CN104903999A

CN104903999A - 焊接劈刀

Info

Publication number: CN104903999A
Application number: CN201480004200.2A
Authority: CN
Inventors: 本村研一; 大西惇平; 樱井卫; 冰室正一郎; 内村健志; 后藤达也; 田端研二
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: MY162875A; KR20150110468A; WO2014115855A1; CN104903999B; PH12015501530A1; TW201429601A; TWI511826B; PH12015501530B1

Abstract

本发明提供一种焊接劈刀，其特征在于，包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，所述多结晶陶瓷中的孔隙的占有率为90ppm以下，并且直径在3μm以上的孔隙为13个/mm²以下。能够实现耐磨性的提高。

Description

焊接劈刀

技术领域

本发明的形态一般涉及一种焊接劈刀，具体而言，涉及一种在使用含铜等的硬金属细线(焊丝)时所适合的焊接劈刀。

背景技术

在用金属细线连接半导体元件与引线框架的引线的丝焊中，使用焊接劈刀使金属细线的一端接合于电极垫(第一焊点)，接下来引导金属细线接合于引线(第二焊点)。在接合金属细线时，在用焊接劈刀按压金属细线的状态下施加超声波。

近年来，使用成本比金更低的铜作为金属细线的材质的尝试正在扩大。但是，在使用含有比金更硬的铜的金属细线时，需要增大在接合时施加的超声波的振幅。因此，在接合金属细线时焊接劈刀受到较大剪切应力，顶端部分的结晶粒子脱落从而容易使磨损加重。其结果，存在焊接劈刀的寿命与使用含有金的金属细线的情况相比变短的问题。

因此，提出有使氧化铝的结晶粒子的粒径为0.1μm(微米)～2.5μm、二氧化锆结晶粒子的粒径为0.1μm～1.0μm、表面空隙率为0.1％的焊接劈刀(参照专利文献1)。

但是，即使在使用专利文献1所公开的技术的情况下，当结晶粒子的粒径不均匀时，则也有可能以粗大粒子为起点而破坏加重。在陶瓷中，单一原材料的微粒子化及单一原材料的粒径的均匀化一般是不容易的。因此，即使在使用专利文献1所公开的技术的情况下，在耐磨性的提高上仍然存在改善的余地。

专利文献1：日本国特开2003-68784号公报

发明内容

本发明是基于对这样的课题认识而进行的，提供一种能够实现提高耐磨性的焊接劈刀。

根据本发明的一个形态，提供一种焊接劈刀，其特征在于，包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，所述多结晶陶瓷中的孔隙的占有率为90ppm以下，并且直径在3μm以上的孔隙为13个/mm²以下。

附图说明

图1(a)及图1(b)是例示本发明的实施方式所涉及的焊接劈刀的模式平面图。

图2是例示焊接劈刀的顶端部分的模式立体图。

图3是例示其他实施方式所涉及的焊接劈刀的模式平面图。

图4是对接合金属细线时的状态进行例示的模式剖视图。

图5(a)及图5(b)是例示结晶粒子的粒径的大小和结晶粒子的粒径的一致对耐磨性产生的影响的模式平面图。

图6是例示氧化铝的结晶粒子脱落的模式平面图。

图7是例示利用激光显微镜的孔隙的评价结果的一个例子的照片。

图8是说明耐磨性的评价的模式剖视图。

具体实施方式

第1个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，所述多结晶陶瓷中的孔隙的占有率为90ppm以下，并且直径在3μm以上的孔隙为13个/mm²以下。

根据该焊接劈刀，由于能够使存在于多结晶陶瓷组织内的孔隙的比例减少，因此能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第2个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.68μm以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第3个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.35μm以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

第4个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.49以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第5个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.40以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

第6个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷的维氏硬度为2093HV以上。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第7个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷的维氏硬度为2163HV以上。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

第8个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铝的比例为96.94wt％以上。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第9个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铝的比例为98.98wt％以上。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

