[0001] L'invention concerne un procédé de fabrication de résistances non linéaires, désignées
habituellement sous l'appellation de varistances, réalisées en céramique à couche
épaisse, notamment sur un substrat de circuit hybride ou un dispositif exigeant de
ne pas dépasser, lors de leur fabrication, une température prédéterminée, ce qui est
notamment le cas pour les écrans de visualisation à accès matriciel (le substrat de
dépôt de la varistance étant alors le verre).
[0002] L'invention concerne également une varistance en couche épaisse obtenue par ce procédé.
[0003] On sait qu'il existe un petit nombre de matériaux qui présentent des propriétés électriques
de résistance non linéaire et dont les caractéristiques tension-courant sont représentées
par la relation:

où V est la tension entre des points séparés par un corps constitué par le matériau
considéré, est l'intensité du courant s'écoulant entre les deux points, C est une
constante et le coefficient de non linéarité a est un exposant supérieur à 1.
[0004] On connaît des varistances fabriquées sous la forme de composants discrets, les plus
utilisées étant des résistances céramiques polycristallines préparées à partir d'un
oxyde métallique avec de petites quantités d'un ou plusieurs oxydes métalliques ou
sels métalliques. A titre d'exemple l'oxyde métallique majoritaire est l'oxyde de
zinc avec de petites quantités d'oxyde de bismuth, d'antimoine, de cobalt, de chrome
et de manganèse. Pour obtenir des coefficients élevés de non-linéarité, il est connu
qu'il est nécessaire de fritter ces matériaux à des températures supérieures à 1000
°C.
[0005] Or, en technologie de circuit hybride, il est intéressant de fabriquer les résistances
non plus en composants discrets mais sous la forme de dépôts effectués par sérigraphie,
c'est-à-dire en couche épaisse. En ce cas la nature du substrat de circuit hybride
déjà revêtu, au moment de la sérigraphie, d'électrodes non réfractaires aux températures
élevées, interdit l'utilisation des procédés classiques de fabrication de telles varistances.
On a donc recours à une technique de frittage préalable du matériau à 1100 °C puis
au broyage de ce matériau pour obtenir une poudre polycristalline qui sert de matière
première au dépôt par sérigraphie. La demande de brevet français publiée sous le N°
2 315 772 décrit notamment un procédé de fabrication de varistances sous forme de
couches épaisses caractérisé en ce qu'il consiste à:
- fabriquer préalablement une varistance sous la forme d'un corps céramique;
- broyer ce corps céramique en grains inférieurs à 3 microns;
- mélanger la poudre ainsi obtenue avec une fritte de verre en poudre de même granulométrie
et incorporer au mélange un liant organique pour obtenir une pâte sérigraphiable;
- appliquer cette pâte en couche épaisse, par sérigraphie, sur un substrat diélectrique;
- cuire la pâte à une température comprise entre 650 °C et 1100 °C selon les caractéristiques
de non-linéarité désirées pour la varistance en couche épaisse.
[0006] Ce procédé présente toutefois deux inconvénients:
1.) Les coefficients de non-linéarité sont faibles, en général bien inférieurs à 10;
2.) L'isolement électrique en basse tension est médiocre, dans la plupart des cas,
en raison, notamment, du manque d'adhérence des grains entre eux et avec le substrat.
On peut éviter ce dernier inconvénient en utilisant le procédé décrit dans le document
DE-A-2 735 484 dans lequel on emploie des températures supérieures à 1100 °C, mais
cela exige alors l'utilisation d'un substrat réfractaire tel que l'alumine, ce que
l'on désire précisément éviter dans le cas présent.
[0007] L'invention vise à supprimer ces inconvénients tout en rendant le procédé de fabrication
d'une varistance en couche épaisse compatible avec l'utilisation de supports non réfractaires.
[0008] Le procédé selon l'invention comporte les étapes préliminaires de fabrication d'une
varistance sous la forme d'un corps céramique et de broyage de ce corps céramique
en grains de taille homogène et contrôlée, par exemple de l'ordre de trois microns.
