DE2832735A1 - Stabilisierter varistor - Google Patents

Description

Stabilisierter Varistor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Metalloxid-Varistoren und insbesondere auf im Vergleich zu bekannten Varistoren stabilitätsmäßig verbesserte Varistoren sowie auf ein Verfahren zum Herstellen von Varistoren mit verbesserter Stabilität.

Metalloxid-Varistoren haben als elektrisches Glied für die Unterdrückung von transienten Überspannungen in elektrischen Systemen eine weitverbreitete Anwendung gefunden. Varistoren werden in einer großen Anzahl von Anwendungen benutzt, die von Entstörern zum Eliminieren der Einflüsse von Leitungsspannung-Einschaltstößen bzw. -Einschwingvorgängen einer elektrischen Anlage bis zu Blitzschutzeinrichtungen zum Schützen von elektrischen Hochspannungs-übertragungsleitungen reichen. Bei gewissen Anwendungen von Metalloxid-Varistoren war es bisher ein Problem, daß eine ausgedehnte Beaufschlagung mit einer elektrischen Belastung zu einer unerwünschten Verschlechterung der Eigenschaften der Varistoren selbst führte. Nach einer ausgedehnten Betriebsperiode unter Last besteht speziell bezüglich der Verlustleistung von gewissen Varistoren eine Vergrößerungsneigung. Diese Zunahme kann nach Erreichen eines kritischen Verlustleistungspegels zu einem thermischen Weglaufen bzw. Durchgehen (thermal runaway) des Varistorgliedes und zu einer nachfolgenden Zerstörung desselben führen. Dieses Durchgehen beruht auf der Abhängigkeit der elektrischen Eigenschaften von Metalloxid-Varistoren von deren Temperatur. Wenn die Temperatur ansteigt, nimmt der elektrische Widerstand von Varistoren ab, und der hindurchfließende Strom wird bei einer bestimmten Betriebsspannung entsprechend vergrößert. Mit zunehmendem Strom steigt entsprechend die Verlustleistung, und die Temperatur wird weiter vergrößert. Bei Varistoranwendungen, bei denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist, ist es wichtig, daß die Zunahme der Varistorverlustleistung als Funktion der Zeit so klein wie möglich ist, damit davon ausgegangen werden kann, daß die Varistoren während einer geeigneten Lebensdauer in einer erwünschten Weise arbeiten.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Metalloxid-Varistor zu schaffen, der eine größere Stabilität als bekannte Vorrichtungen dieser Art hat. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Metalloxid-Varistors, der eine große Stabilität aufweist und der gegenüber bekannten Vorrichtungen mit nur einer geringen Zunahme bezüglich des Aufwandes oder der Kosten hergestellt werden kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen hochstabiler Metalloxid-Varistoren, das leicht in Verbindung mit zur Zeit vorhandenen Verfahren zum Herstellen von Varistoren praktiziert werden kann.

Kurz gesagt wird gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein hochstabiler Metalloxid-Varistor dadurch hergestellt, daß ein Metalloxid-Varistorkörper vorgesehen wird, daß eine Silberquelle bzw. -schicht im wesentlichen auf die gesamte Oberfläche des Körpers aufgebracht wird und daß der Körper erhitzt wird, um das Silber zumindest teilweise in den Körper diffundieren zu lassen, wodurch zumindest eine Schicht aus silberhaltigem Metalloxid-Varistormaterial gebildet wird, die sich im wesentlichen über die gesamte Oberfläche des Metalloxid-Varistorkörpers erstreckt.

Bei der Herstellung von Metalloxid-Varistoren ist es üblich, Kontakte, in typischer Weise Metallkontakte, an entgegengesetzten Stirnseiten eines im wesentlichen zylindrischen Varistorkörpers anzubringen. In ähnlicher Weise ist es üblich, Silber als ein Kontaktmaterial zu benutzen und auch in gewissen Fällen die Silberkontakte bei einer relativ hohen Temperatur nach dem Aufbringen auf den Varistorkörper zu brennen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der Silberkontakte angewendet werden, wird eine relativ dünne Schicht aus silberhaltigem Material nur auf die kontaktfreien Bereiche eines Varistorkörpers aufgebracht und nachfolgend entweder separat oder zusammen mit dem Silberkontaktmaterial gebrannt, um eine Schicht aus silberhaltigem Varistormaterial zu erzeugen, die im wesentlichen den gesamten Varistorkörper umgibt. Ein Hauptteil dieses silberhaltigen Varistor-

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materials wird als eine Begleiterscheinung des Aufbringens der
Silberkontakte auf das Glied erzeugt, während der das Glied umgebende übrige Teil dadurch gebildet wird, daß die relativ dünne
Schicht aus silberhaltigem Material im wesentlichen auf den Randabschnitt des Gliedes aufgebracht und gebrannt wird. Dadurch wird ein Varistor erzeugt, dessen im wesentlichen gesamte Oberfläche
mit einer silberhaltigen Schicht diffundiert ist.

Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Kombinationen von relativ dünnen silberhaltigen Schichten und relativ dicken kontaktbildenden Schichten
auf Varistorkörper aufgebracht und gebrannt, wobei als Ergebnis
ein Glied erzielt werden sollte, welches eine silberhaltige
Schicht hat, die sich von den Oberflächen des Metalloxid-Varistorkörpers in diesen hinein erstreckt, und zwar zumindest über einen Teil der Dicke des Körpers. An den Bereichen des Varistorkörpers, an denen kein Kontakt gebildet werden soll, wird das Silber in
einem derartigen Ausmaß in den Körper eindiffundiert, daß im wesentlichen kein Silber an der Oberfläche verbleibt, das sonst
zwischen den Kontakten einen Oberflächenpfad niedrigen Widerstandes bilden würde.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Figur 1 - in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Spannung und dem Strom mit der Zeit als Parameter
in einem instabilen Metalloxid-Varistor,

Figur 2 - in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Verlustleistung und der Zeit für einen instabilen
Metalloxid-Varistor und für einen stabilen Metalloxid-Varistor nach der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 - in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Spannung und dem Strom für einen erfindungsgemäß
hergestellten Metalloxid-Varistor und auch für einen
Varistor mit einem großen Innenwiderstand,
Figur 4 - in einer Ansicht einen Metalloxid-Varistor nach dem

Stand der Technik,
Figur 5 - in einer Schnittansicht einen nach dem Stand der Tech-

nik aufgebauten anderen Metalloxid-Varistor, wobei das Vorhandensein von Silber in dem Varistorkörper dargestellt ist,

Figur 6 - in einer Schnittansicht einen Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Metalloxid-Varistors,

Figur 7 - in einer Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Metalloxid-Varistorkörper,

Figur 8 - in einer Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Metalloxid-Varistorkörper mit daran angebrachten Kontakten,

Figur 9 - in einer Schnittansicht einen Herstellungsschritt eines Metalloxid-Varistors gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Figur 10 - in einer Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Metalloxid-Varistor, wobei das Vorhandensein von darin enthaltenem Silber dargestellt ist, und

Figur 11 - in Blockform ein Flußdiagramm.

In Figur 1 ist in graphischer Form eine Kurvenschar dargestellt, die die Beziehung zwischen einer an einen Körper aus Varistormaterial angelegten Spannung und dem hindurchfließenden Strom als Funktion der Zeit zeigt. Während in Figur 1 keine bestimmten Spannungs- oder Stromwerte dargestellt sind, ist festzustellen, daß die aufgezeigten Kurven allgemein die Beziehung zwischen der Spannung und dem Strom für Varistormaterialien zeigen, wobei der Logarithmus der Spannung längs der Ordinate und der Logarithmus des Stroms längs der Abszisse der graphischen Darstellung aufgetragen sind. Die Kurven 10, 12, 14 und 16 zeigen die Degradation eines instabilen Varistors als Funktion der Zeit. In typischer Weise kann die Kurve 10 den Varistor an einer Stufe darstellen, bei der er keiner elektrischen Beanspruchung unterworfen worden ist und somit optimale Spannung-Strom-Eigenschaften aufweist. Die Kurven 12, 14 und 16 zeigen die Änderung der Spannung-Strom-Eigenschaften beim Altern des Varistors in Anwesenheit einer elektrischen Beanspruchung. Dem Fachmann ist es klar, daß der Ruhe-Verlustleistung beim Fehlen von Uberspannungsbedingungen ansteigt, wenn sich die Eigenschaften des Metalloxid-Varistors von denjenigen der Kurve 10 zu denjenigen der Kurve 16 in der dargestellten Weise ändern. Dem

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Wesen nach weist der Varistor einen abnehmenden maximalen Widerstand auf.