第10个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷包含选自第2A族、第3A族、及第4A族中的至少任意一种金属元素的氧化物，所述多结晶陶瓷中的所述氧化物的比例为50ppm以上600ppm以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第11个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷包含选自第2A族、第3A族、及第4A族中的至少任意一种金属元素的氧化物，所述多结晶陶瓷中的所述氧化物的比例为50ppm以上200ppm以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

第12个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷还包含氧化铬，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铬的比例为0.1wt％以上3.0wt％以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

第13个发明是一种焊接劈刀，其特征在于，在第1个发明中，所述多结晶陶瓷还包含氧化铬，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铬的比例为0.1wt％以上1.0wt％以下。

根据该焊接劈刀，能够使焊接劈刀的耐磨性进一步提高。

下面，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。另外，在各附图中，对相同的构成要素标注相同的符号并适当省略详细的说明。

(焊接劈刀的形态)

图1(a)是例示焊接劈刀的模式平面图。图1(b)是图1(a)中A部的模式放大图。

图2是例示焊接劈刀的顶端部分的模式立体图。

如图1(a)及图1(b)所示，焊接劈刀110具备主体部10。在主体部10的内部设置有在轴向上贯通的用于使金属细线穿过的孔11h(参照图2)。

主体部10具有圆筒部11、圆锥台部12、及瓶颈部13。

圆筒部11的外形呈圆柱状，被机械固定于丝焊装置。圆筒部11的截面尺寸为适合机械固定于丝焊装置的截面尺寸。

圆锥台部12的外形呈圆锥台状。圆锥台部12设置于圆筒部11端部，即接合金属细线侧的端部。

圆锥台部12的截面尺寸随着朝向顶端侧而变小。圆锥台部12的圆筒部11侧的截面尺寸与圆筒部11的截面尺寸大致相等。

瓶颈部13的外形呈圆锥台状。瓶颈部13设置于圆锥台部12的端部，即接合金属细线侧的端部。

瓶颈部13的接合金属细线侧的端面成为顶端面50。

瓶颈部13具有能够避开已配线的旁边的金属细线而在规定的位置上接合金属细线的截面尺寸。瓶颈部13的截面尺寸从圆锥台部12侧朝向顶端面50侧逐渐变小。

如果设置瓶颈部13，则即使金属细线的配线间距较窄时，也可以防止在接合金属细线时焊接劈刀110与已配完线的金属细线干涉。

例如，通过减小瓶颈部13的截面尺寸，从而即使在接合金属细线的位置(接合位置)的间距尺寸例如为50μm以下较短的情况下，也可以防止焊接劈刀110与已配完线的金属细线干渉。

如图2所示，在焊接劈刀110的顶端面50侧开口有用于使金属细线穿过的孔11h。在孔11h的开口部分上设置有倒角部13c(倒棱部)。倒角部13c的壁面例如可以形成为曲面。而且，顶端面50形成为倾斜面，倒角部13c侧突出。

图3是例示其他实施方式所涉及的焊接劈刀的模式平面图。如图3所示，焊接劈刀110a具备主体部10a。在主体部10a的内部设置有在轴向上贯通的用于使金属细线穿过的孔11h。

主体部10a具有圆筒部11和圆锥台部12。

即，焊接劈刀110a是未设置瓶颈部13的情况。

此时，圆锥台部12的接合金属细线侧的端面成为顶端面50。在焊接劈刀110a的顶端面50侧开口有用于使金属细线穿过的孔11h。在孔11h的开口部分上设置有倒角部13c。倒角部13c的壁面例如可以形成为曲面。

另外，焊接劈刀的形态不局限于图1(a)～图3所例示的结构，可进行适当变更。

接下来，对接合金属细线时的状态进行说明。

另外，虽然在此针对焊接劈刀110的情况进行说明，但焊接劈刀110a的情况也是同样的。

图4是对接合金属细线时的状态进行例示的模式截面图。

另外，在图4中，对接合于引线(第二焊点)时的状态进行例示。

首先，穿过焊接劈刀110的孔11h的金属细线BW被接合于设置在未图示的半导体元件上的电极垫(第一焊点)。其后，使焊接劈刀110以规定的轨道移动至引线250上，使金属细线BW为回路状。

