技术领域本发明涉及具有发热电阻器以及电极焊盘的陶瓷加热器以及具备该陶瓷加热器的传感器。
背景技术：
以往，公知有一种陶瓷加热器，该陶瓷加热器具备：由氧化铝等绝缘性陶瓷形成的加热器主体部；埋设于该加热器主体部内的发热电阻器；配置于加热器主体部的外表面上且与发热电阻器电连接的电极焊盘；以及连接发热电阻器和电极焊盘的导体部。在该陶瓷加热器中，经由导线与外部设备连接的连接端子通过钎料等而连接于电极焊盘上，从而能够经由外部设备向发热电阻器通电。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-13649号公报
技术实现要素：
可是，如专利文献1所示，发热电阻器在前端侧具有发热部，在后端侧具有一对导线部，前端侧的发热部的宽度比导线部的宽度小。这是因为，为了通过发热部集中发热，使发热部的电阻率更高。即，在向发热电阻器通电时，由于发热部的电阻率比导线部高，因而能够更集中发热于发热部，而能够高效地使用陶瓷加热器。另一方面，如专利文献1所示，导线部的宽度比发热部的宽度大，并且沿陶瓷加热器的轴线方向大致均匀。因此，在导线部与电极焊盘相对的区域中，存在导线部的宽度比电极焊盘的宽度大的情况。并且，在这样的情况下，根据如下所示的情况，存在在加热器主体部中的电极焊盘的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等的可能性。如图8所示，圆棒状的陶瓷加热器通常在板状的陶瓷层1400的上表面和下表面分别印刷形成电极焊盘1210以及发热电阻器1410，此后，通过将该陶瓷层1400卷绕于圆柱形状或者圆筒形状的绝缘管(未图示)而形成。另外，图8示出沿宽度方向剖切陶瓷层1400的剖视图。此时，如果在板状的陶瓷层1400的下表面印刷膏状的金属导体而形成具有所希望的形状的发热电阻器1410，则在此后由于发热电阻器1410干燥而导致发热电阻器1410收缩。即，如图8所示，发热电阻器1410向陶瓷层1400的宽度方向内侧收缩(参照箭头W1)。并且，由于发热电阻器1410的收缩的影响，因而在陶瓷层1400的上表面侧向宽度方向外侧施加应力(参照箭头Y1)。此后，如果在陶瓷层1400的上表面印刷膏状的金属导体而形成电极焊盘1210，则与发热电阻器1410相同，由于电极焊盘1210干燥而导致电极焊盘1210向宽度方向内侧收缩(参照箭头Z1)。其结果是，因发热电阻器1410的影响而引起的陶瓷层1400的上表面的应力的朝向和电极焊盘1210收缩时的应力(箭头Z1)的朝向产生为在相反方向上相互远离。这样的状况中，如果进一步将陶瓷层1400卷绕于绝缘管，则陶瓷层1400的上表面侧的应力进一步增加，其结果是，存在在形成的加热器主体部中的电极焊盘的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等的可能性。本发明用于解决上述的以往的课题，其目的在于，抑制在形成有导线部和电极焊盘的加热器主体部产生断裂和裂纹的情况。本发明为陶瓷加热器，是沿轴线方向延伸的圆棒状，所述陶瓷加热器具备：加热器主体部，由绝缘性陶瓷形成；发热电阻器，埋设于该加热器主体部内；电极焊盘，配置于所述加热器主体部的外表面上，并且与该发热电阻器电连接；以及导体部，连接所述发热电阻器和所述电极焊盘，所述陶瓷加热器的特征在于，所述发热电阻器具有：后端侧导线部，配置于将所述电极焊盘在与所述轴线方向垂直的方向上投影而成的投影区域内，并且在所述投影区域的整个区域内比所述电极焊盘的宽度小；前端侧导线部，配置于比所述后端侧导线部靠前端侧，并且比所述后端侧导线部的宽度大；以及发热部，配置于比所述前端侧导线部靠前端侧，并且比所述前端侧导线部的宽度小。根据本发明的陶瓷加热器，发热电阻器配置于将电极焊盘在与轴线方向垂直的方向上投影而成的投影区域内，并且具有在投影区域内的整个区域中比电极焊盘的宽度小的后端侧导线部。