DE1802452C - Voltage-dependent mass resistance and method for its manufacture - Google Patents
Voltage-dependent mass resistance and method for its manufactureInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft spannungsabhängige Widerstände mit einem nichlohmschen Widerstand auf Grund ihrer Masse und insbesondere Varistoren, die Zinkoxid und Wismutoxid enthalten, und die Herstellung der Widerstände.This invention relates to voltage dependent resistors having a non-Ohmic resistance Because of their mass and especially varistors that contain zinc oxide and bismuth oxide, and the manufacturing process of resistances.
Verschiedene spannungsabhängige Widerstände, wie Siliziumcarbid-Varistoren, Selengleichrichter oder Germanium- oder Silizium-pn-Flächendioden, werden in großem Umfang verwendet zur Stabilisierung von Spannung oder Strom in elektrischen Schaltungen. Die elektrischen Kennlinien eines solchen spannungsabhängigen Widerstandes werden durch die Gleichung Various voltage-dependent resistors, such as silicon carbide varistors, selenium rectifiers or Germanium or silicon pn junction diodes widely used to stabilize voltage or current in electrical circuits. The electrical characteristics of such a voltage-dependent resistor are given by the equation
I I.
ausgedrückt, wobei V die Spannung über dem Widerstand, / der Strom, der durch den Widerstand fließt. C eine Konstante entsprechend der Spannung bei einem gegebenen Strom und der Exponent η einexpressed, where V is the voltage across the resistor, / the current flowing through the resistor. C is a constant corresponding to the voltage at a given current and the exponent η
numerischer Wert größer als 1 ist. Der Wert von /i wird nach der folgenden Gleichung berechnet:numeric value is greater than 1. The value of / i is calculated according to the following equation:
wobei V1 und V2 die Spannung bei gegebenen Strömen 7, bzw. I2 sind. Der gewünschte Wert von C hängt \ on der Anwendungsart ab, für die der Widerstand benötigt wird. Es ist gewöhnlich erwünscht, daß der Wert von η so groß wie möglich ist, da dieser Expo- !. nt den Grad festlegt, mit welchem die Widerstände ■·. ;p den ohmschen Kennlinien abweichen.where V 1 and V 2 are the voltage at given currents 7 and I 2 , respectively. The desired value of C depends on the type of application for which the resistor is required. It is usually desirable that the value of η be as large as possible because this expo-!. nt defines the degree to which the resistances ■ ·. ; p deviate from the ohmic characteristics.
:'.s wurden bereits nichtlineare Widerstände vor-... schlagen (deutsche Patentschrift 1 665 135), die ..U-. gesinterten Körpern von Zinkoxid mit oder ohne '".',!i.itzen, wie Wismutoxid, Kobaltoxid und AIu- :;.-uiumoxid, bestehen, auf welche Silberfarbenelekiden aufgebracht sind. Die Nichtlinearität solcher Varistoren ist der Grenzfläche zwischen dem gesinertön Körper aus Zinkoxid mit oder ohne Zusätze iv.d der Silberfarbenelektrode zuzuschreiben und .· i:\l in der Hauptsache durch Änderung der Zusammensetzung des gesinterten Körpers und der Silber- :;:benelektrode gesteuert. Wie in der Beschreibung ■•!(.•schrieben, besitzt der gesinterte Körper ohmsche hiiicnschaften und erfordert einen spezifischen elekiri'-xhen Widerstand, der kleiner als 10 Ohm-cm ist. :")u-,er gesinterte Körper zeigt selbst keine nicht-'/lüTischen Eigenschaften. Deshalb ist es nicht leicht, mi C-Wert über einen großen Bereich zu steuern. ::ichdem der gesinterte Körper hergestellt ist. In ähnlicher Weise sind Germanium- oder Siliziumnn-FIächendioden umfassende Varistoren sehr schwer im C-Wert über einen großen Bereich zu steuern, da die Nichtlinearität nicht der Masse sondern dem pn-übergang zuzuschreiben ist. Andererseits haben die Siliziumcarbid-Varistoren eine Nichtlinearität auf Grund der Kontakte zwischen den einzelnen Körnern von Siliziumcarbid, die durch ein keramisches Bindemittel miteinander verbunden sind, d. h. auf Grund der Masse, und sie werden im C-Wert gesteuert, indem eine Dimension in einer Richtung, in welcher der Strom durch die Varistoren fließt, verändert wird. Die Siliziumcarbid-Varistoren haben jedoch einen verhältnismäßig niedrigen η-Wert zwischen 3 und 6 und werden durch Glühen in einer nicht oxydierenden Atmosphäre hergestellt, insbesondere um einen niedrigeren C-Wert zu erhalten.: '. s have already proposed non-linear resistors -... propose (German Patent 1 665 135), the ..U-. ,! i.itzen sintered bodies of zinc oxide with or without, such as bismuth oxide, cobalt oxide and AIu- ''. ':; .- uiumoxid, consist, on which are applied Silberfarbenelekiden The non-linearity of such varistors is the interface between the Gesin ertön body. of zinc oxide with or without additives iv.d to the silver color electrode and The sintered body has ohmic structures and requires a specific electrical resistance which is less than 10 ohm-cm. Therefore, it is not easy to control mi C over a wide range. :: iwhich the sintered body is made. Similarly, varistors comprising germanium or silicon nn area diodes are very difficult to control in the C value over a large range, since the non-linearity is not due to the ground but to the pn junction. On the other hand, the silicon carbide varistors have a non-linearity due to the contacts between the individual grains of silicon carbide which are bonded together by a ceramic binder, i.e. due to the mass, and they are controlled in C-value by taking a dimension in one direction, in which the current flows through the varistors is changed. The silicon carbide varistors, however, have a relatively low η value between 3 and 6 and are produced by annealing in a non-oxidizing atmosphere, in particular in order to obtain a lower C value.
Es sind Widerstände bekannt, die aus einem Zinkoxid-Sinterplättchen mit zwei an den gegenüberliegenden Oberflächen desselben angebrachten Elektroden bestehen, z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 887 632. Die USA.-Patentschrift 2 887 632 lehrt Widerstände mit einem niedrigen spezifischen Widerstand, jedoch haben die Widerstände ohmsche und keine spannungsabhängigen Eigenschaften. In der britischen Patentschrift 731 372 werden keramische Materialien vorgeschlagen, die Zinkoxid und andere Zusätze enthalten. Die britische Patentschrift 731 372 betrifft ein Niederspannungszündungssystem und Keramikmaterial, welches für einen Halbleiterwiderstand verwendet wird, lehrt jedoch keinen spannungsabhünüigen Widerstand in Blockform und sieht auch nicht die Verwendung von Bi als Zusatz vor. ft5There are known resistors which consist of a zinc oxide sintered plate with two electrodes attached to the opposite surfaces thereof, e.g. From U.S. Pat. No. 2,887,632. U.S. Pat. No. 2,887,632 teaches resistors with a low resistivity, but the resistors have ohmic rather than voltage dependent properties. British Patent 731,372 proposes ceramic materials containing zinc oxide and other additives. British Patent 731,372 relates to a low voltage ignition system and ceramic material used for a semiconductor resistor, but does not teach a block voltage dependent resistor and does not provide for the use of Bi as an additive. ft 5
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen spannungsabhiingigcn Widerstand mit „■iner auf die Blockform desselben zurückzuführenden Spannungsnichtlinearität zu entwickeln, der durch einen hohen η-Wert gekennzeichnet ist.The present invention was based on the object a voltage-dependent resistor with a due to the block shape of the same Develop stress non-linearity, which is characterized by a high η value.
