JP3043826B2 - Varistor ink composition - Google Patents

Varistor ink composition

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JP3043826B2
JP3043826B2 JP3076869A JP7686991A JP3043826B2 JP 3043826 B2 JP3043826 B2 JP 3043826B2 JP 3076869 A JP3076869 A JP 3076869A JP 7686991 A JP7686991 A JP 7686991A JP 3043826 B2 JP3043826 B2 JP 3043826B2
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    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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    • C04B35/453Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バリスタ用組成物に関
する。
The present invention relates to a composition for varistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛を主成分
としたセラミック半導体デバイスである。それらは、返
還負荷ツェナーダイオードに類似した高非直線性の電流
/電圧特性を有するが、極めて大きな電流およびエネル
ギーの処理能力を有する。バリスタは、電気絶縁障壁に
よって囲まれた導電性の酸化亜鉛粒からなる構造(組
織)を生じるセラミック焼結法によって製造される。こ
れらの障壁は、ビスマス,コバルト,プラセオジム,マ
ンガン等のような添加元素によって誘導された粒界にお
ける状態のトラップに寄与する。
2. Description of the Related Art A zinc oxide varistor is a ceramic semiconductor device containing zinc oxide as a main component. They have high non-linear current / voltage characteristics similar to a return load zener diode, but have extremely large current and energy handling capabilities. The varistor is manufactured by a ceramic sintering method that results in a structure (texture) consisting of conductive zinc oxide particles surrounded by an electrically insulating barrier. These barriers contribute to trapping states at grain boundaries induced by additional elements such as bismuth, cobalt, praseodymium, manganese, and the like.

【0003】金属酸化物から製造した金属酸化物バリス
タの電気性能は、デバイスの大きさに関係する。セラミ
ックの各酸化亜鉛粒は、それがあたかも粒界に半導体接
合部を有するように作用する。非直線的電気挙動は各半
導体酸化亜鉛粒の粒界で生じる。従って、バリスタは粒
界の多くの直列および並列接続からなる多重接合デバイ
スと考えることができる。該デバイスの挙動はセラミッ
クの微細組織(構造)の詳細に関して解析される。平均
の粒度および粒度分布は電気的挙動の主役を演じる。
[0003] The electrical performance of metal oxide varistors made from metal oxides is related to device size. Each zinc oxide grain of the ceramic acts as if it had a semiconductor junction at the grain boundary. Non-linear electrical behavior occurs at the grain boundaries of each semiconductor zinc oxide grain. Thus, a varistor can be thought of as a multiple junction device consisting of many series and parallel connections of grain boundaries. The behavior of the device is analyzed for details of the ceramic microstructure (structure). Average particle size and particle size distribution play a major role in the electrical behavior.

【0004】酸化亜鉛バリスタの製造は、伝統的に標準
のセラミック技術に従ってきた。酸化亜鉛および他の成
分は、例えばボールミルでの摩砕によって混合した後、
噴霧乾燥する。混合された粉末は次に必要な形状、典型
的にはタブレット又はペレットにプレスする。得られた
タブレット又はペレットは高温、典型的には1000℃
〜1400℃で焼結する。焼結したデバイスは次に、典
型的には焼結した銀接点を使用して電極を設ける。その
デバイスの挙動は電極の構成や基本的組成に左右されな
い。次にはんだでリード線を取り付ける。そして最終の
デバイスは特定の取付けおよび性能要件を満たすために
重合体材料でカプセル封じされる。
[0004] The manufacture of zinc oxide varistors has traditionally followed standard ceramic technology. After mixing the zinc oxide and other ingredients, for example by milling in a ball mill,
Spray dry. The mixed powder is then pressed into the required shape, typically tablets or pellets. The resulting tablets or pellets are hot, typically 1000 ° C
Sinter at 11400 ° C. The sintered device then provides the electrodes, typically using sintered silver contacts. The behavior of the device does not depend on the configuration or basic composition of the electrode. Next, lead wires are attached with solder. The final device is then encapsulated with a polymeric material to meet specific mounting and performance requirements.

【0005】かく製造したデバイスにおける接点又は電
極層間のバリスタの大部分は、主として予め決められた
平均粒径の酸化亜鉛粒からなり、単位厚さ当りの比抵抗
率を与える。一定の公称電圧にバリスタを設計する場
合、従って電極間に適当数の粒が直列にあるのは、基本
的にデバイスの厚さの選択の問題である。単位厚さ当り
の電圧に関するバリスタ材料の電圧勾配は、バリスタの
組成および製造条件を変えることによって制御すること
ができる。金属酸化物である添加物の組成を変えること
によって粒度を変えることができる。実際に、粒界接合
部当りの電圧降下はほぼ一定であって、粒の大きさによ
って余り変わらない。従って、バリスタの電圧は主に材
料の厚さと粒の大きさによって決まる。
[0005] The majority of the varistors between the contact or electrode layers in the device thus produced are mainly composed of zinc oxide particles of a predetermined average particle size, giving a specific resistivity per unit thickness. When designing a varistor at a constant nominal voltage, and thus having an appropriate number of grains in series between the electrodes, is basically a matter of device thickness selection. The voltage gradient of the varistor material with respect to voltage per unit thickness can be controlled by changing the varistor composition and manufacturing conditions. The particle size can be changed by changing the composition of the additive which is a metal oxide. In practice, the voltage drop per grain boundary junction is nearly constant and does not vary much with grain size. Therefore, the voltage of the varistor is mainly determined by the thickness of the material and the size of the grains.

【0006】バリスタの構成および性能は、レビンソン
ら(“Zinc Oxide Varistors-A Review ”by L.M. Levi
nson and H.R. Philipp, Ceramic Bulletin, Vol.65, N
o.4(1966))の論文に論議されている。
The construction and performance of varistors is described in Levinson et al. (“Zinc Oxide Varistors-A Review” by LM Levi
nson and HR Philipp, Ceramic Bulletin, Vol. 65, N
o.4 (1966)).

【0007】多数の特定バリスタの組成物が知られてい
るが、中でも次の特許明細書に開示されている:米国特
許第3,598,763 号; 第3,663,458 号; 第3,863,193 号;
第4,045,374 号および英国特許第1,478,772 号。バリス
タの製造方法は特に米国特許第3,863,193 号および第4,
148,135 号に開示されている。
A number of specific varistor compositions are known, and are disclosed, among others, in the following patent specifications: US Pat. Nos. 3,598,763; 3,663,458; 3,863,193;
4,045,374 and British Patent 1,478,772. The method of manufacturing varistors is described in particular in U.S. Pat. Nos. 3,863,193 and 4,
No. 148,135.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、バリスタの
製造に使用する材料の優れた組成物を提供することを目
的としている。さらに本発明の目的は、湿式スクリーン
塗り法を用いてバリスタを製造するために使用する、溶
媒中の酸化亜鉛を主成分とした材料の懸濁液を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an excellent composition of materials used in the manufacture of varistors. It is a further object of the present invention to provide a suspension of a zinc oxide-based material in a solvent for use in manufacturing varistors using a wet screen coating method.