由此，即使产生由于后端侧导线部的收缩的影响而产生的施加于加热器主体部的应力和电极焊盘的收缩的应力，两者的应力的朝向也为相互抵消的朝向，从而能够抑制在加热器主体部中的电极焊盘的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。并且，根据本发明的陶瓷加热器，所述发热电阻器还具有：配置于比后端侧导线部靠前端侧，并且比后端侧导线部的宽度大的前端侧导线部；以及配置于比前端侧导线部靠前端侧，并且比前端侧导线部的宽度小的发热部。这样，由于形成比发热部和后端侧导线部宽的前端侧导线部，因而能够集中发热于发热部，从而能够高效地使用陶瓷加热器。并且，在本发明的陶瓷加热器中，所述发热部的宽度优选为比所述后端侧导线部的宽度小。这样，通过发热部的宽度比后端侧导线部的宽度小，能够切实地集中发热于发热部，而不在后端侧导线部发热，从而能够高效地使用陶瓷加热器。并且，在本发明的陶瓷加热器中，优选为，所述发热电阻器具有连接所述前端侧导线部和所述后端侧导线部且随着朝向轴线方向后端侧而宽度减小的连接导线部。这样，通过具有随着朝向轴线方向后端侧而宽度减小的连接导线部，不会在前端侧导线部和后端侧导线部之间形成易于电场集中的角部，从而能够抑制绝缘性降低。此外，在本发明的陶瓷加热器中，所述连接导线部的特征在于配置于比所述投影区域靠前端侧。由此，能够在投影区域内将导线部的宽度切实地设为比电极焊盘的宽度小，从而能够进一步抑制加热器主体部中的电极焊盘的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。并且，本发明的传感器具备有底筒状的传感器元件、保持该传感器元件的主体配件以及配置于所述传感器元件的筒孔内的陶瓷加热器。所述传感器的特征在于，所述陶瓷加热器为在权利要求1至权利要求4的任一项所记载的陶瓷加热器。这样，在具备有底筒状的传感器元件、保持该传感器元件的主体配件以及配置于所述传感器元件的筒孔内的陶瓷加热器的传感器中使用本发明的陶瓷加热器，从而能够进一步抑制在加热器主体部中的电极焊盘的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。附图说明图1为说明实施方式1的传感器1的整体结构的剖视图。图2为表示实施方式1的陶瓷加热器100的外观的立体图。图3为表示实施方式1的陶瓷加热器100的内部结构的分解立体图。图4为图2的陶瓷加热器100中的在点划线A-A’的接合部附近的从箭头方向观察的部分剖视图。图5为在与轴线方向垂直的方向上目视确认实施方式1的陶瓷加热器100的电极焊盘121的说明图。图6为说明实施方式1的陶瓷加热器100的发明效果的说明图。图7为在与轴线方向垂直的方向上目视确认实施方式2的陶瓷加热器的电极焊盘的说明图。图8为说明以往的陶瓷加热器的说明图。具体实施方式以下，使用附图对应用本发明的实施方式1进行说明。另外，本发明丝毫不限定于以下的实施方式，只要属于本发明的技术范围，则能够采用各种各样的方式，这自不待言。图1为说明基于实施方式1的传感器1的整体结构的剖视图。实施方式1的传感器1为与在乘用车等的车辆上搭载的内燃发动机的排气流路紧固，并在排气流路的内部配置有自身的前端部分的传感器，且为测量排放气体中的氧浓度的氧传感器。另外，在以下的说明中，以沿图1所示的轴线O的方向中的相对于主体配件保护器80的安装一侧(图的下侧)为前端侧，以该相反侧(图的上侧)为后端侧而说明。如图1所示，在传感器1中主要具备：传感器元件10(检测元件10)、陶瓷加热器100、分隔物30、密封部件40(弹性部件40)、多个连接端子50、导线55(导线部件55)、覆盖它们的周围的主体配件60、保护器80以及外筒90(外筒部件90)等。传感器元件10由具有氧离子传导性的固体电解质而形成。