专利名称：陶瓷加热器和气体传感器元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体传感器元件以及加热气体传感器元件的陶瓷加热器。
背景技术：
气体传感器设置于车辆内燃机的废气系统中。气体传感器检测包含于待测量气体(比如废气)中的特定气体的浓度。气体传感器具有用于加热气体传感器元件的内建陶瓷加热器。例如，具有一种陶瓷加热器，其具有形成于陶瓷基板的表面上的加热器图案。这种 加热器图案具有当电流经过其中时发热的加热元件以及将电能传导至加热元件的引线部分。近来，存在着降低加热元件的电阻率的趋势，因为气体传感器元件需要例如迅速地升温(早期活性化)并且在高温下使用。例如，JP-A-2004-342622公开了一种陶瓷加热器。这种陶瓷加热器构造为使得加热元件和引线部分由不同材料制成，并且加热元件具有比引线部分低的电阻率。在这种陶瓷加热器中，由于加热元件和引线部分由不同材料制成，加热元件的端部和引线部分的端部彼此重叠，例如，从而接合加热元件和引线部分。
发明内容
然而，上述陶瓷加热器具有以下问题。也就是，加热元件和引线部分由不同材料制成。因此，在将电能传导至陶瓷加热器时，因为加热元件和引线部分之间的线性膨胀存在差异，应力很可能施加于加热元件和引线部分之间的接头上，引起从接头开始的开裂。由于气体传感器元件更需要迅速地升温(早期活性化)并且在高温下使用，这个问题变得更加严重。例如，在制造陶瓷加热器时，用于形成加热元件的导电膏和用于形成引线部分的导电膏印刷于陶瓷基板的表面上。在加热元件和引线部分之间的接头处，用于形成加热元件的导电膏和用于形成引线部分的导电膏印刷为彼此重叠。因此，扩散很可能出现于印刷为重叠于另一个导电膏部分的顶部上的一个导电膏部分中并且周边地扩散，引起陶瓷加热器中的短路。如上所述，加热元件和引线部分由不同材料制成。因此，在焙烧导电膏时，应力很可能施加于加热元件和引线部分之间的接头上，因为两者之间存在着收缩系数差异。于是，在加热器图案和陶瓷基板中会引起从接头开始的开裂。本发明在考虑到上述问题之下做出。本发明的目标是提供一种具有极好耐用性并且能防止短路的陶瓷加热器，以及气体传感器元件。根据本发明的一个方面，提供了一种陶瓷加热器，其中加热器图案形成于陶瓷基板上，加热器图案具有在电流穿过其中时发热的加热元件以及将电能传导至加热元件的引线部分，其中加热元件具有连接至相应引线部分的加热连接端；引线部分有连接至加热元件的加热连接端的引线连接端；加热元件和引线部分在接头处连接，接头通过将加热连接端和引线连接端重叠而形成；并且形成于陶瓷基板上的加热器图案，在与其中形成加热器图案的平面垂直的方向上看时，具有形成于每个接头的两个宽度方向侧上的向内凹陷的凹部，凹部包括在其每个中相应加热连接端的轮廓与相应引线连接端的轮廓相交叉的部分。根据本发明的又一方面，提供了一种具有根据以上第一方面的陶瓷加热器的气体传感器元件。
在附图中图I是示出根据本发明第一示例的陶瓷加热器的结构的解释图；图2是示出形成于根据本发明第一示例的陶瓷基板的表面上的加热器图案的顶视图； 图3是示出根据本发明第一示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图；图4是根据本发明第一示例的陶瓷基板的宽度方向上的横截图；图5是示出根据本发明第一示例的气体传感器元件的结构的横截图；图6是示出根据本发明第一示例的气体传感器元件的结构的分解透视图；图7是示出根据本发明第二示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图；图8是示出根据本发明第二示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图；图9是示出根据本发明第二示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图；图10是示出根据本发明第二示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图；并且图11是示出根据本发明第三示例的加热元件和引线部分之间的接头的放大图。
