JPS6326981A - セラミツク質発熱体と金属製電極との接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加熱器具、暖房器具に用いるセラミック質発熱
体、特に遠赤外線ヒータの発熱体と端子との接合方法に
閏Ｊるらのである。

［従来の技術］ ニクロム線や白金線などの金属質発熱体に代わる耐久性
のよい発熱体として窒化珪素と窒化チタニウムからなる
焼結体等を用いたセラミック質発熱体が使用されている
。このセラミック質発熱体は金属質発熱体に比較して′
Ｆｉ極取付が著しく困ガである。従来のＮ極の取付方法
としてはしラミック質発熱体中に電極を構成する金属を
埋め込み同時に焼成する金属埋込焼成方法、金属製電極
を焼バメやかしめにより機械的に取付ける方法、導電性
接着剤等で接着固定化する方法等が行われている。また
特開昭５５−５７３７２８明細占に２叔されているよう
に焼バメと導電性接着剤をＶ（用する方法が知られてい
る。

［発明によって解決される問題点］ 上記従来の金属埋込焼結法は、焼結後常温に至る冷却過
程でクラックが生じゃすい欠点がある。

焼バメやかしめによる方法は機械的な固定方法であるた
めに完全な電気的接触を得るのが１１＜接触部分が加熱
したり、経時的に接触抵抗が変化したりする。また焼バ
メ、がしめ時にセラミック質発熱体が破損しやすい等の
欠点もある。接着方法では金属とセラミックの熱膨張率
との相違等により両者が剥離したりクラックが生じゃす
い欠点がある。

本発明は上記問題を解決するもので、セラミック質発熱
体と端子との接続の安定性およびセラミックの焼成寸法
のバラツキに起因する接続不良を改善し、より確実な電
気的接続および機械的強度の高いセラミック質発熱体と
金属製電極との接合方法を提供することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明のセラミック質発熱体と金属￥Ｊ電極との接合方
法は、セラミック質発熱体の端部および該端部に固定さ
れる金属製ｆｆ１ｆｆｌのいずれが一方が内腔をらら他
方が該内腔に挿入固定される挿入部となるセラミックス
発熱体と金属性電極とにおいて、該内腔に薄膜状に形成
された耐熱性繊維と未焼成の導電性ペーストとが該内腔
の内周面と該内腔に挿入固定される該挿入部との外周面
との間に挟持されるように該内腔に該挿入部を挿入する
挿入工程と、 該内腔および該挿入部を加熱して該１３′Ｆｉ性ベース
トを焼き付ける焼付工程とよりなることを特徴とするも
のである。

本発明の接合方法で得られたセラミックス発熱体と金Ｊ
ｌ製Ｎ極とはその接続部分に薄膜状に形成された耐熱性
繊維が挟持され、かつ導電性ペーストが一体的に焼付ら
れている。この耐熱性繊維はセラミック質発熱体と金ａ
製電極との熱膨張の差による応力を緩和するとともにセ
ラミック質発熱体と金属製電極との寸法精度のバラツキ
を補正する。一体内に焼付られた導電性ペーストは両者
の導電性を確保するとともに両者を一体的に結合する。

これにより水元Ｉｌｌの接合方法で得られた金属製電極
を有するセラミック質発熱体は機械的強度が＾く、かつ
より確実な電気的接続が可能となる。

本発明の接合方法に使用されるセラミック質発熱体は炭
化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）　、モリブデンシリサイド（ＭＯ
Ｓｉ２）、あるいはアルミナ（Ａ交２゜３）、窒化珪素
等の絶縁性粉末と窒化チタニウム（ＴｉＮ）、炭化チタ
ニウム（Ｔ　Ｉ　Ｇ＞等の導電性セラミック粉末との混
合粉末等を焼結したものである。セラミック質発熱体の
形状は棒状、環状、Ｕ字状等゛使用目的に応じた種々の
形状をとり１ｑる。

金属′＃ＩＪ電極は、鉄、コバルト、ニッケルの合金で
あるコバール合金、ステンレススチール、鉄鋼等で形成
することができる。

セラミック質発熱体とこの端部に結合される金属製電極
とはいずれか一方が内腔を有し他方がその内腔に挿入さ
れる挿入部となるものである。セラミック質発熱体の端
部が挿入部となるのが好ましいが、特殊な使用例におい
てはセラミック質発熱体の端部に内腔を形成したもので
もよい。内腔の内壁面形状と挿入部の外周面形状は相似
形で挿入部の外周面形状が内腔の、内周面形状より若干
小さい程度のものが好ましい。

薄膜状に形成された耐熱性繊維とはガラス繊維、炭化珪
素繊維、ステンレススチールｔ１ｉＮ、鉄繊維等、セラ
ミックスあるいは金属の繊維で形成され、布状、シート
状に編成、織成あるいは集積されたものである。ここで
耐熱性の程度は、目的とするセラミック質発熱体の使用
温度により異なるが、遠赤外線ヒータとして使用する場
合には４００℃程度で弾性を失わない程度の耐熱性を有
するものであればよい。また耐酸化性の高いしのが好ま
しい。耐熱性繊維自体は導電性を必要としないが導電性
のあるしのがより好ましい。