传感器元件10为公知的结构，并形成为沿轴线O方向延伸的圆筒形状，且构成为主要具备：封闭前端侧的端部(图7的下侧的端部)的元件主体12；设置于元件主体12的外周面的外侧电极(省略图示)；以及设置于元件主体12的内周面的内侧电极(省略图示)。在元件主体12的中央部的外周沿周方向设置有向径向外侧突出的凸缘部14。作为构成元件主体11的固体电解质，例如以使Y2O3或者CaO固溶的ZrO2为代表。在该固体电解质以外也可以使用作为碱土金属或者稀土金属的氧化物与ZrO2的固溶体的固体电解质。并且，也可以使用在碱土金属或者稀土金属的氧化物和ZrO2的固溶体中还含有HfO2的固体电解质。外侧电极或者内侧电极为多孔地形成Pt或者Pt合金(以下，记载为“Pt等”)的电极。外侧电极或者内侧电极与多个连接端子50抵接。在多个连接端子50中含有内侧连接端子51和外侧连接端子52。多个连接端子50为由镍合金(例如Inconel750。英国Inconel公司制，注册商标)形成的金属配件。内侧连接端子51与传感器元件10的内侧电极电接触，外侧连接端子52与传感器元件10的外侧电极电连接。并且，内侧连接端子51把持后述的陶瓷加热器100并将陶瓷加热器100的前端侧向传感器元件10的内表面推压。多个端子金属配件50分别与导线55的芯线铆接并电连接。在图1中，图示有4根导线55中的3根导线55。如图1所示，分隔物30为配置于传感器元件10的后端侧的部件，并且为由具有电绝缘性的材料例如氧化铝形成的圆筒形状的部件。在分隔物30中设置有容纳多个端子金属配件50等的容纳部31。容纳部31为在分隔物30中沿轴线O方向贯通而形成的贯通孔，并能够在比分隔物30靠前端侧的空间和靠后端侧的的空间之间流通大气。此外，在分隔物30的外周面设置有向径向外侧突出的法兰部32。在分隔物30中的比法兰部32靠前端侧的外周面上配置有形成为大致圆筒形状的保持金属配件33。此时，分隔物30配置为插入于保持金属配件33的内部。密封部件40配置于分隔物30的后端侧，并为由例如氟橡胶等的弹性材料构成的栓部件。密封部件40为形成为大致圆柱形状的堵塞外筒90的后端的部件。密封部件40以与分隔物30的后端侧的面抵接的方式嵌入于外筒90的后端侧的开口。如图1所示，主体配件60为由不锈钢合金(例如，JIS(日本工业标准)规格的SUS310S)形成的部件，并为形成为大概圆筒形状的部件。在主体配件60中沿周方向设置有从内周面向径向内侧突出且支撑传感器元件10的凸缘部14的台阶部61。在主体配件60的前端侧的外周面上沿周方向设置有：将传感器1安装于内燃发动机的排气流路(未图示)的螺纹部62；以及使用于将螺纹部62拧入排气流路的安装工具卡合的六角部63。在螺纹部62和六角部63之间配置有环状的垫圈64。垫圈64防止来自传感器1和排气流路之间的间隙的气体泄漏。在主体配件60中的比螺纹部62靠前端侧形成有与后述的保护器80卡合的前端卡合部65。前端卡合部65为以外周面的直径比螺纹部62小的方式形成的部分。并且，在主体配件60中的比六角部63靠后端侧以从六角部朝向后端侧的顺序形成有与外筒90卡合的后端卡合部66和铆接固定传感器元件10的铆接固定部67。在主体配件60的内部以从台阶部61朝向后端侧的顺序配置有金属制的前端侧封装件71、由氧化铝构成的筒状的支撑部件72、金属制的后端侧封装件73、由滑石的粉末构成的填充部件74、氧化铝制的套筒75以及环状的环76。在支撑部件72的内周面上形成有台阶部，通过该台阶部而支撑有元件主体11的凸缘部14。另外，在支撑部件72和凸缘部14之间夹持地配置有后端侧封装件73。环76配置于套筒75和铆接固定部67之间，铆接固定部67将通过向径向内侧且向前端侧变形而施加的向前端方向的力传递到填充部件74、后端侧封装件73、支撑部件72以及前端侧封装件71。通过该推压的力，填充部件74向轴线O方向压缩填充且气密地填埋主体配件60的内周面以及元件主体11的外周面之间的间隙。