具体实施例方式根据本发明优选实施例的陶瓷加热器和气体传感器元件将在下文中参照附图描述。在陶瓷加热器中，加热元件和弓I线部分在通过重叠加热连接端和弓I线连接端而形成的接头处连接。更具体地，接头可通过将引线部分的引线连接端重叠于加热元件的加热连接端的顶部上而形成，反之亦然。形成于陶瓷基板上的加热器图案，在与加热器图案形成于其中的平面垂直的方向上观看时，具有形成于每个接头的两个宽度方向侧上的向内凹陷的凹部。这些凹部包括在其每个中相应加热连接端的轮廓和相应引线连接端的轮廓交叉的部分。据此，可提供具有极好耐用性并且能防止短路的陶瓷加热器。在加热元件和引线部分之间的接头的两侧上，应力会易于由于陶瓷加热器的通电而产生。因此，在其每个中加热器图案的侧面向内凹陷的凹部形成于每个接头的两个宽度方向侧上。这些凹部允许出现于接头处的应力的分散和减轻。于是，可减少出现于陶瓷基板中并且开始于接头处的开裂，从而提高陶瓷加热器的耐用性。在制造陶瓷加热器时，例如，用于形成加热元件的导电膏和用于形成引线部分的导电膏印刷于陶瓷基板的表面上。在加热元件和引线部分之间的每个接头处，用于形成加热元件的导电膏和用于形成引线部分的导电膏彼此重叠，从而高度准确地印刷加热元件和引线部分。也就是，即使当印刷的一个导电膏重叠于另一个的顶部上时出现流膏时，流膏能固定于形成于每个接头的宽度方向两侧上的凹部内。于是，流膏的周边扩展得到抑制。这防止了陶瓷加热器中出现短路。在加热元件和引线部分之间的每个接头的宽度方向两侧上，应力可易于在焙烧印刷于陶瓷基板上的导电膏时产生。因此，在其每个中加热器图案的侧面向内凹陷的凹部形成于每个接头的宽度方向两侧上。这些凹部允许出现于接头处的应力的分散和减轻。于是，可减少出现于陶瓷基板中并且开始于接头处的开裂，从而提高陶瓷加热器的耐用性。在加热器图案中，至少加热元件的加热连接端或引线部分的引线连接端优选地具有弧形曲线的边缘。
其可分散和减轻由于陶瓷加热器的通电而产生于加热元件和引线部分之间的接头中的应力。在焙烧时能期望类似的效果。其还可减少出现于陶瓷基板中并且开始于接头处的开裂。优选地满足Rl ( R2的关系，其中Rl是接头区域中的阻抗，接头区域从每个加热连接端的末端延伸并且具有长度L，并且R2是引线区域中的阻抗，引线区域从加热连接端的末端朝着相应引线部分延伸并且具有的长度等于长度L。能实现通过通电的极好放热特性，从而气体传感器元件能迅速升温(早期活性化)。而且，可防止接头处的异常发热和开始于接头处的开裂的出现。在满足关系R1>R2时，通过通电的极好放热特性不大可能实现。由于热在加热元件和引线部分之间的接头处异常地产生，会引起开始于接头的开裂。至少加热元件的加热连接端或引线部分的引线连接端优选地具有边缘，边缘具有从边缘朝着加热器图案的长度方向突起的凸部。在制造陶瓷加热器时，即使在加热元件和引线部分的形成位置在长度方向上具有偏移时，可确保加热元件和引线部分之间足够的接合面积。于是，可防止接头处的异常发热和开始于接头处的开裂的出现。当凸部在长度方向上的长度为“S”并且接头在长度方向上除了凸部之外的长度为H优选地满足S=aXM+b的关系，其中“a”优选地范围从O. 3mm至5. Omm,并且“b”优选地范围从O. Omm至O. 2mm。在制造陶瓷加热器时，即使在加热元件和引线部分的形成位置在长度方向上具有偏移时，也可确保加热元件和引线部分之间更充分的接合面积。在S=aXM+b的关系中，在“a”小于O. 3时，当在制造陶瓷加热器时加热元件和引线部分的形成位置在长度方向上具有偏移时，在加热元件和引线部分之间不大可能确保足够的接合面积。在“a”大于O. 5时，接合面积变得比需要的大，并且因而制造成本会增大。在“b”大于O. 2时，接合面积变得比需要的大，并且因而制造成本会增大。接头优选地通过将引线部分的引线连接端重叠于加热元件的相应加热连接端的顶部上而形成，并且引线连接端的宽度优选地小于加热连接端的宽度。这可便于在通过在陶瓷基板上印刷导电膏而形成加热器图案时将引线部分的引线连接端准确地重叠于加热元件的相应加热连接端的顶部上。