Erfindungsgegenstand ist ein spannungsabhängiger Widerstand, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Widerstand aus einem Sinterkörper in einer Zusammensetzung besteht, die im wesentlichen aus 80,0 bis 99,9 Molprozent Zinkoxid, 0,05 bis 10 Molprozent Wismutoxid und insgesamt 0,05 bis 10,0 Molprozent mindestens eines Oxids aus der Gruppe: Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid, gebildet wird, und an gegenüberliegenden Oberflächen dieses Sinterkörpers ohmsche Elektroden angebracht sind.The subject of the invention is a voltage-dependent resistor, which is characterized in that the resistance from a sintered body in a composition consisting essentially of 80.0 to 99.9 mole percent zinc oxide, 0.05 to 10 mole percent Bismuth oxide and a total of 0.05 to 10.0 mol percent of at least one oxide from the group: cobalt oxide, Manganese oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide, borium oxide, aluminum oxide, tin oxide, barium oxide, Nickel oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide, is formed, and on opposite sides Ohmic electrodes are attached to the surfaces of this sintered body.
Ein solcher spannungsabhängiger Widerstand hat wegen der Blockform desselben einen nichtohmschen Widerstand. Daher kann sein C-Wert geändert werden, ohne den »-Wert zu verschlechtern, wenn man den Abstand zwischen den besagten gegenüberliegenden Oberflächen ändert. Ein kürzerer Widerstand führt zu einem niedrigeren C-Wert.Such a voltage-dependent resistor has a non-ohmic one because of its block shape Resistance. Therefore, its C value can be changed without deteriorating the »value if one changes the distance between said opposing surfaces. A shorter resistance leads to a lower C-value.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Sinterkörper eine Zusammensetzung aufweist, die im wesentlichen aus 94,0 bis 99,8 Molprozent Zinkoxid, 0,1 bis 1,0 Molprozent Wismutoxid und insgesamt 0,1 bis 5,0 Molprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Kobaltoxid, Manganoxid, Iridiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid. Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid, besteht. Vorteilhaft an diesem spannungsabhängigen Widerstand ist, daß sich ein höherer ii-Wert erhalten läßt.One embodiment of the invention consists in that the sintered body has a composition consisting essentially of 94.0 to 99.8 mole percent zinc oxide, 0.1 to 1.0 mole percent bismuth oxide and a total of 0.1 to 5.0 mol percent of at least one oxide from the group: cobalt oxide, manganese oxide, Iridium oxide, antimony oxide, titanium oxide, boron oxide, aluminum oxide. Tin oxide, barium oxide, nickel oxide, Molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide. Advantageous about this voltage-dependent Resistance is that a higher ii value can be obtained.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die ohmschen Elektroden ein Glied aus der Gruppe: elektrolytisch plattierter oder stromlos plattierter Film von Ag, Cu, Ni, Zn und Sn, im Vakuum aufgedampfter Film von Ag, Zn, Sn und In und metallisierter Film von Cu, Zn, Sn und Al enthalten. Vorteilhaft an diesem spannungsabhängigen Widerstand ist, daß eine stabile ohmsche Elektrode hierdurch erhalten werden kann.Another embodiment of the invention consists in that the ohmic electrodes consist of a member of the group: electrolytically or electrolessly plated film of Ag, Cu, Ni, Zn and Sn, im Contains vacuum deposited film of Ag, Zn, Sn and In and metallized film of Cu, Zn, Sn and Al. The advantage of this voltage-dependent resistor is that it has a stable ohmic electrode can thereby be obtained.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Sinterkörper im wesentlichen aus 85,00 bis 99,85 Molprozent Zinkoxid, 0,05 bis 5,0 Molprozent Wismutoxid, 0,05 bis 5,0 Molprozent Kobaltoxid oder Manganoxid und insgesamt 0,05 bis 10,0 Molprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Boroxid, Bariumoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid und Chromoxid, besteht. Vorteil dieses spannungsabhängigen Widerstandes ist, daß sich der n-Wert weiter erhöhen läßt.A further embodiment of the invention consists in that the sintered body consists essentially of 85.00 up to 99.85 mole percent zinc oxide, 0.05 to 5.0 mole percent bismuth oxide, 0.05 to 5.0 mole percent cobalt oxide or manganese oxide and a total of 0.05 to 10.0 mol percent of at least one oxide from the group: Boric oxide, barium oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide and chromium oxide. Advantage of this voltage-dependent resistance is that the n-value can be increased further.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Sinterkörper im wesentlichen aus 84,00 bis 99,80 Molprozent Zinkoxid, 0,05 bis 5,00 Molprozent Wismutoxid, 0,05 bis 3,00 Molprozent Kobaltoxid, 0,05 bis 3,00 Molprozent Manganoxid und insgesamt 0,05 bis 5,00 M öl prozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Boroxid. Bariumoxid, Indiumoxid. Antimonoxid, Titanoxid und Chromoxid, besteht. Vorteilhaft an diesem spannungsabhängigen Widerstand ist, daß der »-Wert merklich erhöht werden kann.Another preferred embodiment of the present invention is that a sintered body consisting essentially of 84.00 to 99.80 mole percent zinc oxide, 0.05 to 5.00 mole percent bismuth oxide, 0.05 to 3.00 mole percent cobalt oxide, 0.05 to 3.00 mole percent manganese oxide, and 0.05 total up to 5.00 M oil percent of at least one oxide from the group: boron oxide. Barium oxide, indium oxide. Antimony oxide, Titanium oxide and chromium oxide. The advantage of this voltage-dependent resistor is that the value can be increased noticeably.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eine;·, spannungsabhängigcn Widerstandes, bei welchem man einen Sinterkörner aus Zinkoxid vort'iht. die eesenüher-A further embodiment of the invention consists in a method for producing a voltage-dependent Resistance at which a sintered grain of zinc oxide is presented. the eesenüher-
liegenden Oberflächen dieses Sinterkörpers mit einer Paste überzieht, die als festen Bestandteil Wismutoxid in feinverteilter Pulverform enthält, den überzogenen Körper bei einer Temperatur von 600 bis 12000C in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt, damit Wismutionen in die Masse dieses Sinterkörpers eindiffundieren, und den mit Wismut diffundierten Körper auf Raumtemperatur abkühlt. Dieses Verfahren erlaubt, den «-Wert und die Stabilität mit der Temperatur, Feuchtigkeit und elektrischen Belaslungen zu verbessern.The lying surfaces of this sintered body are coated with a paste that contains bismuth oxide in finely divided powder form as a solid component, the coated body is heated at a temperature of 600 to 1200 0 C in an oxidizing atmosphere so that bismuth ions diffuse into the mass of this sintered body, and that with bismuth diffused body cools to room temperature. This method allows to improve the value and the stability with temperature, humidity and electrical loads.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung des spannungsabhängigen Widerstandes, b'ei welchem ein Sinterkörper aus Zinkoxid mit oder ohne insgesamt 0,1 bis 5,0 Molprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid, vorgegeben wird, die gegenüberliegenden Oberflächen dieses Sinterkörpers mit einer Paste überzogen werden, die als festen Bestandteil Wismutoxid-Pulver enthält, der überzogene Körper bei einer Temperatur von 600 bis 120O0C in einer oxydierenden Atmosphäre gebrannt wird, damit Wismutionen in die Masse des Sinterkörpers eindiffundieren, und der mit Wismut diffundierte Sinterkörper auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, daß der Η-Wert und die Stabilität weiter verbessert werden.A preferred embodiment of the invention consists in a method for producing the voltage-dependent resistor, in which a sintered body made of zinc oxide with or without a total of 0.1 to 5.0 mol percent of at least one oxide from the group: cobalt oxide, manganese oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide , Boron oxide, aluminum oxide, tin oxide, barium oxide, nickel oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide, the opposite surfaces of this sintered body are coated with a paste that contains bismuth oxide powder as a solid component, the coated body at a temperature of 600 to 120O 0 C is fired in an oxidizing atmosphere, so that bismuth ions diffuse into the mass of the sintered body, and the sintered body diffused with bismuth is cooled to room temperature. The advantage of this embodiment is that the Η value and the stability are further improved.