DE4108674A1

DE4108674A1 - VARISTORTINTEN FORMULATIONS

Info

Publication number: DE4108674A1
Application number: DE19914108674
Authority: DE
Inventors: Stephan Cowman; Derek A Nicker; John M Shreeve
Original assignee: ECCO Ltd
Current assignee: ECCO Ltd
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1991-03-16
Publication date: 1991-09-19
Also published as: FR2659785B1; FR2659785A1; JPH05251211A; IE910870A1; IE73644B1; GB2242065A; JP3043826B2; GB2242065C; GB9005991D0; GB2242065B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Varistorzusammensetzungen. Sie steht in Beziehung zu anderen deutschen Patentanmeldungen, für die die Prioritäten der britischen Patentanmeldungen 90 05 992.4, 90 05 993.2 und 90 05 994.0 vom 16. März 1990 in Anspruch genommen sind.The present invention relates to Varistorzusammensetzungen. It is related to other German patent applications for which the Priorities of British patent applications 90 05 992.4, 90 05 993.2 and 90 05 994.0 of 16 March 1990 to complete taken.

Auf diese anderen Patentanmeldungen wird hiermit Bezug genommen.These other patent applications are hereby incorporated by reference taken.

Zinkoxid-Varistoren sind keramische Halbleiterelemente auf der Grundlage von Zinkoxid. Sie haben stark nicht lineare Strom/Spannungs-Charakteristika, ähnlich gegensinnig gepolten Zenerdioden, aber mit sehr viel größeren Handhabungsfähigkeiten für Strom und Energie. Varistoren werden hergestellt durch ein Keramik-Sinterverfahren, das zu einer Struktur führt, die aus leitenden Zinkoxidkörnern besteht, die durch elektrisch isolierende Sperren umgeben sind. Diese Sperren werden Einfangzuständen an Korngrenzen zugeschrieben, die durch Zusatzelemente, wie Wismut, Kobalt, Praseodym, Mangan usw. induziert sind.Zinc oxide varistors are ceramic semiconductor elements the basis of zinc oxide. They are not very linear Current / voltage characteristics, similar in opposite directions polarized Zener diodes, but with much larger ones Handling capabilities for electricity and energy. varistors are made by a ceramic sintering method, the leads to a structure consisting of conductive zinc oxide grains which is surrounded by electrically insulating barriers are. These locks become trapped states at grain boundaries attributed by additional elements, such as bismuth, Cobalt, praseodymium, manganese, etc. are induced.

Die elektrischen Eigenschaften eines Metalloxid-Varistors, der aus Zinkoxid hergestellt ist, sind auf die Masse des Elementes bezogen. Jedes Zinkoxidkorn der Keramik wirkt, als habe es einen Halbleiterübergang an der Korngrenze. Das nicht lineare elektrische Verhalten findet an der Grenze jedes halbleitenden Zinkoxidkornes statt. Der Varistor kann daher als eine Vielzahl von Übergängen aufweisendes Element betrachtet werden, das aus vielen Reihen- und Parallelverbindungen an den Korngrenzen zusammengesetzt ist. Das Verhalten des Elementes kann mit Bezug auf die Einzelheiten des Keramikgefüges analysiert werden. Die mittlere Korngröße und die Korngrößenverteilung spielen eine Hauptrolle beim elektrischen Verhalten.The electrical properties of a metal oxide varistor, which is made of zinc oxide, are based on the mass of Element related. Each zinc oxide grain of the ceramic works, as if there were a semiconductor junction at the grain boundary. The non-linear electrical behavior takes place at the limit every semiconducting zinc oxide grain. The varistor can therefore as having a plurality of transitions element be considered from many series and Parallel connections are assembled at the grain boundaries is. The behavior of the element may be related to the Details of the ceramic structure are analyzed. The Mean particle size and the particle size distribution play a major role in electrical behavior.

Die Herstellung von Zinkoxid-Varistoren folgte traditionell üblichen Keramiktechniken. Zinkoxid und andere Bestandteile wurden gemischt, z. B. in einer Kugelmühle und dann sprüh- bzw. zerstäubungsgetrocknet. Das vermischte Pulver wurde in die erwünschte Gestalt gepreßt, üblicherweise Tabletten oder Pellets. Die erhaltenen Tabletten oder Pellets wurden bei hoher Temperatur gesintert, üblicherweise bei 1000 bis 1400°C. Die gesinterten Elemente wurden mit Elektroden versehen, wozu man üblicherweise einen gebrannten Silberkontakt benutzte. Das Verhalten des Elementes wird durch die Konfiguration der Elektroden oder ihrer Grundzusammensetzung nicht beeinflußt. Durch Löten wurden dann Zuleitungen befestigt, woraufhin das fertige Element in ein Polymermaterial eingekapselt werden kann, um die vorgeschriebenen Montage- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Bei dem so hergestellten Element besteht die Masse des Varistors zwischen seinen Kontakt- oder Elektrodenschichten hauptsächlich aus Zinkoxidkörnern einer vorbestimmten mittleren Korngröße, was einen spezifischen Widerstand bezogen auf die Einheit der Dicke ergibt. Bei dem Entwurf eines Varistors für eine gegebene Nominalspannung ist es daher im Grunde eine Sache der Auswahl der Elementdicke, um die geeignete Anzahl von Körnern in Reihe zwischen den Eleketroden zu erhalten. Der Spannungsgradient des Varistormaterials, ausgedrückt in Volt pro Dickeneinheit, kann durch Variieren der Zusammensetzung und der Herstellungsbedingungen des Varistors geregelt werden. Das Ändern der Zusammensetzung der Metalloxid-Zusätze gestattet die Änderung der Korngröße für diesen Zweck. In der Praxis ist der Spannungsabfall pro Korngrenzenübergang in etwa konstant und variiert für Körner unterschiedlicher Größe nicht stark. Die Varistorspannung ist daher hauptsächlich durch die Dicke des Materials und die Größe der Körner bestimmt.The production of zinc oxide varistors has traditionally followed usual ceramic techniques. Zinc oxide and other ingredients were mixed, z. B. in a ball mill and then spraying or spray-dried. The mixed powder was in the desired shape pressed, usually tablets or pellets. The resulting tablets or pellets were sintered at high temperature, usually at 1000 to 1400 ° C. The sintered elements were covered with electrodes provided, which is usually a fired Used silver contact. The behavior of the element becomes by the configuration of the electrodes or their Basic composition not affected. By soldering were then fastened leads, whereupon the finished element can be encapsulated in a polymeric material to the prescribed assembly and performance requirements fulfill. In the element thus produced consists of Mass of the varistor between its contact or Electrode layers mainly of zinc oxide grains predetermined mean grain size, which is a specific Resistance refers to the unit of thickness. at the design of a varistor for a given Nominal voltage, therefore, it is basically a matter of Selection of element thickness to the appropriate number of To obtain grains in series between the electrodes. The Voltage gradient of the varistor material, expressed in Volts per unit thickness, can vary by varying the Composition and production conditions of the Varistors are regulated. Changing the composition The metal oxide additives allow the change of grain size for this purpose. In practice, the voltage drop is per Grain boundary transition approximately constant and varies for Grains of different sizes not strong. The Varistor voltage is therefore mainly due to the thickness of the material and the size of the grains.

