JP3862815B2

JP3862815B2 - Bonding tool

Info

Publication number: JP3862815B2
Application number: JP16501897A
Authority: JP
Inventors: 友幸竹内
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JPH10340934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディングツールに関する。さらに詳しくは、本発明は、ツール作用面の平坦性に優れ、ツール作用面材の摩耗が少なく、ツール作用面の変形が少ないＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）工程用のボンディングツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＡＢ工程においては、ＬＳＩチップの電極とフィルムキャリヤのリードが接続される。図１は、ＴＡＢ工程の説明図である。加熱ステージ１上の熱絶縁体２の上に、チップガイド３により位置決めされたチップ４に対して、インナーリード５を有するフィルムキャリヤ６が、テープガイド７を経由して、インナーリードの位置と電極８の位置が一致するよう運ばれる。この状態で、加熱されたボンディングツール９が加圧シリンダ１０によって押し下げられてインナーリードを電極に押し付け、インナーリードと電極の間にＡｕ−Ｓｎ共晶合金を形成することにより、あるいは、Ａｕ−Ａｕの熱圧着により、チップをインナーリードに接合する。電極とリードの良好な接合を行うためには、電極の高さの均一性を保つとともに、ボンディングツール作用面の平坦性と、耐摩耗性と、均一な温度分布が重要である。
ボンディングツール作用面の材料として、耐摩耗性に優れ、熱伝導率の大きい多結晶ダイヤモンドが開発されている。多結晶ダイヤモンドは線膨張率が小さいので、多結晶ダイヤモンド膜を形成する基板も低熱膨張性の材料が選ばれる。さらに、ボンディングツールのシャンクにも、熱膨張率の小さい多結晶ダイヤモンドと焼結体基板からなるツール先端部とシャンクの接合部において、たがいの熱膨張率の差による接合強度の低下や剥離の発生を防ぐために、低熱膨張率を有する材料の使用が試みられている。例えば、特許第２５２０９７１号公報には、室温から６００℃までの線膨張率が７.５×１０^-6／℃以下である金属又は合金製シャンクが提案されている。このような熱膨張率の小さい金属又は合金としては、例えば、コバール、インバー合金、モリブデン、タングステン、Ｗ−Ｃｕ合金、超硬合金などが挙げられる。
しかし、このような金属及び合金は、ボンディングツール作用面となる多結晶ダイヤモンドやＳｉＣ基板などとシャンクの接合に用いるろう材に対する濡れ性が悪く、ボンディングツールを長期間にわたって使用すると、接合部の境界面にクラックが発生しやすい。また、このような金属及び合金は、加工性が悪く、複雑な形状への加工が必要なボンディングツールのシャンクの加工には困難が伴い、経済的に有利に製造できないという問題がある。さらに、このような金属及び合金は、材料自体も高価であり、加工性の問題に加えて、コスト高の原因となる。
このために、ＳｉＣ基板などとの濡れ性が良好で、複雑な形状への加工を容易に行うことができ、経済的に有利に製造することができるボンディングツールが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、容易に製作することができ、しかもツール作用面の平坦性に優れ、ツール作用面材の摩耗が少なく、ツール作用面の変形が少なく、ツール先端部とシャンクが強固に接合されたＴＡＢ工程用のボンディングツールを提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、焼結体基板に多結晶ダイヤモンド膜を析出させたツール先端部を、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄からなるシャンクにろう付けすることにより、シャンクを容易に加工することができ、しかも、ツール作用面の平坦性、耐摩耗性に優れ、ツール先端部とシャンクの接合強度の大きいボンディングツールが得られることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）焼結体基板に多結晶ダイヤモンド膜を析出させたツール先端部をシャンクにろう付けしてなるボンディングツールにおいて、シャンクの材質がオーステナイト系低熱膨張鋳鉄であって、該オーステナイト系低熱膨張鋳鉄が、炭素０.８〜３.０重量％、ケイ素１.０〜３.０重量％、ニッケル３０.０〜３４.０重量％及びコバルト４.０〜６.０重量％を含有し、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄の線膨張率が、室温〜６００℃において８〜１２×１０ ^-6 Ｋ ^-1 であることを特徴とするボンディングツール、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のボンディングツールは、焼結体基板に多結晶ダイヤモンド膜を析出させたツール先端部を、材質がオーステナイト系低熱膨張鋳鉄であるシャンクにろう付けしてなるものである。図２は、ボンディングツールの説明図であり、図２(ａ)は正面図、図２(ｂ)は側面図、図２(ｃ)は底面図である。ボンディングツールのシャンクには、加圧シリンダへの取り付け部１１、ヒーター取り付け穴１２、熱電対取り付け穴１３などの複雑な加工が施され、先端にツール先端部１４がろう付けされている。
本発明において、ツール先端部の焼結体基板の材質には特に制限はなく、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮなどを挙げることができる。これらの中で、ＳｉＣは耐熱性、高温下での強度、低熱膨張性、高熱伝導性を兼ね備えているので、特に好適に使用することができる。
本発明において、焼結体基板に多結晶ダイヤモンド膜を析出させる方法には特に制限はなく、例えば、熱フィラメント法、マイクロ波プラズマ法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、アーク放電プラズマジェット法、燃焼炎法などを挙げることができる。
【０００６】