即使在印刷的引线部分的引线连接端重叠于顶部上时出现导电膏的流膏或渗出时，可抑制流膏或渗出延伸超过加热元件的加热连接端。于是，可防止在陶瓷加热器中出现短路。加热元件优选地由其主成分为选自于钼、金、钯和铼的多种金属中的至少一种或其组合的材料所制成。重量份数为11至14的选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合优选地包括于100重量份的主成分中。因而，通过通电可获得极好的放热特性，从而使得气体传感器元件能迅速升温(早期活性化)。另外，在焙烧时能获得极好的烧结性。对于加热元件，在选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合的含量小于11至14重量份数时，焙烧时的烧结性可能会恶化，从而引起剥落或开裂。相反，在选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合的含量大于10 重量份数时，不大可能在通电期间获得极好的放热特性。这对引线部分优选地包含选自于钼、金、钯和铼的多种金属中的至少一种或其组合作为主成分。而且重量份数为7至10的选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合优选地包括于100重量份的主成分中。因而，通过通电可获得极好的放热特性，从而使得气体传感器元件能迅速升温(早期活性化)。另外，在焙烧时能获得极好的烧结性。对于这对引线部分，在选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合的含量小于7重量份数时，焙烧时的烧结性可能会恶化，从而引起剥落或开裂。相反，在选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合的含量大于10重量份数时，在给陶瓷加热器通电时不大可能获得极好的放热特性。加热器图案优选地通过使用导电膏印刷而形成。在加热元件和引线部分之间的接头处，由于能抑制印刷导电膏中的流挂，能有效地实施防止在陶瓷加热器中出现短路的上述效果。根据本发明实施例的气体传感器元件具有耐用性极好且能防止短路的陶瓷加热器。据此，能获得具有极好耐用性且能防止短路的气体传感器元件。以上气体传感器元件的应用包括结合于用于各种车辆内燃机(比如汽车发动机)的排气管中的废气反馈系统的A/F传感器元件中的A/F传感器元件；检测包含于废气中的氧气浓度的氧气传感器元件；以及用于检测例如设置于排气管中的三元催化剂的恶化的氮化物传感器元件，即用于检测空气污染物质(比如氮化物)的浓度。(示例I)根据示例I的陶瓷加热器和气体传感器元件参照附图进行描述。如图I至4所示，根据示例I的陶瓷加热器I具有陶瓷基板11以及形成于陶瓷基板11上的加热器图案
2。加热器图案2包括在电流穿过其中时发热的加热元件21以及一对将电能传导至加热元件21的引线部分22。加热元件21具有一对连接至这对引线部分22的加热连接端211。这对引线部分22具有连接至加热元件21的这对加热连接端211的引线连接端221。加热元件21和引线部分22在接头23处连接。接头23通过重叠加热连接端211和引线连接端221而形成。形成于陶瓷基板11上的加热器图案2，在从与形成加热器图案2的平面垂直的方向上观察时，具有形成于每个接头23的两个宽度方向侧上的向内凹陷的凹部24。凹部24包括在其每个中加热连接端211的轮廓与引线连接端221的轮廓相交叉的部分。在本示例I中，陶瓷基板11的长度方向、宽度方向和厚度方向分别称为“长度方向x”、“宽度方向Y”和“厚度方向Z”。加热器图案2 (加热元件21和引线部分22)的长度方向、宽度方向和厚度方向分别与上述陶瓷基板的长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z相一致。如图5和6所不,根据第一不例的陶瓷加热器I位于气体传感器兀件3中。气体传感器元件3具有有氧离子传导性的固体电解质体31。固体电解质体31由其主成分为氧化锆的材料制成。在固体电解质体31的一侧上，设置测量电极32。在固体电解质体31的 另一侧上，设置基准电极33。