JPS62293702A - Manufacture of ceramic zinc oxide varistor material - Google Patents

Manufacture of ceramic zinc oxide varistor material

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JPS62293702A
JPS62293702A JP62143946A JP14394687A JPS62293702A JP S62293702 A JPS62293702 A JP S62293702A JP 62143946 A JP62143946 A JP 62143946A JP 14394687 A JP14394687 A JP 14394687A JP S62293702 A JPS62293702 A JP S62293702A
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JP
Japan
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sintering
manufacturing
varistor
viii
varistor material
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JP62143946A
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Japanese (ja)
Inventor
エレン、イフエルスチツフエー
カタリーナ、ザイツ
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00Compounds of zinc
    • C01G9/02Oxides; Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-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
    • 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
    • H01C7/105Varistor cores
    • H01C7/108Metal oxide
    • H01C7/112ZnO type

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] この発明は、酸化亜鉛をベースとしてコバルト及び/又
はマンガン及び/又はアンチモン及び/又はビスマスを
添加し、場合によっては補助的にクロム及び/又はアル
ミニウム及び/又はバリウムなどを添加したセラミック
質のバリスタ材料の製法と用途に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] This invention uses zinc oxide as a base and adds cobalt and/or manganese and/or antimony and/or bismuth, and in some cases The present invention relates to a method for producing and using a ceramic varistor material to which chromium and/or aluminum and/or barium are supplementarily added.

[従来の技術] バリスタは、カットオフ電圧(カー/ トオフ電界強さ
×厚さ)未満の値で高抵抗特性を有し、このカー/ ト
オフ電圧に到達すると全く突然低抵抗になる電気部品で
ある。バリスタは過電圧保護要素として用いられ、しか
も低電圧設備、密閉され几半導体電子回路のためばかり
ではなく高電圧設備のためにも例えば避雷器として用い
られる。
[Prior Art] A varistor is an electrical component that has a high resistance characteristic at a value below the cut-off voltage (cart/off electric field strength x thickness) and suddenly becomes low in resistance when this cart/off voltage is reached. be. Varistors are used as overvoltage protection elements and are used not only for low-voltage installations, hermetically sealed semiconductor electronic circuits, but also for high-voltage installations, for example as lightning arresters.

特に酸化亜鉛をベースとしこれにコバルト及び/又はマ
ンガン及びアンチモン及びビスマスを添加元素として添
加したセラミック材料から、バリスタを作ることが知ら
れている。場合によって用いられる別の添加元素はクロ
ム、アルミニウム、バリウムなどである。用いられる元
素の酸化物から粉末状の混合物を作り、この混合物から
プレス、印刷、フィルム伸展などにより成形体を作り、
この成形体を焼結してセラミック材料にすることが知ら
れている。場合によっては原料の混合物にまず置換プロ
セスを加え、場合によっては続いて粉砕を行う、しかし
置換プロセスは部分的にないし全体的に焼結期間中も進
行し得る。
In particular, it is known to make varistors from ceramic materials based on zinc oxide to which cobalt and/or manganese and antimony and bismuth are added as additional elements. Other additive elements that may be used include chromium, aluminum, barium, etc. A powder mixture is made from the oxides of the elements used, and a molded body is made from this mixture by pressing, printing, film stretching, etc.
It is known to sinter this compact into a ceramic material. If appropriate, the mixture of raw materials is first subjected to a displacement process, optionally followed by comminution, but the displacement process can also proceed partially or entirely during the sintering period.