Die Konstruktion und Leistungsfähigkeit von Varistoren ist unter anderem in "Zinc Oxide Varistors - A Review" von L. M. Levinson und H.R. Philipp im "Ceramic Bulletin", Band 65, Nr. 4 (1966) diskutiert, auf den hinsichtlich weiterer Einzelheiten Bezug genommen werden kann.The construction and performance of varistors is inter alia in "Zinc Oxide Varistors - A Review" by L. M. Levinson and H.R. Philipp in the "Ceramic Bulletin", volume 65, No. 4 (1966), for others Details can be referenced.

Eine Mehrzahl spezifischer Varistorzusammensetzungen ist bekannt und, unter anderem, in den folgenden PS beschrieben: US 35 98 763, US 36 63 458, US 38 63 193, US 4 045 374 und GB 1 478 772. Verfahren zum Herstellen von Varistoren sind, unter anderem, in den US-PS 38 63 193 und 41 48 135 beschrieben.A plurality of specific varistor compositions known and, among other things, in the following PS described: US 35 98 763, US 36 63 458, US 38 63 193, US 4 045 374 and GB 1 478 772. Process for the production of Varistors are, inter alia, in US-PS 38 63 193 and 41 48 135 described.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Materialzusammensetzungen zur Herstellung von Varistoren zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung von Suspensionen von Materialien auf Zinkoxidgrundlage in Lösungsmitteln zur Herstellung von Varistoren durch Naß- Siebdruck.It is an object of the present invention to improve Material compositions for the production of varistors too create. Another task is the creation of Suspensions of zinc oxide based materials Solvents for the production of varistors by wet Screen printing.

Die vorliegende Erfindung ist besonders gerichtet auf Zusammensetzungen, die die Herstellung von Vielschicht- Varistoren erleichtern. Während es allgemein akzeptiert ist, daß ein Vielschicht-Varistor eine Anzahl von Vorteilen haben würde, verglichen mit dem äquivalenten Radialprodukt, haben Herstellungsprobleme bisher eine weit verbreitete Bewegung hin zu Vielschicht-Varistoren hin verhindert.The present invention is particularly directed to Compositions which are capable of producing multilayer Facilitate varistors. While it is generally accepted is that a multilayer varistor has a number of advantages compared to the equivalent radial product, So far, manufacturing problems have become widespread Movement towards multilayer varistors prevented.

Die Vorteile der Vielschicht-Konstruktion bei Varistoren schließen eine kompakte Größe für äquivalente elektrische Charakteristika, verglichen mit einem üblichen Radialelement, ein. Vielschicht-Varistoren können auch vollständig symmetrisch, vollständig passiviert sein und gute IV-Charakteristika haben. Demgegenüber schließen mögliche Nachteile eine relativ hohe Kapazität und potentielle Aktionen zwischen der Keramik und den äußeren Elektroden ein, insbesondere die Wechselwirkung von Palladium- und Wismutkomplexen.The advantages of multilayer construction with varistors close a compact size for equivalent electrical Characteristics, compared with a usual one Radial element, a. Multilayer varistors can also completely symmetrical, completely passivated and have good IV characteristics. In contrast, close possible disadvantages a relatively high capacity and potential actions between the ceramic and the outer Electrodes, in particular the interaction of Palladium and bismuth complexes.

Die vorliegende Erfindung ist weiter besonders gerichtet auf Zusammensetzungen zur Herstellung von Vielschicht- Varistoren unter Anwendung von Drucktechniken. Ein Verfahren zum Herstellen eines Vielschicht-Varistors durch eine Reihe von Druckschritten bildet Gegenstand einer anhängigen Anmeldung des gleichen Anmelders. Bei einem besonderen Herstellungsverfahren, das in dieser anhängigen Anmeldung offenbart ist, werden sowohl die Keramikschichten als auch die Elektrodenmuster nacheinander durch Siebdruck hergestellt. Ein besonderer Vorteil des Siebdruckes, verglichen mit anderen Herstellungstechniken für Vielschichtsysteme, ist der, daß die Herstellung eines dünnen Folien- oder Schichtmaterials als Vorstufe im Verfahren vermieden werden kann, indem man das Keramikmaterial und das Elektrodenmuster in einer Aufeinanderfolge von Druckstufen direkt aufbringt. Das Druckverfahren stellt daher eine bequemere und schnellere Methode der Herstellung von Vielschichtprodukten und insbesondere Varistoren dar, als andere Verfahren, die die Vorstufe der Herstellung von Folien oder Platten aus Keramik- und Elektrodenmaterial einschließen, um sie in einem späteren Herstellungsschritt einzufügen. Die erfolgreiche Ausführung einer Herstellung mittels Drucktechnik für Vielschicht-Varistoren erfordert jedoch die Schaffung von Zusammensetzungen, die für dieses Herstellungsverfahren geeignet und fähig der Zusammenarbeit mit Lösungsmittelmaterialien sind, um die erforderlichen Keramik- und Elektrodentinten zu schaffen.The present invention is further directed to compositions for the production of multilayer Varistors using printing techniques. On A method for producing a multilayer varistor by a series of printing steps forms the subject of a pending application of the same applicant. At a special manufacturing process, pending in this Application is disclosed, both the ceramic layers and the electrode patterns sequentially by screen printing manufactured. A particular advantage of screen printing, compared with other manufacturing techniques for Multilayer systems, is that the production of a thin film or layer material as a precursor in Procedure can be avoided by using the Ceramic material and the electrode pattern in one Sequence of pressure levels directly applied. The Printing process therefore provides a more convenient and faster Method of making multilayer products and in particular varistors, as other methods that the Precursor of the production of films or plates Include ceramic and electrode material to keep them in to insert a later manufacturing step. The successful execution of a production by means of However, printing technology for multilayer varistors requires the creation of compositions for this Manufacturing process suitable and capable of cooperation with solvent materials are the required To create ceramic and electrode ink.

Es ist daher eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Tinten zu schaffen, die geeignet sind zur Herstellung von Vielschicht-Varistoren mittels Siebdruck- Techniken. Pulverzusammensetzungen, die für die Einarbeitung in solche Tinten geeignet sind, bilden den Gegenstand einer anhängigen Anmeldung der vorliegenden Anmeldung, wie oben ausgeführt, und auf diese anhängige Anmeldung wird hiermit Bezug genommen.It is therefore a special task of the present Invention to provide inks which are suitable for Production of multilayer varistors by means of screen printing Techniques. Powder compositions suitable for the Incorporation in such inks are suitable form the Subject of a pending application of the present Application as set forth above and to those pending Registration is hereby incorporated by reference.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Varistors geschaffen, die umfaßt:The present invention provides a composition for producing a varistor, comprising:

a) zinc oxide,
b) a plurality of ceramic structures influencing Additives selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boric acid, chromium oxide, cobalt oxide, Manganese oxide and tin oxide,
c) at least one grain growth influencing Addition selected from the group consisting at least from antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide,
d) an organic solvent carrier,
e) an additive which influences the organic viscosity and
f) an organic binder.