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung des spannungsabhängigen Widerstandes, in welchem die Paste als festen Bestandteil 20 bis 80 Gewichtsprozent Wismutoxid in feinverteilter Pulverform enthält und der Rest aus mindestens einer Verbindung der Gruppe der Koba1·- und Manganverbindungen besteht. Vorteil dieses Verfahrens ist, daß sich der η-Wert und die Stabilität merklich verbessern lassen.Another preferred embodiment of the invention consists in a method for producing the voltage-dependent resistor, in which the paste contains 20 to 80 percent by weight bismuth oxide in finely divided powder form as a solid component and the remainder consists of at least one compound from the group of Koba 1 · and manganese compounds. The advantage of this process is that the η value and the stability can be markedly improved.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht schließlich darin, daß diese Paste als festen Bestandteil pulverisierte Glasfritte in einer Zusammensetzung enthält, die im wesentlichen aus 48 bis 80 Gewichtsprozent Wismutoxid, 8 bis 23 Gewichtsprozent Boroxid, 8 bis 23 Gewichtsprozent Siliziumdioxid, insgesamt 4 bis 16 Gewichtsprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Kobaltoxid und Manganoxid, besteht. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, daß sich optimale Eigenschaften hinsichtlich des «-Wertes und der Stabilität erhalten lassen.Finally, a further embodiment of the invention consists in the fact that this paste is a fixed component contains powdered glass frit in a composition consisting essentially of 48 to 80 percent by weight Bismuth oxide, 8 to 23 percent by weight boron oxide, 8 to 23 percent by weight silicon dioxide, total 4 to 16 percent by weight of at least one oxide from the group: cobalt oxide and manganese oxide, consists. The advantage of this process is that it has optimal properties with regard to the value and keep the stability.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung deutlich werden, in welcher die einzige Figur ein Tcilquerschnitt durch einen spannungsabhängigen Widerstand gemäß der Erfindung ist.These and other objects of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with FIG Drawing become clear, in which the only figure is a Tcil cross section through a stress-dependent Resistance according to the invention.
Bevor mit einer genauen Beschreibung der spannungsabhängigen Widerstände gemäß der Erfindung begonnen wird, wird deren Konstruktion unter Bezugnahme auf die obengenannte Figur der Zeichnung ho beschrieben, wobei das Bezugszeichen 10 einen spannungsabhängigen Widerstand als Ganzes kennzeichnet, der als sein aktives Element einen gesinterten Körper mit einem Paar Elektroden 2 und 3 in ohnischiMTi Kontakt auf gegenüberliegenden Oberflächen h.s des Körpers aufweist. Der gesinterte Körper 1 wird auf eine im folgenden beschriebene Weise hergestellt und hat irgendeine Form. d. h., es handelt sich /. B.Before proceeding with a detailed description of the voltage-dependent resistors according to the invention is started, the construction thereof will be carried out with reference to the above figure of the drawing ho described, wherein the reference numeral 10 denotes a voltage-dependent resistor as a whole, who as its active element a sintered body with a pair of electrodes 2 and 3 in ohnischiMTi Contact on opposite surfaces h.s. of the body. The sintered body 1 is manufactured in a manner described below and has some form. d. i.e., it is /. B.
um eine kreisförmige, quadratische oder rechteckige Platte. Zuführungsdrähte 5 und 6 sind leitend an der Elektroden 2 bzw. 3 durch ein Verbindungsmittel 4 wie Lot od. dgl., befestigt.around a circular, square or rectangular plate. Lead wires 5 and 6 are conductive to the Electrodes 2 or 3 by a connecting means 4 such as solder or the like.
Der Sinterkörper 1 kann nach der per se gut bekannten Keramiktechnik hergestellt werden. Die Ausgangsmaterialien in den Zusammensetzungen gemäC der vorangehenden Beschreibung werden in einei Naßmühle gemischt, um homogene Gemische herzustellen. Die Gemische werden getrocknet und in einer Preßform zu den gewünschten Formen bei einem Druck von i 00 bis 1000 kg/cm2 gepreßt. Die gepreßten Körper werden in Luft bei einer gegebenen Temperatur für 1 bis 3 Stunden gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur (etwa 15 bis etwa 300C) abgekühlt.The sintered body 1 can be produced by the ceramic technique which is well known per se. The starting materials in the compositions as described above are mixed in a wet mill to produce homogeneous mixtures. The mixtures are dried and pressed in a compression mold into the desired shapes at a pressure of from 100 to 1000 kg / cm 2 . The pressed bodies are sintered in air at a given temperature for 1 to 3 hours and then cooled in the furnace to room temperature (about 15 to about 30 ° C.).
Die Sintertemperatur wird bestimmt unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstandswertes, der Nichtlinearität und der Stabilität. Der gesinterte Zinkoxid-Körper mit Wismutoxid als einzigem Zusatz wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 800 bis 12000C geglüht. Der bei einer Temperatur über 12000C gesinterte Körper zeigt einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand und eine schlechte Nichtlinearität. In bezug auf den obengenannten gesinterten Körper aus Zinkoxid mit einem kombinierten Zusatz von Wismutoxid und mindestens einem Metalloxid aus der Gruppe von Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid liegt die zu bevorzugende Glühtemperatur im Bereich zwischen 1000 und 14500C.The sintering temperature is determined taking into account the electrical resistance value, the non-linearity and the stability. The sintered body of zinc oxide with bismuth oxide as the sole additive is preferably annealed at a temperature of 800 to 1200 0 C. The body sintered at a temperature above 1200 ° C. shows a low specific electrical resistance and a poor non-linearity. With regard to the above-mentioned sintered body made of zinc oxide with a combined addition of bismuth oxide and at least one metal oxide selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide, boron oxide, aluminum oxide, tin oxide, barium oxide, nickel oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide is the preferable annealing temperature in the range of 1000-1450 0 C.
Der spezifische elektrische Widerstand kann auch reduziert werden, indem von der Sintertemperatur auf Raumtemperatur in Luft abgeschreckt wird, selbst wenn die gepreßten Körper in Luft geglüht werden. Die Gemische können vorher bei 700 bis 1000° C kalziniert und zur leichten Verarbeitung im folgenden Preßschritt pulverisiert werden. Das zu pressende Gemisch kann einem geeigneten Bindemittel, wie Wasser, Polyvinylalkohol zugemischt werden.The specific electrical resistance can also be reduced by relying on the sintering temperature is quenched to room temperature in air even when the pressed bodies are annealed in air. The mixtures can be calcined beforehand at 700 to 1000 ° C. and subsequently for easy processing Pulverized pressing step. The mixture to be pressed can be a suitable binder, such as Water, polyvinyl alcohol can be added.