Il est caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes:
a) Préparation d'une poudre de liant constituée par un matériau conducteur ou semiconducteur
de résistivité comprise entre 10-8 ohm.cm et 106 ohm.cm, susceptible de prendre l'état liquide ou un état pâteux à une température
prédéterminée inférieure à 850 °C;
b) Préparation d'une pâte sérigraphique comprenant 40 à 80% en poids de grains de
céramique obtenue au cours des étapes préliminaires, 10 à 30% en poids de la poudre
obtenue à l'étape (a) ci-avant, le reste étant constitué, pour 10% en poids au moins,
par un liant organique du type utilisé en sérigraphie;
c) Dépôt, par sérigraphie, de la pâte ainsi obtenue, sur un substrat préalablement
muni par exemple par sérigraphie d'une électrode constituant la première électrode
de la varistance à couche épaisse, séchage de la pâte à 120 °C et frittage de la couche
épaisse à une température inférieure ou égale à 850 °C;
d) Finition de la varistance en déposant par exemple par sérigraphie une deuxième
électrode sur le dépôt effectué au cours de l'étape (c) ci-avant et en cuisant cette
dernière électrode.
[0009] Dans une variante de l'invention, les électrodes sont déposées seulement à l'étape
(d) sur deux positions non jointives du dépôt de varistance en couche épaisse.
[0010] A l'étape (a) le matériau conducteur ou semiconducteur peut être un verre semiconducteur
et en particulier comporter de l'oxyde de vanadium dans un pourcentage de 50 à 90%
en moles.
[0011] La varistance selon l'invention, obtenus selon le procédé susmentionné, comporte
un liant constitué par un verre semiconducteur à base d'oxyde de vanadium V
2 0
5 (50 à 90% en moles) et de me- taphosphate de sodium ou de potassium (10 à 50% en
moles), fusible à une température inférieure à 850 °C.
[0012] L'invention sera mieux comprise au moyen des exemples suivants:
Premier exemple:
[0013] La poudre fabriquée au cours des étapes préliminaires est constituée par des cristallites
ou morceaux de cristallites d'une céramique comprenant, avant frittage, en moles:
97% de Zn 0;
0,5% de Co 0;
0,5% de Bi2 03;
0,5% de M n2 03;
0,5% de Ni2 03;
1 % de Sb2 03
[0014] La température de frittage de la céramique initiale est comprise entre 1050 °C et
1350 °C.
[0015] A l'étape (a), on prépare une poudre contenant 50 à 90% en moles d'oxyde de vanadium
V
2 0
5) et 10 à 50% en moles de métaphosphate de sodium (Na P 0
3). La poudre obtenue par mélange des matières premières et broyage par une méthode
classique est portée à 950 °C pendant quatre heures puis coulée sur une plaque à 100
°C. On broie en poudre fine le dépôt ainsi obtenu. On fait subir à cette poudre un
traitement thermique d'une demi-heure à deux heures à une température comprise entre
200 °C et 400 °C en vue d'augmenter sa conductivité électrique. La résistivité des
grains de poudre doit être comprise entre 1 et 1000 ohms.cm.
[0016] A l'étape (b), on effectue un mélange comprenant 40 à 80% en poids de la poudre obtenue
à la fin des étapes préliminaires,10 à 30% en poids de la poudre obtenue au cours
de l'étape (a) et 10 à 40% de liant organique. Ce liant est préparé à partir de 170
g de nitrocellulose mélangé à une quantité suffisante de butoxyacétate pour obtenir
un volume de deux litres et demi en faisant varier ce dernier volume selon la viscosité
désirée.
[0017] Au cours de l'étape (c), on prend un substrat isolant constitué par exemple par un
verre de borosilicate très pur (moins de 0,2% d'ions alcalins dans le cas du verre
de désignation commerciale Corning N° 7059). Sur ce substrat on dépose par sérigraphie
une première électrode de la varistance à couche épaisse en utilisant une encre à
sérigraphier au nickel, par exemple la pâte de désignation commerciale «nickel T 9197
Engelhardt». Ce dépôt est traité pendant dix minutes à 520 °C.
