser irradiation was performed in the same manner as in the beginning and electricity was supplied again as a heater, and the electricity was cut off at the same substrate temperature as above. The surface temperature of the substrate was measured by an infrared radiation thermometer.
【0018】同様の窒化アルミニウム基板を用い、ヒー
ター材質にNi-Cr、TaN、Taを用いて上記と同様の方法で
ヒーターを作成して評価をした結果、上記同様の通電遮
断効果が認められ、上記同様ヒーターの再生・再利用が
可能であることが確認された。Using the same aluminum nitride substrate, and using Ni-Cr, TaN, and Ta as heater materials, a heater was prepared and evaluated in the same manner as above. It was confirmed that the heater could be regenerated and reused as described above.
【0019】(実施例2) 基板材料として実施例1と
同じ形状の窒化珪素・アルミナ・窒化硼素の各焼結体、
表面を窒化アルミニウムで被覆した炭化珪素焼結体及び
実施例1と同じ窒化アルミニウム焼結体基板を用意し
た。実施例1と同じヒーター回路パターン・膜厚みで、
実施例1と同様に先ずAg-Pdペーストを印刷塗布焼き付
けし、さらに実施例1と同じ部分に同じ導体部パターン
形状でAlペーストを印刷塗布した。その後450℃の大
気中で焼成し全ての回路を焼き付けた。この導体部の膜
の厚みは15μmであった。(Embodiment 2) As a substrate material, each sintered body of silicon nitride, alumina and boron nitride having the same shape as that of Embodiment 1;
A silicon carbide sintered body whose surface was covered with aluminum nitride and a substrate of the same aluminum nitride sintered body as in Example 1 were prepared. With the same heater circuit pattern and film thickness as in Example 1,
First, an Ag-Pd paste was printed and baked in the same manner as in Example 1, and an Al paste was printed and applied to the same portions as in Example 1 in the same conductor pattern shape. Thereafter, the circuit was fired at 450 ° C. in the air to burn all the circuits. The film thickness of this conductor was 15 μm.
【0020】でき上がったヒーター回路に通電を行い発
熱昇温を行なったところ、いずれのヒーターも600〜
620℃の基板表面温度で導体部の一部が白色化し、通
電が遮断された。遮断後に実施例1と同じように大気中
で熱処理し超音波水洗を行った。いずれのヒーターも導
体部の残査は見られず、またX線回折でもAl及びアルミ
ナは確認されなかった。ついで当初と同じ要領でヒータ
ー回路のアルミニウム導体部を再生して、ヒーターを昇
温していったところいずれのヒーターも当初とほぼ同じ
基板温度に達した時点で通電が遮断された。When power was applied to the completed heater circuit to increase the heat generation, all heaters
At a substrate surface temperature of 620 ° C., a part of the conductor portion turned white, and the current was cut off. After blocking, heat treatment was performed in the air in the same manner as in Example 1, and ultrasonic cleaning was performed. In any of the heaters, no residue of the conductor was observed, and neither Al nor alumina was confirmed by X-ray diffraction. Then, the aluminum conductor portion of the heater circuit was regenerated in the same manner as in the beginning, and the heaters were heated. When the heaters reached almost the same substrate temperature as in the beginning, energization was cut off.
【0021】(実施例3) 実施例2と同様の窒化珪
素、アルミナ、窒化アルミニウムの各焼結体からなる基
板を用意した。基板の一方の面に実施例1と同様の方法
で図1のAg-Pdヒーター回路パターンを形成した。その
後このパターン上に実施例1と同じ位置、同じ長さ・巾
寸法で厚み3.5μmのアルミニウム層を真空蒸着法に
よって形成し、導体部とした。実施例1同様に通電過熱
試験をした結果、いずれの基板も520〜550℃の基
板表面温度で導体部が白色化し、通電が遮断された。Example 3 A substrate made of the same sintered body of silicon nitride, alumina, and aluminum nitride as in Example 2 was prepared. The Ag-Pd heater circuit pattern of FIG. 1 was formed on one surface of the substrate in the same manner as in Example 1. Thereafter, an aluminum layer having a thickness of 3.5 μm and the same position and the same length and width as in Example 1 was formed on this pattern by a vacuum vapor deposition method to obtain a conductor. As a result of conducting an energization overheating test in the same manner as in Example 1, the conductors of all the substrates turned white at a substrate surface temperature of 520 to 550 ° C., and the energization was cut off.