Die Degradation der Eigenschaften von instabilen Varistoren kann unter Bezugnahme auf Figur 2 weiter abgeschätzt werden, wo die in Watt gemessene Verlustleistung eines Varistors als Funktion der Zeit für stabile und instabile Glieder dargestellt ist. Beide Glieder beginnen mit im wesentlichen derselben Verlustleistung, die hauptsächlich von der Natur bzw. Eigenschaft des Gliedes abhängt. Die Kurve 18 zeigt die Verlustleistung eines instabilen Gliedes, während die Kurve 20 die Verlustleistung eines stabilen Gliedes aufzeigt. Es ist ersichtlich, daß während des anfänglichen Teils der Lebensdauer die Verlustleistung sowohl der stabilen wie auch der instabilen Glieder annehmbar ist. Erst nach dem Verstreichen einer Zeitperiode, die von der Beanspruchungs- bzw. Belastungszeit des Gliedes und von dessen jeweiligen Eigenschaften abhängt, führt die Instabilität dazu, daß eine unannehmbare Verlustleistung erzeugt wird. Die Kurve 18 zeigt somit eine mit der Zeit zunehmende Verlustleistung, die nach einer ausreichenden Zeit beim Auftreten eines thermischen Durchgehens bzw. Weglaufens (thermal runaway) schnell ansteigt. Die Kurve 20 zeigt, daß die Verlustleistung bei einem stabilen Glied klein bleibt. Figur 2 soll nur allgemein die Unterscheidung zwischen stabilen und instabilen Gliedern darstellen. Es sind keine bestimmten Werte bezüglich der Verlustleistung in Watt und der Zeit eingetragen, wobei festzustellen ist, daß diese Werte von der jeweiligen Art sowie Größe und den Betriebsbedingungen des angewendeten Varistors abhängen.

Figur 3 zeigt den Einfluß von sonst erwünschten Betriebseigenschaften eines hohen spezifischen Kornwiderstandes (high grain resistivity) auf einen Varistor. Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung und dem Strom von zwei Varistoren durch die Kurven 22 und 24, die für niedrige Spannungs- sowie Stromwerte übereinstimmen und die aber für zunehmende Werte divergieren. Die Kurve 22 zeigt, den Einfluß eines hohen spezifischen Kornwiderstandes auf das Hochspannungsverhalten des Gliedes. Es ist ersichtlich, daß das Glied mit den der Kurve 24 entsprechenden Eigenschaften bezüglich einer Begrenzung von hohen Spannungen wirksamer als das der Kurve 22 entsprechende Glied ist. Die jeweilige Charakteristik des Glie-

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des, die Glieder mit Eigenschaften gemäß der Darstellung durch die Kurve 22 von denjenigen unterscheidet, die durch die Kurve 24 dargestellt sind, ist der Serienwiderstand des Gliedes. Soweit die Eigenschaften von Metalloxid-Varistoren und die physikalischen Grundlagen hierfür verstanden werden, ist der intergranulare Aufbau von Varistoren in erster Linie für die nichtlinearen Eigenschaften derselben verantwortlich, während die in Figur 3 dargestellten Serienwiderstandscharakteristiken das Ergebnis von Eigenschaften der Zinkoxidkörner selbst ist. Wie es nachfolgend beschrieben wird, können die Charakteristiken von Zinkoxid-Varistoren von dem durch die Kurve 24 dargestellten Typ unbeabsichtigt zu dem durch die Kurve 22 dargestellten, weniger erwünschten Typ modifiziert werden, und zwar durch die Diffusion einer übermäßigen Silbermenge in den Körper des Gliedes.