测量电极32和基准电极33由主成分为钼的材料制成。测量电极32的外侧由扩散抵抗层35和间隔层36顺序地覆盖。扩散抵抗层35由具有透气性的多孔氧化铝制成。扩散抵抗层35构造为将待测量气体(废气)引入并将气体带入与测量电极32相接触。间隔层36由具有电绝缘性和气密性的致密氧化铝制成。间隔层36的外侧由保护层37覆盖。保护层37由具有电绝缘性和气密性的致密氧化铝制成。基准电极33的外侧由基准气体腔室形成层34所覆盖。基准气体腔室形成层34由具有电绝缘性和气密性的致密氧化铝制成。基准气体腔室形成层34具有其中形成基准气体腔室340的切口部分341。基准气体腔室340构造为引入基准气体(空气)并将基准气体带入与基准电极33相接触。而且，基准气体腔室形成层34的外侧由陶瓷加热器I覆盖。测量电极32经由导电连接线321以及通孔368和378电连接至一对电极垫322。这些通孔368和378分别形成于间隔层36和遮蔽层37中。在这些通孔368和378内，布置导体(未不出)。基准电极33经由导电连接线331以及通孔319、369和379电连接至一对电极垫332。这些通孔319、369和379分别形成于固体电解质体31、间隔层36和遮蔽层37中。在这些通孔319、369和379内，布置导体(未示出)。接着，描述陶瓷加热器I的细节。如图I所示，陶瓷加热器I构造为由陶瓷基板11和陶瓷绝缘层12覆盖(参见图5)。陶瓷绝缘层12布置于陶瓷基板11和基准气体腔室形成层34之间。陶瓷基板11和陶瓷绝缘层12由具有电绝缘性和气密性的致密氧化铝制成。如图I和2所示，加热器图案2形成于陶瓷基板11的一个表面111上以面对陶瓷绝缘层12。加热器图案2通过印刷导电膏来形成。加热器图案2具有加热元件21和该对引线部分22。加热元件21通过通电而发热并且加热气体传感器元件3直到达到活性化温度。这对引线部分22将电能引导至加热元件21。加热元件21由其主成分为钼的材料制成。加热元件21还包括氧化铝，作为主成分之外的成分。重量份数为11至14的氧化铝包括于100重量份的钼中。这对引线部分22由其主成分为钼的材料制成。这对引线部分22还包含氧化铝，作为主成分之外的成分。重量份数为7至10的氧化铝包括于100重量份的钼中。加热元件21形成于陶瓷基板11在长度方向X上的一端处。加热元件21具有连接至相应引线部分22的加热连接端211。引线部分22形成于陶瓷基板11的长度方向X上以便在陶瓷基板11的宽度方向Y上彼此平行。引线部分22具有在一侧上的相应端部，它们用作引线连接端221，用于形成与加热元件21的相应加热连接端211的连接。如图3和4所示，加热元件21和引线部分22在这对接头23处连接。接头23每个通过将加热元件21的加热连接端211和引线部分22的引线连接端221彼此覆盖而形成。在本实施例中，接头23每个形成为使得引线部分22的引线连接端221覆盖于加热元件21的加热连接端211的顶部上。图3示出加热器图案2，从与加热器图案2形成于其上的陶瓷基板11的表面111 垂直的方向(厚度方向Z)观察时。如图3所示，加热元件21的加热连接端211和引线部分22的引线连接端221分别具有边缘212、222，它们具有弧形曲线。加热器图案2具有形成于每个接头23的两个宽度(宽度方向Y)侧上的向内凹陷的凹部24。凹部24包括在其每个中加热连接端211的轮廓与引线连接端221的轮廓相交叉的部分。如图4所示，加热器图案2包括在长度方向X上具有长度L的接头区域A。接头区域A从引线连接端221的末端延伸至加热连接端211的末端。加热器图案2还包括在长度方向X上具有长度L的引线区域B。引线区域B从加热连接端211的末端朝着引线部分22延伸。在接头区域A中的阻抗为“R1”并且引线区域B中的阻抗为“R2”时，满足Rl彡R2