接下来，如图4所示，使焊接劈刀110按压在引线250上，从而使金属细线BW夹在顶端面50与引线250之间。由于顶端面50形成为倾斜面，因此顶端面50与引线250的间隔从顶端面50的外侧到内侧变窄。因此，夹在顶端面50与引线250之间的金属细线BW的厚度从顶端面50的外侧到内侧变薄。

在金属细线BW夹在顶端面50与引线250之间的状态下，对焊接劈刀110例如施加超声波。由此，使金属细线BW接合于引线250(第二焊点)。然后，金属细线BW在倒角部13c的边缘位置被截断。在截断金属细线BW之后使焊接劈刀110上升。由此，金属细线BW连接在电极垫与引线250之间。

在如此的丝焊中，在使用含有比金更硬的铜的金属细线BW的情况下，需要增大在接合时施加的超声波的振幅。因此，在接合金属细线BW时焊接劈刀110上受到较大剪切应力，其顶端部分的结晶粒子脱落而容易使磨损加重。其结果，与使用含有金的金属细线BW的情况相比，存在焊接劈刀110的寿命变短的风险。

因此，通过使焊接劈刀包含以下说明的多结晶陶瓷来提高耐磨性。

此时，如果使焊接劈刀包含以下说明的多结晶陶瓷，则不管焊接劈刀的形态如何都能够实现耐磨性的提高。

对焊接劈刀的材质是以氧化铝(Al₂O₃)的结晶为主相的多结晶陶瓷(相当于第1种多结晶陶瓷的一个例子)的情况进行说明。

当在焊接劈刀的顶端面50附近存在孔隙(pore：也称为空隙、空孔)时，则由于发生应力集中，因此容易产生结晶粒子的脱落。

根据本发明者们得到的见解，如果使成为结晶粒子脱落的起点的孔隙的占有率变小，且使孔隙的个数变少，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。另外，孔隙的占有率是指在焊接劈刀的任意截面上的孔隙的面积相对于截面面积的比例(面积比)。

如后所述，如果使焊接劈刀包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，且使孔隙的占有率为90ppm以下，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此时，为了使耐磨性更加提高，更优选使孔隙的占有率为52ppm以下，进一步优选使孔隙的占有率为22ppm以下。

此外，如果使每1mm²上的直径在3μm以上的孔隙数为13个以下(13个/mm²以下)，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此时，为了使耐磨性更加提高，更优选每1mm²上的直径在3μm以上的孔隙数为7个以下(7个/mm²以下)，进一步优选每1mm²上的直径在3μm以上的孔隙数为3个以下(3个/mm²以下)。

此外，根据本发明者们得到的见解，由于焊接劈刀的磨损因位于顶端部分的氧化铝的结晶粒子的脱落而加重，因此如果减小氧化铝的结晶粒子的粒径则能够使耐磨性提高。

即，由于可认为焊接劈刀的磨损是因位于顶端部分的氧化铝的结晶粒子的脱落而发展，因此如果减小氧化铝的结晶粒子的粒径，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。

如后所述，如果使焊接劈刀包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，且使氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.68μm以下，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此时，为了使耐磨性更加提高，更优选使氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.42μm以下，进一步优选使氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.35μm以下。

此外，如果减小氧化铝的结晶粒子的粒径，且使氧化铝的结晶粒子的粒径一致，则能够使耐磨性更加提高。

图6是例示氧化铝的结晶粒子脱落的模式平面图。

另外，图5(a)是例示结晶粒子的粒径较大且结晶粒子的粒径不一致对耐磨性带来的影响的模式平面图。图5(b)是例示结晶粒子的粒径较小且结晶粒子的粒径一致而对耐磨性带来的影响的模式平面图。