原料として用いられる元素の選択を別として、完成され
たバリスタの特性と品質とに対しては、どのような粒子
成長が焼結中に進行し又は得られるかが重要な役割を演
じ、その際焼結温度すなわち焼結過程の保持期間の温度
がこのために非常に重要である。焼結温度を高めれば、
完成したセラミック質のバリスタ材料の粒度が大きくな
ることが知られている。先の記述に基づき作られた前記
材料にとっては、とりわけバリスタ効果を得るために8
00℃を越える最低焼結温度が少なくとも必要である。
Apart from the selection of the elements used as raw materials, the type of grain growth that occurs or is obtained during sintering plays an important role in the properties and quality of the finished varistor. The sintering temperature, ie the temperature during the holding period of the sintering process, is very important for this purpose. If the sintering temperature is increased,
It is known that the grain size of the finished ceramic varistor material increases. For said materials made according to the above description, in particular 8
A minimum sintering temperature above 00°C is required.

極細粒のバリスタ材ネ1は高いカットオフ電圧のために
特に興味を持たれているけれども、このバリスタ材料は
周知のように比較的低い焼結温度を必要とし、しかも焼
結は始まるがしかしバリスタ効果が著しく低下するか又
は全く得られないような低い温度を必要とする。
Although ultrafine-grained varistor materials are of particular interest due to their high cut-off voltages, this varistor material is known to require relatively low sintering temperatures, and although sintering begins, the varistor Requires such low temperatures that the effectiveness is significantly reduced or not achieved at all.

[発明が解決しようとする問題点] この発明は、従来の技術水準に比べて改良されたバリス
タ特性値、一層高い応答傾創率及び/又は一層高い破壊
電界強さならびに特にできる限り明確な望ましくは高い
カットオフ電圧を有するバリスタ材料を、酸化亜鉛をベ
ースとして作ることを目的とする。更にこの発明は、製
造パラメータの正確な維持の必要性に関して製造方法を
容易にすることを目的とする。更にこの発明は、バリス
タ材料が例えば厚nλバリスタ、多層バリスタ、小形高
電圧バリスタなどの特殊な用途に特に適するように、か
かるバリスタ材料を製造することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention provides improved varistor characteristic values, a higher response gradient and/or a higher breakdown field strength compared to the state of the art and, in particular, aims to create a varistor material with a high cut-off voltage based on zinc oxide. Furthermore, the invention aims to facilitate the manufacturing method with regard to the need for accurate maintenance of manufacturing parameters. Furthermore, the invention aims at producing such a varistor material in such a way that it is particularly suitable for special applications such as, for example, nλ-thickness varistors, multilayer varistors, compact high-voltage varistors, etc.

[問題点を解決するための手段] この目的はセラミック質のバリスタ材料の製法において
、バリスタ材料に含まれる個々の元素の溶解可能な原料
を選定し、これらの溶解された物質から成る原料の混合
物として共通の溶液を作り、この共通の溶液を噴霧反応
法に従って琳続処理し、続いて成形と焼結を行うことに
より達成される。
[Means for solving the problem] This purpose is to select raw materials that can dissolve individual elements contained in the varistor material, and to create a mixture of raw materials consisting of these molten substances in the manufacturing method of ceramic varistor materials. This is achieved by preparing a common solution as a material, subjecting this common solution to continuous processing according to the spray reaction method, and subsequently performing molding and sintering.

この発明は、特殊な調整手段によりこれまでの長年にわ
たる開発にもかかわらずなお著しい改良が達成できるこ
とが確かめられたことに基づいている。この発明によれ
ば低い焼結温度(900℃未満特に850℃未満)を使
用する際にも、優れた電気的値(特に高い非線形係数α
)及び細粒性が得られる。
The invention is based on the finding that, despite many years of development, significant improvements can still be achieved by means of special adjustment means. According to the invention, even when using low sintering temperatures (below 900°C, especially below 850°C), excellent electrical values (especially high nonlinear coefficient
) and fine-grained properties are obtained.

この発明により均一なセラミック質のバリスタ材料が得
られる。ガラスフリットつまりガラスコンパウンドの中
に埋め込まれたバリスタ材料も存在する。付言すればか
かる材料は電気的な値が劣っている。
This invention provides a uniform ceramic varistor material. There are also glass frits or varistor materials embedded within a glass compound. Additionally, such materials have poor electrical values.