【0022】(実施例4) 図1と同じ外形で、同図の
ハッチング部分の無い斜線部パターンでAg-Pdヒーター
塗膜を形成したこと以外は実施例1と全く同じ方法で、
窒化アルミニウムを基板とするセラミックスヒーターを
用意した。その後実施例1と同じ位置・同じ寸法範囲
(すなわちほぼ図1のハッチング部に相当する範囲)に
レーザーを照射した。この照射によってAg-Pdの塗膜が
除去されるとともに、その下の窒化アルミニウム基板上
に膜厚みが1.2μmのアルミニウム導体部が形成され
た。実施例1と同様の通電過熱試験を行ったところ基板
の表面温度が460℃の時に通電が遮断された。このヒ
ーターは実施例1と全く同じ熱処理と洗浄によって再生
再利用できることが確認された。(Example 4) Except that the Ag-Pd heater coating film was formed in the same outer shape as in FIG. 1 and in a hatched portion pattern without the hatched portion in FIG. 1, the same method as in Example 1 was used.
A ceramic heater using aluminum nitride as a substrate was prepared. Thereafter, the laser was applied to the same position and the same size range as in Example 1 (that is, the range substantially corresponding to the hatched portion in FIG. 1). This irradiation removed the Ag-Pd coating film and formed an aluminum conductor portion having a film thickness of 1.2 μm on the aluminum nitride substrate thereunder. When an energization overheating test was performed in the same manner as in Example 1, energization was interrupted when the surface temperature of the substrate was 460 ° C. It was confirmed that this heater can be recycled and reused by the same heat treatment and cleaning as in Example 1.
【0023】(実施例5) 実施例2と同様の窒化珪
素、アルミナ、窒化アルミニウムの各焼結体からなる基
板を用意した。基板の一方の面に実施例1と同様の方法
により、図2の斜線部のパターンで厚み10μmのAg-P
dヒーター回路パターンを形成した。その後図2のヒー
ター回路パターンの未接続部に図のハッチング部形状で
厚み15μmの導体部を、実施例2と同じ方法でアルミ
ニウムペーストを塗布・焼き付けすることによって形成
した。アルミニウム導体部の最小巾は直接接続したAg-P
dヒーター回路の巾の1/2であった。 実施例1と同様
にして通電回路遮断温度を確認したところ、いずれのヒ
ーターも510〜530℃であった。Example 5 A substrate made of the same sintered body of silicon nitride, alumina, and aluminum nitride as in Example 2 was prepared. On one surface of the substrate, a 10 μm-thick Ag-P
A d heater circuit pattern was formed. Thereafter, a conductor portion having a thickness of 15 μm and having a thickness of 15 μm as shown in FIG. 2 was formed on the unconnected portion of the heater circuit pattern shown in FIG. The minimum width of the aluminum conductor is Ag-P directly connected
It was 1/2 of the width of the d heater circuit. When the energization circuit cutoff temperature was confirmed in the same manner as in Example 1, all the heaters were at 510 to 530 ° C.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、ヒー
ター回路中に同回路に直列にアルミニウムの導体部を設
けることによって、ヒーターの過熱暴走時にその通電を
確実に遮断することができる。さらに大気中アルミニウ
ムの融点までの温度で、その比抵抗値が安定なヒーター
材料を用いれば、通電遮断後にアルミニウム導体部を再
生することによって、再利用可能なヒーターとすること
ができる。As described above, according to the present invention, by providing an aluminum conductor in the heater circuit in series with the heater circuit, it is possible to reliably shut off the power supply when the heater overheats and runs away. Furthermore, if a heater material whose specific resistance is stable at a temperature up to the melting point of aluminum in the atmosphere is used, a reusable heater can be obtained by regenerating the aluminum conductor portion after the power is cut off.