【0009】特に、本発明は、多層バリスタの製造を容
易にする組成物に関する。多層バリスタは同等のラジア
ル製品と比較して多数の利点を有することが認められて
いるが、これまで製造上の問題点が多層バリスタの普及
を妨げてきた。
In particular, the present invention relates to compositions that facilitate the manufacture of multilayer varistors. Although multilayer varistors have been found to have a number of advantages over comparable radial products, manufacturing issues have heretofore hindered the widespread use of multilayer varistors.

【0010】多層構造の利点の1つは、従来のラジアル
・デバイスに比べて同じ電気特性に対してコンパクトな
サイズになることである。また、多層バリスタは完全に
対称的であり、完全に不活性化されると共に良好なIV
特性を有する。これに対して考えられる欠点はセラミッ
クと内部電極間の比較的高い容量と電位反作用、特にパ
ラジウムとビスマス複合体の相互作用を含むことであ
る。
One advantage of the multilayer structure is that it has a compact size for the same electrical properties as compared to conventional radial devices. Also, the multi-layer varistor is completely symmetric, completely inactivated and has a good IV
Has characteristics. Possible disadvantages for this are that it involves a relatively high capacitance and potential reaction between the ceramic and the internal electrode, especially the interaction of the palladium and bismuth composite.

【0011】さらに本発明は、プリント法による多層バ
リスタの製造に使用する組成物に関する。一連のプリン
ト工程による多層バリスタの製造方法は、本出願人によ
る同時係属特許出願の主題である。該同時係属出願に開
示されている特定の製造方法において、セラミック層と
電極パターンの両方が順次スクリーン・プリントされ
る。多層系に対する他の製造方法と比較したスクリーン
・プリント法の利点は、連続的なプリント工程における
セラミック材料および電極パターンの直接塗りによって
予備工程として薄いシート材料の調製を省略できること
である。従って、スクリーン塗り法は、後の製造工程に
おいてインターリーブするためにセラミックおよび電極
材料のシート又はパネルを製造する予備工程を含む方法
よりも便利で迅速な多層製品、特にバリスタを製造する
方法を提供する。しかしながら、多層バリスタの印刷製
造技術の満足な実施には、必要なセラミックおよび電極
インキを提供するためにこの製造法に適すると共に溶媒
材料と共働できる組成物を提供する必要がある。
[0011] The invention further relates to a composition for use in the production of multilayer varistors by the printing method. A method of manufacturing a multilayer varistor by a series of printing steps is the subject of a co-pending patent application by the present applicant. In the particular manufacturing method disclosed in the co-pending application, both the ceramic layer and the electrode pattern are screen printed sequentially. An advantage of the screen printing method over other manufacturing methods for multilayer systems is that the direct application of the ceramic material and electrode pattern in a continuous printing process can eliminate the preparation of thin sheet material as a preliminary step. Thus, the screen coating method provides a more convenient and faster method of manufacturing multi-layer products, especially varistors, than methods that include a preliminary step of manufacturing sheets or panels of ceramic and electrode materials for interleaving in subsequent manufacturing steps. . However, the successful implementation of multilayer varistor printing manufacturing techniques requires providing a composition that is compatible with this manufacturing method and that can work with the solvent material to provide the required ceramic and electrode inks.

【0012】従って、本発明の特定の目的は多層バリス
タ用のスクリーン塗り製造技術に適したインキを提供す
ることにある。かかるインキに混合するのに適する粉末
組成物は、前記本出願人による同時係属出願の主題であ
る。
Accordingly, it is a specific object of the present invention to provide an ink suitable for screen coating manufacturing techniques for multilayer varistors. Powder compositions suitable for incorporation into such inks are the subject of the applicant's co-pending application.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明により、(a) 酸化
亜鉛;(b) 少なくとも酸化ビスマスかホウ酸,酸化クロ
ム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化スズからな
る群から選んだセラミックの構造に影響を与える複数の
添加物;(c) 少なくとも酸化アンチモン,二酸化ケイ素
および二酸化チタンからなる群から選んだ結晶粒成長に
影響を与える少なくとも1つの添加物;(d) 有機溶媒キ
ャリヤー;(e) 粘度に影響を与える有機添加物;および
有機結合剤からなる,バリスタの製造に使用する組成材
料が提供される。
According to the present invention, there is provided a ceramic structure selected from the group consisting of (a) zinc oxide; (b) at least bismuth oxide or boric acid, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide. (C) at least one additive affecting grain growth selected from the group consisting of at least antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide; (d) an organic solvent carrier; (e) viscosity. A composition material for use in the manufacture of a varistor is provided, comprising:

【0014】蒸気のセラミックの構造(組織)に影響を
与える複数の添加物は、少なくとも酸化ビスマス,酸化
コバルトおよび酸化マンガンを含む。該組成材料は、少
なくとも1つの硝酸アルミニウムおよび酸化銀からなる
群から選んだ電気性能に影響を与える少なくとも1つの
添加物からなる。該組成材料は、さらに別の添加物とし
て酸化ニッケルと水酸化マグネシウムも含む。
[0014] The additives that affect the structure (structure) of the ceramic of the vapor include at least bismuth oxide, cobalt oxide and manganese oxide. The composition material comprises at least one additive that affects electrical performance selected from the group consisting of at least one aluminum nitrate and silver oxide. The composition material also contains nickel oxide and magnesium hydroxide as further additives.

【0015】また、本発明により、(a) 酸化亜鉛94〜
98モル%;(b) 少なくとも酸化ビスマス,ホウ酸,酸
化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化スズ
からなる群からえらんがセラミックの構造に影響を与え
る複数の添加物1〜4モル%;(c) 少なくとも酸化アン
チモン,二酸化ケイ素および二酸化チタンからなる群か
ら選んだ結晶粒成長に影響を与える少なくとも1つの添
加物0.1〜1.6モル%;(d) 有機溶媒キャリヤー;
(e) 粘度に影響を与える有機添加物;および有機結合剤
からなる,バリスタの製造に使用する組成材料が提供さ
れる。
Further, according to the present invention, (a) zinc oxide 94-
(C) a plurality of additives from at least bismuth oxide, boric acid, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide, which affect the structure of the ceramic; At least one additive that affects grain growth selected from the group consisting of at least antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide; 0.1-1.6 mol%; (d) an organic solvent carrier;
(e) A composition material for use in the manufacture of varistors is provided, comprising: an organic additive affecting viscosity; and an organic binder.

【0016】該組成材料は、少なくとも1つの硝酸アル
ミニウムと酸化銀から成る群から選んだ電気性能に影響
を与える少なくとも1つの添加物0.002〜0.01
モル%からなりうる。また、該組成材料は、さらに別の
添加物として酸化ニッケル0.6〜1.1モル%,およ
びさらに別の添加物として酸化マグネシウム少なくとも
0.4モル%からなりうる。
The composition material comprises at least one additive selected from the group consisting of at least one aluminum nitrate and silver oxide that affects electrical performance.
It can consist of mole%. Also, the composition material may comprise 0.6-1.1 mol% of nickel oxide as a further additive and at least 0.4 mol% of magnesium oxide as a further additive.