保护器80为在传感器1安装于排气流路时保护向流路内突出的传感器元件10不与在流路内流动的气体中所包含的水滴和异物等碰撞的保护器。保护器80为由不锈钢(例如，JIS(日本工业标准)规格的SUS310S)形成的部件，并且为覆盖传感器元件10的前端的保护部件。保护器80为沿轴线方向延伸的筒状的部件，并形成为封闭前端的形状。保护器80的后端缘通过与主体配件60的前端卡合部65熔接而固定。在保持件80中设置有：形成为有底筒状且敞开一侧的周缘部与前端卡合部65嵌合的外侧保护器81；以及固定于外侧保护器81的内部的形成为有底筒状的内侧保护器82。换句话说，保护器80具有由外侧保护器81以及内侧保护器82构成的双重构造。在外侧保护器81以及内侧保护器82的圆筒面设置有将气体导入到内部的导入口83。在图1中，仅图示出外侧保护器81的导入口83，而由于配置关系上的原因并没有示出内侧保护器82的导入口83。此外，在外侧保护器81以及内侧保护器82的底面上分别设置有排出进入到内部的水滴和气体的外侧排出口84与内侧排出口85。外筒90为由与主体配件60不同的不锈钢(例如JIS(日本工业标准)规格的SUS304L)形成的部件，在外筒90的内部插入有主体配件60的后端卡合部66，外筒90固定于主体配件60。在外筒90的内部配置有从主体配件60的后端突出的传感器元件10的后端、分隔物30以及密封部件40。并且，在实施方式1的传感器1中，实施方式1的陶瓷加热器100作为用于加热传感器元件10的加热器而配置于传感器元件10的筒孔内。图2为表示陶瓷加热器100的外观的立体图。图3为表示陶瓷加热器100的内部结构的分解立体图。另外，在本实施方式的陶瓷加热器100中，以轴线AX方向的两端部中的具备发热部分的一侧(形成后述的发热部142的一侧)为“前端侧”，以与此相反一侧的端部为“后端侧”而说明。陶瓷加热器主要具备：具有发热电阻器141的圆棒状(大致圆柱形状)的加热器主体部102、设置于加热器主体部102的外表面并与发热电阻器141电连接的电极焊盘121以及通过导电性的钎料而与电极焊盘121接合的金属端子部130。陶瓷加热器100为经由在加热器主体部102的后端侧设置的电极焊盘121从外部装置(电源装置)向发热电阻器141通电，从而发热电阻器141发热的结构。另外，发热电阻器141中的发热部142(参照图2)配置于加热器主体部102的前端侧。即，陶瓷加热器100构成为通过加热器主体部102中的前端侧发热而加热传感器元件10。如图3所示，陶瓷加热器100通过将绝缘性较高的氧化铝陶瓷制的坯片140、146卷绕于圆棒状的氧化铝陶瓷制的绝缘管101的外周并对其进行烧制而制造。在坯片140上形成有作为加热图案的以钨系的材料为主体的发热电阻器141。发热电阻器141构成为具备形成于前端侧的发热部142和分别与发热部142的两端连接的一对导线部143。进一步，一对导线部143构成为分别具备形成于前端侧的前端侧导线部143a、形成于后端侧的后端侧导线部143c以及对前端侧导线部143a和后端侧导线部143c进行连接的连接导线部143b。另外，发热部142的宽度A比前端侧导线部143a的宽度B小。并且，在坯片140的后端侧设置有两个导体部144。一对导线部143经由两个导体部144与形成于陶瓷加热器100的外表面上的两个电极焊盘121电连接。并且，坯片146为与坯片140中的形成有发热电阻器141一侧的面压接的片材。在坯片146中的与坯片140相接的压接面的相反一侧的表面上涂布有氧化铝膏，并以该涂布面为内侧通过坯片140、146卷绕于绝缘管101并从外周向内侧按压，形成陶瓷加热器成形体。此后，通过烧制陶瓷加热器成形体而形成陶瓷加热器100。接着，如图2以及图3所示，在陶瓷加热器100中形成有成为阳极侧以及阴极侧的两个电极焊盘121。