[0018] Ensuite on dépose sur l'électrode la pâte préparée à l'étape (b) et l'on procède
au séchage de cette pâte à 120 °C pour éliminer le liant puis au frittage à 580 °C
pendant 10 minutes.
[0019] Au cours de l'étape (d) on dépose par sérigraphie une deuxième électrode en utilisant
une encre à sérigraphier à l'or, par exemple la pâte de désignation commerciale «or
6394 Engelhardt». Cette deuxième électrode est traitée thermiquement comme la première.
[0020] On a observé le résultat suivant en déposant par sérigraphie, à l'étape (c), une
couche de trente microns. Pour une tension de 32 volts, l'intensité est de 10 m A/cm
2. Le coefficient de non-linéarité mesuré entre 1 et 10 mA est de l'ordre de 28.
Deuxième exemple:
[0021] La poudre fabriquée aux étapes préliminaires est identique à celle du premier exemple.
La poudre préparée à l'étape (b) est analogue à celle du premier exemple, si ce n'est
que le phosphate de sodium est remplacé par du phosphate de potassium. De ce fait
la température de frittage de l'étape (c) est de 520 °C, la durée du traitement thermique
étant identique.
[0022] En ce qui concerne le résultat obtenu, le courant mesuré dans des conditions analogues
à celles du premier exemple, est de 10 mA pour une tension de 28 volts, le coefficient
de non-linéarité mesuré entre 1 et 10 mA étant de l'ordre de 37.
Troisième exemple:
[0023] La poudre fabriquée aux étapes préliminaires est identique à celle du premier exemple.
Il en est de même pour la poudre préparée à l'étape (b). Mais le substrat de l'étape
(c) est de l'alumine re- couverte d'une électrode d'argent déposée par sérigraphie
et traitée à 850 °C. A l'étape (d) on dépose une laque d'argent que l'on traite à
250 °C pendant dix minutes.
[0024] En ce qui concerne le résultat obtenu, le courant mesuré dans des conditions analogues
à celles du premier exemple est de 10 mA pour une tension de 50 volts, le coefficient
de non-linéarité mesuré entre 1 et 10 mA étant de l'ordre de 16.
Quatrième exemple:
[0025] Les étapes préliminaires ainsi que les étapes (a) et (b) sont identiques à celles
du premier exemple. Mais, à l'étape (c), on dépose d'abord par sérigraphie, directement
sur le substrat en verre, la couche épaisse de 30 microns formant le varistance, puis
les deux électrodes recouvrant chacune une partie de la couche épaisse, après frittage
de celle-ci. Entre les électrodes on laisse un espace de 1 /10 mm, par exemple. Les
électrodes sont formées toutes deux de la même pâte à l'or désignée pour la deuxième
électrode dans le premier exemple.
[0026] Pour des électrodes se faisant face sur une longueur de 1 cm et distantes de 1/10
mm; on mesure un courant de 1 mA pour une tension de 112 volts. Le coefficient de
non-linéarité mesuré entre 0,1 et 1 mA est de l'ordre de 12.
[0027] Les variantes des procédés de fabrication illustrés par les 1 er, 2e et 4e exemples,
sont également applicables au cas d'un substrat en alumine.
[0028] Les varistances obtenues par le procédé de l'invention sont de deux types principaux:
- un type dans lequel la couche épaisse de matériau à résistance non-linéaire est
insérée entre deux électrodes d'entrée et de sortie;
- un type dans lequel la couche épaisse du même matériau est revêtue, sur deux portions
distinctes de sa surface, d'électrodes d'entrée et de sortie.