本発明においては、材質がオーステナイト系低熱膨張鋳鉄であるシャンクを使用する。オーステナイト系低熱膨張鋳鉄は、従来より用いられたきた低熱膨張合金と比べて加工性が良好であるので、シャンクの加工精度を上げて、ツール作用面の平坦性と、装置取付け部分（図２−１１）に対する位置精度を向上させることができる。また、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄からなるシャンクを用いることにより、シャンクとツール先端部をろう付けするとき、熱膨張率の差により発生する接合部の歪みが緩和され、加熱と冷却を繰り返しても、ツール先端部の平坦性が維持される。また、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄は、多くのろう材に対して良好な濡れ性を有するので、大きい接合強度が得られる。さらに、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄は、マトリックス中に分散する黒鉛の作用により、ろう付け時のシャンクとツール先端部の間の歪みが緩和される。
本発明において、シャンクとツール先端部をろう付けするためのろう材には特に制限はなく、例えば、金ろう、銀ろう、パラジウムろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、ニッケルろう、アルミニウム合金ろうなどを挙げることができる。これらの中で、銀ベースのろう材にＴｉ、Ｔａ等を添加した活性銀ろうを特に好適に使用することができる。
【０００７】
本発明において、シャンクの材料として用いるオーステナイト系低熱膨張鋳鉄の線膨張率は、常温〜６００℃において、８〜１２×１０^-6Ｋ^-1であることが好ましい。多結晶ダイヤモンドの線膨張率は非常に小さいので、従来より、多結晶ダイヤモンド膜を析出させる焼結体基板に低熱膨張性の材料を選び、ツール先端部を接合するシャンクも、可能な限り線膨張率の小さいものを使用することにより、接合部の破壊を防ぐとともに、ツール作用面の平坦性を実現しようとする考え方が支配的であった。しかし、ツール先端部の多結晶ダイヤモンドは低熱膨張の物質であるが、そこに使用される基板はその多結晶ダイヤモンドより熱膨張率が大きい。また、ボンディングツールを駆動する加圧シリンダなど、ボンダの他の部分は通常の工作機械用鋼材で構成されているので、ボンディングツールのシャンクを低熱膨張性の材料とすることは、必ずしもボンダ全体としての精度を向上する結果とはならない。本発明のボンディングツールにおいては、ボンダ本体を構成する材料の線膨張率から徐々にシャンク材、多結晶ダイヤモンドと線膨張率を小さくすることにより、ツール先端部に接合された低熱膨張性の多結晶ダイヤモンドとボンダ本体の線膨張率の差による変形の差を緩和し、ボンダ全体としての精度を向上し、ツール作用面の平坦性を維持することができる。
本発明において、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄の線膨張率が、室温〜６００℃において８×１０^-6Ｋ^-1未満であると、シャンクとボンダ本体の接合したときの精度が低下するおそれがある。オーステナイト系低熱膨張鋳鉄の線膨張率が１２×１０^-6Ｋ^-1を超えると、加熱と冷却の繰り返しにより、シャンクとツール先端部の接合部において、クラックが発生しやすくなるおそれがある。
【０００８】
本発明において、オーステナイト系低熱膨張鋳鉄は、炭素０.８〜３.０重量％、ケイ素１.０〜３.０重量％、ニッケル３０.０〜３４.０重量％及びコバルト４.０〜６.０重量％を含有することが好ましい。炭素０.８〜３.０重量％及びケイ素１.０〜３.０重量％を含有することにより、鋳鉄中に炭素が適量の片状黒鉛又は球状黒鉛として析出し、良好な鋳造性及び加工性が維持される。炭素の含有量が０.８重量％未満であると、炭素は炭化物となり黒鉛として析出しないので、鋳造性が損なわれるおそれがある。炭素の含有量が３.０重量％を超えると、黒鉛の析出量が過剰となって、鋳造性が損なわれるおそれがある。ニッケルの含有量が、３０.０重量％未満であっても、３４.０重量％を超えても、線膨張率が高くなりすぎるおそれがある。コバルトの含有量が４.０重量％未満であっても、６.０重量％を超えても、線膨張率が高くなりすぎるおそれがある。
本発明のボンディングツールは、耐摩耗性に優れた多結晶ダイヤモンド膜を有するツール先端部を、加工性が良好で適度な線膨張率を有するオーステナイト系低熱膨張鋳鉄からなるシャンクにろう付けしているので、ツール作用面の平坦性に優れた高精度のボンダを得ることができる。
【０００９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
厚み４mm、寸法１０mm×１０mmのＳｉＣ基板に、マイクロ波プラズマ法により厚さ４０μｍのＳｉＣ中間層を形成した。次いで、ＳｉＣ基板を９００℃に加熱し、５０Torrの減圧下にメタン０.８容量％。水素９９.２容量％の混合気体を導入し、熱フィラメント法により２０時間ダイヤモンドの気相合成を行い、ＳｉＣ中間層の上に厚み８０μｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成し、鏡面にラップ加工することによりツール先端部を得た。
室温〜６００℃の線膨張率が８.７×１０^-6Ｋ^-1であるオーステナイト系低熱膨張鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＮ−５］を用いて、図２に示す形状を有するシャンクを作製した。シャンクの加工は、容易であった。このシャンクに、ツール先端部を活性銀ろうを用いてろう付けし、ボンディングツールを得た。このツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、０.８μｍ凹であった。
このボンディングツールをボンダに取り付け、ツール作用面の温度を５００℃に保ち、加熱ステージに対して、ツール荷重５kg、加圧サイクル３０回／分で、２８日間ショットテストを継続した。
テスト終了後のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、１.３μｍ凹であり、テスト前後の平坦度の変化は０.５μｍであった。
テスト終了後のツール先端部とシャンクの接合部の境界面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、変化は認められなかった。