图5(a)及图5(b)所示的箭头F表示由于施加超声波而在焊接劈刀的顶端面50上产生的剪切力。

图5(a)所示的箭头F1及图5(b)所示的箭头F2表示在结晶粒子的粒界面上产生的剪切力。

如图5(a)所示，在结晶粒子的粒径较大且结晶粒子的粒径不一致的情况下，粒界的比表面积变小，且在每1个结晶粒子的粒界面上产生的剪切力F1变大。

与此相对，如图5(b)所示，在结晶粒子的粒径较小且结晶粒子的粒径一致的情况下，粒界的比表面积变大，能够减小在每1个结晶粒子的粒界面上产生的剪切力F2。因此，因为能够进一步抑制位于焊接劈刀的顶端部分的结晶粒子的脱落，所以能够使耐磨性更加提高。

如后所述，如果使氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.49以下，则能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。此时，为了使耐磨性更加提高，更优选使氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.45以下，进一步优选使氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.40以下。

此外，如果提高以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷的硬度，则焊接劈刀的顶端部分变得不容易磨损。

如后所述，如果使焊接劈刀包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，且使多结晶陶瓷的维氏硬度为2093HV以上，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此时，为了使耐磨性更加提高，更优选使维氏硬度为2121HV以上，进一步优选使维氏硬度为2163HV以上。

本实施方式的金属氧化物在烧成工序时，通过与氧化铝的共晶反应而形成低熔点的液相，并拉近氧化铝的结晶粒子彼此。

在包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷且为氧化铝单独存在的多结晶陶瓷的情况下，使氧化铝的结晶粒子在高温·高压下成长，从而填埋存在于粒界的空隙。

相对于此，在以氧化铝的结晶为主相且包含极微量(例如600ppm以下)的金属氧化物(例如氧化镁)的多结晶陶瓷的情况下，与氧化铝单独存在的多结晶陶瓷的情况相比，通过金属氧化物的效果(共晶反应)，不需要使氧化铝的结晶粒子在高温·高压下成长就能够填埋结晶粒子之间的空隙，并使其烧结。

另外，上述记述的效果不是局限于氧化镁的效果，而是如果是能引起共晶反应的元素就都不受局限而可得到的效果。如果是属于元素周期表第2A、3A、及4A族中的任意一种元素(例如，如果是元素周期表第2A族则为Ca、Sr，如果是元素周期表第3A族则为Y，如果是元素周期表第4A族则为Ti等)的氧化物，就可以不使粒子成长而填埋空隙，并使其烧结。

由此，能够减少在丝焊时作用于每1个结晶粒子的应力。因此，因为能够进一步抑制位于焊接劈刀的顶端部分的结晶粒子的脱落，所以能够使耐磨性更加提高。此外，由于通过填埋结晶粒子之间的空隙能够使存在于多结晶陶瓷组织内的孔隙的比例减少，因此能够使焊接劈刀的耐磨性更加提高。

如后所述，如果以氧化铝的结晶为主相，再包含添加了金属氧化物的多结晶陶瓷，且包含选自第2A族、第3A族、及第4A族中的至少任意一个的金属元素的氧化物，并使多结晶陶瓷中的氧化物的比例为50ppm以上600ppm以下，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了更加提高耐磨性，优选氧化物的比例为50ppm以上200ppm以下。

另外，对涉及孔隙的占有率、孔隙的个数、结晶粒子的平均粒径、结晶粒子的粒径分布的变动系数、及多结晶陶瓷的硬度的详细内容在后面进行叙述。

此外，根据本发明者们得到的见解，如果添加氧化铬，则因可以改善氧化铝的烧结性，所以可以提高硬度。而且，如果能够提高硬度，则可以提高焊接劈刀的耐磨性。

但是，当氧化铬的添加量过剩时，则生成氧化铬的相。当生成氧化铬的相时，则机械特性变差，从而降低耐磨性。

如后所述，如果焊接劈刀包含以氧化铝的结晶为主相，并进一步添加了氧化铬的多结晶陶瓷，且使氧化铬的比例为0.1wt％以上3.0wt％以下，则能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此时，为了使耐磨性更提高，更优选使氧化铬的比例为0.1wt％以上2.0wt％以下，进一步优选使氧化铬的比例为0.1wt％以上1.0wt％以下。