1. Procédé de fabrication de varistance en couche épaisse déposée. sur un substrat
non réfractaire, avec lequel la température de frittage d'une couche épaisse doit
être au plus égale à 850 °C, comportant une étape préliminaire de fabrication d'une
varistance sous la forme d'un corps céramique et de broyage de ce corps en une première
poudre céramique caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes:
a) préparation d'une seconde poudre de liant, constituée par un matériau conducteur
ou semiconducteur de résistivité comprise entre 10-8ohm.cm et 106 ohms.cm, susceptible de prendre l'état liquide ou un état pâteux à une température
inférieure à 850 °C;
b) préparation d'une pâte sérigraphique comprenant 40 à 80% en poids de la première
poudre céramique, 10 à 30% en poids de la seconde poudre de liant, le reste (10% en
poids au moins) étant constitué par un liant organique du type utilisé en séragraphie;
c) dépôt, par sérigraphie, de la pâte ainsi obtenue, sur le substrat, préalablement
muni d'une électrode constituant la première électrode de la varistance à fabriquer,
séchage de la pâte à 120 °C et frittage de la couche épaisse à une température inférieure
ou égale à 850 °C;
d) finition de la varistance en déposant une deuxième électrode sur le dépôt effectué
au cours de l'étape précédente.
2. Procédé de fabrication de varistance en couche épaisse déposée sur un substrat
non réfractaire, avec lequel la température de frittage d'une couche épaisse doit
être au plus égale à 850 °C, comportant une étape préliminaire de fabrication d'une
varistance sous la forme d'un corps céramique et de broyage de ce corps en une première
poudre céramique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les-étapes suivantes:
a) préparation d'une seconde poudre de liant, constituée par un matériau conducteur
ou semiconducteur de résistivité comprise entre 10-8 ohm.cm et 106 ohm.cm, susceptible de prendre l'état liquide ou un état pâteux à une température
inférieure à 850 °C;
b) préparation d'une pâte sérigraphie comprenant 40 à 80% en poids de la première
poudre céramique, 10 à 30% en poids de la seconde poudre de liant, le reste (10% en
poids au moins) étant constitué par un liant organique du type utilisé en sérigraphie;
c) dépôt par sérigraphie sur le substrat de la pâte obtenue à l'étape précédente,
séchage de la pâte à 120 °C et frittage de la couche épaisse à une température inférieure
ou égale à 850 °C;
d) finition de la varistance en déposant deux électrodes, sur deux parties distinctes
du dépôt effectué au cours de l'étape précédente.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à
l'étape (a), le matériau est un verre semiconducteur.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le verre semiconducteur
utilisé à l'étape (a) comporte 50 à 90% en moles d'oxyde de vanadium V205.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à
l'étape (a) on prépare une poudre de liant contenant 50 à 90% en moles d'oxyde de
vanadium (V2 05) et 10 à 50% en moles de métaphosphate de sodium ou de potassium, la poudre obtenue
par mélange des matières premières suivi d'un broyage étant ensuite portée à 950 °C
pendant quatre heures puis coulée sur une plaque à 100 °C, le dépôt ainsi obtenu étant
broyé en poudre fine, et la poudre ainsi obtenue étant enfin traitée thermiquement
pendant une demi-heure à deux heures à une température comprise entre 200 °C et 400
°C.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape (c)
on dépose sur un substrat en verre une première électrode constituée par une encre
au nickel, que l'on fait subir au substrat un traitement thermique de dix minutes
à 520 °C, puis qu'on dépose en couche épaisse, par sérigraphie, la pâte obtenue à
l'étape (b) sur la première électrode, cette couche étant ensuite séchée à 120 °C
puis frittée à une température comprise entre 520 °C et 580 °C pendant dix minutes,
enfin qu'on dépose sur cette couche une électrode à l'or.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape (c),
on dépose sur un substrat en alumine une première électrode constituée une encre à
l'argent, que l'on fait subir à cette électrode un traitement thermique à 850 °C,
puis qu'on dépose en couche épaisse, par sérigraphie, la pâte obtenue à l'étape (b)
sur la première électrode, cette couche étant ensuite séchée à 120 °C puis frittée
à une température comprise entre 520 °C et 580 °C pendant dix minutes, enfin qu'on
dépose sur cette couche une laque d'argent que l'on traite à 250 °C pendant dix minutes.