Die oben erwähnte Vielzahl von Keramikstrukturen beinflussenden Zusätzen kann zumindest Wismutoxid, Kobaltoxid und Manganoxid einschließen. Vorzugsweise umfaßt die Zusammensetzung mindestens einen die elektrische Leistungsfähigkeit beeinflussenden Zusatz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend mindestens aus Aluminiumnitrat und Silberoxid. Die Zusammensetzung kann auch Nickeloxid als weiteren Zusatz und Magnesiumhydroxid als einen zusätzlichen Zusatz umfassen. Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Varistors, umfassend:The above-mentioned variety of ceramic structures influencing additives can at least bismuth oxide, Cobalt oxide and manganese oxide. Preferably comprises the composition at least one the electrical Performance influencing additive, selected from the group consisting of at least aluminum nitrate and Silver oxide. The composition may also be nickel oxide as additional additive and magnesium hydroxide as one additional supplement. In another aspect the present invention provides a composition for Production of a varistor, comprising:

a) 94 to 98 mol% zinc oxide,
b) 1 to 4 mol% of a variety of the ceramic structure influencing additives selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boron oxide, Chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide,
c) 0.1 to 1.6 mol% of at least one of the grain growth influencing additive selected from the group consisting of at least antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide,
d) an organic solvent carrier,
e) an additive which influences the organic viscosity and
f) an organic binder.

Die Zusammensetzung kann 0,002 bis 0,01 Mol-% des mindestens einen, die elektrische Leistungsfähigkeit beeinflussenden Zusatzes umfassen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend mindestens aus Aluminiumnitrat und Silberoxid. Die Zusammensetzung kann auch 0,6 bis 1,1 Mol-% Nickeloxid als weiteren Zusatz und mindestens 0,4 Mo1.-% Magnesiumoxid als zusätzlichen Zusatz umfassen.The composition may be 0.002 to 0.01 mol% of the at least one, the electrical efficiency comprising influencing additive selected from the group consisting of at least aluminum nitrate and Silver oxide. The composition can also be 0.6 to 1.1 mol% Nickel oxide as a further additive and at least 0.4 Mo1 .-% Magnesium oxide as an additional additive.

Vorzugsweise befinden sich die anorganischen Bestandteile des Zusammensetzungsmaterials in granularer bzw. körniger oder Pulverform und die mittlere Korngröße des granularen oder pulverförmigen Materials ist geringer als etwa 2 µm.Preferably, the inorganic components are of the composition material in granular or granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns.

Geeigneterweise sind die relativen Anteile der organischen Bestandteile so ausgewählt, daß die Mischung aus den organischen und anorganischen Bestandteilen des Zusammensetzungsmaterials in Form einer Suspension vorliegt.Suitably, the relative proportions of the organic Ingredients selected so that the mixture of the organic and inorganic components of Composition material in the form of a suspension is present.

Die Erfindung schafft auch eine Drucktinte, die ein Zusammensetzungsmaterial umfaßt, wie es oben definiert ist, und sie schafft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Zusammensetzungsmaterials für die Herstellung eines Varistors, umfassend die Stufen:The invention also provides a printing ink which Composition material, as defined above, and it also provides a method of making a Composition material for the production of a Varistors comprising the stages:

i) calcining a granular or powdery composition material, comprising:

a) zinc oxide,

b) a plurality of ceramic structure influencing additives selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, and tin oxide and

c) at least one grain growth-influencing additive selected from the group consisting of at least antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide and
ii) mixing the calcined composition material with an organic solvent carrier, a organic viscosity influencing additive and a organic binder.

Vorzugsweise wird der oben angegebene Zusatz für ein erstes Stadium der Mischstufe hinzugegeben, und der Binder wird im Anschluß an das erste Stadium der Mischstufe hinzugegeben, wobei der Binder dann mit den anderen Bestandteilen des Materials in einem zweiten Stadium der Mischstufe vermischt wird. Das erste Stadium der Mischstufe umfaßt geeigneterweise ein Vermahlen.Preferably, the above-mentioned additive for a first Stage of the mixing stage is added, and the binder is in the Added to the first stage of the mixing stage, the binder then being mixed with the other ingredients of the binder Material mixed in a second stage of the mixing stage becomes. The first stage of the mixing stage comprises suitably grinding.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der im einzelnen zeigen:The present invention will be described in detail below explained in more detail with reference to the drawing, in which in detail show:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Reihe von Verfahrensstufen zur Herstellung eines Vielschicht- Varistors wiedergibt und Fig. 1 is a block diagram showing a series of process steps for producing a multilayer varistor and

Fig. 2 ein Diagramm der Scherspannung in Abhängigkeit von der Scherrate für eine Keramiktinte gemäß der Erfindung. Fig. 2 is a graph of shear stress versus shear rate for a ceramic ink according to the invention.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden Zinkoxid-Pulver und Zusätze vor dem Vermischen abgewogen, um eine Pulverformulierung zu schaffen, die für die Herstellung des jeweils gewünschten Varistors geeignet ist. Die Pulverformulierung wird dann mit geeigneten organischen Bestandteilen vermischt, um die Keramiktinte zu schaffen. Es findet dann ein Zyklus von Operationen statt, bei dem nach Herstellung der geeigneten Siebe Keramikschichten durch Siebdruck auf ein Substrat aufgetragen und mit Elektrodenschichten verschachtelt werden, die in ähnlicher Weise durch Siebdruck auf halbgetrocknete Schichten des Keramikmaterials aufgebracht werden.As shown in Figure 1, zinc oxide powders and additives are weighed prior to mixing to provide a powder formulation suitable for the preparation of the particular varistor desired. The powder formulation is then mixed with suitable organic ingredients to provide the ceramic ink. A cycle of operations then takes place in which ceramic layers are screen printed onto a substrate after manufacture of the appropriate screens and interleaved with electrode layers similarly screen printed onto semi-dried layers of the ceramic material.

