加热器的制作方法

本发明涉及在液体加热用加热器、粉体加热用加热器、气体加热用加热器以及氧传感器用加热器等中使用的加热器。

背景技术：

作为在液体加热用加热器、粉体加热用加热器、气体加热用加热器以及氧传感器用加热器等中使用的加热器，例如已知日本特开2011-60712号公报(以下，称为专利文献1)公开的加热器。专利文献1公开的加热器具备：在内部埋设发热电阻体的陶瓷基体；设置于陶瓷基体的表面的电极焊盘；以及与电极焊盘接合的端子构件。

专利文献1公开的加热器装置将端子构件设置成从陶瓷基体立起，从而相对于端子构件立起的方向上的振动，很容易提高强度，但是相对于沿着陶瓷基体的长度方向的方向上的振动，很难提高强度。

技术实现要素：

加热器具备：棒状或者筒状的陶瓷体；设置于该陶瓷体的内部的发热电阻体；设置于所述陶瓷体的表面且与所述发热电阻体连接的电极层；以及与该电极层接合的引线端子，该引线端子包括：从所述电极层立起的第1部分；从所述陶瓷体的外周起在外侧沿所述陶瓷体的长度方向延伸的第2部分；以及经由比该第2部分更靠外的外侧将所述第1部分和所述第2部分相连的第3部分。

附图说明

图1是表示加热器的纵剖视图。

图2是表示变形例的加热器的纵剖视图。

图3是表示变形例的加热器的纵剖视图。

图4是变形例的加热器之中以经过第1部分与电极层的接合部的剖面截断的横剖视图。

具体实施方式

以下，详细说明加热器10。

图1是表示加热器10的纵剖视图。如图1所示，该加热器10具备：棒状或者筒状的陶瓷体1；设置于陶瓷体1的内部的发热电阻体2；设置于陶瓷体1的表面的电极层3；以及与电极层3接合的引线端子4。

陶瓷体1是为了保护发热电阻体2而设置的构件。陶瓷体1的形状是棒状或者筒状。作为棒状，例如可列举圆柱状或者棱柱状等柱状等。另外，这里所说的柱状例如也包括在特定方向上延伸得较长的板状。作为筒状，例如可列举圆筒状或者方筒状。在图1所示的加热器10中，陶瓷体1是圆柱状。

陶瓷体1由绝缘性的陶瓷材料构成。作为绝缘性的陶瓷材料，例如可列举氧化铝、氮化硅或者氮化铝。从导热率出色的观点出发，优选使用氮化铝。特别是，在使用氮化铝的情况下，由于能够使陶瓷体1的导热率高至150W/(m·K)，所以能够将由设置于陶瓷体1内部的发热电阻体2产生的热有效地传导至加热器10的表面。因此，加热器10能够急速升温。

此外，从容易制造的观点出发，优选使用氧化铝。在陶瓷体1是圆柱状的情况下，关于陶瓷体1的尺寸，例如可将长度设定成100mm，将外径设定成20mm。此外，在陶瓷体1是板状的情况下，关于陶瓷体1的尺寸，例如可将长度设定成80mm，将宽度设定成50mm，将厚度设定成2mm。在陶瓷体1是圆筒状的情况下，关于陶瓷体1的尺寸，例如可将长度设定成100mm，将外径设定成20mm，将内径设定成14mm。

发热电阻体2是因电流流过而发热的电阻体。发热电阻体2设置在陶瓷体1的内部。即，发热电阻体2被埋设于陶瓷体1中。本例的加热器10中的发热电阻体2具有弯折形状。发热电阻体2的两端部与引出电极21连接。引出电极21被引出至陶瓷体1的一个端部，且在端部被引出到陶瓷体1的外周面。

在本例中，发热电阻体2的弯折部设置在陶瓷体1的另一个端部。即，引出电极21设置在陶瓷体1之中与发热电阻体2的弯折部相反一侧的区域内。发热电阻体2的两端部经由引出电极21与设置在陶瓷体1的外周面的电极层3电连接。