Figur 4 ist eine Schnittansicht eines Metalloxid-Varistros nach dem Stand der Technik, wobei die Elemente des Varistors dargestellt sind, die für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wesentlich sind. Der allgemein bei 26 dargestellte Varistor enthält einen Körperabschnitt 28 und erste sowie zweite Kontaktabschnitte' 30 sowie 32. Soweit Metalloxid-Varistoren in der Technik bekannte Glieder sind, erfolgt an dieser Stelle keine eingehende Beschreibung des diesbezüglichen Aufbaues und des Herstellungsverfahrens. Zum Zwecke eines Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird daran erinnert, daß Metalloxid-Varistoren in dem Körperabschnitt 28 Metalloxidkornbereiche enthalten, wobei es sich in typischer Weise um Zinkoxidkörner handelt, die durch intergranulare Bereiche einer Zusammensetzung getrennt sind, welche von der jeweiligen Wahl von Additiven bzw. Zusätzen abhängt, die zum Bilden des Varistorkörpers benutzt wird. Der Körperabschnitt 28 wird in. herkömmlicher Weise durch Verdichten bzw. Pressen einer Pulvermischung aus Zinkoxid und einer Mehrzahl von Additiven zu einer Rohpille (green pellet) gebildet, die nachfolgend gesintert und gekühlt wird, um den Varistorkörper selbst auszubilden. Danach werden an dem üblicherweise zylinderförmigen Varistorkörper Kontakte angebracht, was auf verschiedene Weise erfolgen kann. Herkömmlich werden zweckmäßigerweise Silberkontakte angewendet, die entweder auf den Varistorkörper aufgedampft oder in einer pastenähnlichen Form

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aufgebracht werden können, beispielsweise durch (silk-screening) und nachfolgendes Brennen. Während Silberkontakte zu vielen Vorteilen führen, können auch andere Arten von Kontakten, wie Aluminiumkontakte oder verschiedene andere, dem Fachmann geläufige Kontakte, angewendet werden. Bisher war das zum Aufbringen von Kontakten auf den Varistorkörper ausgewählte Verfahren lediglich eine Angelegenheit einer Wahl der Auslegung bzw. Gestaltung, was von der endgültigen Form der Varistorpackung abhing. Es wurde bisher nicht erkannt, daß das Verfahren zum Ausbilden der Kontakte an dem Varistorkörper die Eigenschaften des Varistormaterials selbst wesentlich beeinflußt.

Unter nunmehr erfolgender Bezugnahme auf Figur 5 wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß dann, wenn Silberkontakte durch Brennen auf einen Varistorkörper aufgebracht werden, Silber von den Kontakten in den Körper des Varistors diffundiert, und zwar über eine Distanz, die von der Temperatur und der Zeit des Brennvorgangs abhängt. Es wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner festgestellt, daß das Vorhandensein von Silber in dem Varistorkörper zum Stabilisieren des Varistormaterials neigt. Figur 5 zeigt eine Schnittansicht eines zum Varistor aus Figur 4 ähnlichen Varistors, bei dem gebrannte Silberkontakte benutzt werden. Unter den Kontakten 30 und 32 befindliche gepunktete Bereiche 34 und 35 sind die Bereiche des Gliedes, welche Silber enthalten.

Das Aufbringen von gäbrannten Silberkontakten auf ein Varistorglied gemäß Figur 5 führt zu einer Anzahl von Wirkungen. In dem unter den Kontakten befindlichen Bereich diffundiert Silber in das Glied, wobei örtlich stabile Eigenschaften bzw. Charakteristiken des Gliedes begründet werden. Es wird angenommen, daß in dem Umfangsbereich des Gliedes, wo sich kein Silber befindet, das Abfließen bzw. der Verlust (leakage) des Varistormaterials als Ergebnis der Brenntemperatur ansteigt.

Zum Zwecke eines Verständnisses der Betriebsweise der vorliegenden Erfindung können drei Beispiele betrachtet werden. In einem ersten Beispiel werden ungebrannte Silberkontakte auf einen gesinterten Varistorkörper aufgebracht. In einem zweiten Beispiel werden gebrannte Süberkontakte auf einen gesinterten Varistorkörper aufgebracht, wobei die Kontakte bei einer Temperatur

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von etwa 800° C gebrannt sind; und bei einem dritten Beispiel werden gesinterte Scheiben ohne Aufbringen von Silberkontakten bei derselben Temperatur wie im Beispiel 2 gebrannt. Die relativen Eigenschaften der durch diese drei beschriebenen Beispiele hergestellten Varistoren zeigen den Einfluß von Silber auf den Varistor. In den ersten beiden Beispielen werden Glieder· mit relativ kleinem Leckstrom erzielt, während in dem dritten Beispiel ein relativ großer Leckstrom erhalten wird. In den ersten und dritten Beispielen ergeben sich Glieder, die in der oben beschriebenen Weise zeitlich instabil sind, während in dem zweiten Beispiel stabile Glieder erzeugt werden.