Es ist vorteilhaft, wenn der gesinterte Körper auf den gegenüberliegenden Oberflächen mit Schleifpulver, wie Siliziumcarbid in mit Teilchen einer Größe, die durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von hindurchgehen, geläppt wird.It is advantageous if the sintered body on the opposite surfaces with abrasive powder, like silicon carbide in with particles the size of which passes through a sieve with a mesh size of go through, is lapped.
Die gesinterten Körper werden auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen mit den obengenannten ohmschen Elektroden auf irgendeine vorhandene und geeignete Weise versehen.The sintered bodies are provided with the above on their opposing surfaces ohmic electrodes are provided in any available and suitable manner.
Zuführungsdrähte können an den Silbcrelektrodcn auf an sich bekannte Weise unter Verwendung eines herkömmlichen Lots mit niedrigem Schmelzpunkt befestigt werden. Günstigerweise wird ein leitender Kleber verwendet, der Silberpulver und ein Harz in einem organischen Lösungsmittel enthält, um die Zuführungsdrähte mit den Silberelektroden zu verbinden. Lead wires can be connected to the silver electrodes in a manner known per se using a conventional low melting point solder. Conveniently becomes a senior Uses glue that contains silver powder and a resin in an organic solvent to make the Connect lead wires to the silver electrodes.
Spannungsabhängige Widerstände gemäß dieser Erfindung haben eine hohe Stabilität mit der Tem peratur und im Lebensdauertest unter Belastuni;, welcher bei 70'C bei der Nennleistung 500 Stunden lang durchgeführt wird. Der η-Wert und der C-Wert ändern sich nicht merklich nach Erwärmu:ngs?yklcn und dem Lebensdauertest unter Belastung. Zur Erzielung einer hohen Feuchtigkeitsstabilitäf werden dieVoltage-dependent resistances according to this Invention have high stability with the Tem temperature and in the endurance test under load, which at 70'C at the rated output 500 hours is carried out for a long time. The η value and the C value do not change noticeably after warming up and the endurance test under load. To achieve a high moisture stability are the
sich ergebenden nichtlinearen Widerstände bevorzugt in ein feuchtigkeitsundurchlässiges Harz, wie Epoxyharz und Phenolharz, in an sich gut bekannter Weise eingebettet.resulting non-linear resistances preferably in a moisture-impermeable resin such as Epoxy resin and phenolic resin embedded in a manner well known per se.
Ein mehr bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines spannungsabhängigen Widerstandes, das erfindungsgemäß vorgeschlagen werden kann, besteht darin, daß man einen Sinterkörper aus Zinkoxid mit oder ohne insgesamt 0,1 bis 5,0 Molprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid, vorgibt, die gegenüberliegenden Oberflächen dieses Sinterkörpers mit einer Paste überzieht, die als festen Bestandteil Wismutoxid-Pulver enthält, den überzogenen Körper bei einer Temperatur von 600 bis 1200° C in einer oxydierenden Atmosphäre brennt, so daß Wismutionen in die Masse dieses Sinterkörpers eindiffundieren, den mit Wismut diffundierten Sinterkörper auf Raumtemperatur abkühlt, und die obengenannten ohmschen Elektroden an gegenüberliegenden Oberflächen des fertigen Körpers anbringt. Der gesinterte Körper kann nach an sich gut bekannter Keramiktechnik hergestellt werden, d. h. durch Erwärmung eines gepreßten Körpers mit einer gegebenen Zusammensetzung bei einer Temperatur von 1000 bis 14500C für 1 Stunde in Luft oder nicht oxydierender Atmosphäre, wie Stickstoffgas oder Argongas.A more preferred method for producing a voltage-dependent resistor, which can be proposed according to the invention, is that a sintered body of zinc oxide with or without a total of 0.1 to 5.0 mol percent of at least one oxide from the group: cobalt oxide, manganese oxide, indium oxide, antimony oxide , Titanium oxide, boron oxide, aluminum oxide, tin oxide, barium oxide, nickel oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide, pretends to coat the opposite surfaces of this sintered body with a paste that contains bismuth oxide powder as a solid component, the coated body at a temperature of 600 Burns up to 1200 ° C in an oxidizing atmosphere, so that bismuth ions diffuse into the mass of this sintered body, the bismuth-diffused sintered body cools to room temperature, and the above-mentioned ohmic electrodes are attached to opposite surfaces of the finished body. The sintered body according to per se well-known ceramic technology are made, that is, by heating of a pressed body of a given composition at a temperature of 1000-1450 0 C for 1 hour in air or non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
Die Paste enthält als festen Bestandteil Wismutoxidpulver und ein organisches Harz, wie Epoxy-, Vinyl- und Phenolharz in einem organischen Lösungsmittel, wie Butylacetat, Toluol od. dgl. Dieses Wismutoxid kann durch irgendeine Wismutverbindung ersetzt werden, wie Wismutcarbonat oder Wismuthydroxid, die bei der Erwärmung auf 600 bis 12000C in Wismutoxid umgewandelt wird. Mögliche Gewichtsproportionen von Wismutoxid zu der organischen Lösung betragen 20 bis 80 Gewichtsprozent Wismutoxid und der Rest organisches Bindemittel. Gemäß der Erfindung wurde entdeckt, daß der n-Wert extrem angehoben wird, wenn Wismutoxid als fester Bestandteil der Paste zusammen mit Kobaltoxid und/oder Magnesiumoxid enthalten ist. Durchführbare und bevorzugte Gewichtsproportionen der festen Bestandteile werden in Tabelle 1 gezeigt.The paste contains as a solid component bismuth oxide powder and an organic resin such as epoxy, vinyl and phenolic resin in an organic solvent such as butyl acetate, toluene od Heating to 600 to 1200 0 C is converted into bismuth oxide. Possible weight proportions of bismuth oxide to the organic solution are 20 to 80 percent by weight bismuth oxide and the remainder organic binder. According to the invention, it has been discovered that the n-value is extremely increased when bismuth oxide is contained as a solid component of the paste together with cobalt oxide and / or magnesium oxide. Workable and preferred weight proportions of the solid ingredients are shown in Table 1.
Durchführbare
Proportion ..Feasible
Proportion ..
Bevorzugte
ProportionPreferred
proportion
WismutoxidBismuth oxide
2-8
2-82-8
2-8
2-82-8
Gewichlsteil
KobaltoxidWeighted part
Cobalt oxide
2-82-8
1-21-2
ManganoxidManganese oxide
2-82-8
1-2 Gewichtsprozentsätze der Glasfritte werden in Tabelle 2 gezeigt.1-2 weight percentages of the glass frit are shown in Table 2.