[実施例] 次にこの発明に基づく製法の一実施例と、この方法に基
づき製造されたバリスタ材料を用いた三つの製品例とを
示す図面により、この発明の詳細な説明する。
[Example] Next, the present invention will be described in detail with reference to drawings showing an example of the manufacturing method based on the present invention and three product examples using the varistor material manufactured based on this method.

第6図は、従来用いられたバリスタセラミックZno9
+Coo、o+Mno、ozBio、o3Sbo、o3
0のバリスタ特性のダイヤグラム(電界強さと電流密度
との関係)を示し、しかも曲線工ないし6に応じて、焼
結過程における1100℃から下がって800℃までの
焼結温度と、それぞれ2時間及び20時間の保持時間と
に対する六つの焼結例の特性を示す。バリスタ試料のた
めに用いられた原料の調合は従来の技術に基づいた。図
から明らかに分るように1000℃/2h(曲線3)及
び900℃/2h(曲線4)の際の焼結だけが実際に使
用可能な値を与える。特に第6図に示すように、800
℃の焼結では時間に無関係にバリスタ効果が全く得られ
ない。
Figure 6 shows the conventionally used varistor ceramic Zno9.
+Coo, o+Mno, ozBio, o3Sbo, o3
0 shows a diagram of the varistor characteristics (relationship between electric field strength and current density), and also shows the sintering temperature from 1100°C to 800°C in the sintering process for 2 hours and 600°C, respectively. Figure 2 shows the properties of six sintered examples for a holding time of 20 hours. The formulation of raw materials used for the barista samples was based on conventional techniques. As can clearly be seen from the figure, only sintering at 1000° C./2 h (curve 3) and 900° C./2 h (curve 4) gives values that can be used in practice. In particular, as shown in Figure 6, 800
When sintering at ℃, no varistor effect is obtained regardless of the time.

第6図に示す結果とは対照的に、第5図はこの発明によ
って得られた大きな進歩を示す。ここでもバリスタ材料
は同一であり、第5図の四つの曲線工ないし4が示すよ
うに、1100℃/2hから800℃/2hまで下がっ
てさえも非常に良好なバリスタ特性が得られる。aoo
’cというまさに非常に低い焼結温度(曲線4)で優れ
たバリスタ特性が得られるということが特徴的であり、
800℃では第6図に示す対応する曲線はバリスタ効果
の徴候さえ示さない。
In contrast to the results shown in FIG. 6, FIG. 5 shows the significant advance achieved by the present invention. Again, the varistor material is the same, and very good varistor properties are obtained even down from 1100° C./2h to 800° C./2h, as shown by the four curves 4 in FIG. aoo
It is characterized by the fact that excellent varistor characteristics can be obtained at a very low sintering temperature of 'c' (curve 4).
At 800° C. the corresponding curve shown in FIG. 6 does not even show any sign of a varistor effect.

第1表及び第2表は対応する結果を示し、第1表はこの
発明による調整に対するものを焼結温度、電界強さ、非
線形係数について示し、第2表は従来の調整に対するも
のである。
Tables 1 and 2 show the corresponding results, Table 1 for the inventive adjustment in terms of sintering temperature, electric field strength, nonlinear coefficient, and Table 2 for the conventional adjustment.