Nach Beendigung der Druckoperationen wird das auf dem Substrat getragene geschichtete Produkt in eine Vielzahl von Mehrschicht-Varistoreinheiten unterteilt. Nachfolgende Behandlungsstufen sind hauptsächlich üblicher Art, da der Binder und die anderen organischen Bestandteile ausgebrannt, das Produkt dann gebrannt und poliert wird, Anschlüsse für eine elektrische Verbindung zwischen dem Varistor und anderen Schaltungselementen angebracht werden und der fertige Varistor dann getestet wird. Wahlweise Endstufen schließen die Befestigung von Zuleitungen und die gesamte Einkapselung ein.After completion of the printing operations that will be on the Substrate carried layered product into a variety divided by multi-layer varistor units. subsequent Treatment levels are mainly of the usual kind, since the Binder and the other organic ingredients burned out, the product is then burned and polished, Connections for an electrical connection between the Varistor and other circuit elements are attached and the finished varistor is then tested. Optional Power amplifiers close the attachment of supply lines and the entire encapsulation.

Die anhängigen Patentanmeldungen der gleichen Anmelderin, wie sie oben identifiziert und betitelt sind als "Varistorstrukturen", "Varistorkonfigurationen" und "Varistor-Herstellungsverfahren und -vorrichtung" offenbaren Einzelheiten von Mehrschicht- Varistorkonstruktionen, die erhalten sind durch ein Siebdruck-Herstellungsverfahren zusammen mit einem neuen Herstellungsverfahren für Vielschicht-Varistoren. Die vorliegende Erfindung schafft neue Zusammensetzungen von Tinten, die geeignet sind zum Einsatz in diesem Verfahren und für die Herstellung von Vielschicht-Varistoren. The pending patent applications of the same applicant, as identified above and titled as "Varistor structures", "Varistor configurations" and "Varistor Manufacturing Method and Apparatus" reveal details of multilayer Varistor designs that are preserved by one Screen printing manufacturing process together with a new one Manufacturing method for multilayer varistors. The The present invention provides novel compositions of Inks suitable for use in this process and for the production of multilayer varistors.

Die folgende Tabelle 1 führt Materialien auf, die in Pulverformulierungen für Varistoren und insbesondere in Keramikpulver-Zusammensetzungen zur Herstellung von Mehrschicht-Varistoren vorhanden sind:Table 1 below lists materials that are available in Powder formulations for varistors and in particular in Ceramic powder compositions for the production of Multilayer varistors are present:

Materialmaterial Formelformula Zinkoxidzinc oxide ZnOZnO Wismutoxidbismuth Bi₂O₃Bi₂O₃ Kobaltoxidcobalt oxide Co₂O₃Co₂O₃ Manganoxidmanganese MnO₂MnO₂ Nickeloxidnickel NiONiO Antimonoxidantimony Sb₂O₃Sb₂O₃ Siliziumdioxidsilica SiO₂SiO₂ Magnesiumhydroxidmagnesium hydroxide Mg(OH)₂ → MgOMg (OH) ₂ → MgO Aluminiumnitrataluminum nitrate Al₂O₃ alsAl₂O₃ as Al₂ (NO₃)₃ · 9 H₂OAl₂ (NO₃) ₃ · 9 H₂O Chromoxidchromium Cr₂O₃Cr₂O₃ Bariumcarbonatbarium carbonate BaCO₃ → BaOBaCO₃ → BaO Borsäureboric acid HBO₃HBO₃ TitandioxidTitanium dioxide TiO₃TiO₃ Zinnoxidtin oxide SnO₂SnO₂ Silberoxidsilver Ag₂OAg₂O

Diese in Tabelle 1 aufgeführten verschiedenen Materialien können folgendermaßen gruppiert werden:These various materials listed in Table 1 can be grouped as follows:

1. zinc oxide

Zinkoxid umfaßt üblicherweise 85 bis 95 Mol-% der Masse einer Varistorformulierung, z. B. 92 Mol-% von der Masse. Für Niederspannungs-Varistoren können Bariumkörner in Form von Bariumcarbonat hinzugegeben werden, das während des Herstellungsverfahrens in Bariumoxid umgewandelt wird. Die Funktion des Bariums besteht darin, das Wachstum der Zinkoxid-Körner zu fördern und dieser Zusatz verschwindet nach dem Sintern des Varistors. Zinc oxide usually comprises 85 to 95 mol% of the mass a varistor formulation, e.g. B. 92 mol% of the mass. For low-voltage varistors, barium grains in the form be added by barium carbonate, during the Manufacturing process is converted into barium oxide. The Function of the barium is the growth of To promote zinc oxide grains and this additive disappears after sintering the varistor.

2. Glass-related materials (additives influencing the ceramic structure)

Diese Zusätze dienen der Entwicklung der Keramikstruktur. Sie schließen die folgenden in Tabelle 1 aufgeführten Materialien ein: Wismutoxid als Trioxid hinzugegeben, ist ein glasbildender Zusatz.These additives serve to develop the ceramic structure. They include the following listed in Table 1 Materials: Bismuth oxide added as the trioxide is a glass-forming one Additive.

Kobaltoxid ist ein anderes Glas-Zusatzmittel, das die Glasfritte unterstützt und dazu dient, die Phasenstabilität in der Keramik aufrechtzuerhalten.Cobalt oxide is another glass additive that the Glass frit supports and serves the phase stability to maintain in the pottery.

Manganoxid hat eine verstärkende Wirkung ähnlich der von Wismutoxid.Manganese oxide has a reinforcing effect similar to that of Bismuth oxide.

Chromoxid ist ein weiterer Glaszusatz, der zur Stabilisierung des Keramikproduktes beiträgt. Borsäure ist ein anderer Glasbildner.Chromium oxide is another glass additive used to Stabilization of the ceramic product contributes. Boric acid is another glass former.

Zinnoxid ist ein anderer Stabilisator für die Glasstruktur, obwohl weniger häufig eingesetzt, als die vorgenannten.Tin oxide is another stabilizer for the glass structure, although less frequently used than the aforementioned.

3. Grain Growth Modifiers (grain growth affecting additives)

Antimonoxid ist ein das Kornwachstum regelnder Zusatz. Es wirkt als ein Inhibitor, der die Korngröße kleinhält. Dies ist besonders wichtig in Hochspannungs-Elementen. Siliziumdioxid ist ein starker Kornwachstum-Inhibitor, und es wird zu Zusammensetzungen oder Leistungsformulierungen hinzugegeben, um höhere Spannungswerte pro Millimeter Dicke zu erhalten. Siliziumdioxid als solches ist jedoch stark leitend und absorbiert Energie, wenn die Übergänge an der Verarmungsschicht zerbrechen und leiten. In einem Varistor besteht die Kornstruktur fast ausschließlich aus Zinkoxid, und die Zusätze gehen in die Glasmatrix, die die Körner umgibt. Es ist dieser Aspekt der Konstruktion von Varistoren, der zu der starken Auswirkung geringer Mengen von Zusätzen auf die Leistungsfähigkeit des Elementes führt, wie beispielsweise die Wirkung des leitenden Siliziumdioxids an den Korngrenzen zeigt. Der verbleibende, das Kornwachstum förderne Zuwachs von den in Tabelle 1 aufgeführten Zusätzen ist Titandioxid, das auch in Vierschicht-Varistoren brauchbar ist.Antimony oxide is a grain growth regulating additive. It acts as an inhibitor that keeps grain size small. This is especially important in high-voltage elements. Silica is a strong grain growth inhibitor, and it becomes compositions or performance formulations added to higher voltage values per millimeter thickness to obtain. However, silica as such is strong conductive and absorbs energy when the transitions at the Crush and guide depletion layer. In a varistor if the grain structure consists almost exclusively of zinc oxide, and the additives go into the glass matrix containing the grains surrounds. It is this aspect of the construction of Varistors leading to the strong impact of small amounts of additives on the performance of the element such as the effect of the manager Silicon dioxide at the grain boundaries shows. The remaining, grain growth increases from that shown in Table 1 listed additives is titanium dioxide, which is also in Four-layer varistors is useful.