8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, au cours de l'étape (c)
on dépose par sérigraphie, directement sur le substrat, la pâte obtenue à l'étape
(b), cette couche étant ensuite séchée à 120 °C puis frittée à une température comprise
entre 520 °C et 580 °C pendant dix minutes, enfin que l'on dépose sur deux parties
distinctes de cette couche une encre à l'or que l'on traite pendant dix minutes à
520 °C.
9. Varistance en couche épaisse, obtenue par un procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un liant constitué par un
verre semiconducteur à base d'oxyde de vanadium V205 (50 à 90% en moles) et de métaphosphate de sodium ou de potassium (10 à 50% en moles),
fusible à une température inférieure à 850 °C.
1. Verfahren zur Herstellung eines Dickschicht-Varistors, der auf ein nicht hitzebeständiges
Substrat aufgebracht ist, mit dem die Sintertemperatur einer Dickschicht höchstens
850 °C betragen darf, mit einem vorbereitenden Verfahrensschritt der Herstellung eines
Varistors in Form eines keramischen Körpers und des Zermahlens dieses Körpers zur
Bildung eines ersten keramischen Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem
die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
a) Vorbereitung eines zweiten Pulvers mit einem Bindemittel, bestehend aus einem leitenden
oder halbleitenden Material mit einem spezifischen Widerstand zwischen 10-8 und 106 Ohm cm, wobei dieses Pulver bei einer Temperatur unter 850 °C flüssig oder pastenförmig
sein kann;
b) Vorbereitung einer serigraphischen Paste aus 40 bis 80 Gew.-% des ersten keramischen
Pulvers, 10 bis 30 Gew.-% des zweiten Pulvers aus Bindemittel, wobei der Rest (mindestens
10 Gew.-%) aus einem organischen Bindemittel von einem in der Serigraphie üblichen
Typ gebildet wird;
c) Aufbringen der so erhaltenen Paste durch Serigraphie auf das Substrat, auf das
vorab eine die erste Elektrode des herzustellenden Varistors bildende Elektrode aufgebracht
wird, Trocknen der Paste bei 120 °C und Sintern der Dickschicht bei einer Temperatur
von höchstens 850 °C;
d) Fertigstellung des Varistors durch Aufbringen einer zeiten Elektrode auf die während
des vorhergehenden Verfahrensschritts aufgebrachte Schicht.
2. Verfahren zur Herstellung eines Dickschicht-Varistors, der auf ein nicht hitzebeständiges
Substrat aufgebracht ist, mit dem die Sintertemperatur einer Dickschicht höchstens
850 °C betragen darf, mit einem vorbereitenden Verfahrensschritt der Herstellung eines
Varistors in Form eines keramischen Körpers und des Zermahlens dieses Körpers zur
Bildung eines ersten keramischen Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem
die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
a) Vorbereitung eines zweiten Pulvers mit einem Bindemittel, bestehend aus einem leitenden
oder halbleitenden Material mit einem spezifischen Widerstand zwischen 10-8 und 106 Ohm cm, wobei dieses Pulver bei einer Temperatur unter 850 °C flüssig oder pastenförmig
sein kann;
b) Vorbereitung einer serigraphischen Paste aus 40 bis 80 Gew.-% des ersten keramischen
Pulvers, 10 bis 30 Gew.-% des zweiten Pulvers aus Bindemittel, wobei der Rest (mindestens
10 Gew.-%) aus einem organischen Bindemittel von einem in der Serigraphie üblichen
Typ gebildet wird;
c) Aubringen der während des vorhergehenden Verfahrensschritts erhaltene Paste durch
Serigraphie auf das Substrat, Trocknen der Paste bei 120 °C und Sintern der Dickschicht
bei einer Temperatur von höchstens 850 °C;
d) Fertigstellung des Varistors durch Aufbringen von zwei Elektroden auf zwei getrennte
Bereiche der Schicht, die während des Vorhergehenden Verfahrensschritts erhalten wurde.
3. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Verfahrensschritt (a) das Material ein halbleitendes Glas ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Glas,
das für den Verfahrensschritt (a) verwendet wird, 50 bis 90 Mol% Vanadiumoxid V205 enthält.
5. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man während des Verfahrensschritts (a) ein Bindemittelpulver vorbereitet, das
50 bis 90 Mol% Vanadiumoxid (V205) und 10 bis 50 Mol% Natrium- oder Kaliummethaphosphat enthält, wobei das durch Mischung
der Ausgangsmaterialien gefolgt von einem Mahlen erhaltene Pulver dann auf 950 °C
während 4 Stunden gebracht wird und schliesslich auf eine Platte mit 100 °C gegossen
wird, wobei die so erhaltene Schichtzu einem feinen Pulver vermahlen wird und das
so erhaltene Pulver schliesslich während einer Zeit zwischen einer halben Stunde und
2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 200 und 400 °C thermisch behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts
(c) auf ein Glassubstrat eine erste aus einer Nickeltinte bestehende Elektrode aufgebracht
wird, dass das Substrat einer thermischen Behandlung von 10 Minuten Dauer bei 520
°C unterworfen wird, dass durch Serigraphie eine Dickschicht aus der gemäss dem Verfahrensschritt
(b) erhaltenen Paste auf die erste Elektrode aufgebracht wird, dass diese Schicht
dann bei 120 °C getrocknet und dann bei einer Temperatur zwischen 520 und 580 °C während
10 Minuten gesintert wird und dass schliesslich auf diese Schicht eine Goldelektrode
aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts
(c) auf ein Substrat aus Tonerde eine erste von einer Silbertinte gebildete Elektrode
aufgebracht wird, dass diese Elektrode einer Wärmebehandlung bei 850 °C unterworfen
wird, dass eine Dickschicht durch Serigraphie der gemäss dem Verfahrensschritt (b)
erhaltenen Paste auf die erste Elektrode aufgebracht wird, dass diese Schicht dann
bei 120 °C getrocknet und bei einer Temperatur zwischen 520 und 580 °C während 10
Minuten gesintert wird und dass schliesslich auf diese Schicht ein Silberlack aufgebracht
wird, der während 10 Minuten bei 250 °C behandelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts
(c) durch Serigraphie die gemäss dem Verfahrensschritt (b) erhaltene Paste unmittelbar
auf das Substrat aufgebracht wird, dass diese Schicht dann bei 120 °C getrocknet und
bei einer Temperatur zwischen 520 und 580 °C während 10 Minuten gesintert wird, und
dass schliesslich auf zwei getrennte Bereiche dieser Schicht eine Goldtinte aufgebracht
wird, die während 10 Minuten bei 520 °C behandelt wird.
9. Dickschicht-Varistor, der nach einem Verfahren gemäss einem beliebigen der Ansprüche
1 bis 8 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Bindemittel enthält,
das aus einem halbleitenden Glas auf der Basis von Vanadiumoxid V205 (50 bis 90 Mol%) und von Natrium-oder Kaliummethaphosphat (10 bis 50 Mol%) besteht,
das bei einer Temperatur unterhalb 850 °C schmilzt.