表  1 “Zno9+Coo、o+Mno、ozBio、o:+
Sbo、o30 ”本発明衣  2 “Zn+1.91cOO,O+Mno、 ozBio、
 o3sbo、 030”従来第1図はこの発明に基づ
く調整工程を示す。この発明によれば酢酸亜鉛、酢酸コ
バルト、酢酸マンガン、酢酸アンチモン及び硝酸ビスマ
スが、添加された酸化亜鉛バリスタセラミックの既に論
議された実施例のために原料として用いられる。亜鉛、
コバルト、アンチモン、及びマンガンの酢酸塩の代わり
に、これらの元素の相応の硝酸塩を用いることもできる
。ここに考慮された原料の溶解度が重要である。亜鉛系
、コバルト系及び、マンガン系の原料に対しては水が好
適の溶媒である。
Table 1 “Zno9+Coo, o+Mno, ozBio, o:+
Sbo, o30 "Invention Clothes 2" Zn+1.91cOO, O+Mno, ozBio,
o3sbo, 030"Conventional Figure 1 shows the preparation process according to the invention. According to the invention, zinc acetate, cobalt acetate, manganese acetate, antimony acetate and bismuth nitrate are added to the previously discussed zinc oxide varistor ceramic. Zinc,
Instead of the acetates of cobalt, antimony and manganese, the corresponding nitrates of these elements can also be used. The solubility of the raw materials considered here is important. Water is the preferred solvent for zinc-based, cobalt-based, and manganese-based raw materials.

酢酸アンチモンに対しては高温の酢酸が特に適する。硝
酸ビスマスに対しては溶媒として水と硝酸との混合域を
用いることが推奨される。付言すればこれらの溶液は実
際上任意の期間貯蔵できる。
Hot acetic acid is particularly suitable for antimony acetate. For bismuth nitrate, it is recommended to use a mixed range of water and nitric acid as the solvent. Additionally, these solutions can be stored for virtually any period of time.

前記の個々の原料は前記のバリスタセラミックのために
それぞれ必要な量で混合され、更にその際その混合物は
溶液である。この混合溶液はそれ自体公知の噴霧反応法
に基づきin続処理される。
The individual raw materials mentioned above are mixed in the amounts required in each case for the above-mentioned varistor ceramic, and the mixture is then a solution. This mixed solution is further processed in a spray reaction method known per se.

この反応噴霧は圧電セラミック材料に対して、既にドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第3407059号公報及び
同第3409815号公報に記載されている。
This reactive atomization has already been described for piezoelectric ceramic materials in DE 34 07 059 and DE 3 409 815.

この反応噴霧に対してはドイツ連邦共和国特許出願公開
第3407059号公報に記載の第7図に示す装置を用
いることができる。第7図で100は加熱可能な室を示
し、この室の内部109では供給された溶液107の成
分の反応が行われる。超音波霧化器を用いて溶液107
を霧108に霧化することができる。116と1161
 はガス供給管を示す。矢印111は流れを示す。11
0は反応分離された酸化亜鉛を示し、その粒子の中にし
かも粒子内部にも、溶液107の中に同様に存在する添
加物質が非常に均一に分散されている。
For this reaction spray, an apparatus shown in FIG. 7 described in German Patent Application No. 3407059 can be used. In FIG. 7, 100 indicates a heatable chamber, and inside 109 of this chamber the components of the supplied solution 107 are reacted. Solution 107 using an ultrasonic atomizer
can be atomized into fog 108. 116 and 1161
indicates a gas supply pipe. Arrows 111 indicate the flow. 11
0 indicates reaction-separated zinc oxide, and the additive substance, which is also present in the solution 107, is very uniformly dispersed within the particles as well as inside the particles.

それ自体公知のこの工程の詳細は、エレン、イベルスー
ティ7工−(Ellen  Ivers−Tiff6e
)著印刷物「プログクシ1ン オブ ポーラス ピエゾ
エレクトリック セラミック フロム ケミカリ プリ
ペアド ロウ マテリアルズ(Production 
of Porous PiezoelectricCe
ramic  from  Chemically  
Prepared  Raw  Materi−als
 ) J 、  フェロエレクトリックス(Ferro
−electrics )、1986年に記載されてい
る。
Details of this process, which is known per se, can be found in Ellen Ivers-Tiff6e.
)'s printed matter ``Proxy 1 of Porous Piezoelectric Ceramic from Chemically Prepared Raw Materials (Production
of Porous PiezoelectricCe
ramic from Chemically
Prepared Raw Materials
) J, Ferro Electrics
-electrics), 1986.