该电极焊盘121在与上述的两个导体部144(参照图3)对应的坯片140的外表面的两个位置上分别设置。与发热电阻器141的导线部143的导通经由在导体部144的内部填充的导电性膏而进行。另外，在电极焊盘121的表面形成有后述的镀覆的金属层(图4所示的焊盘用镀覆膜122)。金属端子部130由长条形状的镍部件构成，并构成为具备通过钎料而与电极焊盘接合的接合部133、切割为平板形状的铆接部135以及连接接合部133和铆接部135的连结部134。连结部134的前端部分形成为在厚度方向上弯曲为台阶状并与接合部133连接。并且，在金属端子部130中，连结部134中的与铆接部135的连结区域扭曲为以连结部134的长度方向的中心轴为旋转中心而旋转。并且，金属端子部130通过外部电路连接用的导线55的芯线而填缝固定于铆接部135，从而经由导线55等实现与外部电路(外部电源装置)的导通。这样构成的两个金属端子部130分别与两个电极焊盘121接合，作为向陶瓷加热器100施加电压时的阳极侧端子以及阴极侧端子而发挥功能。图4为图2所示的陶瓷加热器100中的在点划线A-A’的接合部133附近的从箭头方向观察的部分剖视图。另外，在图4中，以从金属端子部130朝向陶瓷加热器100的中心轴的方向(图中纸面下方向)为下方向，并且以远离中心轴的方向(图中纸面上方向)为上方向而进行说明。如图4所示，电极焊盘121在卷绕于绝缘管101的外周的坯片140的外表面(图3中的上侧的面)上形成，并经由导体部144与形成于坯片140的内表面(图3中的下侧的面)的发热电阻器141的导线部143导通。该电极焊盘121为以占重量80％以上的方式包含由从钨、钼中选择的至少一个种类以上的元素构成的主体材料的焊盘形状的金属层。铅和钼熔点高且耐热性优异，因此适合作为电极焊盘121的组成。金属端子部130由以占重量90％以上的方式包含镍的镍部件构成。如图4所示，金属端子部130通过钎料部124与被焊盘用镀覆膜122覆盖的电极焊盘121接合。并且，在由钎料部124相互接合的金属端子130以及电极焊盘121之上还形成有以镍(Ni)为主体的镍镀覆膜125和以铬(Cr)为主体的铬镀覆膜126。另外，在镍镀覆膜125的上侧形成有铬镀覆膜126，通过具备镍镀覆膜125以及铬镀覆膜126而防止由于钎料部124以及金属端子部130的氧化而导致的腐蚀。另外，也可以形成镍镀覆膜、铂镀覆膜以及金镀覆膜来代替铬镀覆膜126。并且，对电极焊盘121和金属端子部130进行接合的钎料部124使用Au-Cu钎料和Ag-Cu钎料对电极焊盘121和金属端子部130进行钎焊。另外，在钎焊时，在电极焊盘上设置的焊盘用镀覆膜122的镍成分向钎料部124扩散。即，如图3所示，在实施方式1的陶瓷加热器100中，钎焊前的焊盘用镀覆膜122的与钎料部124的边界部分示出以点划线123示出的轮廓形状。并且，在钎焊后，焊盘用镀覆膜122的一部分成为扩散并溶入到钎料部124的形态，焊盘用镀覆膜122以及钎料部124以一体化的状态而形成。图5为在与轴线方向垂直的方向上目视确认实施方式1的陶瓷加热器100的电极焊盘121的说明图。另外，在图5中，为了明确电极焊盘121和后端侧导线部143c之间的位置关系，省略钎料部124和金属端子部130。并且，导线部143虽然埋设于加热器主体部102，但为了易于说明，在图5中用虚线示出。如图5所示，后端侧导线部143c配置在以与轴线AX方向垂直的方向(图5中的纸面表里方向)上投影电极焊盘121而成的投影区域S(图5中的斜线部分)内。并且，在投影区域S内的整个区域内，后端侧导线部143c的宽度C比电极焊盘121的宽度D小。即，后端侧导线部143的两端缘143cT以不与投影区域S的宽度方向上的边界ST重合的方式配置于宽度方向内侧。