1. A method for manufacturing a thick-film type varistor on a heat sensitive substrate
not allowing a sinter temperature of a thick film above 850 °C, this method including
a preliminary step of manufacturing a varistor in the form of a ceramic body and of
grinding this body to become a first ceramic powder, characterized in that it further
comprises the following steps:
a) preparation of a second binder powder, constituted of a conductor or semiconductor
material of a resistivity between 10-8 and 106 Ohm cm, which material can be in a liquid or pasty state at a temperature below 850
°C;
b) preparation of a serigraphic paste comprising 40 to 80% by weight of the first
ceramic powder, 10 to 30% by weigth of the second binder powder, the rest (at least
10% by weight) being constituted by an organic binder of the type used in serigraphic
processes;
c) deposition of the paste thus obtained by a serigraphic method on the substrate
which has been equipped prior thereto with an electrode constituting the first electrode
of the varistor to be manufactured, drying of the paste at 120 °C and sintering of
the thick film at a temperature of up to 850 °C;
d) completing the varistor by depositing a second electrode on the layer obtained
during the preceding step.
2. A method for manufacturing a tick-film type varistor on a heat sensitive substrate
not allowing a sinter temperature of a thick film above 850 °C, this method including
a preliminary step of manufacturing a varistor in the form of a ceramic body and of
grinding this body to become a first ce- ramid powder, characterized in that it further
comprises the following steps:
a) preparation of a second binder powder, constituted of a conductor or semiconductor
material of a resistivity between 10-8 and 106 Ohm cm, which material can be in a liquid or pasty state at a temperature below 850
°C;
b) preparation of a serigraphic paste comprising 40 to 80% by weight of the first
ceramic powder, 10 to 30% by weight of the second binder powder, the rest (at least
10% by weight) being constituted by an organic binder of the type used in serigraphic
processes;
c) deposition of the paste obtained during the preceding step by serigraphic methods
on the substrate, drying the paste at 120 °C and sintering the thick film at a temperature
of up to 850 °C;
d) completing the varistor by depositing two electrodes on two distinct parts of the
layer obtained during the preceding step.
3. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the material
used in step (a) is a semiconductor glass.
4. A method according to claim 3, characterized in that the semiconductor glass used
for step (a) comprises 50 to 90 Mol-% of vanadium oxide V205-
5. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that during the
step (a) a binder powder is prepared containing 50 to 90 Mol-% of vanadium oxide (Vz05) and 10 to 50 Mol-% of sodium or potassium methaphosphate, the powder obtained by
mixing these parent materials, followed by a grinding, being then heated during 4
hours to 950 °C, then cast onto a plate at 100 °C, the layer thus obtained being ground
to become a fine powder, and the powder thus obtained being finally submitted to a
heat treatment during a period between half an hour and 2 hours at a temperature between
200 and 400 °C.
6. A method according to claim 1, characterized in that during the step (c), a first
electrode constituted by a nickel ink is diposited on a glass substrate, that the
substrate is submitted to a heat treatment for 10 minutes at 520 °C, that a thick
film of the paste obtained during the step (b) is deposited by serigraphic methods
on the first electrode, that this film is then dried at 150°C, then sintered at a
temperature between 520 and 580 °C during 10 minutes, and that finally a gold electrode
is deposited on this film.
7. A method according to claim 1, characterized in that during the step (c), a first
electrode constituted by a silver ink is deposited on a alumina substrate, that this
electrode is submitted to a heat treatment at 850 °C, that a thick film of the paste
obtained during the step (b) is deposited by serigraphic methods on the first electrode,
that this film is then dried at 120 °C, then sintered at a temperature between 520
and 580 °C during 10 minutes, and that finally a silver varnish is deposited on this
film, this varnish being treated for 10 minutes at 250 °C.
8. A method according to claim 2, characterized in that during the step (c), the paste
obtained during the step (b) is deposited by serigraphic methods directly on the substrate,
that this film is then dried at 120 °C, then sintered at a temperature between 520
and 580 °C during 10 minutes, and that finally a gold ink is deposited on two distinct
parts of this film, this ink being treated for 10 minutes at 520 °C.
9. A thick-film varistor obtained by a method according to any one of claims 1 to
8, characterized in that it comprises a binder which is constituted by a semiconductor
glass on the basis of vanadium oxide V205 (50 to 90 Mol-%) and of sodium or potassium methaphosphate (10 to 50 Mo)-%), having
a point of fusion below 850 °C.