接下来，对焊接劈刀的实施例进行说明。

(焊接劈刀的制造方法)

首先，通过添加氧化铝、溶媒、及分散剂，并用球磨机进行混合，从而对氧化铝进行微粒化。另一方面，添加微量的金属氧化物、溶媒、及分散剂并用球磨机破碎而进行微粒化。另外，微量的金属氧化物不局限于金属氧化物，也可以使用通过烧成来形成金属氧化物的氢氧化物、氯化物等。通过将金属氧化物进行微粒化，可以在混合金属氧化物和氧化铝时使金属氧化物均匀地分散，可以使氧化铝均匀。

其后，对氧化铝和金属氧化物进行混合。在混合氧化铝和金属氧化物时，不是相对于金属氧化物添加总量的氧化铝，而是相对于金属氧化物添加少量的氧化铝。例如，当添加的氧化铝的量为100％时，则添加该量的约30％以下的氧化铝(预备混合)。通过这样做，可以提高金属氧化物的分散性，使氧化铝的结晶粒子的粒径均匀。此外，由于氧化铝的结晶粒子的粒径小而均一，因此结晶粒子之间的空隙被最小化。由此，能够使存在于多结晶陶瓷组织内的孔隙的比例减少。

此外，在添加氧化铬时，事先添加氧化铬和溶媒及分散剂并用球磨机破碎从而进行微粒化。另外，对于氧化铬，也可以使用通过烧成来形成氧化铬的氢氧化物或氯化物等。通过将氧化铬进行微粒化，可以在与氧化铝、金属氧化物混合时使氧化铬均匀地分散。

其后，将微粒化的氧化铬和氧化铝、金属氧化物进行混合。在混合氧化铬和氧化铝、金属氧化物时，不是相对于氧化铬添加总量的氧化铝、金属氧化物，而是相对于氧化铬添加少量的氧化铝、金属氧化物。例如，当添加的氧化铝、金属氧化物的量为100％时，则添加该量的约30％以下的氧化铝、金属氧化物(预备混合)。通过这样做，能够提高氧化铬的分散性，且能够改善氧化铝的烧结性，因此能够提高硬度。

在使用球磨机的粉碎中，粉碎至不含有粗大粒子的状态。此时，通过适当地调整球的大小、球的个数、旋转数、时间等，可以粉碎成所希望的粒子大小。

接下来，使用喷雾干燥法进行造粒。

接下来，将粘合剂混合在所造粒的粉末中进行混练从而生成混合物。

接下来，射出成形所生成的混合物从而形成细柱状的成形体。

接下来，对成形体进行脱脂，然后进行烧成。

例如，烧成温度可以为1350℃以上。

接下来，进行热等静压(HIP；Hot Isostatic Pressing)。

热等静压的条件例如可以为以下条件，以氩气为氛围气，温度在1350℃以上，圧力在100MPa以上。

接下来，通过实施磨削加工等的机械加工形成焊接劈刀。

在此，例如可以通过适当选择前述的原材料，及适当调整粉碎条件、烧成条件而得到氧化铝的结晶粒子的平均粒径、及氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数等。

此外，例如可以通过适当选择前述的原材料，及适当调整粉碎的条件、原材料的混合次序、烧成条件或热等静压条件而得到前述的孔隙的占有率、孔隙的个数、多结晶陶瓷的硬度等。

接下来，对如此制造的焊接劈刀的评价进行说明。

(多结晶陶瓷的组织评价的方法)