Es ist aus diesen drei Beispielen ersichtlich, daß bei der Brenntemperatur von 800° C zumindest zwei Erscheinungen gleichzeitig auftreten. Erstens führt bei nicht vorhandenem Silber der Vorgang, bei dem die gesinterte Scheibe der Brenntemperatur von 800° C ausgesetzt wird, zu einem weitgehenden Verschlechtern des Leckstroms des Gliedes, ohne daß irgendeine Vergrößerung der Stabilität erzeugt wird; zweitens wird jedoch bei vorhandenem Silber das Verschlechtern des Verlustes bzw. Leckstroms weitgehend unterbunden, während die Stabilität vergrößert wird. Beim Anwenden dieser Feststellungen auf das Gebilde aus Figur 5 ist es ersichtlich, daß das dort dargestellte Glied bezüglich des Leckstroms oder der Stabilität nicht vollständig zufriedenstellend ist. Während unter den gebrannten Süberelektroden örtlich stabile Bereiche erzeugt sind, ist die Stabilität der Randbereiche des Gliedes nicht verbessert.¹ Ferner ist der Leckstrom der Randbereiche, die den Erwärmungseinflüssen bei erhöhter Temperatur ohne Vorhandensein von Silber ausgesetzt sind, vergrößert.

In Figur 6 ist in einer Schnittdarstellung ein Verfahrensschritt nach der vorliegenden Erfindung zum Bilden eines Metalloxid-Varistorkörpers aufgezeigt, der sowohl einen niedrigen LeckstrQm wie auch eine große Stabilität hat. Nach dem Sintern wird der Körper 36 mit einer relativ dünnen Schicht aus silberhaltigem Material 38 beschichtet, das im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Gliedes bedeckt. Sowohl die Kontaktbe reiche wie auch die Randbereiche sind beschichtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das genaue Verfahren zum Ausbilden der silberhaltigen

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Schicht 38 nicht kritisch. Es kann irgendein Verfahren zum Vorsehen einer Silberquelle an der Oberfläche eines Varistorkörpers gleichermaßen angewendet werden. Beispielsweise ist es, jedoch nicht ausschließlich, möglich, hochreines Silber auf das Glied aufzudampfen. Oder es kann auf die gesamte Oberfläche des Gliedes eine dünne Schicht aus einem Material aufgebracht werden, das demjenigen ähnelt, welches zum Bilden von Silberkontakten benutzt wird (beispielsweise handelsüblich erhältliche Silberformulierungen). Auch können andere Verfahren zum Vorsehen von Silber in einer Form angewendet werden, die ein Diffundieren in den Varistorkörper ermöglicht. Um sicherzustellen, daß während des Erwärmens bzw. Erhitzens Silber in den Varistorkörper diffundiert, ist es wichtig, daß bestimmte Elemente, die den Diffusionsvorgang hemmen, nicht an der Oberfläche des Gliedes vorhanden sind. Beispielsweise wird daran gedacht, daß das Vorhandensein von Siliziumdioxid in gewissen Gläsern das.Diffundieren von Silber in den Metalloxid-Varistorkörper unterbindet. Gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter Weise feines Silberpulver in Verbindung mit einem flüssigen Trägermaterial aufgebracht werden, wobei dieses Trägermaterial vorzugsweise aus N-Butyl Azetat und N-Butyl Carbitol mit einem Äthyl Zellulose Bindemittel besteht, worin das Silber entweder leicht suspendiert oder gelöst sein kann. Zusätzlich kann die Lösung oder Suspension Oxide von Wismut enthalten. Ferner kann das Silber entweder in der elementaren Form oder als eine Verbindung vorliegen, die sich bei einer Temperatur unterhalb der Brenntemperatur zersetzt, wie im Fall von Silberkarbonat oder Silbernitrat.

Zweckmäßigerweise kann die silberhaltige Suspension auf den Varistorkörper durch Eintauchen, Aufsprühen oder dergleichen aufgebracht werden. Danach erfolgen ein Trocknen und Brennen entweder vor dem Kontaktbrennvorgang, nach dem Kontaktbrennvorgang oder zusammen mit dem Kontaktbrennvorgang.