4. Nickel oxide

Nickeloxid ist einzigartiger Zusatz mit Eigenschaften, die keiner der anderen Zusätze aufweist und die auf die Stabilisierung des Gefüges gerichtet sind. Das Nickeloxid unterstützt die Bildung eines Gefüges im Keramikmaterial, das geeignet ist, sowohl eine Gleichstrom- als auch eine Wechselstrom-Beanspruchung zu handhaben.Nickel oxide is a unique additive with properties that none of the other additives and has on the Stabilization of the structure are directed. The nickel oxide supports the formation of a structure in the ceramic material, which is suitable, both a DC and a DC To handle AC stress.

5. Transition-related additions (affecting the electrical performance Additions)

Aluminiumnitrat ist ein ausschlaggebender Zusatz dieser Kategorie. Das Nitrat wird während des Herstellungsverfahrens in ein Oxid umgewandelt. Wie im Falle der Mehrzahl der anderen Zusätze gelangt es in die Glasmatrix, die die Körner umgibt. Aluminiumoxid fördert in sehr geringen ppm-Mengen die Leitfähigkeit des Zinkoxids. Bei höheren Zusatzmengen diffundiert das Aluminiumoxid jedoch in die Korngrenzen und kann ein leckendes Element verursachen, indem es die intergranulare Aktivität vermindert. Die Umwandlung des Nitrates findet während des Sinterns statt.Aluminum nitrate is a crucial addition to this Category. The nitrate is released during the Manufacturing process converted into an oxide. Like in Case of the majority of other additives it gets into the Glass matrix surrounding the grains. Alumina promotes in very low ppm levels the conductivity of the zinc oxide. At higher levels, the alumina diffuses however, in the grain boundaries and can be a leaking element cause it by the intergranular activity reduced. The conversion of nitrate takes place during the Sintering instead.

Silberoxid wird in Kombination mit dem Aluminiumzusatz in verschiedenen Formulierungen eingesetzt, um gewisse erwünschte Ergebnisse im Varistor zu erzielen.Silver oxide is used in combination with the aluminum additive in various formulations used to certain to achieve desired results in the varistor.

6. Other accessories

Magnesiumhydroxid, das sich im fertigen Produkt in Magnesiumoxid umgewandelt hat, fällt unter diese Kategorie. Die Funktion und Wirkung dieses Zusatzes ist unklar und die Natur seines Beitrages zur Leistungsfähigkeit des Varistorelementes ist nicht vollständig verstanden. Es ist jedoch ein übliches Zusatzmaterial in radialartigen Varistoren. Magnesium hydroxide, which is found in the finished product in Magnesium oxide has fallen under this category. The function and effect of this addition is unclear and the Nature of his contribution to the performance of the Varistorelementes is not fully understood. It is however, a common filler in radially Varistors.

Die vorhergehende Kategorisierung der Materialien in einer Pulverformulierung für ein Varistorprodukt stellt nur eine Art der Betrachtung des Zweckes und der Funktion jedes der verschiedenen Materialien und Zusätze im Produkt dar. Die angegebene besondere Analyse ist jedoch geeignet, gewisse Leistungscharakterika von Varistorelementen zu erklären, und in besonderen Vielschichtkonstruktionen solcher Elemente hat es sich als nützlich bei der Entwicklung und Herstellung brauchbarer neuer Pulverformulierungen erwiesen, insbesondere von Formulierungen, die besonders geeignet sind zur Anwendung in Keramiktinten zur Aufbringung mittels Siebdruckverfahren zur Herstellung von Varistoren. Es ist jedoch keine definitive Kategorisierung oder Unterteilung dieser Zusätze und Materialien, wenn man bedenkt, daß viele Aspekte des Varistorbetriebes und seiner Leistungsfähigkeit unklar bleiben oder nicht voll verstanden sind. Der Wert der vorliegenden Klassifizierung liegt darin, daß sie das Verstehen gewisser Aspekte der Varistor-Leistungsfähigkeit erleichtert und die Entwicklung geeigneter Formulierungen insbesondere zur Herstellung von Varistorprodukten mittels Siebdruck unterstützt.The previous categorization of the materials in one Powder formulation for a varistor product provides only one Way of considering the purpose and function of each of various materials and additives in the product. The however, specific analysis indicated is appropriate, certain Explain performance characteristics of varistor elements, and in particular multilayer constructions of such Elements have come in handy for development and Preparation of useful new powder formulations proven, especially of formulations that are particularly are suitable for use in ceramic inks for Application by screen printing method for the production of Varistors. However, it is not a definitive categorization or subdivision of these additives and materials, if one Considering that many aspects of varistor operation and its Performance remains unclear or not full are understood. The value of the present classification lies in the fact that they understand the understanding of certain aspects of Varistor efficiency facilitates and the development suitable formulations, in particular for the production of Varistor products supported by screen printing.