実施例２
シャンクの材質を、室温〜６００℃の線膨張率が１１.１×１０^-6Ｋ^-1であるオーステナイト系低熱膨張鋳鉄［(株)榎本鋳工所、ＣＳ−５］とした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
ショットテスト前のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、１.２μｍ凸、ショットテスト後のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、０.５μｍ凹であり、テスト前後の平坦度の変化は１.７μｍであった。
テスト終了後のツール先端部とシャンクの接合部の境界面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、変化は認められなかった。
比較例１
シャンクの材質を、室温〜６００℃の線膨張率が７.０×１０^-6Ｋ^-1である５４wt％Ｆｅ−２８Ｎｉ−Ｃｏ合金とした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
ショットテスト前のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、２.０μｍ凹であり、ショットテスト後のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、１.０μｍ凹であり、テスト前後の平坦度の変化は１.０μｍであった。
テスト終了後のツール先端部とシャンクの接合部の境界面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、変化は認められなかった。
比較例２
シャンクの材質を、室温〜６００℃の線膨張率が７.６×１０^-6Ｋ^-1であるＪＩＳ規格Ｋ１０種の超硬合金とした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
ショットテスト前のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、１.５μｍ凹であり、ショットテスト後のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、１.５μｍ凸であり、テスト前後の平坦度の変化は３.０μｍであった。
テスト終了後のツール先端部とシャンクの接合部の境界面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、クラックの発生が認められた。また、シャンクの表面はＣｏが抜けて、緑色に変色し、脆くなっていた。
比較例３
シャンクの材質を、室温〜６００℃の線膨張率が５.１×１０^-6Ｋ^-1であるモリブデンとした以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
ショットテスト前のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、０.５μｍ凹であり、ショットテスト後のツール作用面の平坦度は、５００℃に加熱した状態で、２.７μｍ凸であり、テスト前後の平坦度の変化は３.２μｍであった。
テスト終了後のツール先端部とシャンクの接合部の境界面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、クラックの発生が認められた。また、シャンク表面は、黄色に変色し、脆くなっていた。
実施例１〜２及び比較例１〜３の結果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
第１表の結果から、実施例１〜２の、シャンクの材質がオーステナイト系低熱膨張鋳鉄である本発明のボンディングツールは、２８日間のショットテスト後もツール作用面の平坦度の変化が少なく、ツール先端部とシャンクの接合部の境界面にも異常を生じていない。また、実施例１〜２に用いたシャンクは、加工が容易であった。
これに対して、シャンクの材質がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金である比較例１においては、ツール作用面の平坦度の変化量と、ツール先端部とシャンクの接合部の境界面に異常を生じていない点は、実施例と同様であるが、このシャンクの加工は、実施例のシャンクの加工に比べて、著しく困難であった。
超硬合金をシャンクの材料に用いた比較例２においては、ツール作用面の平坦度の変化量は大きく、ツール先端部とシャンクの接合部の境界面にはクラックが発生した。また、線膨張率がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金よりもさらに小さいモリブデンをシャンクの材料に用いた比較例３においては、ツール作用面の平坦度の変化量は比較例１よりも多く、また、ツール先端部とシャンクの接合部の境界面にクラックが発生したことから、シャンクの材料の線膨張率が小さいほど良好な結果が得られるわけではないことが分かる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のボンディングツールは、シャンクの加工性が良好で容易に製作することができ、しかもツール作用面の平坦性に優れ、ツール作用面材の摩耗が少なく、ツール作用面の変形が少なく、ツール先端部とシャンクの結合が強固であり、ＴＡＢ工程に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＴＡＢ工程の説明図である。
【図２】図２は、ボンディングツールの説明図である。
【符号の説明】
１加熱ステージ
２熱絶縁体
３チップガイド
４チップ
５インナーリード
６フィルムキャリヤ
７テープガイド
８電極
９ボンディングツール
１０加圧シリンダ
１１加圧シリンダへの取り付け部
１２ヒーター取り付け穴
１３熱電対取り付け穴
１４ツール先端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bonding tool. More specifically, the present invention relates to a bonding tool for a TAB (Tape Automated Bonding) process that has excellent flatness of a tool working surface, little wear of a tool working surface material, and little deformation of a tool working surface.