Das Kobaltoxid und das Manganoxid können in !er Form von metallischem Kobalt und metallischem Mangan oder in irgendeiner anderen Verbindungs-'orm vorliegen, die beim Glühen in Oxid bei der ver-.·.endeten Temperatur umgewandelt wird. Ein sehr /u bevorzugender Tester Bestandteil ist fein verteilte Glasfritte, die Wismutoxid, Kobaltoxid und oder Manganoxid enthält. Durchführbare und bevorzugteThe cobalt oxide and manganese oxide can be in ! in the form of metallic cobalt and metallic manganese or in any other form of compound are present, which, when annealed in oxide, at the. · .endend Temperature is converted. A very / u preferred tester ingredient is finely divided Glass frit containing bismuth oxide, cobalt oxide and / or manganese oxide. Feasible and Preferred
Die Glasfritte in Pulverform wird in einem organischen Lösungsmittel, wie Butylacetat, Toluol od. dgl. verteilt, welches organisches Harz, wie Epoxy-, Vinyl- und Phenolharz auflöst. Es ist darauf zu achten, daß die Glasfritte keine Alkalimetallionen in einer Monovalenz enthält, wie Lithiumionen, Kaliumionen oder Natriumionen. Durchführbare Gewichtsprozentsätze einer bevorzugten Paste liegen bei 20 bis 60 Gewichtsprozent Glasfritte in Pulverform, 20 bis 40 Gewichtsprozent organisches Harz und 20 bis 40 Gewichtsprozent organisches Lösemittel.The powdered glass frit is in an organic solvent such as butyl acetate, toluene or the like. which dissolves organic resin such as epoxy, vinyl and phenolic resin. Care must be taken that The glass frit does not contain any alkali metal ions in a monovalence, such as lithium ions, potassium ions or Sodium ions. Workable percentages by weight of a preferred paste are 20 to 60 percent by weight Powdered glass frit, 20 to 40 percent by weight organic resin and 20 to 40 percent by weight organic solvent.
Die Diffusionstemperatur und die Diffusionszeit hängen von dem Gewichtsprozentsatz von Wismutoxid in der Paste ab und sollten so gesteuert werden, daß sich das diffundierte Wismutoxid gleichförmig im gesamten gesinterten Körper aus Zinkoxid verteilt und eine Menge von 0,1 bis 1,0 Molprozent ausmacht. Eine höhere Diffusionstemperatur erfordert eine kürzere Diffusionszeit.The diffusion temperature and the diffusion time depend on the weight percentage of bismuth oxide in the paste and should be controlled so that the diffused bismuth oxide diffuses uniformly in the throughout the sintered body of zinc oxide and constitutes an amount of 0.1 to 1.0 mole percent. A higher diffusion temperature requires a shorter diffusion time.
Eine solche Diffusionstechnik erzeugt einen gesinterten Körper mit einem η-Wert, der über demjenigen eines gesinterten Körpers liegt, der hergestellt wird, indem man ein Gemisch aus 99,9 bis 99,0 Molprozent Zinkoxid und 0,1 bis 1,0 Molprozent Wismutoxid oder aus 99,8 bis 94,0 Molprozent Zinkoxid, 0,1 bis 1,00 Molprozent Wismutoxid und 0,1 bis 5,0 Molprozent mindestens eines Oxids der Gruppe: Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Eisenoxid und Chromoxid sintert.Such a diffusion technique produces a sintered body with an η value higher than that of a sintered body made by adding a mixture of 99.9 to 99.0 mole percent Zinc oxide and 0.1 to 1.0 mole percent bismuth oxide or from 99.8 to 94.0 mole percent zinc oxide, 0.1 to 1.00 mole percent bismuth oxide and 0.1 to 5.0 mole percent of at least one oxide from the group: cobalt oxide, Manganese oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide, borium oxide, aluminum oxide, tin oxide, barium oxide, Nickel oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, iron oxide and chromium oxide sinters.
Die in Tabelle 3 angegebenen Ausgangsmaterialien werden 5 Stunden lang in einer Naßmühle gemischt.The starting materials shown in Table 3 are mixed in a wet mill for 5 hours.
Das Gemisch wird getrocknet und in einer FormThe mixture is dried and in a mold
zu einer Scheibe von 13 mm Durchmesser und 2,5 mm Dicke mit einem Druck von 340 kg/cm2 gepreßt.pressed into a disc 13 mm in diameter and 2.5 mm thick with a pressure of 340 kg / cm 2.
Der gepreßte Körper wird in Luft 1 Stunde lang bei der in Tabelle 3 angegebenen Temperatur gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur (etwa 15 bis etwa 30° C) abgekühlt. Die gesinterte Scheibe wird auf die in Tabelle 3 angegebene Dicke auf der gegenüberliegenden Oberflächen durch ein Siliziumcarbid-Schleifmittel mit Teilchen, die durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von mm hindurchgehen, geläppt. Die gegenüberliegenden Oberflächer der gesinterten Scheibe werden mit einem sprühmetallisierten Film aus Aluminium nach an sicr bekannter Technik versehen. Zuführungsdrähte werden an den Aluminiumelektroden mit Hilfe eineiThe pressed body is sintered in air at the temperature shown in Table 3 for 1 hour and then cooled in the oven to room temperature (about 15 to about 30 ° C). The sintered disc is applied to the thickness shown in Table 3 on the opposite surfaces by means of a silicon carbide abrasive with particles that pass through a sieve with a mesh size of mm, lapped. The opposite surfaces of the sintered disc are spray-metallized with a Aluminum film provided according to known technology. Lead wires are on the aluminum electrodes with the help of a
leitenden Silberfarbe befestigt. Dielektrischen Eigenschaften des sich ergebenden Widerstandes werden in Tabelle 3 gezeigt. Es ist leicht zu sehen, daß sich der C-Wert proportional mit der Dicke des gesinterten Körpers verändert. Die zu bevorzugende Sintertemperatur für den gesinterten Körper aus Zinkoxid, der Wismutoxid enthält, liegt zwischen 800 und 12000C.conductive silver paint attached. Dielectric properties of the resulting resistor are shown in Table 3. It is easy to see that the C value changes proportionally with the thickness of the sintered body. The preferred sintering temperature for the sintered body made of zinc oxide containing bismuth oxide is between 800 and 1200 ° C.
Ausgangsmaterialien
(Molprozent)Raw materials
(Mole percent)
temperalurSinter
temperalur
schäften der fer
Widerstund«
CElectric Eij.
shafts of fer
Resistance "
C.
igencn-
igen
gegebenen Strom
von 1 mA)(at a
given current
of 1 mA)
Die Ausgangsmaterialien gemäß Tabelle 4 werden auf die gleiche Weise wie die im Beispiel 1 gemischl und gepreßt.The starting materials shown in Table 4 are mixed in the same manner as those in Example 1 and pressed.