Die weiter unten folgende Tabelle 2 führt eine Anzahl von Pulverformulierungen auf, die sich als besonders geeignet zur Zubereitung von Keramiktinten zur Herstellung von Mehrschicht-Varistoren durch Siebdruck erwiesen haben. Für jede der aufgeführten Formulierungen ist die Menge sowohl des grundlegenden Zinkoxids als auch die jeder Zusatzkategorie in Mol-% angegeben. Erwünschte physikalische Merkmale der aufgeführten Pulverformulierungen werden im folgenden angegeben, wenn die Zubereitung der Keramiktinten diskutiert wird. Es ist jedoch der Tabelle 2 zu entnehmen, daß die Zusätze von Formulierung zu Formulierung in unterschiedlichen Mengen vorhanden sind. Die genauen Mengen der ausgewählten Zusätze in jeder Kategorie hängen vom Zweck und der Leistungsfähigkeit ab, die beim Varistor erwünscht ist. So ist z. B. Siliziumdioxid ein stärkerer Inhibitor des Kornwachstums als Antimonoxid. Der Einsatz von Silizium in größeren Mengen kann jedoch eine Verminderung des Widerstandes der Korngrenzen der Zinkoxid-Struktur verursachen. Um mögliche Probleme zu vermeiden, z. B. im Hinblick auf die Lebensdauer des Produktes, die der Einsatz von Silizium in großen Mengen zur Folge haben könnte, können andere Zusammensetzungen mit einem anderen Ausgleich der Zusätze dafür eingesetzt oder begünstigt werden in Abhängigkeit von den Eigenschaften und/oder der Leistungsfähigkeit, die beim fertigen Element erforderlich sind. Der Ausgleich der Funktionen und die gegenseitige Beziehung zwischen den verschiedenen Zusätzen ist ebenfalls komplex und nicht voll verstanden. Um die erwünschte Leistungsfähigkeit bei einem fertigen Varistorprodukt zu erzielen, mag die Neuformulierung z. B. der Glasaspekte der Zusammensetzung erforderlich sein und nicht nur eine Variation von z. B. einem das Kornwachstum modifizierenden Zusatz, wie Siliziumdioxid. Die verschiedenen Materialien und Zusätze reagieren miteinander und arbeiten in einer derart komplexen Weise miteinander zusammen, daß die nachteiligen Folgen einer erhöhten Siliziummenge durch die Modifikation der Keramikglas-Struktur kompensiert werden können. Die Entwicklung wirksamer und vorteilhafter Formulierungen ist somit eine empirische Technik, die jedoch durch theoretische Betrachtungen gelenkt wird, die abgeleitet sind von den bekannten Eigenschaften jedes Materials und Zusatzes der Zusammensetzung. Table 2 below gives a number of Powder formulations, which are particularly suitable for the preparation of ceramic inks for the production of Multi-layer varistors have been proven by screen printing. For Each of the listed formulations is the amount both of the basic zinc oxide as well as each one Additional category indicated in mol%. desirable physical characteristics of the listed Powder formulations are given below when the preparation of the ceramic inks is discussed. It is However, it can be seen from Table 2 that the additives of Formulation in different amounts available. The exact quantities of the selected additives in each category depend on the purpose and the Efficiency, which is desirable in the varistor. So is z. For example, silica is a stronger inhibitor of Grain growth as antimony oxide. The use of silicon in However, larger quantities may cause a reduction of the Resistance of the grain boundaries of the zinc oxide structure cause. To avoid possible problems, eg. In the In terms of the life of the product, the use of silicon in large quantities could result can balance other compounds with another the additives are used or favored in Dependence on the properties and / or the Performance required with the finished item are. The balance of functions and the mutual Relationship between the various additions is also complex and not fully understood. To the desired Performance in a finished varistor product achieve the reformulation z. B. the glass aspects of Composition will be needed and not just one Variation of z. B. a grain growth modifying Additive, such as silica. The different materials and additives react with each other and work in one so complex a way together that the adverse consequences of an increased amount of silicon by the Modification of the ceramic glass structure can be compensated can. The development more effective and more advantageous Formulations is thus an empirical technique that however, is guided by theoretical considerations that are derived from the known properties of each Material and additive of the composition.

Tabelle 2 Table 2

Formulierung ID Wording ID

Alle angegebenen Mol-% der Tabelle 2 beziehen sich auf das trockene Produkt.All stated mol% of Table 2 refer to the dry product.

Zum Einsatz als eine Tinte ist es erforderlich, daß die Keramikpulver-Formulierung in geeigneten Lösungsmitteln in Suspension gehalten wird, und daß das so gebildete Tintenprodukt thixotrop ist, d. h. daß es in Abhängigkeit von der Scherrate eine variable Viskosität aufweist. Ein thixotopes Produkt verhält sich üblicherweise wie ein sehr dickes oder klebriges Medium, wenn die Rate der Anwendung einer Scherkraft gering ist, doch kann das Produkt nach Art einer Flüssigkeit geringer Viskosität fließen, wenn es hohen Scherraten ausgesetzt ist. Es wird eine Kombination organischer Materialien, wie Lösungsmittel und Träger, in Kombination mit einem bevorzugten Bereich von Teilchengrößen für das trockene Pulverprodukt benutzt, um dies zu erzielen.For use as an ink, it is necessary that the Ceramic powder formulation in suitable solvents in Suspension is maintained, and that the thus formed Ink product is thixotropic, d. H. that it is dependent of the shear rate has a variable viscosity. On thixotope's product usually behaves like a very thick or sticky medium when the rate of application a shearing force is low, but the product according to Art a liquid of low viscosity flow when it exposed to high shear rates. It will be a combination organic materials, such as solvents and carriers, in Combination with a preferred range of Particle sizes for the dry powder product used to to achieve this.

Üblicherweise beträgt die bevorzugte Korngröße etwa 1,5 µm. Ein Varistorpulver, wie es aus der Stufe der Herstellung des Pulvers erhalten wird, hat üblicherweise Körner einer beträchtlich geringeren Größe, z. B. von 0,1 bis 0,2 µm. Der Bereich der Korngröße ist im allgemeinen relativ breit, und das Pulver ist nicht vollständig homogen. Um das so erhaltene trockene Pulver geeignet zur Einarbeitung in eine Keramiktinte für Varistoren zu machen, müssen die Teilchengröße erhöht und das Pulver homogenisiert werden. Dies erfolgt durch Kalzinieren, eine Stufe, die für die meisten üblichen Pulver, die für Radialvaristoren benutzt werden, normalerweise nicht erforderlich ist, aber nichts desto trotz gelegentlich benutzt wird. Die Kalzinierungsstufe besteht aus einem Brennen bzw. Glühen des erhaltenen Pulvers bei einer Temperatur zwischen 800 und 920°C mit nachfolgender Zerkleinerung des gebrannten Pulvers durch Mahlen.Usually, the preferred grain size is about 1.5 microns. A varistor powder as it is from the stage of manufacture of the powder usually has grains of one considerably smaller size, e.g. B. from 0.1 to 0.2 microns. The range of grain size is generally relatively wide, and the powder is not completely homogeneous. That's the way it is obtained dry powder suitable for incorporation into a To make ceramic ink for varistors, the Increased particle size and the powder to be homogenized. This is done by calcining, a level for the most common powders used for radial varistors are not usually required, but nothing despite being used occasionally. The Calcination stage consists of a burning or annealing of the obtained powder at a temperature between 800 and 920 ° C with subsequent comminution of the fired Powder by grinding.

Um dann die thixotrope Keramiktinte herzustellen, werden organische Lösungsmittel zum kalzinierten Pulver hinzugegeben. Diese können Butyldioxitolacetat oder einen Terpenalkohol einschließen. Das organische Material wirkt als ein Träger für die Teilchen in Suspension. Es können die Viskosität beeinflussende Materialien hinzugegeben werden, um zusammen mit dem Haupt-Lösungsmittelzusatz die Rheologie der Keramiktinte zu regeln.To then produce the thixotropic ceramic ink, be organic solvents to the calcined powder added. These may be butyldioxitol acetate or a Include terpene alcohol. The organic material works as a carrier for the particles in suspension. It can the viscosity influencing materials added to be used together with the main solvent additive Rheology of the ceramic ink to regulate.