【0017】該組成材料の無機成分は粒状又は粉末状が
望ましく、該粒状又は粉末状材料の平均粒径は約2ミク
ロン以下が望ましい。
The inorganic component of the composition material is desirably granular or powdery, and the average particle size of the granular or powdery material is desirably about 2 microns or less.

【0018】有機成分の相対割合は、組成材料の有機成
分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように選ぶ
ことが適切である。
Suitably, the relative proportions of the organic components are chosen such that the mixture of organic and inorganic components of the composition is in the form of a suspension.

【0019】また、本発明は、前記組成材料からなる印
刷インキ並びに下記の工程からなるバリスタの製造に使
用する組成材料の製造方法を提供する:(イ)(a) 酸化
亜鉛,(b) 少なくとも1つの酸化ビスマス,酸化ホウ
素,酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸
化スズからなる群から選んだセラミック構造に影響を与
える複数の添加物,および(c) 少なくとも酸化アンチモ
ン,二酸化ケイ素および二酸化チタンからなる群から選
んだ結晶粒成長に影響を与える少なくとも1つの添加物
からなる粒状または粉末状の組成材料をか焼する工程;
および(ロ)該か焼した組成材料を有機溶媒キャリヤ
ー,粘度に影響を与える有機添加物および有機結合剤と
混合する工程。
The present invention also provides a printing ink comprising the above composition material and a method for producing a composition material used for producing a varistor comprising the following steps: (a) (a) zinc oxide, (b) at least One or more additives affecting the ceramic structure selected from the group consisting of bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide; and (c) at least from antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide. Calcining a granular or powdery composition material comprising at least one additive affecting grain growth selected from the group consisting of:
And (b) mixing the calcined composition with an organic solvent carrier, an organic additive that affects viscosity, and an organic binder.

【0020】上記添加物は混合工程の第1段階で添加
し、結合剤は混合工程の第1段階の後に添加し、該結合
剤は混合工程の第2段階で他の材料成分と混合すること
が望ましい。その混合工程の第1段階は摩砕工程からな
ることが望ましい。
The above additives are added in the first stage of the mixing process, the binder is added after the first stage of the mixing process, and the binder is mixed with other material components in the second stage of the mixing process. Is desirable. Preferably, the first stage of the mixing process comprises a grinding process.

【0021】[0021]

【実施例】図1に示すように、酸化亜鉛粉末および添加
物は混合前に秤量して、必要な特定のバリスタを製造す
るのに適当な粉末混合物にする。その粉末混合物は、次
に適当な有機成分と混合してセラミック・インキを提供
する。適当なスクリーンを調製して、セラミック層をス
クリーンなせん(screen printing )によって基質の上
に付着させ、インターリーブする操作サイクルを行い、
セラミック材料の半乾燥層の上に同様に電極層をスクリ
ーンなせんする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, zinc oxide powder and additives are weighed prior to mixing into a powder mixture suitable for making the particular varistor required. The powder mixture is then mixed with a suitable organic component to provide a ceramic ink. A suitable screen is prepared, a ceramic layer is deposited on the substrate by screen printing, and an interleaving operation cycle is performed.
An electrode layer is likewise screened over the semi-dry layer of ceramic material.

【0022】スクリーンなせんの完了後に、基質上に支
持されたプリントされた層状生成物を分離して多数の多
層バリスタ・ユニットを提供する。後続の処理工程は大
体従来通りであって、結合剤および有機成分を焼尽さ
せ、生成物を次に焼成し、粉砕し、バリスタと他の回路
要素間の電気的接続のための終端部を付加した後、最終
バリスタを試験する。任意の最終工程はリード線の取付
けおよび全体のカプセル封じを含む。
After completion of the screen lamination, the printed layered product supported on the substrate is separated to provide a number of multilayer varistor units. Subsequent processing steps are generally conventional, burning out binders and organic components, then firing and grinding the product and adding terminations for electrical connection between the varistor and other circuit elements After that, the final varistor is tested. Optional final steps include lead attachment and overall encapsulation.

【0023】前記本出願人による同時係属特許出願(発
明の名称:バリスタの構造,バリスタの形状およびバリ
スタの製造方法および装置)は、多層バリスタの製造方
法と共にスクリーンなせん製造法によって得られた多層
バリスタの構成の詳細を開示している。本発明は、本法
および多層バリスタの製造に使用するのに適した新規組
成物を提供する。
The applicant's co-pending patent application (Title of Invention: Varistor Structure, Varistor Shape and Varistor Manufacturing Method and Apparatus) is a multi-layer varistor manufacturing method and a multi-layer varistor manufacturing method. The details of the configuration of the varistor are disclosed. The present invention provides novel compositions suitable for use in the method and in the manufacture of multilayer varistors.

【0024】次の表1は、バリスタ用粉末混合物、特に
多層バリスタの製造用セラミック粉末組成物に存在する
材料を示す:
Table 1 below shows the materials present in the ceramic powder composition for the production of varistor powder mixtures, in particular multilayer varistors:

【0025】 表 1 材 料 化学式 酸化亜鉛 ZnO 酸化ビスマス Bi2 3 酸化コバルト CO2 3 酸化マンガン MnO2 酸化ニッケル NiO 酸化アンチモン Sb2 3 二酸化ケイ素 SiO2 水酸化マグネシウム Mg(OH)2 →MgO 硝酸アルミニウム Al2 (NO3 3 ・9H2 O として添加したAl2 3 酸化クロム Cr2 3 炭酸バリウム BaCO3 →BaO ホウ酸 HBO3 二酸化チタン TiO2 酸化スズ SnO2 酸化銀 Ag2 [0025] Table 1 materials Formula zinc oxide ZnO bismuth oxide Bi 2 O 3 cobalt oxide CO 2 O 3 manganese oxide MnO 2 nickel oxide NiO antimony oxide Sb 2 O 3, silicon dioxide SiO 2 Magnesium hydroxide Mg (OH) 2 → MgO aluminum nitrate Al 2 (NO 3) 3 · 9H 2 O was added as the Al 2 O 3 chromium oxide Cr 2 O 3 barium carbonate BaCO 3 → BaO borate HBO 3 titanium dioxide TiO 2 of tin oxide SnO 2 silver oxide Ag 2 O