反応噴霧の重要な特徴は、混合溶液が超音波霧化器を介
して高温の室の中に噴霧されることである。そこを支配
している高温が乾燥をもたらすばかりでなく、混合溶液
の成分の相互の反応をも促進する。それによりこの反応
噴霧の際に発生する酸化亜鉛の中の添加物質の分布の極
めて高い均一性が得られる0反応噴霧生成物が例えばサ
イクロンの中で分離され例えば連続的に装置から取り出
される。こうして相応に誼換された材料が得られ、この
材料が場合によっては結合剤を添加して成形体に加工さ
れる。しかしながらこの工程の前に場合によってはなお
一つの補助的な6換プロセスを700℃以下の温度で挿
入でき、場合によっては続いて製粉機により再粉砕でき
る。
An important feature of reactive spraying is that the mixed solution is sprayed into a hot chamber via an ultrasonic atomizer. The prevailing high temperatures not only lead to drying, but also promote the mutual reaction of the components of the mixed solution. The reaction spray product, with which a very high homogeneity of the distribution of the additive material in the zinc oxide generated during this reaction spray is obtained, is separated off, for example in a cyclone, and removed, for example, continuously from the device. In this way, a correspondingly modified material is obtained, which is processed into shaped bodies, optionally with the addition of a binder. However, this step can optionally also be preceded by a further auxiliary hexaconversion process at temperatures below 700° C. and optionally followed by re-grinding in a flour mill.

成形は要求されるバリスタの所定の形状に従って行われ
る0例えば板又はブロックがプレスされる。基板上の層
は印刷により作られるのが有利である。自立性のフィル
ムはフィルム伸展により作られるのが有利である。印刷
及びフィルム伸展は、特に厚膜バリスタ及び多層バリス
タの際に使用される手段である。これらの両分野に対し
てはこの工程で更に電極の塗布も行われ、この電極は後
になっては、例えば基板とこの基板上に塗布されたバリ
スタ厚膜との間に又は多層バリスタの個々の層の間に、
もはや塗布できない、これに加えて、従来の厚膜バリス
タ及び多層バリスタに対してはプラチナ、パラジウム又
は相応の耐高温性の電極材料が絶対に必要であったとい
うことを述べておこう、これに反してこの発明では例え
ば銀、銅などのような比較的卑な金属をもその代わりに
用いることができる。これはこの発明では次の焼結の際
に900℃未満更には800℃以下の温度で済ますこと
ができ、それにもかかわらず非常に良好なバリスタ特性
(第5図参照)を保証することが可能だからである。
The shaping is carried out according to the desired shape of the varistor, for example a plate or a block is pressed. Advantageously, the layers on the substrate are produced by printing. Advantageously, the self-supporting film is produced by film stretching. Printing and film stretching are methods used in particular in thick film varistors and multilayer varistors. For both of these areas, the process also involves the application of electrodes, which can later be used, for example, between the substrate and the varistor thick film applied on this substrate or between the individual varistors of a multilayer varistor. Between the layers,
In addition, it should be mentioned that for conventional thick-film varistors and multilayer varistors platinum, palladium or correspondingly high-temperature resistant electrode materials were absolutely necessary. On the other hand, in the present invention, relatively base metals such as silver, copper, etc. can also be used instead. This means that with this invention, the subsequent sintering can be done at a temperature of less than 900°C, even less than 800°C, and despite this, very good varistor properties (see Figure 5) can be guaranteed. That's why.

成形により得られる物体は素体とも呼ばれる。The object obtained by molding is also called an elementary body.