首先，对多结晶陶瓷的组织评价的方法进行说明。

将焊接劈刀110、110a的顶端面50精加工成无痕的镜面。镜面精加工例如可以使用金刚石研磨法进行。然后，将镜面精加工后的顶端面50进行热侵蚀。热侵蚀例如可以在1300℃以上的温度下进行。

接下来，使用扫描式电子显微镜(SEM；Scanning Electron Microscope)来对热侵蚀后的顶端面50进行拍照并进行多结晶陶瓷的组织评价。

例如，可以通过以下顺序进行多结晶陶瓷的组织评价。

首先，使用扫描式电子显微镜(例如，日本日立制作所，S-800)以加速电压15kV、工作距离15mm、倍率15000倍对热侵蚀后的顶端面50进行拍照。

接下来，对所拍照的图像进行印刷，并在粒界上画线。

在粒界上画线时，例如可以使用黑色圆珠笔(例如笔尖粗0.5mm)。

接下来，使用图像解析软件对在粒界上画线的图像进行解析。

例如，可以使用扫描仪以灰度设定来读取在粒界上画线的图像，并使用图像解析软件对图像进行解析。

图像解析软件例如可以为Win-ROOFVer6.5(日本三谷商事)。

使用Win-ROOFVer6.5的图像解析可以如下进行。

评价范围，例如可以为6处6μm×6μm的区域。

将用扫描仪读取的图像黑白化，并在单色临界值30～120的范围内进行二值化。

然后，实施Win-ROOFVer6.5命令里的“细化线”，在将画于粒界的(细)线最小化后，计算出氧化铝的结晶粒子的粒径、及氧化铝的结晶粒子的平均粒径。另外，在计算氧化铝的结晶粒子的粒径时，对处在评价范围的线上的结晶粒子从评价对象中排除。

此时，氧化铝的结晶粒子的粒径可以由Win-ROOFVer6.5的“圆相当径”计算出来。

而且，氧化铝的结晶粒子的平均粒径可以通过计算所算出的多个圆相当径的算术平均来求出。

此外，氧化铝的结晶粒子的粒径分布的标准偏差可以通过下式计算出来。

[算式1]

σ = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{n} {(X i - \overset{&OverBar;}{X})}^{2}}{n - 1}}

另外，σ为标准偏差，n为样本数，Xi(μm)为氧化铝的结晶粒子的粒径，X(μm)为氧化铝的结晶粒子的平均粒径。

而且，氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数可以通过下式计算出来。

[算式2]

(孔隙的评价方法)

接下来，对孔隙的评价方法进行说明。

将焊接劈刀110、110a的圆筒部11精加工成无痕的镜面。镜面精加工例如可以使用金刚石研磨法进行。

接着，使用激光显微镜(例如，日本奥林巴斯，OLS4000)观察精加工成镜面的圆筒部11，进行孔隙的评价。

在使用激光显微镜的观察中，例如可以为以下评价范围，物镜的倍率20倍，焦距倍率1倍，以1个视野为0.65mm×0.65mm的8个视野。而且，在存在孔隙的情况下，可以以物镜的倍率100倍、以焦距倍率4倍来观察孔隙，同时测定孔隙的长度。

使用激光显微镜进行观察时的照片如图7所示。如图7所示，孔隙部15以与周围不同的颜色而被观察到，且作为较小的点被观察到。

在孔隙长度的测定中，以最大长度为其孔隙的直径。

在此，根据本发明者们得到的见解，在直径为3μm以上的孔隙与耐磨性之间存在相关关系。

因此，直径为3μm以上的孔隙被视为全部是直径为3μm的孔隙，数出直径为3μm以上的孔隙数，并通过下式求出孔隙的占有率。

[算式3]

此外，数出直径在3μm以上的孔隙数，通过下式求出每1mm²上的直径在3μm以上的孔隙数。

[算式4]

(维氏硬度的评价方法)