【0026】表1に挙げた種々の材料は次のように分類
することができる: 1.酸化亜鉛:酸化亜鉛は典型的にバリスタ混合物塊の
85〜95モル%、例えば92モル%からなる。低電圧
バリスタ用には、バリウム粒子は炭酸バリウムの形(こ
れは製造過程中に酸化バリウムに転化する)で添加す
る。バリウムの作用は酸化亜鉛粒の成長を促進する。そ
してこの添加物はバリスタの焼結後に消滅する。 2.ガラスに関係した材料(セラミックの構造に影響を
与える添加物) これらの添加物はセラミック構造の生長を促進する作用
をする。それは表1に示した次の材料を含む:三酸化の
形で添加する酸化ビスマス。これはガラス形成用添加物
である。酸化コバルトはもう1つのガラス添加剤であっ
て、ガラス・フリットを助けセラミックにおける相安定
性を維持する作用をする。酸化マンガンは、酸化ビスマ
スと同様の増大作用を有する。酸化クロムは、セラミッ
ク生成物を安定化させる作用をするさらに別のガラス添
加物である。ホウ酸は別のガラス形成剤である。酸化ス
ズはガラス構造に対するさらに別の安定剤であるが、一
般に前に引用したものよりも使用されない。 3.結晶粒成長調節剤(結晶粒成長に影響を与える添加
物) 酸化アンチモンは結晶粒成長を調節する添加物であっ
て、粒度を小さく保つ抑制剤として作用する。これは特
に高電圧デバイスにおいて重要である。二酸化ケイ素は
結晶粒成長の強い抑制剤であって、組成物又は粉末混合
物に添加して単位厚さ(mm)当りの電圧値を高くす
る。しかし、二酸化ケイ素自体は、高導電性であって、
空乏層における接合部が破壊して伝導するときにエネル
ギーを吸収する。バリスタにおける結晶粒組織は殆ど完
全に酸化亜鉛であって、添加物は結晶粒を囲むガラスマ
トリックに入る。粒界における導電性二酸化ケイ素の作
用によって例示されるように、デバイスの性能に及ぼす
少量添加物の顕著な影響をもたらすのは、バリスタのこ
の構成のためである。表1に示した結晶粒成長に影響を
与える残りの添加物は二酸化チタンである。 4.二酸化ニッケル 酸化ニッケルは、他の添加物材料によって得られない性
質を有するユニークな添加物であって、微細組織の安定
化に向けられる。酸化ニッケルは、DCおよびACのス
トレスを処理するのに適するセラミック材料における微
細組織の形成を助ける。 5.接合に関係した添加物(電気性能に影響を与える添
加物) 硝酸アルミニウムは、このカテゴリーにおいて重要な添
加物である。この硝酸塩は製造過程において酸化物に転
化される。大部分の他の添加物の場合のように、該酸化
アルミニウムは結晶粒を囲むガラスマトリックの中に入
る。極少量(ppm)の酸化アルミウニムは酸化亜鉛の
導電性を高める。しかしながら、高添加物水準の場合の
酸化アルミニウムは粒界内に拡散して、粒相互の活性を
低下させることによって漏れやすいデバイスを与える恐
れがある。焼結中に硝酸塩の転化が生じる。酸化銀は、
種々の混合物においてアルミニウム添加物と併用してバ
リスタに2,3の望ましい結果を与える。 6.他の添加物 最終生成物において酸化マグネシウムに転化される水酸
化マグネシウムは、このカテゴリーに入る。この添加物
の機能および作用は不明であって、バリスタ・デバイス
の性能に寄与する特性は完全に理解されていない。しか
しながら、それはラジアル型のバリスタにおいては伝統
的な添加物である。
The various materials listed in Table 1 can be classified as follows: Zinc oxide: Zinc oxide typically comprises 85-95 mol%, for example 92 mol%, of the varistor mixture mass. For low voltage varistors, barium particles are added in the form of barium carbonate, which is converted to barium oxide during the manufacturing process. The action of barium promotes the growth of zinc oxide grains. And this additive disappears after sintering of the varistor. 2. Materials related to glass (additives that influence the structure of the ceramic) These additives act to promote the growth of the ceramic structure. It contains the following materials shown in Table 1: Bismuth oxide added in the form of trioxide. This is a glass forming additive. Cobalt oxide is another glass additive that helps the glass frit and maintain phase stability in the ceramic. Manganese oxide has a similar increasing effect as bismuth oxide. Chromium oxide is yet another glass additive that acts to stabilize the ceramic product. Boric acid is another glass former. Tin oxide is yet another stabilizer for the glass structure, but is generally less used than previously cited. 3. Grain growth regulator (additive that affects grain growth) Antimony oxide is an additive that regulates grain growth and acts as an inhibitor that keeps the grain size small. This is especially important in high voltage devices. Silicon dioxide is a strong inhibitor of grain growth and is added to the composition or powder mixture to increase the voltage per unit thickness (mm). However, silicon dioxide itself is highly conductive,
It absorbs energy when the junction in the depletion layer breaks and conducts. The grain structure in the varistor is almost completely zinc oxide and the additives enter the glass matrix surrounding the grains. It is due to this configuration of the varistor that it has a significant effect on the performance of the device, as exemplified by the action of the conductive silicon dioxide at the grain boundaries. The remaining additive affecting grain growth shown in Table 1 is titanium dioxide. 4. Nickel dioxide Nickel oxide is a unique additive that has properties that cannot be obtained with other additive materials, and is aimed at stabilizing the microstructure. Nickel oxide helps to form microstructures in ceramic materials suitable for handling DC and AC stress. 5. Joining related additives (additives affecting electrical performance) Aluminum nitrate is an important additive in this category. This nitrate is converted to an oxide during the manufacturing process. As with most other additives, the aluminum oxide enters the glass matrix surrounding the grains. A very small amount (ppm) of aluminum oxide enhances the conductivity of zinc oxide. However, aluminum oxide at high additive levels can diffuse into the grain boundaries and reduce the interactivity of the grains, thereby providing a leaky device. Conversion of nitrate occurs during sintering. Silver oxide is
The varistor gives a few desirable results in combination with the aluminum additive in various mixtures. 6. Other Additives Magnesium hydroxide, which is converted to magnesium oxide in the final product, falls into this category. The function and action of this additive is unknown, and the properties that contribute to the performance of the varistor device are not fully understood. However, it is a traditional additive in radial varistors.

【0027】前記のバリスタ製品用粉末混合物を構成す
る材料の分類は、製品を構成する種々の材料および添加
物の各々の目的および機能を考察する1つの方法に過ぎ
ない。しかしながら、示した特定の分析はバリスタ・デ
バイスの性能特性のあるもの、特に該デバイスの多層構
造の説明に有効であって、有用な新規の混合物、特にス
クリーンなせんバリスタ製造法用のセラミック・インキ
に使用するのに適する混合物(組成物)の開発および調
製に有益であることがわかった。この分類の価値は、バ
リスタの性能のある面を理解するのを助けると共に、特
にスクリーンなせん法によって製造されるバリスタに適
当な混合物の開発を助けることにある。
The classification of the materials that make up the powder mixture for varistor products described above is only one way to consider the purpose and function of each of the various materials and additives that make up the product. However, the specific analysis presented is useful in demonstrating the performance characteristics of varistor devices, especially the multilayer structure of such devices, and is a useful new mixture, especially ceramic inks for the production of screenless varistors. It has been found to be beneficial in the development and preparation of mixtures (compositions) suitable for use in The value of this classification is to assist in understanding certain aspects of the performance of the varistors, as well as to assist in the development of mixtures suitable for varistors, especially those manufactured by the screened method.