[0002]
[Prior art]
In the TAB step, the LSI chip electrode and the film carrier lead are connected. FIG. 1 is an explanatory diagram of the TAB process. On the thermal insulator 2 on the heating stage 1, the film carrier 6 having the inner leads 5 with respect to the chip 4 positioned by the chip guide 3 passes through the tape guide 7 and the position of the inner leads and the electrodes. It is carried so that the position of 8 corresponds. In this state, the heated bonding tool 9 is pushed down by the pressure cylinder 10 to press the inner lead against the electrode, and an Au—Sn eutectic alloy is formed between the inner lead and the electrode, or Au—Au The chip is joined to the inner lead by thermocompression bonding. In order to perform good bonding between the electrode and the lead, it is important to maintain the uniformity of the height of the electrode, and to make the working surface of the bonding tool flat, wear resistance, and uniform temperature distribution.
As a material for the bonding tool working surface, polycrystalline diamond having excellent wear resistance and high thermal conductivity has been developed. Since polycrystalline diamond has a small linear expansion coefficient, a material having a low thermal expansion is selected for the substrate on which the polycrystalline diamond film is formed. In addition, the bonding tool shank also has a decrease in bonding strength and delamination due to the difference in thermal expansion coefficient between the tool tip and the shank, which are made of polycrystalline diamond with a low coefficient of thermal expansion and the sintered substrate. In order to prevent this, attempts have been made to use materials having a low coefficient of thermal expansion. For example, Japanese Patent No. 2520971 proposes a metal or alloy shank having a linear expansion coefficient of 7.5 × 10 ⁻⁶ / ° C. or less from room temperature to 600 ° C. Examples of such a metal or alloy having a low coefficient of thermal expansion include Kovar, Invar alloy, molybdenum, tungsten, W-Cu alloy, and cemented carbide.
However, such metals and alloys have poor wettability to the brazing material used to join the shank to the polycrystalline diamond or SiC substrate that acts as the bonding tool working surface. Cracks are likely to occur on the surface. Further, such metals and alloys have poor workability, and it is difficult to process the shank of a bonding tool that needs to be processed into a complicated shape, and there is a problem that it cannot be produced economically advantageously. Furthermore, such metals and alloys are expensive in material itself, which causes high costs in addition to workability problems.