发热电阻体2由金属材料形成。作为金属材料，例如了列举钨、钼或者铼等。关于发热电阻体2的尺寸，例如可将宽度设定成1mm，将全长设定成3000mm，将厚度设定成0.02mm。引出电极21可使用与发热电阻体2相同的金属材料，与发热电阻体2同时形成。此外，引出电极21也可使用与发热电阻体2不同的材料，与发热电阻体2分开形成。

电极层3设置于陶瓷体1的表面。电极层3经由引出电极21与发热电阻体2连接。电极层3由金属材料形成。作为金属材料，例如可列举钨、钼或者铼等。关于电极层3的尺寸，例如可将长度设定成9mm，将宽度设定成5mm，将厚度设定成0.02mm。另外，在本例中，虽然电极层3经由引出电极21与发热电阻体2连接着，但是并不限于此。具体来说，加热器10也可以不具有引出电极21，而是直接连接电极层3和发热电阻体2。

引线端子4是用于向发热电阻体2供给电力的构件。与外部的电源(未图示)连接引线端子4来使用该引线端子4。作为引线端子4，可使用由镍或者铜的金属形成的线材或者板材。可使用接合材料5，在电极层3的表面上安装引线端子4。作为接合材料5，例如可使用钎料。

引线端子4具备：从电极层3立起的第1部分41；从陶瓷体1的外周起在外侧沿长度方向延伸的第2部分42；以及经由比第2部分42更靠外的外侧连接第1部分41和第2部分42的第3部分43。由此，在沿着陶瓷体1的长度方向的方向上产生了振动时，由于第3部分43弯折，从而能够降低因该振动引起的应力。因此，能够降低在第1部分41与电极层3的接合部产生的应力。其结果，能够提高相对于沿陶瓷体1的长度方向的方向上的振动的强度。

作为第1部分41立起的方向，可列举与电极层3的表面垂直的方向以及从垂直的方向观察时倾斜了20°以下的倾斜的方向。这里所说的“倾斜的方向”包括：第1部分41靠近发热电阻体2而立起的方向；第1部分41远离发热电阻体2而立起的方向；在陶瓷体1的圆周方向上倾斜的方向；以及这些结合起来的方向。特别是，当第1部分41在与电极层3的表面垂直的方向上立起的情况下，能够很容易使接合材料5均匀地浸润扩展至第1部分41的周围。因此，能够用较少的接合材料5牢固地保持引线端子4。

在本例中，引线端子4是棒状，引线端子4的剖面(第1部分41、第2部分42以及第3部分43的剖面)是圆形状。特别是，第3部分43的剖面是圆形状，从而弯折了第3部分43时，能够降低第3部分43发生损伤的危险。作为引线端子4的剖面的其他形状，例如，可列举矩形状、C字形状、U字形状或者中空状等。特别是，在第3部分43是C字形状或者U字形状的情况下，优选在与陶瓷体1相反的一侧开口。由此，能够容易弯折第3部分43。此外，引线端子4例如也可以是板状。例如，引线端子4之中，第1部分41、第2部分42以及第3部分42可以通过弯折板状的构件来形成。引线端子4为板状时能够提高引线端子4的强度。

此外，在本例中，第3部分43的一部分与从电极层3立起的第1部分41平滑地连续。由此，与在第1部分41和第3部分43之间存在高低差或者迂回部的情况相比，能够使产生振动时应力集中的部位远离第1部分41与电极层3的接合部分。另外，这里所说的“平滑”是指在第1部分41和第3部分43之间不存在高低差或者迂回部。

此外，在本例中，从第1部分41起连续地设置第3部分43，并且第2部分42位于第3部分43的前端，从而通过第3部分43吸收因振动引起的应力的同时，也能够使第2部分42靠近陶瓷体的外周面。若两个第2部分42的间隔扩大，则存在加热器10会大型化的问题，但是通过采用能够使两个第2部分42靠近陶瓷体的外周面的本例的结构，能够使加热器10小型化。