由此，即使产生由后端侧导线部143c的收缩的影响而导致的施加于加热器主体部102应力和电极焊盘121的收缩的应力，两者的应力的朝向也成为相互抵消的朝向，从而能够抑制在加热器主体部102中的电极焊盘121的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。对于该理由，在图6中示出。图6为说明实施方式1的陶瓷加热器100的发明的效果的说明图，为卷绕于绝缘管101前的坯片140。如图6所示，如果在坯片140的下表面印刷膏状的金属导体而形成具有所希望的形状的发热电阻器141，则在此后由于发热电阻器141干燥而导致发热电阻器141收缩。即，如图6所示，发热电阻器141(后端侧导线部143c)向坯片140的宽度方向内侧收缩(参照箭头W)。并且，由于发热电阻器141的收缩的影响，因而在坯片140的上表面侧向宽度方向外侧施加应力。(参照箭头Y)。此后，如果在坯片140的上表面印刷膏状的金属导体而形成电极焊盘121，则与发热电阻器141相同，由于电极焊盘121干燥而导致电极焊盘121向宽度方向内侧收缩(参照箭头Z)。可是，在实施方式1中，由于将电极焊盘配置于投影区域S内，并且在投影区域S内的整个区域内将后端侧导线部143c的宽度C设为比电极焊盘121的宽度D小，所以由后端侧导线部143c的影响而产生的坯片140的上表面的应力(箭头Y)的朝向和电极焊盘121的收缩时的应力(箭头Z)的朝向以朝向相互抵消的方向的方式产生。在这样的状况中，即使将坯片140卷绕于绝缘管101，也能够抑制在加热器主体部102中的电极焊盘121的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。并且，根据实施方式1的陶瓷加热器100，将前端侧导线部143a的宽度B设为比后端侧导线部143c的宽度C大，并且将发热部142的宽度A设为比前端侧导线部143a的宽度B小(参照图3)。这样，由于形成宽度B比发热部142的宽度A和后端侧导线部143c的宽度C大的前端侧导线部143a，因而能够更集中发热于发热部142，而能够高效地使用陶瓷加热器100。并且，根据实施方式1的陶瓷加热器100，将发热部142的宽度A设为比后端侧导线部143c的宽度C小。这样，由于发热部142的宽度A比后端侧导线部143c的宽度C小，因而在后端侧导线部143c不会发热而能够切实地集中发热于发热部142，从而能够高效地使用陶瓷加热器100。并且，根据实施方式1的陶瓷加热器100，优选为，对前端侧导线部143a和后端侧导线部143c进行连接，并且具有随着朝向轴线AX方向后端侧而宽度减小的连接导线部143b。这样，由于具有随着朝向轴线AX方向后端侧而宽度减小的锥状的连接导线部143b，因而不会在前端侧导线部和后端侧导线部之间形成易于电场集中的角部，因此能够抑制绝缘性降低。此外，根据实施方式1的陶瓷加热器100，连接导线部143b配置于比投影区域S靠前端侧。由此，在投影区域S内，能够将后端侧导线部143c的宽度C切实地设为比电极焊盘121的宽度D小，因此能够进一步抑制在加热器主体部102中的电极焊盘121的宽度方向上的端缘附近产生断裂和裂纹等。以上，对本发明的实施方式1进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式1，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够用各种各样的方式实施。例如，在实施方式1中，对连接导线部143b配置于比投影区域S靠前端侧的方式进行了说明，但并不限于此。例如，如图7所示，连接导线部143b的一部分也可以与投影区域S重合。可是，优选为，连接导线部143b的宽度在投影区域S内比电极焊盘121的宽度D小。标号说明1传感器10传感器元件100陶瓷加热器102加热器主体部121电极焊盘141发热电阻器142发热部143导线部143a前端侧导线部143b连接导线部143c后端侧导线部S投影区域。