Figur 7 zeigt einen Varistorkörper, der nach einem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist. Der Körper 40 wird nach der Diffusion des silberhaltigen, suspensionsbeschichteten Körpers aus Figur 6 erhalten.Wie es beschrieben wurde, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der

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Körper aus Figur 6 während etwa einer Stunde bei einer Temperatur von ungefähr 860° G gebrannt, um auf die Oberflächen des Körpers aufgebrachtes Silber in den Körper diffundieren zu lassen, wie es durch den gepunkteten Bereich 42 am Umfang des Körpers 40 dargestellt ist. Das Brennen wird während einer ausreichenden Zeit und Temperatur durchgeführt, um sicherzustellen, daß kein leitendes metallisches Silbermaterial an der Oberfläche des Gliedes verbleibt. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, daß nach dem Aufbringen -der Kontakte auf die Stirnseiten 44 und 46 zwischen den Stirnseiten keine Pfade kleinen Widerstandes vorliegen, die zu einem Kurzschließen des Gliedes neigen.

Figur 8 zeigt das Aufbringen von Kontakten 48 und 50 auf das Glied. Nach der vorliegenden Erfindung müssen die Kontakte 48 und 50 keine gebrannten Silberkontakte oder irgendeine andere bestimmte Kontaktart sein, sondern es kann sich im wesentlichen um irgendeine dem Fachmann geläufige Kontaktart handeln, die für die beabsichtigte Varistoranwendung besonders geeignet ist. Die nach der vorliegenden Erfindung verbesserte Stabilität wird durch den silberhaltigen Varistorumfangsbereich 42 gebildet, der gemäß der vorstehenden Beschreibung hergestellt wurde. Es ist jedoch festzustellen, daß die Elektroden 48 und 50, wenn es erwünscht ist, in der üblichen Weise durch Aufbringen einer silberhaltigen Suspension und durch Brennen des Gliedes gebildet werden können.

Figur 9 zeigt das gleichzeitige Aufbringen von kontaktbildenden und stabilitätsverbessernden silberhaltigen Schichten auf einen Varistorkörper vor dem Brennen entsprechend einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung. Das silberhaltige Material wird in zwei Stärken aufgebracht, nämlich in einer ersten Dicke in dem Bereich, wo ein Ausbilden der Kontakte 52 sowie 54 erwünscht ist,und in einer zweiten Dicke im ümfangsbereich des Gliedes, wie es durch die Bereiche 56 sowie 58 dargestellt ist. Es ist festzustellen, daß Varistoren in typischer Weise zylindrisch sind und deshalb die Bereiche 56 sowie 58 tatsächlich denselben Bereich darstellen. Es ist notwendig, eine silberhaltige Schicht in zwei Stärken vor dem Brennen auszubilden, so daß dann, wenn das Glied tatsächlich gebrannt wird, das Material in den Bereichen 56 und 58 vollständig in den Varistorkörper diffundiert, während das Mate-

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rial in den Kontaktbereichen 52 und 54 nicht vollständig, sondern vielmehr teilweise diffundiert, um Süberkontakte an den Oberflächen des Gliedes zusammen mit einer darunter befindlichen silberhaltigen Varistorschicht zu bilden.

Figur 10 zeigt einen stabilen Varistor nach der vorliegenden Erfindung, wobei der silberhaltige Abschnitt des Varistorkörpers in der Zeichnung als ein gepunkteter Bereich dargestellt" ist. Gemäß der Darstellung in Figur 10 hat die Silberdiffusion unter den Kontaktbereichen 60 sowie 62 und den Randbereichen 64 sowie 66 bis zu unterschiedlichen Tiefen stattgefunden. Dieses wäre der Fall für einen gemäß den Figuren 4-8 hergestellten Varistor, wo die Kontakte 48 und 50 aus Figur 8 tatsächlich gebrannt sind. Es ist ersichtlich, daß bei einem gemäß der Darstellung in Figur 9 erfolgenden Ausbilden der Vorrichtung eine gleichförmigere Diffusionstiefe von Silber erzielt wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist es ersichtlich, daß zwar gewisse Elemente und Prozesse nach der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, daß jedoch verschiedene Modifikationen und Änderungen bezüglich der Einzelheiten der Erfindung und der Reihenfolge einer Durchführung der Schritte möglich sind, was dem Fachmann-' klar ist und von der vorliegenden Erfindung umfaßt sein soll. Beispielsweise können das Aufbringen von Kontakten auf die Kontaktaufnahmeoberflächen des Varistorkörpers und das Aufbringen der silberhaltigen Materialien auf die gesamte oder weitgehend die gesamte Oberfläche des Körpers in der beschriebenen Weise auf verschiedene Art durchgeführt werden, indem beispielsweise ein Aufbringungsvorgang vor dem anderen erfolgt und die erwünschte Schicht aus silberhaltigem Material in einem oder mehreren Schritten aufgebracht wird.