続いて行われる素体の焼結は例えば連続炉の中で行われ
、しかも先に第5図で述べた温度、すなわち700℃な
いし900℃未満望ましくは700℃ないし850℃未
満の温度で行われる。この発明によれば700℃ないし
800’ Cの温度で間に合わせることさえ可能である
。まさに最後に述べたこの低い温度は厚膜バリスタ(例
えばアルミナから成る基板上に塗布され、基板とバリス
タ層との間に例えば銀、銅などから成る電極を備えたバ
リスタ層)にとって特に有利である。なぜならばバリス
タ効果の特性に関して損害を被ること無く、材料の熱ひ
ずみ及び熱負荷がそれぞれ最小に維持できるからである
The subsequent sintering of the element body takes place, for example, in a continuous furnace and at the temperatures previously mentioned in FIG. . According to the invention it is even possible to make do with temperatures of 700°C to 800'C. This very last-mentioned low temperature is particularly advantageous for thick-film varistors (varistor layers coated on a substrate made of, for example, alumina, with electrodes made of, for example, silver, copper, etc., between the substrate and the varistor layer). . This is because the thermal strain and thermal load of the material can each be kept to a minimum without suffering any damage in terms of the properties of the varistor effect.

できる限り低い焼結温度で作業しようと努力する代わり
にこの発明は900℃ないし1100’c特に1000
℃ないし1100℃の高い温度で焼結する際にも長所を
もたらす、特に第5図に示す曲線1及び2により焼結さ
れたバリスタセラミックが、(第6図の曲線の対応して
焼結された材料に比べて)非常に粒子が細かいことが意
外にも確かめられた。この発明では、種々の高い焼結温
度と焼結時間とが細粒性に影響することが非常に少ない
、つまり粗粒のセラミックを生じないということが確か
められている。
Instead of striving to work at as low a sintering temperature as possible, the present invention provides a sintering temperature of 900°C to 1100'C, especially 1000
In particular, varistor ceramics sintered according to curves 1 and 2 shown in FIG. 5 (sintered according to the curves 1 and 2 in FIG. It was surprisingly confirmed that the particles were extremely fine (compared to other materials). In this invention, it has been determined that various high sintering temperatures and sintering times have very little effect on the fineness, ie, do not result in coarse-grained ceramics.

すなわち第5図の曲線に示すように、種々の高い焼結温
度により種々の高いカットオフ電界強さくバリスタの厚
さが相応の場合にはこの値はバリスタのカットオフ電圧
である)が得られる。
That is, as shown in the curve in Figure 5, with various high sintering temperatures, various high cut-off electric field strengths (if the thickness of the varistor is appropriate, this value is the cut-off voltage of the varistor) are obtained. .

焼結温度を高めれば、この発明に基づくセラミック質の
バリスタ材料の多孔性の低下つまり密度の増加が得られ
る、ということが基本的に成立する。材料の多孔性の低
下は特に高電圧バリスタにとって重要である。なぜなら
ば材料の絶縁破壊強さは著しくこの特性に関係するから
である。しかし従来の技術水準に基づく材料では、高い
焼結温度は必然的に粗粒の組織をもたらす、バリスタ効
果の機能は個々の粒子の特性であるから、従来の技術に
よれば高電圧バリスタを(電極の間で測って)比較的厚
くするという必要性が生じる。
It basically holds that increasing the sintering temperature results in a reduction in the porosity and thus an increase in the density of the ceramic varistor material according to the invention. Reducing the porosity of the material is particularly important for high voltage varistors. This is because the dielectric breakdown strength of the material is significantly related to this property. However, in materials based on the conventional state of the art, high sintering temperatures inevitably result in a coarse-grained structure, and since the function of the varistor effect is a characteristic of individual particles, according to the conventional technology, high voltage varistors ( This creates a need for a relatively thick layer (measured between the electrodes).

この発明に基づくセラミック質のバリスタ材料の高い焼
結温度にもかかわらす細粒の組織では、バリスタを相応
に小さい厚さで形成することができる。このことは使用
する又は処理すべき材料の明らかな節約をもたらす。
Despite the high sintering temperatures of the ceramic varistor material according to the invention, the fine-grained structure allows the varistors to be produced with correspondingly small thicknesses. This results in a clear saving in the materials used or to be processed.