Der gepreßte Körper wird in Luft bei 13500C 1 Stunde lang gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur (etwa 15 bis etwa 300C) abgekühlt. Die gesinterte Scheibe wird auf gegenüberliegenden Oberflächen mit Siliziumcarbid-Schleifmittel in Teilchen, die durch eine lichte Maschenweite von mm hindurchgehen, geläppt. Die fertige gesinterte Scheibe hat eine Größe von 10 mm in Durchmesser und 1,5 mm Dicke. Die gegenüberliegenden Oberflächen der gesinterten Scheibe werden mit einem sprühmetallisierten Film aus Aluminium in bekannter Weise versehen. Zufuhrungsdrähte werden an den Aluminiumelektroden durch leitende Silberfarbe befestigt. Die elektrischen Eigenschaften des fertigen Widerstandes werden in Tabelle 4 angegeben. Es ist ersichtlich, daß der η-Wert merklich erhöh! werden kann durch weitere Zugiabe eines Mitgliedes aus der Gruppe von Kobaltoxid, Manganoxid, Indiumoxid. Antimonoxid, Zinnoxid, Bariumoxid, Nickeloxid und Chromoxid, und der C-Wert bei einem gegebenen Strom von 1 mA kann merklich erniedrigt werden durch weitere Zugabe eines Mitgliedes der Gruppe von Titanoxid. Boroxid, Aluminiumoxid. Molybdänoxid. Tantaioxid und Eisenoxid.The pressed body is sintered in air at 1350 ° C. for 1 hour and then cooled to room temperature (about 15 to about 30 ° C.) in the furnace. The sintered wheel is lapped on opposing surfaces with silicon carbide abrasive into particles which pass through a mesh size of mm. The finished sintered disk is 10 mm in diameter and 1.5 mm in thickness. The opposite surfaces of the sintered disk are provided with a spray-metallized film of aluminum in a known manner. Lead wires are attached to the aluminum electrodes by conductive silver paint. The electrical properties of the finished resistor are given in Table 4. It can be seen that the η value increases noticeably! can be achieved by adding another member from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide, indium oxide. Antimony oxide, tin oxide, barium oxide, nickel oxide and chromium oxide, and the C value at a given current of 1 mA can be markedly lowered by further adding a member of the group of titanium oxide. Boron oxide, aluminum oxide. Molybdenum oxide. Tanta oxide and iron oxide.
Ausgangsmaterialien (Molprozent)Starting materials (mole percent)
weitere Zusätzefurther additions
98,599.0
98.5
1,00.5
1.0
CoOCoO
CoOCoO
CoOCoO
CoOCoO
CoOCoO
CoOCoO
MnO2 MnO 2
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
SnO2 SnO 2
BaOBaO
NiONOK
Cr2O3 Cr 2 O 3
MnO2 MnO 2
MnO2 MnO 2
MnO2 MnO 2
MnO2 MnO 2
MnO2 MnO 2
TiO2 TiO 2
0,05
0,5
0,5
0,5
0,5
5,0
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,03
0,05
0,2
2,5
12,0
0,50.05
0.5
0.5
0.5
0.5
5.0
0.5
0.5
1.0
0.5
0.5
0.5
0.5
0.03
0.05
0.2
2.5
12.0
0.5
B2O3 0,5B 2 O 3 0.5
Al2O3 0,5Al 2 O 3 0.5
MoO3 0,5MoO 3 0.5
Ta2O5 0,5Ta 2 O 5 0.5
Fe2O3 0,5Fe 2 O 3 0.5
Elektrisch!" Eigenschaften der fertigen WiderständeElectrical! "Properties of the finished resistors
(bei einem(at a
gegebenen Stromgiven current
von 1 mA)of 1 mA)
3434
48 62 73 97 105 84 250 75 214 76 49 178 16 130 90 140 200 8,2 6,5 3,6 11,2 9,8 5,348 62 73 97 105 84 250 75 214 76 49 178 16 130 90 140 200 8.2 6.5 3.6 11.2 9.8 5.3
Die Ausgangsmaterialien gemäß Tabelle 5 wenkr gepreßt, geglüht, geläppt und mit Elektroden yj; sehen auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2. 1 >u elektrischen Eigenschaften der sich ergebenden Wider stände zeigt Tabelle 5. Es ist leicht zu sehen, daß. wan der gesinterte Körper aus Zinnoxid, der Wismutoxii enthäk weiterhin mindestens zwei Mitglieder ander Gruppe von Kobaltoxid, Manganoxid, Boroxid Bariumoxid, Indiumoxid, Antimonoxid, Titanoxn. und Chromoxid enthält, der sich ergebende gesintert Körper ausgezeichnete nichtlineare Eigenschaften auf fr> weist. Unter diesen Proben zeigt der Titanoxid cn; haltende gesinterte Körper ein relativ niedriges ( bei gegebenem Strom von I mA und ein auseczciclr nete·; hohes »1.The starting materials according to Table 5 wenkr pressed, annealed, lapped and with electrodes yj; see in the same way as in example 2. 1> u electrical properties of the resulting cons is shown in Table 5. It is easy to see that. wan the sintered body of tin oxide, the bismuth oxii, still contains at least two other members Group of cobalt oxide, manganese oxide, boron oxide, barium oxide, indium oxide, antimony oxide, titanium oxide. and contains chromium oxide, the resulting sintered body exhibits excellent non-linear properties fr> knows. Among these samples, the titanium oxide shows cn; holding sintered bodies a relatively low (for a given current of I mA and an auseczciclr nete ·; high »1.
37423742
I 802452I 802452
Ausgangsmalerialien
(MolprozenilStarting materials
(Mole percent
ZnO !Bi2O3 ZnO! Bi 2 O 3
CoO I MnO,CoO I MnO,
98,95 j98.95 j
0.5
0,5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,5
0.5
0,5
0.5
0.5
0.5
0,5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,5
0,5
0.5
0.5
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.50.5
0.50.5
0.50.5
0.050.05
1.01.0
5,05.0
0,50.5
0.50.5
0.50.5
0.50.5
0.50.5
0.50.5
0.050.05
0,50.5
5.05.0
0,50.5
0,50.5
0,50.5
weitere Zusätzefurther additions
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,5
0,5
0,5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,5
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
TiO2 TiO 2
Cr2O3 Cr 2 O 3
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
TiO2 TiO 2
Cr2O3 Cr 2 O 3
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
TiO2 TiO 2
Cr2O3 Cr 2 O 3
0,5 0,50.5 0.5
0,5]0.5]
0,5 I0.5 I.
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0.5 0.5 0,5 0,5 0.5 LO 0.5 0,50.5 0.5 0.5 0.5 0.5 LO 0.5 0.5
6363
87 10987 109
8282
93 11893 118
8888
52 318 16052 318 160
31 252 10131 252 101
73 385 15073 385 150
58 30358 303
7878
50 294 11050 294 110
31.5 22S31.5 22S
I 12,8 j 14,3 ' 13,8 13,1 15,3 \ 14.5 j 21,3 I 22,3 ii6,2 !25.3I 12.8 j 14.3 '13.8 13.1 15.3 \ 14.5 j 21.3 I 22.3 ii6.2! 25.3
! 9,0! 9.0
i 19,3 i 22.2 j 21.5 i 19.3 i 22.2 j 21.5
!l7.8! l7.8
; 20,0; 20.0
S 25,4 i 26.8 j 21.4 ! 33.5 ! 14.0S 25.4 i 26.8 j 21.4! 33.5! 14.0
Elektrische Eigenschaften derElectrical properties of the
fertigen Widerständefinished resistors
(bei einem j gegebenen 1 (] Strom ! (given a j given 1 (] current !
