DE936495C

DE936495C - Verfahren zur Herstellung von Varistoren aus Siliziumkarbid

Info

Publication number: DE936495C
Application number: DEW14029A
Authority: DE
Inventors: Carl John Frosch
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1953-07-23
Filing date: 1954-05-21
Publication date: 1955-12-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Siliziumkarbid, welches bei der Herstellung von elektrischen Widerstandseinrichtungen zur Verwendung kommen soll und insbesondere für die Verwendung bei der Herstellung von nichtohmschen Widerständen bestimmt ist.
Varistoren aus Siliziumkarbid werden gewöhnlich in der Weise hergestellt, daß man feinzerteiltes Siliziumkarbid mit Wasser und einem keramischen Binder mischt, die Mischung zu dem gewünschten Formkörper preßt und dann den Preßling trocknet und brennt. Die elektrische Kennlinie solcher Varistoren wird durch die Beziehung En -kI ausgedrückt, worin E die an dem Varistor liegende Spannung, I den durch den Varistor fließenden Strom, k eine für einen gegebenen Widerstand geltende Konstante und n einen Zahlenwert größer als r bezeichnet.
Es ist zweckmäßig, daß n so groß wie möglich ist, da dieser Exponent ein Maß für die Abweichung von der Ohmschen Charakteristik darstellt. Der gewünschte Wert für k hängt von dem Anwendungsfall ab, für welchen der Varistor bestimmt ist, und kann dadurch gesteuert werden, daß man dem Siliziumkarbidgemisch, aus welchem der Varistor hergestellt wird, veränderliche Mengen von leitendem Kohlenstoff, z. B. Graphit, zusetzt.
Siliziumkarbid wird bekanntlich in Blöcken von mehreren Tonnen auf elektrothermischem Wege durch Reaktion zwischen Quarzsand und Petrollkoks her-. gestellt. Nachdem die Reaktion beendet ist, läßt man den Block abkühlen, um ihn danach zu zerschlagen. Der Teil des Blockes, welcher aus reinen Siliziumkarbidkristallen besteht, wird abgesondert und in große Stücke zerlegt. Das so gewonnene Ausgangsmaterial wird auf eine bestimmte Korngröße zerkleinert, welche sich für die Formung vön Varistoren eignet. Die Korngröße liegt zwischen etwa 0,05 mm und etwa 0,25 mm. Nach Waschen und Entfernen der beim Zerkleinern entstehenden Eisenteilchen wird das Material in üblicher Weise mit dem Bindemittel gemischt und zur Herstellung des Varistorkörpers gebrannt.
Varistoren, welche aus Siliziumkarbidteilchen hergestellt sind, die in der oben beschriebenen Weise darcb Zerkleinern der Gesamtmasse des von dem Block ausgewählten Siliziumkarbids gewonnen worden sind, besitzen keine übereinstimmenden Kennlinien. Wenn ein Varistor in mehrere Teile zerlegt wird, so zeigen auch diese ein unterschiedliches Verhalten.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden Siliziumkarbidstücke, wie sie aus dem Ofenblock gewonnen werden, zerkleinert, bis ein wesentlicher Teil, z. B. 2o bis 8o o%, aber nicht die Gesamtmenge, bis zu einer Korngröße zerkleinert ist, der durch ein Sieb von etwa 0,76 mm Maschenweite hindurchgeht. Der Siebrückstand wird bis auf 0,05 bis 0,25 mm, danach weiterzerkleinert und schließlich in üblicher Weise zu Varistoren verarbeitet. Das Feinkorn wird als Schleifmittel weiterverwendet. In der Zeichnung ist die Gewinnung von Si C-Körnung für Varistören dargestellt.
Das Material, welches auf dem Sieb zurückbleibt, wird in üblicher Weise zu Varistoren verarbeitet. Es wird zuerst zerkleinert und auf die gewünschte Korngröße gebracht, die gewöhnlich von 0,05 bis 0,25 mm reicht und vorzugsweise etwa o,225 mm beträgt. Für die Herstellung von Varistoren ist es erwünscht, daß die Korngröße des Siliziumkarbids so gleichmäßig wie möglich ist.
Danach wird das Siliziumkarbid gewaschen und zwecks Ausscheidung magnetischer Teilchen behandelt. Anschließend erfolgt die Verformung zu Varistoren, indem das Siliziumkarbid mit Wasser und einem keramischen Bindemittel, z. B. Ton, vermischt wird, wobei erforderlichenfalls Graphit oder ein anderer leitender Kohlenstoff zugesetzt wird, um den spezifischen Widerstand auf den gewünschten Wert einzustellen.
Die dem Gemisch zugesetzte Tonmenge liegt gewöhnlich zwischen etwa 30 und etwa 7o o/o, zweckmäßig aber zwischen etwa q0 und etwa 6o o/o des Gewichts des Siliziumkarbids. Um dem Gemisch eine für die Verarbeitung geeignete Konsistenz zu geben, wird genügend Wasser zugesetzt. Graphit wird gewöhnlich in Mengen bis zu 5 oder 7 Gewichtsprozeut des festen Gemischanteils zugegeben.
Das Gemisch wird dann zu den erforderlichen Formfingen verpreßt, die gewöhnlich die Form dünner Scheiben haben. Diese Pressung läßt sich in besonders geeigneter Weise in einer Form ausführen, welche aus einer Metallmatrize und mit Gummi überzogenen Stempeln -besteht, bei einem Druck von 3oo bis 24oo kg j e Quadratzentimeter.
Der gepreßte scheibenförmige Formling wird dann getrocknet und bei einer Temperatur zwischen zzoo bis x3oo° C in einer nicht oxydierenden Atmosphäre, z. B. Stickstoff, Wasserstoff oder Mischungen derselben, gebrannt. Nach dem Brand werden die Scheiben beiderseits mit einer Elektrode versehen, indem man eine z. B. aus Zinn bestehende Metallschicht aufsprüht. Danach wird ein Zuführungsdraht an jede Elektrode angelötet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von Siliziumkarbid-Varistoren aus unraffinierten Siliziunikarbidstücken, die aus Ofenblöcken gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumkarbidstücke so weit zerkleinert werden, daß wenigstens 2o Gewichtsprozent bis höchstens 8o % durch ein Sieb mit Öffnungen von o,76 mm hindurchfallen, worauf der Siebrückstand auf Korngrößen zwischen 0,05 und 0,25 mm zerkleinert und zu Varistoren verarbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der zerkleinerte Rückstand mit Korngrößen zwischen 0,05 und 0,9,5 mm mit einem keramischen Bindemittel gemischt und zu dünnen Scheiben verpreßt wird, welche auf beiden Seiten mit Metallelektroden ausgestattet werden.