的关系。形成于陶瓷基板11的表面上的加热元件21经由该对引线部分22和形成于陶瓷基板11中的一对通孔119电连接至形成于陶瓷基板11的另一表面上的一对电极垫29。在每个通孔119内，布置导体28。[制造陶瓷加热器I和气体传感器元件3的方法]下面将描述根据本发明优选实施例的制造陶瓷加热器I和气体传感器元件3的方法。首先，形成用于形成构成陶瓷加热器I的陶瓷基板11和陶瓷绝缘层12的氧化铝片材。在用于形成陶瓷基板11的氧化铝片材中，事先形成通孔119。例如，这个氧化铝片材如下形成。首先，通过将烧结添加物，比如Si02、Mg0或CaO，以及有机粘合剂混合入氧化铝粉末来制备浆。然后，将浆成形为具有50 μ m至100 μ m的厚度，比如通过刮浆刀方法，以从而获得氧化铝片材。然后，将用于形成加热器图案2的导电膏印刷在用作陶瓷基板11的氧化铝片材的一个表面上。尤其，在用于形成加热元件21的导电膏印刷于氧化铝片材上之后，印刷用于形成引线部分22的导电膏。在其中加热元件21和引线部分22接合的接头23处，用于形成引线部分22的导电膏印刷于用于形成加热元件21的导电膏的顶部上。用于形成加热元件21的导电膏通过混合以下材料来制备。材料包括作为主成分的钼粉、100重量份钼粉中12重量份数的氧化铝粉、有机粘合剂比如丙烯酸树脂、塑化剂比如DBP或DOP、以及有机溶剂比如α-萜品醇。用于形成引线部分22的导电膏通过混合以下材料来制备。材料包括作为主成分的钼粉、100重量份钼粉中9重量份数的氧化铝粉、有机粘合剂比如丙烯酸树脂、塑化剂比如DBP或DOP、以及有机溶剂比如α -萜品醇。在用作陶瓷基板11的氧化铝片材的表面112上，印刷用于形成电极垫29的导电膏。而且，用于形成导体28的导电膏填充于事先形成的通孔119中。然后，加热器层压体通过层叠陶瓷基板11的氧化铝片材和陶瓷绝缘层12的氧化铝片材而形成。而且，形成用于形成固体电解质体3的氧化锆片材。然后，在氧化锆片材上，印刷用于形成测量电极32、基准电极33等的导电膏。而且，制备用于形成基准气体腔室形成层34、扩散抵抗层35、间隔层36和遮蔽层37的氧化铝片材。然后，这些氧化铝片材层叠以获 得传感器层压体。此后，加热器层压体定位于传感器层压体的顶部上，之后是整体的热压，从而形成元件层压体。所获得的元件层压体在预定条件下焙烧。于是，获得本实施例的气体传感器元件3 (参见图5)，并且陶瓷加热器I (参见图I至4)结合于其中。接着，将描述根据本实施例的陶瓷加热器I和气体传感器元件3 (图5)的功能和效果。在根据本实施例的陶瓷加热器I中，加热元件21和引线部分22在其中加热连接端211和相应引线连接端221覆盖的接头23处接合。加热器图案2具有形成于每个接头23的两个宽度(宽度方向Y)侧上的向内凹陷的凹部24。凹部24具有在其中加热连接端211的轮廓与引线连接端221的轮廓相交叉的部分。这个构造提供了具有极好耐用性并且能防止短路的陶瓷加热器I。在加热元件21和引线部分22之间每个接头23的两个宽度侧上，容易由于陶瓷加热器I的通电而产生应力。就这点而言，在本实施例中，在其每个中加热器图案2的侧面向内凹陷的凹部24形成于每个接头23的相应宽度侧上。当电流穿过陶瓷加热器I时，凹部24能有效地分散和减轻出现于接头23处的应力。于是，能减少陶瓷基板11中开始于接头23处的开裂，从而提高陶瓷加热器I的耐用性。在制造陶瓷加热器I时，加热器图案2通过将用于形成加热元件21的导电膏和用于形成引线部分22的导电膏印刷在陶瓷基板11的表面上而产生。加热器图案2具有在其每个中加热元件21的加热连接端211和引线部分22的引线连接端221彼此覆盖地印刷的接头23。在本实施例中，加热元件21和引线部分22能通过将端部211和221彼此高度准确地覆盖来印刷。也就是，即使在印刷于另一个顶部上的一个导电膏中出现流膏，流膏也保留于形成于每个接头23的两个宽度侧上的凹部24内，并且固定不动，从而防止流膏的周边扩散。于是，能防止陶瓷加热器I中出现短路。在加热元件21和引线部分22之间每个接头23的两个宽度侧上，容易在焙烧印刷于陶瓷基板11上的导电膏时产生应力。就这点而言，在本实施例中，形成于每个接头23的两个宽度侧上的凹部24能分散和减轻出现于接头23处的应力。于是，能减少在加热器图案2或陶瓷基板11中出现并且开始于接头23处的开裂，从而提高陶瓷加热器I的耐用性。在陶瓷加热器I中，加热元件21的加热连接端211和引线部分22的引线连接端221分别具有边缘212、222，它们具有弧形曲线。