【図1】本発明実施例のセラミックスヒーターのヒータ
ー回路パターン(上面図)を示す。FIG. 1 shows a heater circuit pattern (top view) of a ceramic heater according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明実施例のセラミックスヒーターのヒータ
ー回路パターン(上面図)を示す。FIG. 2 shows a heater circuit pattern (top view) of the ceramic heater according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明実施例のセラミックスヒーターのヒータ
ー回路パターン(上面図)を示す。FIG. 3 shows a heater circuit pattern (top view) of the ceramic heater according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明実施例のセラミックスヒーターのヒータ
ー回路パターン(上面図)を示す。FIG. 4 shows a heater circuit pattern (top view) of the ceramic heater according to the embodiment of the present invention.
1:ヒーター回路パターン 2:導体部回路パターン 1: Heater circuit pattern 2: Conductor circuit pattern
Claims (4)
れ通電によって発熱するヒーター回路と、該ヒーター回
路に通電するための電極とを有するセラミックスヒータ
ーであって、アルミニウムを主成分とする導体部が、該
ヒーター回路の一部と直列に接続されていることを特徴
とするセラミックスヒーター。1. A ceramic heater comprising: a ceramic substrate; a heater circuit formed on the substrate and generating heat when energized; and an electrode for energizing the heater circuit. And a ceramic heater connected in series with a part of the heater circuit.
積が、該回路に直接接続しているヒーター回路パターン
の断面積より小さいことを特徴とする請求項1に記載の
セラミックスヒーター。2. The ceramic heater according to claim 1, wherein a cross-sectional area of a part of the circuit pattern of the conductor is smaller than a cross-sectional area of a heater circuit pattern directly connected to the circuit.
ムを主成分とするセラミックスであ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スヒーター。3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic substrate is a ceramic containing aluminum nitride as a main component.
よって形成されていることを特徴とする請求項3に記載
のセラミックスヒーター。4. The ceramic heater according to claim 3, wherein the conductor is formed by irradiating a laser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34474496A JPH10189225A (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34474496A JPH10189225A (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Ceramic heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10189225A true JPH10189225A (en) | 1998-07-21 |
Family
ID=18371650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34474496A Pending JPH10189225A (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Ceramic heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10189225A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7394043B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-07-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic susceptor |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34474496A patent/JPH10189225A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7394043B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-07-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic susceptor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP4458188A1 (en) | Heat-not-burn aerosol forming device and heating member thereof | |
KR20140089419A (en) | Heater, and fixing device and drying device provided with same | |
JP4028149B2 (en) | Heating device | |
WO1980000334A1 (en) | Porous vitreous carbon heater and method | |
AU2009259092B2 (en) | A self-regulating electrical resistance heating element | |
JPH07282961A (en) | Heater | |
JPH10189225A (en) | Ceramic heater | |
JPH11176559A (en) | Multiple-layered ceramic heater | |
JP2503077B2 (en) | Electric heater and heating method using the same | |
JP2971167B2 (en) | Ceramic heater | |
JPH0745357A (en) | Ceramic heater | |
JP6998144B2 (en) | Frame rod | |
JP4480918B2 (en) | Heater with energization cutoff function | |
JP2001319760A (en) | Heater substrate | |
JP3281750B2 (en) | Cylindrical heater and fixing heat roller | |
EP0460175A1 (en) | Silicon heating element | |
JP7636234B2 (en) | Ceramic heater and method for manufacturing ceramic heater | |
JPH07167433A (en) | Self current-control type glow plug | |
JP2001319761A (en) | Far infrared radiation heater substrate | |
JPH08315964A (en) | Heating element, electric heater and manufacturing method thereof | |
JPH07296953A (en) | Method for formation of silicon oxide protection film on surface of silicide conductor and ceramic heater element | |
JP3885265B2 (en) | Manufacturing method of ceramic circuit board | |
JP2000188174A (en) | Electric hob | |
JPH1092557A (en) | Planar heating element and adjusting method for heating value | |
JPH08190981A (en) | Heating element, electric heater and manufacturing method thereof |