【0028】表2は、スクリーンなせん法による多層バ
リスタの製造に使用するセラミック・インキの調製に特
に適することがわかった多数の粉末混合物を示す。表に
示した混合物の各々に対する主成分の酸化亜鉛および各
カテゴリーの添加物の量はモル%で示されている。表示
の粉末混合物の望ましい物理的特徴はセラミック・イン
キの調製の検討時に後で確認する。しかしながら、表2
から添加物が混合物によって異なる量で存在することが
注目される。各カテゴリーにおいて選択された添加物の
正確な量はバリスタの必要な目的および性能に依存す
る。例えば、二酸化ケイ素は酸化アンチモンよりも強い
結晶粒の成長抑制剤である。しかし、多量のケイ素の使
用は酸化亜鉛組織の粒界の抵抗を下げる傾向にある。多
量のケイ素の使用に伴う考えられる問題点を回避するた
めに、例えば製品の寿命に関して、最終デバイスの必要
な特性や性能に依存して、異なるバランスの添加物を含
む別の組成物に代えることができる。機能のバランスお
よび種々の添加物間の相互関係も複雑であって、完全に
わかっていない。バリスタ製品から必要な性能を得るた
めに、例えば組成物のガラスの面の再調製が必要であっ
て、例えば二酸化ケイ素のような結晶粒成長調製剤のみ
を変えることは必ずしも必要ない。種々の材料および添
加物は、例えばセラミックガラス構造の改良によってケ
イ素の増大水準の悪影響を相殺できるように複雑に反応
および共に作用する。従って、有効かつ有利な組成物の
開発は、ある程度経験的技術であって、組成物の各材料
および添加物の既知特性から得られる理論的考察によっ
て導かれる。
Table 2 shows a number of powder mixtures which have been found to be particularly suitable for the preparation of ceramic inks for use in the production of multilayer varistors by the screen sliver method. The amounts of the main components zinc oxide and additives of each category are given in mol% for each of the mixtures shown in the table. The desirable physical characteristics of the indicated powder mixture will be confirmed later when considering the preparation of the ceramic ink. However, Table 2
It is noted from Table 1 that the additives are present in different amounts depending on the mixture. The exact amount of additive selected in each category depends on the required purpose and performance of the varistor. For example, silicon dioxide is a stronger grain growth inhibitor than antimony oxide. However, the use of a large amount of silicon tends to lower the resistance of the grain boundary of the zinc oxide structure. To avoid possible problems associated with the use of high amounts of silicon, substitute different compositions with different balance of additives, depending on the required properties and performance of the final device, e.g. in terms of product life. Can be. The balance of functions and the interrelationship between the various additives is also complex and not completely understood. In order to obtain the required performance from the varistor product, for example, the glass face of the composition needs to be reconditioned, and it is not necessary to change only the grain growth regulator, for example, silicon dioxide. A variety of materials and additives react and work together in a complex manner so that the adverse effects of increased silicon levels can be offset, for example, by improving the ceramic glass structure. Therefore, the development of an effective and advantageous composition is a somewhat empirical technique, guided by theoretical considerations derived from the known properties of each material and additive of the composition.

【0029】 表 2 混合物 材 料 1 2 3 4 5 モル モル モル モル モル % % % % % 主成分 酸化亜鉛 96.9 94.9 96.3 97.3 97.2ガラス関係した添加物 2.1 2.5 3.2 1.7 1.6 酸化ビスマス ホウ酸 酸化クロム 酸化コバルト 酸化マンガン 酸化スズから選択結晶粒の成長調節剤 1.0 1.5 0.5 0.5 0.2 酸化アンチモン 酸化ケイ素 二酸化チタンから選択接合に関係した添加物 0.005 0.005 0.003 0.004 0.009 硝酸アルミニウム 酸化銀 酸化ニッケル − 0.7 − 0.5 1.0 水酸化マグネシウム − 0.5 − − −[0029] Table 2 mixture materials 1 2 3 4 5 mol mol mol mol mol%%%%% main component zinc oxide 96.9 94.9 96.3 97.3 97.2 Additives that glass relationship 2.1 2.5 3.2 1.7 1.6 bismuth borate chromium oxide cobalt oxide Manganese oxide Selective crystal growth regulator from tin oxide 1.0 1.5 0.5 0.5 0.2 Antimony oxide Silicon oxide Titanium dioxide Selective bonding related additive 0.005 0.005 0.003 0.004 0.009 Aluminum nitrate Silver oxide Nickel oxide Nickel oxide-0.7-0.5 1.0 Magnesium hydroxide − 0.5 − − −

【0030】表2に示した混合物の全てにおいて、モル
%は乾燥製品についての値である。
In all of the mixtures shown in Table 2, mol% is for dry product.

【0031】インキとして使用するには、セラミック粉
末混合物を適当な溶媒に懸濁させ、生成したインキ生成
物をチキソロトピー(すなわち、せん断速度に依存して
粘度が変わる)にさせる必要がある。チキソロトピー製
品は、典型的にせん断力の付加速度が遅いときには極め
て濃い又は粘着性の媒質のような挙動をするが、高せん
断速度下では低粘度の液体のように流動することができ
る。これを達成するために、乾燥粉末製品の望ましい範
囲の粒度と共に、溶媒およびキャリヤーとして有機材料
を組合せ使用する。
For use as an ink, it is necessary to suspend the ceramic powder mixture in a suitable solvent and to make the resulting ink product thixotropic (ie, the viscosity varies depending on the shear rate). Thixolotopy products typically behave like a very thick or sticky medium when the rate of shear is low, but can flow like a low viscosity liquid under high shear rates. To achieve this, a combination of organic materials is used as a solvent and carrier, with a desired range of particle sizes for the dry powder product.

【0032】代表的に、好適な粒度は約1.5μであ
る。粉末の予備製造段階で得られるバリスタ粉末は、一
般にかなり小さい粒度、例えば0.1〜0.2μの粒径
を有する。また、粒度の範囲は一般に比較的広く、粉末
は完全に均一でない。この乾燥粉末をバリスタ・セラミ
ック・インキに混合するのに適するようにするために、
粒度を大きくして粉末を均一にしなければならない。こ
れはか焼によって達成される。このか焼工程はラジアル
のバリスタ用の大部分の従来の粉末には通常必要ない
が、多層バリスタにはしばしば用いられる。か焼工程
は、購入した粉末を800℃〜920℃の温度で焼成す
ることからなる。そして次に焼成した粉末は摩砕工程に
かけて小さくする。
Typically, a preferred particle size is about 1.5μ. The varistor powder obtained during the powder pre-production stage generally has a rather small particle size, e.g. Also, the range of particle sizes is generally relatively wide and the powder is not completely uniform. To make this dry powder suitable for mixing with varistor ceramic ink,
The particle size must be large to make the powder uniform. This is achieved by calcination. This calcination step is not usually necessary for most conventional powders for radial varistors, but is often used for multilayer varistors. The calcination step consists in firing the purchased powder at a temperature between 800C and 920C. The next calcined powder is then reduced in a grinding process.