具有这种构造，当陶瓷加热器I被通电时，可进一步分散和减轻在加热元件21和每个引线部分22之间出现于接头23处的应力。在焙烧时能期望类似的效果。于是，其可进一步减少开始于接头23处的开裂的出现。当加热器图案2的接头区域A中的阻抗为“R1”并且引线区域B中的阻抗为“R2”时，满足Rl ( R2的关系。于是，在陶瓷加热器I被通电时，能实现极好的放热特性，从而气体传感器元件3能迅速升温(早期活性化)。另外，可防止接头23处的异常发热和开始于接头23处的开裂的出现。加热元件21由其主成分为钼的材料制成。该材料还包括氧化铝，作为主成分之外的成分。重量份数为11至14的氧化铝包括于100重量份的钼中。这对引线部分22由其主成分为钼的材料制成。该材料还包含氧化铝，作为主成分之外的成分。重量份数为7至10的氧化铝包括于100重量份的钼中。
于是，在陶瓷加热器I被通电时，能实现极好的放热特性，从而气体传感器元件3能迅速升温(早期活性化)。而且，在焙烧时能获得极好的烧结性。 加热器图案2通过印刷用于形成加热元件21的导电膏和用于形成引线部分22的导电膏而形成。于是，能抑制流膏的出现，从而防止在陶瓷加热器I中形成短路。根据本示例的气体传感器3具有耐用性极好并且能防止短路的内置式陶瓷加热器I。因而，能获得具有极好耐用性和可靠性的气体传感器3。(示例2)参照图7至9描述根据第二示例的陶瓷加热器I。在第二和后续示例中，与第一示例中的那些相同或类似的部件给出相同的参考符号，以省略不必要的解释。第二示例与第一示例的不同在于，加热器图案2中的加热元件21和引线部分22的结构已经改变。在图7所示加热器图案2的示例中，加热元件21的加热连接端211具有弧形曲线的边缘212。另一方面，引线部分22的引线连接端221具有直线且平行于宽度方向Y的边缘 222。在图8所示加热器图案2的示例中，加热元件21的加热连接端211具有直线且平行于宽度方向Y的边缘212。另一方面，引线部分22的引线连接端221具有有弧形曲线的边缘222。在图9所示加热器图案2的示例中，加热元件21的加热连接端211具有边缘212，其由平行于宽度方向Y的直线部分以及在直线部分两端处的弧形曲线部分构成。而且，弓丨线部分22的引线连接端221具有与边缘212相同形状的边缘222。在图10所示加热器图案2的示例中，加热元件21的加热连接端211具有边缘212，其由平行于宽度方向Y的直线部分以及在直线部分两端处的倾斜直线部分构成。而且，弓丨线部分22的引线连接端221具有与边缘212相同形状的边缘222。在图7至10所示的任何陶瓷加热器中，其构造、功能和效果类似于根据第一示例的陶瓷加热器I的那些。因此，省略其描述。(示例3)根据第三示例的陶瓷加热器I参照图11描述。第三示例与第一示例的不同在于，加热器图案2中的加热元件21和引线部分22的结构已经从第一示例改变。
如图11所示，加热元件21的加热连接端211具有边缘212，边缘212具有在长度方向X上从边缘212突出的凸部213。凸部213形成为从加热连接端211的边缘212在宽度方向Y上的基本上中心处突出。引线部分22的引线连接端221具有构造为类似于凸部213的凸部223。当凸部213、223在长度方向X上具有长度S (SI、S2)并且每个接头23除了凸部213,223之外在长度方向X上具有长度M，满足S=aXM+b的关系，其中“a”的范围从O. 3mm至5. Omm,并且“b”的范围从O. Omm至O. 2mm。由于除上述以外的构造类似于第一示例的那些，省略其解释。根据本示例，在制造陶瓷加热器I中，即使加热元件21和引线部分22的形成位置在长度方向X上存在偏移，在加热元件21和每个引线部分22之间确保了足够的接合区域。于是，可防止在接头23处异常发热以及出现开始于接头23处的开裂。
第三示例除了上述以外的功能和效果类似于根据第一示例的陶瓷加热器I的那些。虽然已经描述了目前视为本发明的这些示例，将理解到未描述的各种示例也可做出，并且应当涵盖落入本发明真实精神和范围内的所有权利要求。
权利要求