此外，在本例中，引线端子4之中第1部分41、第2部分42以及第3部分43的剖面的形状以及大小相同，但是并不限于此。具体来说，在各个部位，形状以及大小也可以不同。特别是，优选第3部分43比第1部分41及第2部分42细。由此，能够确保引线端子4的强度，同时能够容易使第3部分43弯折。

关于引线端子4的尺寸，例如能够如下那样设定。在图1所示的加热器10的情况下，可将第1部分41的长度设定成2.3mm。关于第2部分42的长度，可将第1部分41立起的方向上的长度设定成1.5mm，将沿陶瓷体1的长度方向的方向上的长度设定成2.5mm。此外，可将第3部分43的长度设定成6.5mm。此外，第1部分41、第2部分42以及第3部分43各自的剖面可设定成直径为0.8mmφ的圆形状。

此外，在利用接合材料5来接合引线端子4与电极层3的情况下，优选接合材料5仅在引线端子4中的第1部分41处浸润扩展。具体来说，优选接合材料5不浸润扩展到第3部分43。由此，能够进行第1部分41与电极层3的接合的同时，减轻对第3部分43产生的弯折作用的阻碍。

进一步地，本例的加热器10如图1所示，第3部分43具有迂回形状。由此，由于能够以迂回的部分为起点集中使其弯折，所以能够吸收大的振动。

此外，如图2所示，第3部分43也可以具有弯曲形状。由于第3部分43是弯曲形状，从而在弯折了第3部分43时，能够减轻应力集中于特定部位。因此，能够提高加热器10的长期可靠性。

此外，如图3所示，优选分别具备两个以上的电极层3以及引线端子4，并且两个电极层3与两个引线端子4各自的接合部的位置在陶瓷体1的长度方向上错开着。由此，能够提高电极层3以及引线端子4的接合部的耐久性。具体来说，在将两个引线端子4的接合部设置在一条直线上的情况下，对于陶瓷体1以引线端子4的第1部分41为轴进行旋转这样的振动而言，很难提高接合部的强度。相对于此，通过错开两个引线端子4的接合部的位置来进行配置，从而能够提高相对于陶瓷体1以引线端子4的第1部分41为轴进行旋转这样的振动的强度。

另外，这里所说的“错开接合部的位置来进行配置”例如是指，在观察引线端子4之中与电极层3接合的第1部分41的端面时，第1部分41的端面的中心彼此错开着。也就是说，接合部彼此的位置不必完全错开，也可以是在陶瓷体1的长度方向上观察时接合部彼此的一部分重合。接合部的位置例如能够错开0.2～1.2mm。

进一步地，优选在陶瓷体1的长度方向上观察两个第1部分41彼此时，不是部分重合而是完全错开。由此，能够进一步提高相对于陶瓷体1以引线端子4的第1部分为轴进行旋转这样的振动的强度。

此外，如图4所示，优选分别具备两个以上的电极层3以及引线端子4，并且两个电极层3与引线端子4各自的接合部的位置从夹着陶瓷体1相对的位置朝圆周方向错开。由此，能够提高相对于陶瓷体1以引线端子4的第1部分41为轴进行旋转这样的振动的强度。

另外，这里所说的“朝圆周方向错开”例如是指，在观察引线端子4之中与电极层3接合的第1部分41的端面时，第1部分41的端面的中心彼此的位置在圆周方向上错开。也就是说，接合部彼此不必完全错开，接合部彼此的一部分也可以夹着陶瓷体1而相对。接合部彼此例如能够错开1°～15°。

进一步地，两个第1部分41彼此的端面也可以在陶瓷体1的圆周方向上观察时不具有相对的部分而是完全地错开。由此，能够进一步提高相对于陶瓷体1以引线端子4的第1部分41为轴进行旋转这样的振动的强度。

符号的说明

1：陶瓷体

2：发热电阻体

21：引出电极

3：电极层

4：引线端子

41：第1部分

42：第2部分

43：第3部分

5：接合材料

10：加热器