第2図は厚Hタバリスタlの横から見た断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of the thick H-tavaristor l seen from the side.

2は例えばアルミナから成る小基板であり、3はこの小
基板上に設けられ焼結されたセラミック質のバリスタ材
料から成る層を示す、4と5は平たい電極層を示す、電
極層4は図に示すように小基板とバリスタ層3との間に
設けられ、かつ電極層は焼結すべきバリスタ層3の塗布
の前に既に小基板2の表面上に塗布されていなければな
らない、あらゆる場合にこの電極層4は焼結プロセスの
期間に既に存在し、かつ電極層は焼結プロセスで生じる
作用に耐えられなければならない。
2 is a small substrate made of, for example, alumina; 3 is a layer made of sintered ceramic varistor material provided on this small substrate; 4 and 5 are flat electrode layers; electrode layer 4 is shown in the figure; In all cases, an electrode layer is provided between the sub-substrate and the varistor layer 3 as shown in FIG. This electrode layer 4 is already present during the sintering process and must be able to withstand the effects occurring in the sintering process.

この発明では800℃以下の低い焼結温度が可能である
た・つに、電極4に対して銀、銅などを用いることがで
きる。
In this invention, a low sintering temperature of 800° C. or less is possible, and silver, copper, etc. can be used for the electrode 4.

第3図は多層バリスタ11の一部分の横から見た断面図
を示し、このバリスタはバリスタ材料から成る上下に重
なった層13を有する。これらの層13の間にもそれぞ
れ一つの電極層14(電極層4に相当する)が設けられ
ている。多層バリスタ11の製造のために、電極層14
として例えば銀ペースト、銅ペーストなどから成る層を
上に塗布されたまだ焼結されていないフィルム13が相
互に積層され、そして全積層体が焼結される。
FIG. 3 shows a side cross-sectional view of a portion of a multilayer varistor 11, which has superimposed layers 13 of varistor material. Also provided between these layers 13 is one electrode layer 14 (corresponding to the electrode layer 4). For manufacturing the multilayer varistor 11, the electrode layer 14
The as-yet-unsintered films 13, which have been coated with a layer of, for example, silver paste, copper paste, etc., are laminated onto one another and the entire laminate is sintered.

第4図はバリスタ材料から成る円板23を備えた高電圧
バリスタ2工を斜視図で示す。24は円板21の上側表
面上に設けられた電極層を示す。
FIG. 4 shows in a perspective view two high-voltage varistors with a disc 23 of varistor material. 24 indicates an electrode layer provided on the upper surface of the disk 21.

相当する電極層が対向電極としてこの円板21の下側表
面上に塗布されている。
A corresponding electrode layer is applied as a counter-electrode on the lower surface of this disc 21.

