加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在烫发器、水加热用加热器、氧传感器、空燃比传感器、电热塞或半导体制造装置等中使用的加热器。
【背景技术】
[0002]作为在上述烫发器等中使用的加热器，例如可以举出在日本特开平11-273837号公报(以下称为专利文献I)中公开的陶瓷加热器。专利文献I所公开的陶瓷加热器具备:陶瓷基材；加热器部，其设置在陶瓷基材的内部；引线部，其设置在陶瓷基材的内部且与加热器部连接；以及导电层，其设于陶瓷基材，一端与引线部连接，且另一端向陶瓷基材的表面导出。
[0003]然而，在专利文献I所公开的陶瓷加热器(以下，有时仅称为加热器)中，加热器部(发热电阻体)处产生的热量有时会经由引线部(导体线路)而向导体层(通孔导体)传导。并且，由于热量积滞在该通孔导体中，从而在通孔导体与陶瓷基材(陶瓷结构体)之间有时会产生热应力。其结果是，难以提高加热器的长期可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方案的加热器具备:陶瓷结构体；发热电阻体，其埋设于该陶瓷结构体；导体线路，其埋设于所述陶瓷结构体且与所述发热电阻体连接；通孔导体，其设置于所述陶瓷结构体，一端与所述导体线路连接，且另一端向所述陶瓷结构体的表面导出；以及电极焊盘，其以覆盖该通孔导体的方式设置在所述陶瓷结构体的表面上，且与所述通孔导体连接，其中，所述通孔导体具有比所述陶瓷结构体的表面向外侧突出的突出部。
【附图说明】
[0005]图1是示出本发明的一个实施方式的加热器的局部剖视立体图。
[0006]图2是本发明的一个实施方式的加热器的示意图。
[0007]图3是本发明的一个实施方式的加热器中的通孔导体附近的局部放大图。
[0008]图4是示出本发明的变形例的加热器的局部放大图。
[0009]图5是示出本发明的变形例的加热器的局部放大图。
[0010]图6是示出本发明的变形例的加热器的局部放大图。
【具体实施方式】
[0011]以下，参照附图对本发明的一个实施方式的加热器进行详细地说明。
[0012]图1是示出本发明的一个实施方式的加热器10的局部剖视立体图。图2是示出本发明的一个实施方式的加热器10的示意图。如图2所示，本发明的一个实施方式的加热器10具备陶瓷结构体1、发热电阻体2、导体线路3、通孔导体4以及电极焊盘5。加热器10例如在烫发器、水加热用加热器、氧传感器、空燃比传感器、电热塞或半导体制造装置等中使用。
[0013]<陶瓷结构体I的结构>
[0014]陶瓷结构体I是用于将发热电阻体2以及导体线路3保持于内部的构件。通过在陶瓷结构体I的内部设置发热电阻体2以及导体线路3，从而能够提高发热电阻体2以及导体线路3的环境耐受性。陶瓷结构体I是棒状的构件。陶瓷结构体I是圆柱状的构件。陶瓷结构体I由多个陶瓷层构成。具体而言，在中央设有棒状的陶瓷体，以包围该陶瓷体的外周面的方式层叠多个陶瓷层。发热电阻体2以及导体线路3设置在这多个陶瓷层之间。陶瓷结构体I由氧化铝、氮化硅、氮化铝或碳化硅等陶瓷材料构成。陶瓷结构体I例如外径为I?30mm，长边方向的长度为5?200mm。
[0015]<发热电阻体2的结构>
[0016]发热电阻体2是用于发热的构件。发热电阻体2设置在多个陶瓷层之间，埋设在陶瓷结构体I中。发热电阻体2沿着陶瓷结构体I的外周面而设置。发热电阻体2通过具有多个折回部而形成在大范围内。发热电阻体2由金属材料形成。发热电阻体2优选由能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料形成。作为能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料，例如可以使用钨、钼或铼等。发热电阻体2的宽度例如为0.1?5_，厚度为0.01?1mm。发热电阻体2发出的热量在陶瓷结构体I的内部传导，从陶瓷结构体I的表面向外部发出。
[0017]〈导体线路3的结构〉
[0018]导体线路3是用于与通孔导体4以及电极焊盘5等一起将发热电阻体2与陶瓷结构体I的外部的电源(未图示)电连接的构件。导体线路3埋设在陶瓷结构体I中。导体线路3设置在与设有发热电阻体2的陶瓷层之间相同的陶瓷层之间。导体线路3的一端与发热电阻体2的端部电连接。另一方面，为了与外部的电源连接，导体线路3的另一端与通孔导体4连接。导体线路3优选由能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料形成。作为能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料，例如可以使用钨、钼或铼等。导体线路3的宽度例如为0.1?2mm，厚度例如为I?100 μ mD
[0019]<通孔导体4的结构>