1.一种陶瓷加热器(1)，其中加热器图案(2)形成于陶瓷基板(11)上，加热器图案(2)具有在电流穿过其中时发热的加热元件(2)以及将电能传导至加热元件(21)的引线部分(22)，其中 加热元件(21)具有连接至相应引线部分(22)的加热连接端(211)； 引线部分(22)具有连接至加热元件(21)的加热连接端(211)的引线连接端(221)； 加热元件(21)和引线部分(22)在接头(23)处连接，接头(23)通过将加热连接端(211)和引线连接端(221)重叠而形成；并且 形成于陶瓷基板(11)上的加热器图案(2)在与其中形成加热器图案(2)的平面垂直的方向上看时具有形成于每个接头(23)的宽度方向两侧上的向内凹陷的凹部(24)，凹部(24)包括在其每个中相应加热连接端(211)的轮廓与相应弓I线连接端(221)的轮廓相交叉的部分。
2.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中至少加热元件(21)的加热连接端(211)或引线部分(22 )的引线连接端(221)具有弧形曲线的边缘。
3.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中 满足Rl ( R2的关系，其中Rl是接头区域中的阻抗，接头区域从每个加热连接端(211)的末端延伸并且具有长度L，并且R2是引线区域中的阻抗，引线区域从加热连接端(211)的末端朝着对应引线部分(22)延伸并且其长度等于长度L。
4.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中 至少加热元件(21)的加热连接端(211)或引线部分(22)的引线连接端(221)具有边缘，该边缘具有从边缘(212)朝着加热器图案(2)的长度方向突出的凸部(223)。
5.一种陶瓷加热器(1)，其中加热器图案(2)形成于陶瓷基板(11)上，加热器图案(2)具有在电流穿过其中时发热的加热元件(2)以及将电能传导至加热元件(21)的引线部分(22)，其中 加热元件(21)具有连接至相应引线部分(22)的加热连接端(211)； 引线部分(22)具有连接至加热元件(21)的加热连接端(211)的引线连接端(221)； 加热元件(21)和引线部分(22)在接头(23)处连接，接头(23)通过将加热连接端(211)和引线连接端(221)重叠而形成； 在与其中形成加热器图案(2)的平面垂直的方向上看时，形成于陶瓷基板(11)上的加热器图案(2)具有形成于每个接头(23)的宽度方向两侧上的向内凹陷的凹部(24)，凹部(24)包括在其每个中相应加热连接端(211)的轮廓与相应弓I线连接端(221)的轮廓相交叉的部分； 至少加热元件(21)的加热连接端(211)或引线部分(22)的引线连接端(221)具有边缘，该边缘具有从边缘(212)朝着加热器图案(2)的长度方向突出的凸部(223);并且 满足S=aXM+b的关系，其中S (SI、S2)是每个凸部(223)在长度方向上的长度，M是每个接头(23)除了凸部(223)之外在长度方向上的长度，“a”的范围从O. 3mm至5. Omm并且“b”的范围从O. Omm至O. 2mm。
6.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中 每个接头(23)通过将该对引线部分(22)的每个引线连接端(221)重叠于加热元件(21)的每个加热连接端(211)的顶部上而形成；并且每个引线连接端(221)的宽度小于每个加热连接端(211)的宽度。
7.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中 加热元件(21)由其主成分为选自于钼、金、钯和铼的多种金属中的至少一种或其组合的材料制成；并且 11至14重量份的选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合包括于100重量份的主成分中。
8.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中 该对引线部分(22)包含选自于钼、金、钯和铼的多种金属中的至少一种或其组合；并且 7至10重量份的选自于氧化铝、氧化锆和氧化钛的多种材料中的至少一种或其组合包括于100重量份的主成分中。