接下来，对维氏硬度的评价方法进行说明。

将焊接劈刀110、110a的顶端部精加工成无痕的镜面。焊接劈刀110、110a的顶端部是指从顶端面50沿着轴朝向圆筒部11方向移动的部分，即从顶端面50开始300μm以上500μm以下范围的部分。也就是说，维氏硬度的评价是在将从顶端面50沿着轴朝向圆筒部11方向移动的部分，即从顶端面50开始300μm以上500μm以下的范围的部分进行截断的面上进行的。镜面精加工例如可以使用金刚石研磨法进行。

维氏硬度根据JIS(日本工业标准)R1610进行测定。

此时，测定点的个数定为10处。在维氏硬度的测定中，例如使用了日本AKASHI制的MVK-E。

(组成分析的方法)

接下来，对组成分析进行说明。

在氧化铝及氧化铬的组成分析中，可以使用能量色散X射线分析装置(例如，日本株式会社岛津制作所，EDX-700)。此外，对属于元素周期表的第2A族、第3A族、及第4A族元素的氧化物的分析，可以使用电感耦合等离子体发光分光分析装置(例如，日本株式会社堀场制作所，ULTIMA2)。

(耐磨性的评价方法)

将焊接劈刀110、110a安装于丝焊装置(例如，日本新川，UTC-3000)，在施加超声波的状态下摩擦引线框架，从而进行加速磨损试验。

此时，将超声波的输出定为250，将超声波施加时间定为21msec。

图8是说明耐磨性的评价的模式剖视图。

图8中的虚线位置表示加速磨损试验后的顶端面50的位置。

测定初始状态下的倒角部13c的开口尺寸L与加速磨损试验后的倒角部13c的开口尺寸L’，通过使用下式求出耐磨性从而进行耐磨性的评价。

[算式5]

另外，在开口尺寸L与开口尺寸L’的测定中，使用了数字显微镜(例如，日本KEYENCE，VW-6000)。

表1～表3中表示耐磨性的评价结果。

[表1]

如表1所示，对实施例1～4及对比例1、2实施了孔隙及耐磨性的评价。在实施例1～4及对比例1、2中，氧化铝的比例为97.46wt％以上。在实施例1～4及对比例1、2中，作为金属氧化物选择了氧化镁、二氧化锆、及氧化钇中的至少任意一种。金属氧化物的比例为100ppm以上400ppm以下。在实施例1～4及对比例1、2中添加了氧化铬。氧化铬的比例为0.5wt％以上2.5wt％以下。

从表1可以看出，在孔隙的占有率为90ppm以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选孔隙的占有率为52ppm以下，进一步优选孔隙的占有率为22ppm以下。

从表1可以看出，在每单位面积的3μm以上的孔隙数为13个/mm²以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选每单位面积的3μm以上的孔隙数为7个/mm²以下，进一步优选每单位面积的3μm以上的孔隙数为3个/mm²以下。

另外，在本申请说明书中，氧化铝、金属氧化物、及氧化铬的“比例”是指，在焊接劈刀被制造之后的状态下，使用荧光X射线分析装置、电感耦合等离子体发光分光分析装置测定的氧化铝、金属氧化物、及氧化铬的各自的比例(wt％或ppm)。

[表2]

如表2所示，对实施例5～8及对比例3，实施了氧化铝的结晶粒子的平均粒径、氧化铝的结晶粒子的平均粒径分布的标准偏差、氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数、及耐磨性的评价。在实施例5～8及对比例3中，氧化铝的比例为97.46wt％以上。在实施例5～8及对比例3中，作为金属氧化物选择了氧化镁、二氧化锆、及氧化钇中的至少任意一种。金属氧化物的比例为100ppm以上400ppm以下。在实施例5～8及对比例3中添加了氧化铬。氧化铬的比例为0.5wt％以上2.5wt％以下。

从表2可以看出，在氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.68μm以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.42μm以下，进一步优选氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.35μm以下。

从表2可以看出，在氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.49以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.45以下，进一步优选氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.40以下。