【0033】次にチキソトロピーのセラミック・インキ
を生成するために、か焼粉末に有機溶媒を添加する。そ
れらの有機溶媒としては、酢酸ブチル・ジオキシトール
又はテルペン・アルコールが含まれる。その有機材料は
懸濁粒子のキャリヤーとして作用する。粘度に影響を与
える材料は、主溶媒添加物と共にセラミック・インキの
レオロジーを制御するために添加する。
Next, an organic solvent is added to the calcined powder to produce a thixotropic ceramic ink. These organic solvents include butyl acetate dioxitol or terpene alcohol. The organic material acts as a carrier for the suspended particles. Materials that affect viscosity are added with the main solvent additives to control the rheology of the ceramic ink.

【0034】典型的に緑色であるセラミック・インキは
以下に記載するように前記成分から調製される。か焼粉
末は溶媒および粘度調節剤と一緒にボールミリング又は
他のミル法によって混合する。これらの成分の割合又は
量は表3に示す。粉砕後にさらに別の有機製品を添加し
て必要なインキ特性を得ると共に結合剤の機能を満た
す。結合剤はエチルセルロース,エチルヒドロキシセル
ロース又はロジン誘導体にすることができる。その結合
剤は有機およびセラミック粉末混合物の粘度に著しい影
響を与える。このため、それは粉砕工程の後で混合物に
添加する。最終のインキのチキソトロピー性を得るのに
必要な結合剤の全量を粉砕の前に添加すると、混合物の
粘度は過剰に増して、粉砕作業を損なうことになる。
A ceramic ink, which is typically green, is prepared from the above ingredients as described below. The calcined powder is mixed with the solvent and viscosity modifier by ball milling or other milling techniques. The proportions or amounts of these components are shown in Table 3. After milling, further organic products are added to obtain the required ink properties and fulfill the function of the binder. The binder can be ethylcellulose, ethylhydroxycellulose or a rosin derivative. The binder has a significant effect on the viscosity of the organic and ceramic powder mixture. For this, it is added to the mixture after the grinding step. If all of the binder required to obtain the thixotropic properties of the final ink is added before milling, the viscosity of the mixture will increase excessively and impair the milling operation.

【0035】従って、要約して粉末およびインキの調製
法を全体的に考えると、典型的に0.25μ以下の粒径
の粉末が出発点となる。これをか焼した後、粉砕して平
均粒径2.0μの粒子にする。次に特定の割合の溶媒を
この大きな粒度の生成物に添加する。次に有機材料およ
びセラミック粉末生成物のボール・ミリングを行う。こ
の工程中にその粒径は再び若干小さくなり、平均約1.
6μ±10%となる。この粒径の水準は粉末をインキ製
品中で比較的長時間に渡って懸濁させたままにできる。
粒度は満足なセラミック・インキの提供にかなり重要で
ある。粒度が小さ過ぎると、過剰量の溶媒が必要とな
り、均質な懸濁液を維持することも困難になる。これに
対し、粒度が大き過ぎると、粒子は重力の影響で沈降す
るので、粉末粒は有機溶媒材料および結合剤から分離し
てしまう。
Thus, in summary, considering the overall method of preparing powders and inks, a starting point is typically a powder having a particle size of 0.25 μm or less. After calcining, it is pulverized into particles having an average particle size of 2.0 μm. Next, a certain proportion of solvent is added to the large particle size product. Next, ball milling of the organic material and the ceramic powder product is performed. During this step the particle size again becomes slightly smaller, averaging about 1.
6 μ ± 10%. This level of particle size allows the powder to remain suspended in the ink product for a relatively long time.
Particle size is quite important in providing a satisfactory ceramic ink. If the particle size is too small, an excess of solvent will be required and it will be difficult to maintain a homogeneous suspension. On the other hand, if the particle size is too large, the particles settle under the influence of gravity, so that the powder particles are separated from the organic solvent material and the binder.

【0036】次の表3は、特定量のセラミック・インキ
を提供するためにボール・ミリングに必要なジルコニア
・シリンダ重量%と共に粉末および有機成分の重量%を
示す。この表に示した有機成分の量の限度は典型的に±
1%である。
Table 3 below shows the weight percent of powder and organic components along with the zirconia cylinder weight required for ball milling to provide the specified amount of ceramic ink. The limits for the amounts of organic components shown in this table are typically ±
1%.

【0037】 表 3 インキの体積(カ゛ロン ) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 〃 (リットル) 11.4 9.5 7.6 5.7 3.8 1.9 か焼粉末(g) 5635 4695.8 3756.7 2817.5 1878.3 939 溶媒(g) 1980 1650 1320 990 660 330 粘度調節剤(g) 38 31.7 25.3 19 12.7 6.4 ジルコニア・ シリンダー(g) 16000 13300 10600 8000 5300 2700 Table 3 Volume of ink (callon) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 l (liter) 11.4 9.5 7.6 5.7 3.8 1.9 Calcined powder (g) 5635 4695.8 3756.7 2817.5 1878.3 939 Solvent (g) 1980 1650 1320 990 660 330 Viscosity Modifier (g) 38 31.7 25.3 19 12.7 6.4 Zirconia cylinder (g) 16000 13300 10600 8000 5300 2700

【0038】本発明のセラミック・インキに使用する溶
媒,粘度調節剤および結合剤は天然の材料であって、低
毒性と高引火点を有する安全性の点において有利であ
る。同じ基準を満たす別の材料は、これらの好適な溶媒
の代わりに容易に入手できないけれども、それらは本発
明の範囲内にある。
The solvents, viscosity modifiers and binders used in the ceramic inks of the present invention are natural materials and are advantageous in terms of safety with low toxicity and high flash point. Alternative materials meeting the same criteria are not readily available in place of these suitable solvents, but they are within the scope of the present invention.

【0039】表3に示したように、前記の使用に従って
セラミック・インキの詳細な調製において、必要量の種
々の成分を慎重に秤量してボールミルに入れる。ボール
ミルは36〜42rpmの速度で約24時間回転させる
ことが望ましい。そのボールミリング工程に続くさらに
別の混合工程中に、そのセラミック・インキに結合剤を
添加する。その混合生成物は次に揮発性有機材料が失わ
れないように密封容器に貯蔵する。上記のせん断混合の
後に、インキは少なくとも24時間密封貯蔵のままにし
てければならない。その後でその粘度を測定してプリン
トに必要なその性質および安定性を決める。
As shown in Table 3, in the detailed preparation of the ceramic ink according to the above use, the required amounts of the various components are carefully weighed into a ball mill. The ball mill is preferably rotated at a speed of 36 to 42 rpm for about 24 hours. During a further mixing step following the ball milling step, a binder is added to the ceramic ink. The mixed product is then stored in a sealed container so that no volatile organic material is lost. After the above shear mixing, the ink must remain in sealed storage for at least 24 hours. The viscosity is then measured to determine its properties and stability required for printing.