Therefore, there is a demand for a bonding tool that has good wettability with an SiC substrate and the like, can be easily processed into a complicated shape, and can be manufactured economically advantageously.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention can be easily manufactured, has excellent flatness of the tool working surface, little wear of the tool working surface material, little deformation of the tool working surface, and the tool tip and the shank are firmly joined. The object is to provide a bonding tool for the TAB process.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors braze the tip of a tool in which a polycrystalline diamond film is deposited on a sintered substrate to a shank made of austenitic low thermal expansion cast iron. Based on this finding, it is possible to process a shank easily and to obtain a tool with excellent tool flatness and wear resistance, and a high bonding strength between the tool tip and the shank. The present invention has been completed.
That is, the present invention
(1) In the bonding tool a tool tip to precipitate a polycrystalline diamond film on the sintered body substrate comprising brazed to the shank, the material of the shank I austenitic low thermal expansion cast iron der, the austenitic low thermal expansion The cast iron contains 0.8 to 3.0 wt% carbon, 1.0 to 3.0 wt% silicon, 30.0 to 34.0 wt% nickel and 4.0 to 6.0 wt% cobalt ; A bonding tool characterized in that the linear expansion coefficient of austenitic low thermal expansion cast iron is 8 to 12 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ at room temperature to 600 ° C . ;
Is to provide.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The bonding tool of the present invention is formed by brazing a tool tip having a polycrystalline diamond film deposited on a sintered substrate to a shank made of austenitic low thermal expansion cast iron. 2A and 2B are explanatory diagrams of the bonding tool, in which FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is a bottom view. The shank of the bonding tool is subjected to complicated processing such as the attachment portion 11 to the pressure cylinder, the heater attachment hole 12 and the thermocouple attachment hole 13, and the tool tip portion 14 is brazed to the tip.
In the present invention, the material of the sintered substrate at the tool tip is not particularly limited, and examples thereof include SiC, Si ₃ N ₄ , and AlN. Among these, SiC has particularly high heat resistance, strength at high temperatures, low thermal expansion, and high thermal conductivity, and therefore can be particularly preferably used.
In the present invention, the method for depositing the polycrystalline diamond film on the sintered substrate is not particularly limited. For example, the hot filament method, the microwave plasma method, the high frequency plasma method, the direct current discharge plasma method, the arc discharge plasma jet method, A combustion flame method can be mentioned.
[0006]
In the present invention, a shank made of austenitic low thermal expansion cast iron is used. Austenitic low thermal expansion cast iron has better workability compared to conventionally used low thermal expansion alloys. Therefore, the processing accuracy of the shank is increased, the flatness of the tool working surface, and the device mounting portion (Fig. 2- The positional accuracy with respect to 11) can be improved. In addition, by using a shank made of austenitic low thermal expansion cast iron, when brazing the shank and the tip of the tool, distortion of the joint caused by the difference in thermal expansion coefficient is alleviated, and heating and cooling are repeated, The flatness of the tool tip is maintained. Moreover, since austenitic low thermal expansion cast iron has good wettability with respect to many brazing filler metals, high joint strength can be obtained. Furthermore, in the austenitic low thermal expansion cast iron, distortion between the shank and the tool tip during brazing is relieved by the action of graphite dispersed in the matrix.
In the present invention, the brazing material for brazing the shank and the tool tip is not particularly limited. For example, gold brazing, silver brazing, palladium brazing, copper brazing, brass brazing, phosphor copper brazing, nickel brazing, aluminum alloy Can mention wax. Among these, an active silver brazing material obtained by adding Ti, Ta or the like to a silver-based brazing material can be particularly preferably used.
[0007]
In the present invention, the linear expansion coefficient of the austenitic low thermal expansion cast iron used as the shank material is preferably 8 to 12 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ at room temperature to 600 ° C. Since the linear expansion coefficient of polycrystalline diamond is very small, a low thermal expansion material is selected for the sintered substrate on which the polycrystalline diamond film is deposited, and the shank that joins the tool tip is also linearly expanded as much as possible. The idea of trying to achieve the flatness of the tool working surface was also dominant while preventing the joint from being broken by using a material with a low rate. However, the polycrystalline diamond at the tip of the tool is a low thermal expansion material, but the substrate used therein has a higher coefficient of thermal expansion than the polycrystalline diamond. In addition, other parts of the bonder, such as a pressure cylinder that drives the bonding tool, are made of ordinary steel for machine tools, so making the bonding tool shank a low thermal expansion material is not necessarily the entire bonder. It does not result in improving the accuracy. In the bonding tool of the present invention, the low thermal expansion polycrystal bonded to the tip of the tool by gradually decreasing the linear expansion coefficient with the shank material, polycrystalline diamond from the linear expansion coefficient of the material constituting the bonder body. The difference in deformation due to the difference in linear expansion coefficient between the diamond and the bonder body can be reduced, the accuracy of the bonder as a whole can be improved, and the flatness of the tool working surface can be maintained.