von 1 mA) j , of 1 mA) j ,
lirwärmungstcniperuHir ( C)lirwärmungstcniperuHir (C)
gepreßter
Körperpressed
body
800
1000
1150
1300
1400800
1000
1150
1300
1400
1350
1350
1350
13501350
1350
1350
1350
PustePuff
800800
800800
800800
800800
800800
600600
800800
10001000
12001200
13001300
Elektrische Eigenschaften der fertigen WiderständeElectrical properties of the finished resistors
(bei einem gegebenen Strom von 1 mA)(at a given current of 1 mA)
300300
230230
170170
100100
8585
1313th
9090
130130
8080
2424
8,3 7,8 7,5 7,2 4,2 7,3 7,2 5,1 2,68.3 7.8 7.5 7.2 4.2 7.3 7.2 5.1 2.6
Ein Gemisch in einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 7 wird gepreßt und geglüht auf die gleiche Weise wie das im Beispiel 2. Der gesinterte Körper wird auf gegenüberliegenden Oberflächen geläppt und auf diesen Oberflächen mit der Paste aus Beispiel 4 bedeckt. Die auf die gegenüberliegenden Oberflächen aufgebrachte Paste wird 30 Minuten lang in Luft auf 800 C erhitzt. Dann werden Al-Elektroden und Zuführungsdrähte an den genannten Oberflächen auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 befestigt. Die elektrischen Eigenschaften des Widerstandes werden in Tabelle 7 gezeigt. Es ist zu sehen aus einem Vergleich zwischen den Tabellen 4 und 7, daß der n-Wert des Widerstandes stark erhöht werden kann durch Verwendung der Wismutoxid enthaltenden Paste.A mixture in a composition according to Table 7 is pressed and calcined to the same Like that in Example 2. The sintered body is lapped on opposite surfaces and covered with the paste from Example 4 on these surfaces. The ones on the opposite surfaces The paste applied is heated to 800 ° C. in air for 30 minutes. Then Al electrodes and lead wires attached to said surfaces in the same manner as in Example 1. the electrical properties of the resistor are shown in Table 7. It can be seen from a comparison between Tables 4 and 7 that the n-value of the resistance can be greatly increased by Use of the bismuth oxide containing paste.
Ein gesinterter Körper aus reinem Zinkoxid wird hergestellt, indem man Zinkoxidpulver bei 340 kg cm3 preßt und den gepreßten Körper 1 Stunde lang bei der in Tabelle 6 angegebenen Temperatur erwärmt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der gesinterte Körper auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen mit Siliziumcarbid-Schleifmittel geläppt. Die geläppten Oberflächen werden mit einer Paste überzogen, die 50 Gewichtsprozent Wismutoxid in einer Lpoxyharz-Butylalkohol-Lösung enthält. Die aufgemachten Pasten werden bei einer Temperatur gemäß labelleö 30 Minuten lang in Luft geglüht. Eine chemische Analyse der geglühten Körper zeigt an. dal* Wismutoxid in den gesinterten Körper aus Zinkoxid eindiffundiert. Dann werden die gegenüberliegenden Oberflachen der gesinterten Scheibe mit Ai-Elektroden und Zuführungsdrähien auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 versehen Die elektrischen Eigenschaften des sich ergebenden Widerstandes werden in Tabelle 6 gezeigt. Es ist leicht ersichtlich aus einem Vergleich zwischen labelled und 6. daß der n-Wcrt des Widerstandes stark erhöht werden kann durch das Aufglühen der Wismutovid enthaltenden PasteA sintered body of pure zinc oxide is prepared by pressing zinc oxide powder at 340 kg cm 3 and heating the pressed body at the temperature shown in Table 6 for 1 hour. After cooling to room temperature, the sintered body is lapped on both opposing surfaces with silicon carbide abrasive. The lapped surfaces are coated with a paste containing 50 percent by weight bismuth oxide in a solution of epoxy resin and butyl alcohol. The opened pastes are calcined in air at a temperature according to labelleö for 30 minutes. A chemical analysis of the annealed body indicates. dal * bismuth oxide diffuses into the sintered body of zinc oxide. Then, the opposite surfaces of the sintered disk are provided with Al electrodes and lead wires in the same manner as in Example 1. The electrical properties of the resulting resistance are shown in Table 6. It can easily be seen from a comparison between labeled and 6. that the n-value of the resistance can be greatly increased by the glowing of the paste containing bismuthovid
StromlI.
Stroml
(bei einem gegebenenC.
(given a
I I.
I.
!1
!
In2O., 0,5 220I.
In 2 O., 0.5 220
' ~l i Λ '~ li Λ
Fortsetzungcontinuation
MolprozentRaw materials
Mole percent
der fertigen WiderständeElectrical Properties
of the finished resistors
(bei einem gegebenen Strom
von 1 mA)C.
(at a given stream
of 1 mA)
Ein Gemisch in einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 8 wird auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gepreßt. Der gepreßte Körper wird in Luft bei der in Tabelle 8 angegebenen Temperatur 1 Stunde lang gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Die gesinterte Scheibe wird zu einem nichtohmschen Widerstand auf die gleiche Weise wie im Beispiel 5 vervollständigt. Die elektrischen Eigenschaften des fertigen Widerstandes zeigt Tabelle 8. Es ist zu sehen, daß der n-Wert des Widerstandes stark erhöht werden kann durch Verwendung der Wismutoxid enthaltenden Paste, wie ein Vergleich zwischen den Tabellen 5 und 8 ergibt.A mixture in a composition shown in Table 8 is made in the same manner as in Example 1 pressed. The pressed body is left in air at the temperature shown in Table 8 for 1 hour sintered and then cooled in the oven to room temperature. The sintered disk becomes a non-ohmic one Resistance completed in the same manner as in Example 5. The electrical properties of the finished resistor is shown in Table 8. It can be seen that the n-value of the resistor can be greatly increased by using the bismuth oxide-containing paste as a comparison between Tables 5 and 8 results.
Ausgangsmaterialien (Molprozent)Starting materials (mole percent)
uOuO
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,050.05
1,01.0
5.05.0
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0.50.5
0,50.5
rvi π Vrvi π V
0,050.05
0,50.5
5,05.0
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,5
0.5
0.5
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
wertere Zusätzeother additions
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
TiO2 TiO 2
Cr2O3 Cr 2 O 3
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
TiO2 TiO 2
Cr2O3 Cr 2 O 3
B2O3 B 2 O 3
BaOBaO
In2O3 In 2 O 3
Sb2O3 Sb 2 O 3
Al2O3 Al 2 O 3
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0.5
0,5
0,5
0.5
0,50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
Sinlerungstemperaturen Settling temperatures
(C)(C)
1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 I 1350 1350 1350 13501350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 1350 I 1350 1350 1350 1350
Elektrische EigenschaftenElectrical Properties
der fertigen Widerständeof the finished resistors
(bei einem gcge<~nen(in the case of a given
Strom von 1 mA)Current of 1 mA)
87 104 132 101 125 14687 104 132 101 125 146
9292
81 283 21681 283 216
66 235 13066 235 130
94 340 19094 340 190
66 28266 282
8989
60 243 12060 243 120
2222nd
15,4 17,6 18,3 17,9 19,0 18,1 25,6 27,2 19,5 29,4 13,7 22,8 29,5 28,3 22,7 34,5 13,7 25,6 31,5 32,4 25,5 39,2 12,315.4 17.6 18.3 17.9 19.0 18.1 25.6 27.2 19.5 29.4 13.7 22.8 29.5 28.3 22.7 34.5 13.7 25.6 31.5 32.4 25.5 39.2 12.3
Ausgangsmaierialien (Molprozent)Base Maierialien (mole percent)
ZnO 'CoO ZnO 'CoO
MnO,MnO,
weitere Zusätzefurther additions
Sinterungs- temperaturen Sintering temperatures
(C)(C)
ElektrischeElectric
Eigenschaftenproperties
der fertigenthe finished
WiderständeResistances
(bei einem gegebenen(given a
Strom von 1 mA)Current of 1 mA)
98 * -05 0 5 TiO, 0,5 1350 37 13,U98 * -05 0 5 TiO, 0.5 1350 37 13, U
98*5 0 5 0,5 TiO, 0,5 1000 74 14.798 * 5 0 5 0.5 TiO, 0.5 1000 74 14.7
98 5 0.5 0,5 TiO2 0,5 1100 57 Π-98 5 0.5 0.5 TiO 2 0.5 1100 57 Π-
98 5 05 0,5 TiO, 0,5 1200 4398 5 05 0.5 TiO, 0.5 1200 43
9S',5 0.5 0,5 Cr2O3 0,5 1350 223 j 27. Beispiel 79S ', 5 0.5 0.5 Cr 2 O 3 0.5 1350 223 j 27. Example 7
Ein Gemisch in einer Zusammensetzung gemüü Tabelle 9 wird auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 gepreßt und geglüht. Der gesinterte Körper wird auf gegenüberliegenden Oberflächen geläppt und dori mit einer Paste bedeckt, die feste Bestandteile gemüR der Tabelle 9 enthält. Die auf die gegenüberliegenden Oberflächen aufgebrachte Paste wird in Luft 30 Mimten lang auf 8000C erhitzt. Dann werden Al-Elektroden und Zuführungsdrähte an den gegenüberliegenden Oberflächen auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 befestigt. Die elektrischen Eigenschafte si des fertigen Widerstandes zeigt Tabelle 9.A mixture having a composition as shown in Table 9 is pressed and calcined in the same manner as in Example 2. The sintered body is lapped on opposite surfaces and then covered with a paste containing solid components according to Table 9. The applied on the opposite surfaces of paste is heated in air 30 mimed heated at 800 0 C. Then, Al electrodes and lead wires are attached to the opposite surfaces in the same manner as in Example 1. The electrical properties si of the finished resistor are shown in Table 9.