【0040】粘度は適当な粘度計、例えばHaake粘
度計で測定する。これによって特定のセラミック・イン
キ試料のせん断応力とせん断速度との関係曲線を描く。
そのプロットは、せん断応力とせん断速度との間の必要
な関係又は標準曲線を備えることが望ましく、その標準
曲線を用いて、試料の数値は予め決めた特定の限度内に
入らなければならない。試料のせん断応力性能が標準曲
線の値と異なる場合には、インキは再処理してその粘度
を調節する。その標準曲線は、セラミック・インキを印
刷に使用する前にセラミック・インキの棚貯蔵中に粘度
を変えさせることもできる。
The viscosity is measured with a suitable viscometer, for example, a Haake viscometer. This draws a relationship curve between shear stress and shear rate for a particular ceramic ink sample.
The plot desirably comprises the necessary relationship or standard curve between shear stress and shear rate, using which the numerical value of the sample must fall within certain predetermined limits. If the shear stress performance of the sample differs from the value of the standard curve, the ink is reprocessed to adjust its viscosity. The standard curve also allows the viscosity to change during shelf storage of the ceramic ink prior to using the ceramic ink for printing.

【0041】セラミック・インキに含まれる有機材料は
多層セラミック・バリスタ製品の製造においてインキの
流動および塗布をさせるだけの作用をする。次の形成さ
れた生成物の焼成中に、全ての有機材料は蒸発して、焼
結した構造物に電極材料の間層(インターリーブ層)と
共にセラミック粉末のみを後に残す。
The organic material contained in the ceramic ink serves only to flow and apply the ink in the manufacture of the multilayer ceramic varistor product. During the subsequent firing of the formed product, all the organic material evaporates, leaving behind only the ceramic powder in the sintered structure along with the interleaving layer of the electrode material.

【0042】以上、説明のために本発明の種々の実施例
を説明したが、それらは限定を意味しない。特許請求の
範囲および意図を逸脱することなく、当業者には本発明
の実施例の変化および改良がありうることは明らかであ
る。
While various embodiments of the present invention have been described above for purposes of illustration, they are not meant to be limiting. It will be apparent to those skilled in the art that variations and modifications may be made to the embodiments of the present invention without departing from the scope and spirit of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】多層バリスタを製造する一連の工程を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a series of steps for manufacturing a multilayer varistor.

【図2】本発明に従ったセラミック・インキのせん断応
力とせん断速度との関係曲線を示す図形である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship curve between shear stress and shear rate of a ceramic ink according to the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 デレク・エー・ニッカー 英国、ノーフォーク エヌアール 31 9エヌエス、グレート ヤーマウス、ベ ルトン、セント ジョーンズ ロード 24 (72)発明者 ジョン・エム・シュリーブ 英国、ノーフォーク エヌアール 14 7ティーエッチ、ノーリッジ、フレミン ガム アール、セント アンネズ ロー ド 32 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 7/02 - 7/22 Continued on the front page (72) Inventor Derek A. Nicker, UK, Norfolk N. 319 N.S., Great Yarmouth, Belton, St. John's Road 24 (72) Inventor John M. Shreve, UK, Norfolk N.R. , Norwich, Flemingham R, St. Anne's Road 32 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01C 7/ 02-7/22