導電性ペーストはいわゆる金ペースト、銀ペーストとい
われているもので耐酸化性の高い金属ワ）末とガラス粉
末とのａ合物を液体−ｅベース１〜状にしたものである
。

本発明の挿入工程は発熱体の端部および電極のいずれか
一方が内腔を有し他方が挿入部となっているもので、内
腔に薄膜状に形成された耐熱性繊維と未焼成の導電性ペ
ーストとを挿入部と同時に内腔内に挿入し、挿入部が挿
入された状態で内腔の内壁部と挿入部の外周面との闇の
隙間に薄膜状の耐熱性ｍ帷を挟持させるとともに未焼成
の導電性ペーストを封入するものである。なお、薄膜状
の耐熱性繊維は挿入部の外周面に巻付けたりあるいは内
腔の開口部に一部を内腔内に入れた状態で配置し、挿入
部が内腔内に挿入されるとぎに同時に薄膜状耐熱性ｍｔ
ｓを内腔内に押込むようにすることができる。第３図に
示すように内腔の開口形状が長方形状そして挿入部が相
似の長方形状の場合には、耐熱性繊維の布を挿入部の頂
部を中心に挿入部を覆い、挿入部とともに内腔内に挿入
することが好ましい。また内腔を形成づ−る内周面には
、開口端より内腔の奥方向に連続する溝または突条を形
成することも好ましい。溝、突条はねじ等のように螺旋
状でら、軸方向と平行に溝、突条が形成されているもの
でもよい。内腔と挿入部とが共に円柱状の場合には螺旋
状の溝、突条が好ましい。

この場合にはこの溝、突条を用いてネジ込むようにして
挿入部を内腔内に挿入することができる。

内腔と挿入部が長方形状のように相対回転できない場合
には第３図に示すように溝、突条は挿入部の挿入方向と
平行に形成するのが好ましい。

なお、セラミック質発熱体の端子部における発熱を少な
りシ、端子部の温度を低下するために端子部の周囲に従
来公知の低抵抗処理を行うことも好ましい。

以下実施例により説明する。

第１図に示す一部欠損全体図は本実施例で’ＩＩ造した
金属製電極を有するセラミック質発熱体である。発熱体
１としては良さ約４００Ｉ１１外径約８ｍｌ１ｌ、内径
的５Ｉｌａｌの窒化珪素と窒化チタニウムの混合粉末を
押出成形、脱脂し、その後焼結して得た５１３Ｎ　４　
／　Ｔ　Ｉ　Ｎの管状発熱体を用いた。金属製電極２は
一端開口でその内腔を形成する内周面にネジ溝２２が形
成されている。なお他端１１塞部に設けられているリー
ド線２１は発熱体と電極とが確実に固定された侵に機械
的に接続されたものである。なおこの金属製電極２の内
径は約８．５ｉｎ＋。

奥行きく深さ）は約１０ａｍ、材質はコバール合金であ
る。

次に電極２の部分の拡大断面図である第２図に基づいて
、本実施例を詳細に説明する。

まず、発熱体１の両端部分に各端部より１５０１までそ
の外周面に化学ニッケルメッキ層１１を形成した。なお
、この化学ニッケルメッキ層１１は主として低抵抗処理
として形成されたらのである。次に、このメッキ層１１
の上に、発熱体１の両端より１０ＩｌｌＩ１１を残して
銀ペースト４を塗乍し、このペーストを乾燥させた。続
いて銀ペーストが塗布されなかった両端部分の上記メッ
キ層１１上に銀ペースト５を塗布し、ざらにその上にス
テンレススチール金網３　（２００メツシユ）をさつけ
、さらにこの金網３にも銀ペースト６を塗り付は電極２
のネジ溝２２を利用してネジ込むようにして電極２を発
熱体１の端部に取付けた。この後上記メッキ層１１の上
に形成した銀ペースト４の露出表面上に耐熱性セラミッ
ク塗料１２を塗布し、恨ペースト５．６および塗料が乾
燥した後、１５０℃で１時間加熱して焼付けた。その後
リード線を接続し、第１図に示すヒータを形成した。な
お、上記銀ペーストは導電性のものである。

上記実施例の構造のヒータをＡ−トゲラフによる引張り
試験に基づいて電極２を用法いた所、２０ｋＱの荷重を
要した。これに対し、上記金網を用いないものは１０ｋ
ｑでＮ極が人けた。

［発明の効果］ 本発明の接合方法では、発熱体と電極との接合部分に薄
膜状の耐熱性繊維が挟持されかつ導電性ペーストが一体
的に焼付られている。そしてこの耐熱性繊維により金属
とセラミックスの熱膨張の差による応力を緩和し、剥離
、割れを防止している。また発熱体と７１０Ｍとの寸法
バラツキが大ぎい場合においてもｅ膜状の耐熱性繊維が
バラツキを吸収し、常に所定の結合ツノが得られる。従
って后に安定した接合が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で製造された金属製電極を
有するセラミック質発熱体の一部欠損全体図である、第
２図は本発明の第１実施例における金属製電種部分の拡
大断面図である。、第３図は実施例と異なった電極を発
熱体に取り付ける方法を示す全体斜視図である。 １．５・・・セラミック質発熱体 ２．６・・・金属性電極　　３．７・・・耐熱性繊維特
許出願人　　　日本電装株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック質発熱体の端部および該端部に固定さ
   れる金属製電極のいずれか一方が内腔をもち他方が該内
   腔に挿入固定される挿入部となるセラミック質発熱体と
   金属熱電極において、該内腔に薄膜状に形成された耐熱
   性繊維と未焼成の導電性ペーストとが該内腔の内周面と
   該内腔に挿入固定される他方の該挿入部との外周面との
   間に挟持されるように該内腔に該挿入部を挿入する挿入
   工程と、 該内腔および該挿入部を加熱して該導電性ペーストを焼
   き付ける焼付工程とよりなることを特徴とするセラミッ
   ク質発熱体と金属製電極との接合方法。
2. （２）電極の端部が内腔をもち発熱体の端部が挿入部と
   なる特許請求の範囲第１項記載の接合方法。
3. （３）耐熱性繊維は網状に形成されている特許請求の範
   囲第２項記載の接合方法。
4. （４）内腔の内周面には開口端より奥方向に連続する溝
   または突条が形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の接合方法。