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

第1図はこの発明に基づく製法の一実施例を示すブロッ
ク図、第2図ないし第4図はそれぞれこの発明にノ、(
づ〈/ヘリスタ材料の異なる用途例としてのバリスタの
部分断面図又は斜視図、第5図及び第6図はそれぞれこ
の発明に基づく製法及び従来の製法で作られたバリスタ
の特性の一例をダイヤグラムで示した図、第7図は反応
噴霧に用いられる用いられる装置の一例の断面図である
。 ■・・・原料、 m・・・原料の溶液、 ■・Φ・混合
溶液、 ■・・・反応噴霧、 ■・・・置換反応、 ■
・・・成形と焼結。 FIGI AC; C2H502 I02 IG 3 IG 4
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the manufacturing method based on this invention, and FIGS.
/ Figures 5 and 6 are partial cross-sectional views or perspective views of varistors as examples of different uses of helistor materials, and are diagrams showing examples of the characteristics of varistors made by the manufacturing method based on this invention and the conventional manufacturing method, respectively. The figure shown, FIG. 7, is a cross-sectional view of an example of an apparatus used for reactive spraying. ■...Raw material, m...Solution of raw material, ■・Φ・Mixed solution, ■...Reaction spray, ■...Substitution reaction, ■
...Molding and sintering. FIGI AC; C2H502 I02 IG 3 IG 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)酸化亜鉛をベースとしてコバルト及び/又はマンガ
ン及び/又はアンチモン及び/又はビスマスを添加し、
場合によっては補助的にクロム及び/又はアルミニウム
及び/又はバリウムなどを添加したセラミック質のバリ
スタ材料の製法であって、亜鉛の化合物及び添加元素の
化合物を定められた分量割合で相互に混合し、場合によ
っては置換反応を実施し場合によっては続いて粉砕し、
そして成形しまた場合によっては電極を塗布し、最後に
焼結を実施する方法において、バリスタ材料に含まれる
個々の元素の溶解可能な原料(I)を選定し、これらの
溶解された物質(III)から成る原料の混合物(IV)と
して共通の溶液を作り、この共通の溶液を噴霧反応法(
VI)に従って継続処理し、続いて成形と焼結 (VIII)を行うことを特徴とするセラミック質の酸化亜
鉛バリスタ材料の製法。 2)酢酸亜鉛を原料として用いることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の製法。 3)硝酸亜鉛を原料として用いることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の製法。 4)焼結(VIII)を700℃ないし900℃ 未満の温度で行うことを特徴とする特許請求の範囲第1
項ないし第3項のいずれか1項に記載の製法。 5)焼結(VIII)を700℃ないし830℃ 未満の温度で行うことを特徴とする特許請求の範囲第1
項ないし第3項のいずれか1項に記載の製法。 6)比較的卑な金属から成る電極を既に焼結(VIII)の
前にバリスタ材料の素体上に塗布することを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか1項に記
載の製法。 7)反応噴霧(VI)の後にかつ成形(VIII)の前に、場
合によってはなお補助的な置換反応 (VII)を700℃未満の温度で実施するこ とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のい
ずれか1項に記載の製法。
[Claims] 1) Adding cobalt and/or manganese and/or antimony and/or bismuth to a zinc oxide base,
A method for producing a ceramic varistor material supplemented with chromium and/or aluminum and/or barium in some cases, in which a compound of zinc and a compound of additional elements are mixed together in a predetermined proportion, optionally carrying out a displacement reaction, optionally followed by grinding,
Then, in the method of forming, optionally applying electrodes, and finally sintering, the soluble raw materials (I) of the individual elements contained in the varistor material are selected, and these molten substances (III) are selected. ) is prepared as a mixture (IV) of raw materials, and this common solution is subjected to the spray reaction method (
A process for producing a ceramic zinc oxide varistor material, characterized in that the process is continued according to VI), followed by shaping and sintering (VIII). 2) The manufacturing method according to claim 1, characterized in that zinc acetate is used as a raw material. 3) The manufacturing method according to claim 1, characterized in that zinc nitrate is used as a raw material. 4) Claim 1, characterized in that the sintering (VIII) is carried out at a temperature of 700°C to less than 900°C.
The manufacturing method according to any one of Items 1 to 3. 5) Claim 1, characterized in that the sintering (VIII) is carried out at a temperature of 700°C to less than 830°C.
The manufacturing method according to any one of Items 1 to 3. 6) Any one of claims 1 to 5, characterized in that an electrode made of a relatively base metal is applied onto the element body of the varistor material already before sintering (VIII). The manufacturing method described in. 7) Claim 1, characterized in that after the reaction spraying (VI) and before the shaping (VIII), optionally still an auxiliary displacement reaction (VII) is carried out at a temperature below 700°C. The manufacturing method according to any one of Items 6 to 6.
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