Die Keramiktinte, die üblicherweise eine grüne Farbe hat, wird aus den vorgenannten Bestandteilen, wie im folgenden angegeben, hergestellt. Das kalzinierte Pulver wird mit dem Lösungsmittel und dem Viskositätsmodifikator durch Kugelmahlen oder andere Mahlverfahren vermischt. Geeignete Anteile oder Mengen dieser Bestandteile sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt. Nach dem Mahlen wird ein weiteres organisches Produkt hinzugefügt, um die erwünschten Tinteneigenschaften zu erzielen und eine Binderfunktion zu erfüllen. Der Binder kann Äthylcellulose, Äthylhydroxycellulose oder ein Kolophoniumderivat sein. Der Binder hat eine merkliche Auswirkung auf die Viskosität der Mischung aus organischen Bestandteilen und Keramikpulver. Aus diesem Grunde wird er nach der Mahlstufe zur Mischung hinzugegeben. Würde die volle Menge des zur Erzielung der thixotropen Eigenschaften der fertigen Tinte erforderlichen Binders vor dem Mahlen hinzugegeben, dann würde die Viskosität der Mischung in einem außerordentlich starken Maße erhöht werden, und dies würde die Leistungsfähigkeit des Mahlens beeinträchtigen.The ceramic ink, which usually has a green color, is made from the aforementioned components, as in the following indicated, manufactured. The calcined powder is mixed with the Solvent and the viscosity modifier Ball milling or other grinding methods mixed. suitable Shares or amounts of these ingredients are in the Table 3 below. After grinding becomes one added more organic product to the to achieve desired ink properties and a Binder function to fulfill. The binder can be ethyl cellulose, Äthylhydroxycellulose or a rosin derivative. The Binder has a noticeable effect on the viscosity of the Mixture of organic ingredients and ceramic powder. For this reason, it becomes a mixture after the milling stage added. Would the full amount of to achieve the thixotropic properties of the finished ink required Binders added before grinding, then the Viscosity of the mixture in an extremely strong Dimensions are increased, and this would increase the efficiency of grinding.

Betrachtet man daher zusammenfassend den Prozeß der Herstellung des Pulvers und der Tinte als Ganzes, dann stellt ein Pulver mit einer Korngröße von 0,25 µm oder weniger den Ausgangspunkt dar. Dieses Pulver wird kalziniert und zur Bildung von Teilchen mit einer mittleren Größe von 2 µm gemahlen. Lösungsmittel in den anzugebenden Anteilen werden zu diesem Produkt größerer Teilchengröße hinzugegeben. Als nächstes findet das Kugelmahlen des Produktes aus organischem Material und Keramikpulver statt, wobei die Korngröße nochmals auf einen Durchschnittswert von 1,6 µm, üblicherweise ±10%, vermindert wird. Diese Teilchengröße gestattet es, daß das Pulver im Tintenprodukt für eine relativ lange Zeitdauer in Suspension bleibt. Die Teilchengröße ist von beträchtlicher Bedeutung bei der Schaffung einer erfolgreichen Keramiktinte. Ist die Teilchengröße zu gering, dann mag eine zu große Menge an Lösungsmittel erforderlich sein, und es mag auch schwierig sein, eine homogene Suspension aufrechtzuerhalten. Ist dagegen die Teilchengröße zu groß, dann setzen sich die Teilchen unter dem Einfluß der Schwerkraft ab, so daß eine Trennung der Pulverkörner von den organischen Lösungsmittelmaterialien und dem Binder stattfindet.Considering therefore the process of the Preparation of the powder and the ink as a whole, then represents a powder with a particle size of 0.25 μm or less the starting point. This powder will calcined and to form particles with a medium Size of 2 microns ground. Solvent in the specified Shares become this product of larger particle size added. Next comes the ball milling of the Product made of organic material and ceramic powder instead, the grain size again on an average value of 1.6 μm, usually ± 10%. These Particle size allows the powder in the ink product remains in suspension for a relatively long period of time. The Particle size is of considerable importance in the Creating a successful ceramic ink. Is the Particle size too low, then like too large an amount Solvent may be needed, and it may be difficult be to maintain a homogeneous suspension. is on the other hand, the particle size is too large, then the sit down Particles under the influence of gravity, so that a Separation of the powder grains from the organic Solvent materials and the binder takes place.

Die folgende Tabelle 3 gibt die Gew.-% von Pulver und organischen Bestandteilen zusammen mit denen der Zirkoniumdioxid-Zylinder an, die für das Kugelmahlen erforderlich sind, um gewisse spezifizierte Mengen der Keramiktinte zu ergeben, die auch in der Tabelle angegeben sind. Die Grenzen der Mengen organischer Bestandteile in dieser Tabelle sind üblicherweise ±1%.The following Table 3 gives the weight% of powder and organic components together with those of Zirconia cylinder for ball milling required to contain certain specified quantities of To give ceramic ink, which is also indicated in the table are. The limits of the amounts of organic matter in this table is usually ± 1%.

Tabelle 3 Table 3

Die Lösungsmittel, Viskositäts-Modifiziermittel und Binder, die in der Keramiktinte nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden, sind natürliche Materialien, und sie weisen Vorteile hinsichtlich der Sicherheit auf, indem sie sowohl eine geringe Toxizität als auch hohe Entflammungspunkte aufweisen. Alternative Materialien, die gleiche Kriterien erfüllen, sind als Ersatz für diese bevorzugten Lösungsmittel nicht leicht erhältlich, obwohl solche alternativen Materialien selbstverständlich nicht aus dem Umfang der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sind.The solvents, viscosity modifiers and binders, those in the ceramic ink of the present invention are natural materials and they point Benefits in terms of safety by both low toxicity as well as high ignition points respectively. Alternative materials, the same criteria meet, are as a substitute for these preferred ones Solvent not readily available, though such of course not from the Scope of the present invention are excluded.

Bei der detaillierten Zubereitung der Keramiktinte gemäß den vorgenannten Spezifikationen, wie sie in Tabelle 3 beschrieben sind, werden die erforderlichen Mengen der verschiedenen Bestandteile sorgfältig abgewogen und in der Kugelmühle angeordnet. Die Kugelmühle wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 36 und 42 U/min für eine Dauer von etwa 24 h gedreht. Der Binder wird nach dem Kugelmahlen während einer weiteren Mischstufe zu der Keramiktinte hinzugegeben. Dann lagerte man das gemischte Produkt in einem abgedichteten Behälter, so daß nichts von den flüchtigen organischen Materialien verloren geht. Nach diesem Schermischen, wie es oben angegeben ist, muß die Tinte für mindestens 24 h abgedichtet gelagert werden, woraufhin man ihre Viskosität mißt, um ihre Qualität und Geeignetheit zum Drucken zu bestimmen.In the detailed preparation of the ceramic ink according to the above specifications, as shown in Table 3 are described, the required quantities of various components carefully weighed and in the Ball mill arranged. The ball mill is preferably with a speed between 36 and 42 rpm for a Duration of about 24 h shot. The binder will after the Ball milling during another mixing stage to the Ceramic ink added. Then you stored the mixed Product in a sealed container, so that nothing from lost to volatile organic materials. To this shear mixing, as stated above, the must Ink be stored sealed for at least 24 h, whereupon one measures their viscosity to their quality and Suitability for printing to determine.