Claims (41)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 酸化亜鉛;少なくとも1つの酸化ビスマ
ス,ホウ酸,酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガン
および酸化スズからなる群から選んだセラミックの構造
に影響を与える複数の添加物;少なくとも酸化アンチモ
ン,二酸化ケイ素,および二酸化チタンからなる群から
選んだ結晶粒成長に影響を与える少なくとも1つの添加
物;有機溶媒キャリヤー;粘度に影響を与える有機添加
物;および有機結合剤,からなることを特徴とするバリ
スタの製造用組成材料。
A zinc oxide; a plurality of additives that affect the structure of a ceramic selected from the group consisting of at least one of bismuth oxide, boric acid, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, and tin oxide; At least one additive that affects grain growth selected from the group consisting of silicon dioxide and titanium dioxide; an organic solvent carrier; an organic additive that affects viscosity; and an organic binder. Composition material for varistor production.
【請求項2】 前記セラミックの構造に影響を与える複
数の添加物が、少なくとも酸化ビスマス,酸化コバルト
および酸化マンガンを含むことを特徴とする請求項1の
組成材料。
2. The composition material according to claim 1, wherein the plurality of additives affecting the structure of the ceramic include at least bismuth oxide, cobalt oxide and manganese oxide.
【請求項3】 さらに、少なくとも硝酸アルミニウムお
よび酸化銀からなる群から選んだ電気性能に影響を与え
る添加物からなることを特徴とする請求項1の組成材
料。
3. The composition material according to claim 1, further comprising an additive that affects electrical performance selected from the group consisting of aluminum nitrate and silver oxide.
【請求項4】 さらに、少なくとも硝酸アルミニウムお
よび酸化銀からなる群から選んだ電気性能に影響を与え
る少なくとも1つの添加物からなる請求項2の組成材
料。
4. The composition of claim 2 further comprising at least one additive affecting electrical performance selected from the group consisting of aluminum nitrate and silver oxide.
【請求項5】 さらに別の添加物として酸化ニッケルを
含む請求項1の組成材料。
5. The composition according to claim 1, further comprising nickel oxide as another additive.
【請求項6】 さらに別の添加物として酸化ニッケルを
含む請求項2の組成材料。
6. The composition material according to claim 2, further comprising nickel oxide as another additive.
【請求項7】 さらに別の添加物として酸化ニッケルを
含む請求項3の組成材料。
7. The composition material according to claim 3, further comprising nickel oxide as another additive.
【請求項8】 さらに別の添加物として水酸化マグネシ
ウムを含む請求項1の組成材料。
8. The composition of claim 1, further comprising magnesium hydroxide as another additive.
【請求項9】 さらに別の添加物として水酸化マグネシ
ウムを含む請求項2の組成材料。
9. The composition according to claim 2, further comprising magnesium hydroxide as another additive.
【請求項10】 さらに別の添加物として水酸化マグネ
シウムを含む請求項3の組成材料。
10. The composition according to claim 3, further comprising magnesium hydroxide as another additive.
【請求項11】 さらに別の添加物として水酸化マグネ
シウムを含む請求項4の組成材料。
11. The composition of claim 4, further comprising magnesium hydroxide as another additive.
【請求項12】 酸化亜鉛94〜98モル%;少なくと
も酸化ビスマス,酸化ホウ素,酸化クロム,酸化コバル
ト,酸化マンガンおよび酸化スズから成る群から選んだ
セラミックの構造に影響を与える複数の添加物1〜4モ
ル%;少なくとも酸化アンチモン,二酸化ケイ素および
二酸化チタンからなる群から選んだ結晶粒成長に影響を
与える少なくとも1つの添加物0.1〜1.6モル%;
有機溶媒キャリヤー;粘度に影響を与える有機添加物;
および有機結合剤,からなることを特徴とするバリスタ
の製造用組成材料。
12. A composition comprising: 94 to 98 mol% of zinc oxide; at least one additive which affects the structure of a ceramic selected from the group consisting of at least bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide. 4 mol%; at least 0.1 to 1.6 mol% of at least one additive affecting grain growth selected from the group consisting of antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide;
Organic solvent carriers; organic additives affecting viscosity;
And an organic binder.
【請求項13】 さらに、少なくとも硝酸アルミニウム
および酸化銀からなる群から選んだ電気性能に影響を与
える添加物0.002〜0.01モル%から成る請求項
12の組成材料。
13. The composition material according to claim 12, further comprising 0.002 to 0.01 mol% of an additive that affects electric performance selected from the group consisting of aluminum nitrate and silver oxide.
【請求項14】 さらに別の添加物として酸化ニッケル
0.6〜1.1モル%を含む請求項12の組成材料。
14. The composition material according to claim 12, further comprising 0.6 to 1.1 mol% of nickel oxide as another additive.
【請求項15】 さらに別の添加物として酸化ニッケル
0.6〜1.1モル%を含む請求項13の組成材料。
15. The composition material according to claim 13, further comprising 0.6 to 1.1 mol% of nickel oxide as another additive.
【請求項16】 さらに別の添加物として水酸化マグネ
シウムを少なくとも0.4モル%含む請求項12の組成
材料。
16. The composition of claim 12, further comprising at least 0.4 mol% of magnesium hydroxide as another additive.
【請求項17】 さらに別の添加物として水酸化マグネ
シウムを少なくとも0.4モル%含む請求項13の組成
材料。
17. The composition of claim 13 further comprising at least 0.4 mol% of magnesium hydroxide as a further additive.
【請求項18】 さらに別の添加物として水酸化マグネ
シウムを少なくとも0.4モル%含む請求項14の組成
材料。
18. The composition of claim 14 further comprising at least 0.4 mol% of magnesium hydroxide as a further additive.
【請求項19】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項1の組成材料。
19. The composition of claim 1, wherein the inorganic constituent material is in particulate and powder form, and wherein the granular or powdered material has an average particle size of about 2 microns or less.
【請求項20】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項3の組成材料。
20. The composition of claim 3, wherein the inorganic constituent material is in particulate and powder form, and wherein the particulate or powdered material has an average particle size of about 2 microns or less.
【請求項21】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項5の組成材料。
21. The composition of claim 5, wherein the inorganic constituent material is granular and powdered, and the average particle size of the granular or powdered material is about 2 microns or less.
【請求項22】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項8の組成材料。
22. The composition of claim 8, wherein the inorganic constituent material is granular and powdered, and the average particle size of the granular or powdered material is about 2 microns or less.
【請求項23】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項12の組成材料。
23. The composition of claim 12, wherein the inorganic constituent material is granular and powdery, and wherein the granular or powdery material has an average particle size of about 2 microns or less.
【請求項24】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項13の組成材料。
24. The composition of claim 13, wherein the inorganic constituent material is granular and powdered, and the average particle size of the granular or powdered material is less than about 2 microns.
【請求項25】 無機構成材料が粒状および粉末状であ
って、該粒状または粉末状材料の平均粒径が約2ミクロ
ン以下である請求項14の組成材料。
25. The composition of claim 14, wherein the inorganic constituent material is granular and powdered, and the average particle size of the particulate or powdered material is less than about 2 microns.
【請求項26】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項1の組成材料。
26. The composition of claim 1, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項27】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項3の組成材料。
27. The composition of claim 3, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項28】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項5の組成材料。
28. The composition of claim 5, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項29】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項8の組成材料。
29. The composition of claim 8, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項30】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項12の組成材料。
30. The composition of claim 12, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項31】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項13の組成材料。
31. The composition according to claim 13, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項32】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項14の組成材料。
32. The composition of claim 14, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項33】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項15の組成材料。
33. The composition of claim 15, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項34】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項16の組成材料。
34. The composition of claim 16, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項35】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項17の組成材料。
35. The composition of claim 17, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項36】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項18の組成材料。
36. The composition of claim 18, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項37】 有機成分の相対割合は、構成材料の有
機成分と無機成分の混合体が懸濁液の形態であるように
選ぶ請求項19の組成材料。
37. The composition of claim 19, wherein the relative proportions of the organic components are selected such that the mixture of the organic and inorganic components of the constituent material is in the form of a suspension.
【請求項38】 (イ)(a) 酸化亜鉛,(b) 少なくとも
1つの酸化ビスマス,酸化ホウ素,酸化クロム,酸化コ
バルト,酸化マンガンおよび酸化スズからなる群から選
んだセラミックの構造に影響を与える複数の添加物,お
よび(c) 少なくとも酸化アンチモン,二酸化ケイ素およ
び二酸化チタンからなる群から選んだ結晶粒成長に影響
を与える少なくとも1つの添加物からなる粒状または粉
末状組成材料をか焼する工程;および(ロ)該か焼した
組成材料を有機溶媒キャリヤー,粘度に影響を与える有
機添加物および有機結合剤と混合する工程から成ること
を特徴とするバリスタの製造用組成材料の製造方法。
38. (a) affecting the structure of a ceramic selected from the group consisting of (a) zinc oxide, (b) at least one of bismuth oxide, boron oxide, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and tin oxide; Calcining a particulate or powdered composition material comprising a plurality of additives and (c) at least one additive that affects grain growth selected from the group consisting of at least antimony oxide, silicon dioxide and titanium dioxide; And (b) mixing the calcined composition with an organic solvent carrier, an organic additive that affects viscosity, and an organic binder.
【請求項39】 前記添加物は前記混合工程の前記第1
段階で添加し、前記結合剤は該混合工程の第1段階の後
で添加し、前記結合剤は前記混合工程の第2段階で組成
材料の他の成分と混合することを特徴とする請求項38
の方法。
39. The method according to claim 39, wherein the additive is added to the first in the mixing step.
The method of claim 1 wherein the binder is added after the first stage of the mixing process and the binder is mixed with other components of the composition material during the second stage of the mixing process. 38
the method of.
【請求項40】 前記混合工程の前記第1段階が摩砕工
程からなる請求項38の方法。
40. The method of claim 38, wherein said first step of said mixing step comprises a milling step.
【請求項41】 前記混合工程の前記第1段階が摩砕工
程からなる請求項39の方法。
41. The method of claim 39, wherein said first step of said mixing step comprises a milling step.
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