[0020]通孔导体4是用于对导体线路3与电极焊盘5进行电连接的构件。通孔导体4设置于陶瓷结构体I。通孔导体4的一端与导体线路3连接，另一端向陶瓷结构体I的表面导出。另外，如图3所示，通孔导体4的另一端通过由电极焊盘5覆盖而与电极焊盘5电连接。需要说明的是，图3是通孔导体4附近的局部放大图。通孔导体4优选由能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料形成。作为能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料，例如可以使用钨、钼或铼等。
[0021]通孔导体4在另一端具有突出部41。突出部41比陶瓷结构体I的表面向外侧突出。具体而言，突出部41从陶瓷结构体I的表面呈拱顶状突出。由此，能够增加通孔导体4与电极焊盘5接触的面积。其结果是，能够使热量容易从通孔导体4向外部散逸。因此，即便发热电阻体2产生的热量经由导体线路3向通孔导体4传导，也能够减少热量积滞在通孔导体4中的情况。从而，能够抑制通孔导体4过度高温，因而能够减少在通孔导体4与陶瓷结构体I之间产生的热应力。其结果是，能够减少在通孔导体4或陶瓷结构体I上产生裂纹的可能性，因而能够提高加热器10的长期可靠性。
[0022]通孔导体4为圆柱状。通过通孔导体4为圆柱状，从而能够抑制热应力集中在通孔导体4的一部分。就通孔导体4为圆柱状时的尺寸而言，例如可以将外径设定为0.1?1mm。另外，外径为0.1mm时的包括突出部41在内的总长例如可以设定为0.1?Imm左右。另外，此时的通孔导体4中的突出的部分(突出部41)的长度例如可以设定为0.003mm?0.1mm左右。通过使突出部41的长度比0.003mm长，从而能够增大通孔导体4与电极焊盘5的接触面积。因此，能够使热量容易从通孔导体4向外部散逸。另外，通过使突出部41的长度比0.1mm短，从而能够减少外力施加于突出部时突出部破坏的可能性。
[0023]突出部41的表面形成为突出部41的中央部向外侧突出的曲面状。通过突出部41的表面为曲面状，从而能够减少突出部41处的噪声的产生。具体而言，在突出部41的表面具有尖锐地突出的部分的情况下，在通孔导体4与电极焊盘5之间流动的电流的能量会集中于突出部41中的突出的部分的前端，有时会产生火花等。其结果是，有时会在突出部41处产生噪声。通过使突出部41的表面形成为曲面状，从而能够减少噪声的产生。通过减少噪声的产生，从而能够减少噪声对设于加热器10的周围的电子部件产生的恶劣影响。
[0024]另外，通孔导体4的一端的与导体线路3连接的连接面形成为向下侧(导体线路3侦D突出的曲面状。通过将与导体线路3连接的连接面形成为曲面状，从而能够减少连接面处的噪声的产生。具体而言，在连接面的表面具有尖锐地突出的部分的情况下，在通孔导体4与导体线路3之间流动的电流的能量会集中于连接面中的突出的部分的前端，有时会产生火花等。其结果是，有时会产生噪声。通过使连接面为曲面状，从而能够减少噪声的产生。通过减少噪声的产生，从而能够减少噪声对设于加热器10的周围的电子部件产生的恶劣影响。
[0025]<电极焊盘5的结构>
[0026]电极焊盘5是用于将通孔导体4与外部的电源进行电连接的构件。电极焊盘5设置在陶瓷结构体I的表面上。电极焊盘5与通孔导体4的突出部41密接并覆盖通孔导体4的突出部41。由此，电极焊盘5与通孔导体4电连接。在电极焊盘5上，以向发热电阻体2所设置这侧的相反侧引出的方式接合有棒状的引线端子7。引线端子7例如由镍等导电性优异的金属材料形成。在电极焊盘5与引线端子7的接合中例如使用焊料8。作为焊料8，例如使用银焊料等。焊料8在电极焊盘5中从设置引线端子7的区域到覆盖通孔导体4的区域地设置。在本实施方式的加热器10中，通过减少在通孔导体4与陶瓷结构体I之间产生的热应力，从而能够减少通孔导体4歪曲的可能性。因此，能够减少在电极焊盘5与通孔导体4之间产生剥离的可能性。因此，能够减少由于在电极焊盘5与通孔导体4之间产生剥离而电极焊盘5发生变形，从而在电极焊盘5与焊料8之间产生应力的可能性。其结果是，能够减少在焊料8中产生裂纹的可能性。因此，还能够减少在引线端子7中产生剥离的可能性。其结果是，能够提高加热器10的长期可靠性。
[0027]在电极焊盘5的上表面设有镀层6。例如，可以使用镀镍层作为镀层6。通过设置镀镍层，从而能够提高电极焊盘5与引线端子7的接合性。
[0028]另外，通孔导体4的突出部41进入电极焊盘5。具体而言，电极焊盘5的一部分凹陷，且通孔导体4的突出部41位于该凹陷内。通过使突出部41进入电极焊盘5，从而使电极焊盘5难以向沿着陶瓷结构体I的表面的方向偏离。其结果是，能够进一步减少在电极焊盘5产生剥离的可能性。
[0029]电极焊盘5优选由能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料形成。作为能够与陶瓷结构体I同时烧成的金属材料，例如可