Die Viskosität wird mittels eines geeigneten Viskosimeters gemessen, wie z. B. einem Haake-Viskosimeter. Dies gestattet eine graphische Darstellung der Scherspannung in Abhängigkeit von der Scherrate für irgendeine besondere Keramiktinten-Probe. Eine typische derartige graphische Darstellung ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Darstellung wird vorzugsweise mit einer Standard "Kurve" oder einer erwünschten Beziehung zwischen Scherspannung und Scherrate geliefert, mit der die Zahlen der Probe innerhalb spezifizierter vorbestimmter Grenzen übereinstimmen sollten. Ist die Scherspannung-Leistungsfähigkeit der Probe von der der Standardkurve verschieden, dann mag es erforderlich sein, die Tinte zu behandeln, um ihre Viskosität einzustellen. Die Standardkurve kann auch Viskositätsänderungen während der Lagerung der Keramiktinte vor ihrem Einsatz für Druckzwecke gestatten.The viscosity is measured by means of a suitable viscometer, such. B. a Haake viscometer. This allows a plot of shear stress versus shear rate for any particular ceramic ink sample. A typical such plot is shown in FIG . This representation is preferably provided with a standard "curve" or desired relationship between shear stress and shear rate, with which the numbers of the sample should agree within specified predetermined limits. If the shear stress capacity of the sample is different than that of the standard curve, then it may be necessary to treat the ink to adjust its viscosity. The standard curve may also allow for viscosity changes during storage of the ceramic ink prior to its use for printing purposes.

Die organischen Materialien in der Drucktinte dienen nur dazu, das Fließen und Aufbringen der Tinte bei der Herstellung der Vielschicht-Keramikvaristorprodukte zu gestatten. Während des nachfolgenden Brennens der gebildeten Produkte werden alle organischen Materialien verdampft, wobei nur das Keramikpulver in einer gesinterten Struktur zusammen mit dazwischen liegenden Schichten aus Elektrodenmaterial zurückbleibt.The organic materials in the printing ink only serve to the flow and application of the ink in the Production of multilayer ceramic varistor products allow. During the subsequent burning of the Products formed are all organic materials vaporizes, leaving only the ceramic powder in a sintered Structure together with intermediate layers Electrode material remains.

Claims

A composition for use in the manufacture of a varistor, comprising:
Zinc oxide,
a plurality of additives influencing the ceramic structure, selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boric acid, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide,
at least one grain growth enhancing additive selected from the group consisting of at least antimony oxide, silica and titania,
an organic solvent carrier,
an additive affecting the viscosity of the organic components and an organic binder.

2. The composition of claim 1, wherein the several additives influencing the ceramic structure at least bismuth oxide, cobalt oxide and manganese oxide lock in.

3. The composition of claim 1, further comprising at least one of the electrical Performance influencing additive, selected from the group consisting of at least aluminum nitrate and Silver oxide.

4. The composition of claim 2, further comprising at least one of the electrical Performance influencing additive, selected from the group consisting of at least aluminum nitrate and Silver oxide.

5. A composition according to claim 1, comprising Nickel oxide as a further additive.

6. The composition of claim 2, comprising Nickel oxide as a further additive.

7. The composition of claim 3, comprising Nickel oxide as a further additive.

8. The composition of claim 1, further comprising magnesium hydroxide as an additional additive.

9. The composition of claim 2, further comprising magnesium hydroxide as an additional additive.

10. The composition of claim 3, further comprising magnesium hydroxide as an additional additive.

11. The composition of claim 4, further comprising magnesium hydroxide as an additional additive.

12. A composition for use in the manufacture of a varistor, comprising:
94 to 98 mol% of zinc oxide,
1 to 4 mol% of several additives influencing the ceramic structure, selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide,
0.1 to 1.6 mol% of at least one grain growth-influencing additive selected from the group consisting of at least antimony oxide, silica and titania,
an organic solvent carrier,
an additive which influences the viscosity of the organic constituents and
an organic binder.

13. The composition of claim 12, further comprising 0.002 to 0.01 mol% of at least one of electrical performance influencing additive, selected from the group consisting of at least Aluminum nitrate and silver oxide.

14. The composition of claim 12, comprising 0.6 to 1.1 mole percent nickel oxide as a further additive.

15. A composition according to claim 13, comprising 0.6 to 1.1 mole percent nickel oxide as a further additive.

16. The composition of claim 12, further comprising at least 0.4 mol% of magnesium oxide as one additional addition.

17. The composition of claim 13, further comprising at least 0.4 mol% of magnesium oxide as one additional addition.

18. The composition of claim 14, further comprising at least 0.4 mol% of magnesium oxide as one additional addition.

19. A composition according to claim 1, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns

20. A composition according to claim 3, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

21. A composition according to claim 5, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

22. The composition of claim 8, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

23. The composition of claim 12, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

24. The composition of claim 13, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

25. The composition of claim 14, wherein the Inorganic ingredients in granular or powder form and the mean grain size of the granular or powdery material is less than about 2 microns ..

26. The composition of claim 1, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

27. The composition of claim 3, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

28. The composition of claim 5, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

29. The composition of claim 8, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

30. The composition of claim 12, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

31. The composition of claim 13, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

32. The composition of claim 14, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

33. The composition of claim 15, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

34. The composition of claim 16, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

35. The composition of claim 17, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

36. The composition of claim 18, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

37. The composition of claim 19, wherein the relative proportions of organic components so are selected such that the mixture of organic and inorganic parts of the composition material in the form a suspension is present.

38. A method for producing a composition material for insertion in the manufacture of a varistor, comprising the steps of: calcining a granular or powdery composition material comprising:

a) zinc oxide,
b) a plurality of the ceramic structure influencing additives selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide and
c) at least one grain growth-influencing additive selected from the group consisting of antimony oxide, silica and titanium dioxide and
Mixing the calcined composite material with an organic solvent carrier, an additive affecting the viscosity of the organic ingredients, and an organic binder.

39. The method of claim 38, wherein said additive added for a first stage of the mixing stage and the said binder after the first stage of the mixing stage is added and the binder with the other Components of the material in a second stage of Mixing is mixed.

40. The method of claim 38, wherein the first stage the mixing stage comprises a Mahloperation.

41. The method of claim 39, wherein the first stage the mixing stage comprises a Mahloperation.