In the present invention, if the linear expansion coefficient of the austenitic low thermal expansion cast iron is less than 8 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ at room temperature to 600 ° C., the accuracy when the shank and the bonder body are joined may be lowered. If the linear expansion coefficient of the austenitic low thermal expansion cast iron exceeds 12 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ , cracks are likely to occur at the joint between the shank and the tool tip due to repeated heating and cooling.
[0008]
In the present invention, the austenitic low thermal expansion cast iron is composed of 0.8 to 3.0% by weight of carbon, 1.0 to 3.0% by weight of silicon, 30.0 to 34.0% by weight of nickel, and 4.0 to 6 of cobalt. It is preferable to contain 0.0 weight%. By containing 0.8 to 3.0% by weight of carbon and 1.0 to 3.0% by weight of silicon, carbon is precipitated as an appropriate amount of flake graphite or spheroidal graphite in cast iron, resulting in good castability and processing. Sex is maintained. If the carbon content is less than 0.8% by weight, the carbon becomes a carbide and does not precipitate as graphite, and castability may be impaired. If the carbon content exceeds 3.0% by weight, the amount of precipitated graphite becomes excessive, which may impair castability. Even if the nickel content is less than 30.0% by weight or more than 34.0% by weight, the linear expansion coefficient may be too high. Even if the cobalt content is less than 4.0% by weight or more than 6.0% by weight, the linear expansion coefficient may be too high.
In the bonding tool of the present invention, a tool tip having a polycrystalline diamond film having excellent wear resistance is brazed to a shank made of austenitic low thermal expansion cast iron having good workability and an appropriate linear expansion coefficient. Therefore, it is possible to obtain a high-accuracy bonder excellent in the flatness of the tool working surface.
[0009]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
A SiC intermediate layer having a thickness of 40 μm was formed on a SiC substrate having a thickness of 4 mm and dimensions of 10 mm × 10 mm by a microwave plasma method. The SiC substrate was then heated to 900 ° C. and 0.8% by volume of methane under a reduced pressure of 50 Torr. Introducing a gas mixture of 99.2% by volume of hydrogen, gas phase synthesis of diamond by hot filament method for 20 hours, forming a polycrystalline diamond film with a thickness of 80 μm on the SiC intermediate layer, and lapping the mirror surface A tool tip was obtained.
Using an austenitic low thermal expansion cast iron with a linear expansion coefficient from room temperature to 600 ° C. of 8.7 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ [Enomoto Casting Co., Ltd., CN-5], the shape shown in FIG. A shank was made. Processing of the shank was easy. The tip of the tool was brazed to this shank using an active silver brazing to obtain a bonding tool. The flatness of the tool working surface was 0.8 μm concave when heated to 500 ° C.
The bonding tool was attached to the bonder, the temperature of the tool working surface was kept at 500 ° C., and the shot test was continued for 28 days at a tool load of 5 kg and a pressurization cycle of 30 times / min.
The flatness of the tool working surface after the test was 1.3 μm concave when heated to 500 ° C., and the change in flatness before and after the test was 0.5 μm.
When the interface between the tool tip and the shank joint after the test was observed using a scanning electron microscope, no change was observed.
Example 2
Implementation was performed except that the material of the shank was austenitic low thermal expansion cast iron with a linear expansion coefficient from room temperature to 600 ° C. of 11.1 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ [Enomoto Casting Co., Ltd., CS-5]. The same operation as Example 1 was repeated.
The flatness of the tool working surface before the shot test is 1.2 μm convex when heated to 500 ° C., and the flatness of the tool working surface after the shot test is 0.5 μm concave when heated to 500 ° C. Yes, the change in flatness before and after the test was 1.7 μm.
When the interface between the tool tip and the shank joint after the test was observed using a scanning electron microscope, no change was observed.
Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was repeated except that the material of the shank was a 54 wt% Fe-28Ni-Co alloy having a linear expansion coefficient of 7.0 × 10 ⁻⁶ K ^{−1 from} room temperature to 600 ° C.
The flatness of the tool working surface before the shot test is 2.0 μm concave when heated to 500 ° C., and the flatness of the tool working surface after the shot test is 1.0 μm when heated to 500 ° C. It was concave and the change in flatness before and after the test was 1.0 μm.
When the interface between the tool tip and the shank joint after the test was observed using a scanning electron microscope, no change was observed.
Comparative Example 2
The same operation as in Example 1 was repeated except that the material of the shank was a JIS standard K10 type cemented carbide having a linear expansion coefficient of 7.6 × 10 ⁻⁶ K ^{−1 from} room temperature to 600 ° C.
The flatness of the tool working surface before the shot test is 1.5 μm concave when heated to 500 ° C., and the flatness of the tool working surface after the shot test is 1.5 μm when heated to 500 ° C. It was convex and the change in flatness before and after the test was 3.0 μm.
When the interface between the tool tip and the shank joint after completion of the test was observed using a scanning electron microscope, the occurrence of cracks was observed. Further, the surface of the shank had Co removed and turned green, and was brittle.
Comparative Example 3
The same operation as in Example 1 was repeated except that the material of the shank was molybdenum having a linear expansion coefficient of 5.1 × 10 ⁻⁶ K ^{−1 from} room temperature to 600 ° C.
The flatness of the tool working surface before the shot test is 0.5 μm concave when heated to 500 ° C., and the flatness of the tool working surface after the shot test is 2.7 μm when heated to 500 ° C. It was convex and the change in flatness before and after the test was 3.2 μm.
When the interface between the tool tip and the shank joint after completion of the test was observed using a scanning electron microscope, the occurrence of cracks was observed. Further, the shank surface turned yellow and became brittle.
The results of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3 are shown in Table 1.
[0010]
[Table 1]

[0011]
From the results in Table 1, the bonding tool of the present invention in which the material of the shank of Examples 1 and 2 is austenitic low thermal expansion cast iron has little change in the flatness of the tool working surface even after the 28-day shot test, There is no abnormality on the interface between the tool tip and the shank joint. Moreover, the shank used in Examples 1 and 2 was easy to process.
In contrast, in Comparative Example 1 in which the material of the shank is an Fe—Ni—Co alloy, there is an abnormality in the amount of change in the flatness of the tool working surface and the interface between the tool tip and the shank. Although there is no point, it is the same as that of an Example, However, Processing of this shank was remarkably difficult compared with the processing of the shank of an Example.
In Comparative Example 2 in which a cemented carbide was used as the shank material, the amount of change in the flatness of the tool working surface was large, and cracks occurred at the interface between the tool tip and the shank joint. Further, in Comparative Example 3 in which molybdenum having a linear expansion coefficient smaller than that of the Fe—Ni—Co alloy was used as the shank material, the amount of change in the flatness of the tool working surface was larger than that in Comparative Example 1, and the tool Since cracks occurred at the interface between the tip and the shank joint, it can be seen that the smaller the linear expansion coefficient of the material of the shank, the better results cannot be obtained.
[0012]
【The invention's effect】
The bonding tool of the present invention has good shank processability and can be easily manufactured, and has excellent tool working surface flatness, less wear of the tool working surface material, less deformation of the tool working surface, The connection between the tip and the shank is strong and can be suitably used for the TAB process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a TAB process.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a bonding tool.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating stage 2 Thermal insulator 3 Chip guide 4 Chip 5 Inner lead 6 Film carrier 7 Tape guide 8 Electrode 9 Bonding tool 10 Pressure cylinder 11 Attachment part to a pressure cylinder 12 Heater attachment hole 13 Thermocouple attachment hole 14 Tool tip Part

Claims

In bonding tool formed by brazing the tool tip to precipitate a polycrystalline diamond film on the sintered body substrate to the shank, the material of the shank I austenitic low thermal expansion cast iron der, the austenitic low thermal expansion cast iron, It contains 0.8 to 3.0% by weight of carbon, 1.0 to 3.0% by weight of silicon, 30.0 to 34.0% by weight of nickel and 4.0 to 6.0% by weight of cobalt, and has an austenitic low heat. A bonding tool characterized in that the linear expansion coefficient of expanded cast iron is 8 to 12 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ at room temperature to 600 ° C.