9.根据权利要求I的陶瓷加热器，其中加热器图案(2)通过印刷导电膏而形成。
10.一种陶瓷加热器(1)，其中加热器图案(2)形成于陶瓷基板(11)上，加热器图案(2)具有在电流穿过其中时发热的加热元件(21)以及将电能传导至加热元件(21)的引线部分(22)，其中 加热元件(21)具有连接至相应引线部分(22)的加热连接端(211)； 引线部分(22)具有连接至加热元件(21)的加热连接端(211)的引线连接端(221)； 加热元件(21)和引线部分(22)在接头(23)处连接，接头(23)通过将加热连接端(211)和引线连接端(221)重叠而形成；并且 在与其中形成加热器图案(2)的平面垂直的方向上看时，形成于陶瓷基板(11)上的加热器图案(2)具有形成于每个接头(23)的宽度方向两侧上的向内凹陷的凹部(24)，凹部(24)包括在其每个中相应加热连接端(211)的轮廓与相应弓I线连接端(221)的轮廓相交叉的部分； 至少加热元件(21)的加热连接端(211)或引线部分(22)的引线连接端(221)具有弧形曲线的边缘；并且 满足Rl ( R2的关系，其中Rl是接头区域中的阻抗，接头区域从每个加热连接端(211)的末端延伸并且具有长度L，并且R2是引线区域中的阻抗，引线区域从加热连接端(211)的末端朝着对应引线部分(22)延伸并且其长度等于长度L。
11.一种陶瓷加热器(1)，其中加热器图案(2)形成于陶瓷基板(11)上，加热器图案(2)具有在电流穿过其中时发热的加热元件(21)以及将电能传导至加热元件(21)的引线部分(22)，其中 加热元件(21)具有连接至相应引线部分(22)的加热连接端(211)； 引线部分(22)具有连接至加热元件(21)的加热连接端(211)的引线连接端(221)； 加热元件(21)和引线部分(22)在接头(23)处连接，接头(23)通过将加热连接端(211)和引线连接端(221)重叠而形成； 在与其中形成加热器图案(2)的平面垂直的方向上看时，形成于陶瓷基板(11)上的加热器图案(2)具有形成于每个接头(23)的宽度方向两侧上的向内凹陷的凹部(24)，凹部(24)包括在其每个中相应加热连接端(211)的轮廓与相应弓I线连接端(221)的轮廓相交叉的部分；满足Rl ( R2的关系，其中Rl是接头区域中的阻抗，接头区域从每个加热连接端(211)的末端延伸并且具有长度L，并且R2是引线区域中的阻抗，引线区域从加热连接端(211)的末端朝着对应引线部分(22)延伸并且其长度等于长度L ;并且 至少加热元件(21)的加热连接端(211)或引线部分(22)的引线连接端(221)具有边缘，该边缘具有从边缘(212)朝着加热器图案(2)的长度方向突出的凸部(223)。
12.具有根据权利要求I的陶瓷加热器(I)的气体传感器元件(3)。
13.具有根据权利要求5的陶瓷加热器(I)的气体传感器元件(3)。
14.具有根据权利要求10的陶瓷加热器(I)的气体传感器元件(3)。
15.具有根据权利要求11的陶瓷加热器(I)的气体传感器元件(3)。
全文摘要
本发明公开了一种陶瓷加热器(1)，其中加热器图案(2)形成于陶瓷基板(11)上。加热器图案(2)具有加热元件(21)和引线部分(22)。加热元件(21)具有加热连接端(211)并且引线部分(22)具有引线连接端(221)。加热元件(21)和引线部分(22)在接头(23)处连接，接头(23)通过将加热连接端(211)和引线连接端(221)重叠而形成。在与其中形成加热器图案(2)的平面垂直的方向上看时，加热器图案(2)具有形成于每个接头(23)的宽度方向两侧上的向内凹陷的凹部(24)。凹部(24)包括在其每个中相应加热连接端(211)的轮廓与相应引线连接端(221)的轮廓相交叉的部分。
文档编号H05B3/28GK102970780SQ20121031538
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者佐藤千万人 申请人:株式会社电装