der festenWeight percent
the fixed
Eigenschaften derElectric
Properties of the
Widerständemanufacture
Resistances
Stromgiven
electricity
Die Widerstände der Beispiele 1, 3, 5, 6 und 7 werden gemäß den Verfahren geprüft, die bei elektronischen Bauelementen angewandt werden. Der Lebensdauertest unter Belastung wird bei 70° C Umgebungstemperatur bei 1 Watt Nennleistung 500 Stunden lang durchgeführt Der Wärmezyklustest wird durchgeführt, indem fünfmal der Zyklus wiederholt wird, bei dem die Widerstände auf 85° C Umgebungstemperatur 30 Minuten gehalten, dann schnell auf — 20° C abgekühlt und auf dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten werden. Tabelle 10 zeigt die Durchschnittsänderungen des C- und des η-Wertes der Widerstände nach den Wärmezyklen und dem Lebensdauertest. The resistors of Examples 1, 3, 5, 6 and 7 are tested according to the procedures used with electronic components. The endurance test under load is carried out at 70 ° C ambient temperature at 1 watt nominal power for 500 hours.The heat cycle test is carried out by repeating the cycle five times in which the resistors are kept at 85 ° C ambient temperature for 30 minutes, then quickly to -20 ° C cooled and held at this temperature for 30 minutes. Table 10 shows the average changes in the C and η values of the resistors after the heat cycles and the life test.
Widerstandes und die Änderungen nach dem Lebens-Lertest, der in einer ähnlichen We.se w,e ,m Bespiel 8 durchgeführt wird, werden m Tabelle 12 gezeigt. Resistance and the changes after the life-learning test, which in a similar way w, e, m example 8 is shown in Table 12.
Probesample
Nr.No.
Änderungen nach dem
LebensdauerlestChanges after
Lifetime test
Änderungen nach demChanges after
Er"'ärmungs-He "'insolent
zyklustestcycle test
10
8
7
4
410
8th
7th
4th
4th
-10-10
-12-12
-4-4
-6-6
-6-6
-5
-6-5
-6
-2
-2-2
-2
Ein Gemisch mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 12 wird auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 gepreßt. Der gepreßte Körper wird in Luft bei 135O0C 1 Stunde lang gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt Die gesinterte Scheibe wird auf gegenüberliegenden Oberflächen geläppt und dort mit einer Paste überzogen, deren Zusammensetzung unten angegeben wird. Die auf die gegenüberliegenden Oberflächen aufgebrachte Paste wird 30 Minuten lang in Luft auf 800° C erwärmt. Die Pasten haben eine Festbestandteilzusammensetzung gemäß Tabelle 11 und werden hergestellt, indem man insgesamt 10 Gewichtsteile der Festbestandteile mit 100 Gewichtsteilen Epoxyharz in 20 bis 40 Gewichtsteilen Butylalkohol mischt Dann werden Al-Elektroden und Zuführungsdrähte an den gegebenen liegenden Oberflächen auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 befestigt. Die elektrischen Eigenschaften des fertigenA mixture with a composition shown in Table 12 is pressed in the same way as in Example 2. The pressed body is sintered in air at 135O 0 C for 1 hour and then cooled in the oven to room temperature. The sintered disk is lapped on opposite surfaces and coated there with a paste, the composition of which is given below. The paste applied to the opposite surfaces is heated in air at 800 ° C for 30 minutes. The pastes have a solid component composition as shown in Table 11 and are prepared by mixing a total of 10 parts by weight of the solid components with 100 parts by weight of epoxy resin in 20 to 40 parts by weight of butyl alcohol. Then, Al electrodes and lead wires on the given lying surfaces in the same manner as in Example 1 attached. The electrical properties of the finished
fertigenProperties of the
manufacture
nach demstruggles
after
Stromgiven
electricity
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (10)
Applications Claiming Priority (22)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6531267 | 1967-10-09 | ||
| JP6531267 | 1967-10-09 | ||
| JP6739467 | 1967-10-17 | ||
| JP6738967 | 1967-10-17 | ||
| JP6739367 | 1967-10-17 | ||
| JP6739567 | 1967-10-17 | ||
| JP6739267 | 1967-10-17 | ||
| JP6739367 | 1967-10-17 | ||
| JP6738967 | 1967-10-17 | ||
| JP6739567 | 1967-10-17 | ||
| JP6739467 | 1967-10-17 | ||
| JP6739267 | 1967-10-17 | ||
| JP419868 | 1968-01-22 | ||
| JP419868 | 1968-01-22 | ||
| JP419268 | 1968-01-22 | ||
| JP419268 | 1968-01-22 | ||
| JP931168 | 1968-02-12 | ||
| JP931168 | 1968-02-12 | ||
| JP3177368 | 1968-05-10 | ||
| JP3177268 | 1968-05-10 | ||
| JP3177368 | 1968-05-10 | ||
| JP3177268 | 1968-05-10 |
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|---|---|
| DE1802452A1 DE1802452A1 (en) | 1969-06-04 |
| DE1802452B2 DE1802452B2 (en) | 1973-04-26 |
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ID=
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| DE2910841A1 (en) * | 1979-03-20 | 1980-09-25 | Licentia Gmbh | Zinc oxide varistor material produced by sintering granulate - with additive coating to reduce leakage current without reducing quality |
| DE3405834A1 (en) * | 1984-02-17 | 1985-08-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Varistor consisting of a wafer of zinc-oxide material, which is semiconductive as a result of doping, and a method for producing this varistor |
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