另外，在实施例5～8中，孔隙的占有率为67ppm以下，每单位面积的3μm以上的孔隙数为10个/mm²以下。在对比例3中，孔隙的占有率为213ppm，每单位面积的3μm以上的孔隙数为30个/mm²。

[表3]

如表3所示，对实施例9～13及对比例4、5，实施了维氏硬度及耐磨性的评价。

从表3可以看出，在维氏硬度为2093HV时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选维氏硬度为2121HV以上，进一步优选维氏硬度为2163HV以上。

从表3可以看出，在氧化铝的比例为96.94wt％以上时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选氧化铝的比例为98.98wt％以上。

从表3可以看出，在氧化镁的比例为50ppm以上600ppm以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选氧化镁的比例为50ppm以上200ppm以下。

金属氧化物不局限于氧化镁，既可以是元素周期表第3A族的钇的氧化物(氧化钇)，也可以是元素周期表第4A族的锆的氧化物(二氧化锆)。即使在这种情况下，也能够使焊接劈刀的耐磨性提高。此外，金属氧化物不局限于氧化镁、氧化钇、及二氧化锆，也可以是可期待与这些氧化物具有同等效果的属于元素周期表第2A族、第3A族、及第4A族的其他金属元素的氧化物。

从表3可以看出，在氧化铬的比例为0.1wt％以上3.0wt％以下时，能够使焊接劈刀的耐磨性提高。为了使耐磨性更加提高，更优选氧化铬的比例为0.1wt％以上2.0wt％以下，进一步优选氧化铬的比例为0.1wt％以上1.0wt％以下。

另外，在实施例9～13中，孔隙的占有率为67ppm以下，每单位面积的3μm以上的孔隙数为10个/mm²以下。在对比例4、5中，孔隙的占有率为242ppm，每单位面积的3μm以上的孔隙数为34个/mm²。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不局限于这些记述内容。只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对前述的实施方式适当加以设计变更后的技术也包含在本发明的范围内。

例如，焊接劈刀的形态、制造工序等不局限于所例示的内容，可以进行适当变更。

此外，只要技术上可行，前述各实施方式所具备的各要素可以进行组合，只要包含本发明的特征，则组合了这些内容的技术也包含在本发明的范围内。

根据本发明的形态，可提供能够实现耐磨性提高的焊接劈刀。

符号说明

10、10a-主体部；11-圆筒部；11h-孔；12-圆锥台部；13-瓶颈部；13c-倒角部；50-顶端面；110、110a-焊接劈刀；200、210-结晶粒子；250-引线。

Claims

1.一种焊接劈刀，其特征在于，包含以氧化铝的结晶为主相的多结晶陶瓷，所述多结晶陶瓷中的孔隙的占有率为90ppm以下，并且直径在3μm以上的孔隙为13个/mm²以下。

2.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.68μm以下。

3.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述氧化铝的结晶粒子的平均粒径为0.35μm以下。

4.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.49以下。

5.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述氧化铝的结晶粒子的粒径分布的变动系数为0.40以下。

6.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述多结晶陶瓷的维氏硬度为2093HV以上。

7.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述多结晶陶瓷的维氏硬度为2163HV以上。

8.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铝的比例为96.94wt％以上。

9.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述多结晶陶瓷中的所述氧化铝的比例为98.98wt％以上。

10.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，

所述多结晶陶瓷包含选自第2A族、第3A族、及第4A族中的至少任意一种金属元素的氧化物，

所述多结晶陶瓷中的所述氧化物的比例为50ppm以上600ppm以下。

11.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，

所述多结晶陶瓷中的所述氧化物的比例为50ppm以上200ppm以下。

12.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，

所述多结晶陶瓷还包含氧化铬，

所述多结晶陶瓷中的所述氧化铬的比例为0.1wt％以上3.0wt％以下。

13.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，

所述多结晶陶瓷还包含氧化铬，

所述多结晶陶瓷中的所述氧化铬的比例为0.1wt％以上1.0wt％以下。