Figur 11 zeigt in einem Blockschaltbild ein Flußdiagramm der wesentlichen Elemente der Erfindung gemäß einer bestimmten Ausfuhrungsform derselben. Zuerst wird ein Varistorkörper gebildet, und es wird auf dessen Oberfläche Silber aufgebracht. Danach kann wahlweise ein Brennschritt vorgesehen werden. Anschließend werden an dem Körper Kontakte angebracht, wonach wahlweise ein zweiter Brennschritt folgt. Während die Brennschritte als wahlweise Schritte angegeben wurden, ist festzustellen, daß

der eine oder andere der Brennschritte vorgesehen werden muß. Dieses führt zu einer den gesamten Metalloxid-Varistorkörper umgebenden diffundierten Silberschicht, wobei die Silberquelle entweder die Kontakte, die silberhaltige Schicht oder eine Kombination hiervon ist.

Während die vorliegende Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf verschiedene bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist festzustellen, daß verschiedene Form- und Detailänderungen möglich sind, die von der vorliegenden Erfindung umfaßt sein sollen.

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Claims (15)

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Verbessern der Stabilität von Metalloxid-Varistoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus einem Metalloxid-Varistormaterial vorgesehen wird, daß der Körper mit einer Silberquelle beschichtet wird, die im wesentlichen den gesamten Körper bedeckt, daß der Körper auf eine Temperatur von über 500° C während einer Zeit erhitzt wird, die ausreicht, um die Stabilität des Metalloxid-Varistors bedeutend zu vergrößern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Beschichtungsschritt ein Kontaktbereich an dem Varistorkörper mit einer relativ dicken kontaktbildenden Silberquelle und der übrige Teil des Körpers mit einer relativ dünnen Silberquelle beschichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Beschichtungsschritt im wesentlichen der gesamte Varistorkörper mit einer relativ dünnen Silberschicht beschichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Beschichtungsschritt im wesentlichen der gesamte Varistorkörper mit einer relativ dünnen Silberschicht und ein Kontaktbereich

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des Varistorkörpers mit einer relativ dicken Silberschicht beschichtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Beschichtungsschritt der Körper auf eine Temperatur zwischen etwa 800° und 950° C erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhitzungszeit von etwa einer Stunde angewendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beschichten des Körpers mit einer Silberquelle ein feines Silberpulver in einem flüssigen Trägermaterial mit einem Gehalt an Bindemittel aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erhitzungstemperatur im Bereich von etwa 840° bis 860° C angewendet wird.

9. Metalloxid-Varistor mit stabilen Betriebseigenschaften, gekennzeichnet durch einen Metalloxid-Varistorkörper (36, 40, 64} mit einem an die Oberfläche angrenzenden silberhaltigen Bereich ,(42; 60, 62, 64, 66), der sich in den Körper (36, 40, 64) erstreckt und im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Körpers umfaßt, um sich hiervon in das Innere desselben zu erstrecken.

10. Varistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der silberhaltige Bereich (42; 60, 62, 64, 66) eine Silberkonzentration hat, die an der Oberfläche des Varistorkörpers (36, 40, 64) am größten ist und die mit zunehmenden Abstand von der Oberfläche abnimmt.

11. Varistor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Varistorkörper (36, 40, 64) allgemein gegenüberliegende erste und zweite Hauptoberflächen (44, 46) umfaßt und ferner an diesen befindliche erste sowie zweite elektrische Kontakte (48, 50; 52, 54) aufweist.

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12. Varistor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4.8, 50; 52, 54) Silberkontakte sind»

13. Varistor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der silberhaltige Bereich (42; 60, 62, 64, 66) unter den Silberkontakten (48, 50; 52, 54) eine erste Dicke und in den anderen Bereichen des Gliedes eine zweite, kleinere Dicke hat.

14. Varistor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die silberhaltige Schicht (42; 60, 62, 64, 66) eine im wesentlichen
gleichförmige Dicke hat.

15. Metalloxid-Varistor mit stabilen Betriebseigenschaften und mit einem Körper aus Varistormaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Varistormaterial bestehende Körper (36, 40, 64) einen
im wesentlichen die gesamte Körperoberfläche bedeckenden peripheren Bereich (42; 60, 62, 64, 66) aufweist, der Silber enthält.

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