DE69014161T2 - Werkzeug unter Verwendung von Gold als Bindemittel und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents
Werkzeug unter Verwendung von Gold als Bindemittel und Verfahren zu dessen Herstellung.Info
- Publication number
- DE69014161T2 DE69014161T2 DE69014161T DE69014161T DE69014161T2 DE 69014161 T2 DE69014161 T2 DE 69014161T2 DE 69014161 T DE69014161 T DE 69014161T DE 69014161 T DE69014161 T DE 69014161T DE 69014161 T2 DE69014161 T2 DE 69014161T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- blank
- layer
- gold
- shaft
- bond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 70
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims description 69
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 12
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co].[Ni] Chemical compound [Fe].[Co].[Ni] KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/025—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of glass or ceramic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
- C04B2237/086—Carbon interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/123—Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/125—Metallic interlayers based on noble metals, e.g. silver
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/361—Boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/366—Aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/401—Cermets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/86—Joining of two substrates at their largest surfaces, one surface being complete joined and covered, the other surface not, e.g. a small plate joined at it's largest surface on top of a larger plate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12576—Boride, carbide or nitride component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12625—Free carbon containing component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12778—Alternative base metals from diverse categories
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12889—Au-base component
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
- Diese Erfindung betrifft ein Werkzeug, das einen Rohling und einen Schaft umfaßt, die durch Thermokompression verbunden werden, insbesondere unter Verwendung von Gold als Bindemittel, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein solches Werkzeug ist zur Verwendung als Verbindungswerkzeug für bandautomatisiertes Verbinden geeignet.
- Der Stand der Technik für die Herstellung eines Werkzeugs mit einem Rohling und einem Schaft beschreibt Verfahren, bei denen (i) ein Rohling, der z.B. aus Sintercarbiden, polykristallinem Diamant, Einkristalldiamant, polykristallinem cBN, Substraten aus gesinterten Preßlingen, die Si, Si&sub3;N&sub4;, SiC oder AlN als Hauptkomponente enthalten, und/oder Verbundwerkstoffen daraus, die durch das Gasphasensyntheseverfahren mit polykristallinem Diamanten beschichtet sind [d.h. ein sogenannter CVD-Diamant (CVD = chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung)], usw. besteht, durch Hartlöten mit einem Schaft, der z.B. aus eisenhaltigen Metallen, Nickelmetallen, Sintercarbiden, Wolframlegierungen usw. besteht, mit verschiedenen Hartlötemetallen, z.B. Hartlötemetallen vom Typ Silber, Gold, Aluminiumlegierung und Nickellegierung verbunden wird, (ii) unter Verwendung eines Sintermetalls gesintert und verbunden oder (iii) mechanisch fixiert wird.
- Bei dem vorstehend beschriebenen Hartlötverfahren ist es erforderlich, ein Hartlötmetall zu benutzen, dessen Schmelzpunkt mindestens 300ºC höher liegt als die Temperatur, bei der das Werkzeug verwendet wird, um die Bindefestigkeit zu gewährleisten. Somit tritt das Problem auf, daß bei Verwendung von Einkristalldiamant, polykristallinem Diamant oder polykristallinem cBN, das sich bei 600 bis 800ºC verschlechtert, als Rohling in einem Werkzeug, das z.B. bei 600ºC verwendet werden soll, die Verwendung eines Hartlötmetalls mit einem Schmelzpunkt von 900ºC oder höher zur Verbindung des Rohlings mit einem Schaft, um die Bindungsfestigkeit zu gewährleisten, zur Verschlechterung des Rohlings aus Diamant oder cBN während des Verbindungsvorgangs führt, während die Verwendung eines anderen Hartlötemetalls mit einem Schmelzpunkt von 600 bis 800ºC, um zu verhindern, daß sich der Rohling verschlechtert, bedeutet, daß die Bindungsfestigkeit nicht aufrechterhalten werden kann, wenn das Werkzeug bei 600ºC verwendet wird.
- Bei dem vorstehend beschriebenen Bindeverfahren durch Sintern oder mechanisches Verbinden ist es schwer, einen kleinen Rohling zu verbinden; deshalb muß ein großer Rohling verwendet werden, um ein sicheres Verbinden möglich zu machen.
- DE-A-2 318 727 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines Metallkörpers mit einem Keramikkörper durch ein Thermokompressionsverfahren mittels einer Goldbindungsschicht sowie ein durch dieses Verfahren hergestelltes Werkzeug. DE-A-2 318 727 schlägt außerdem vor, die Metalloberfläche mit einer Goldschicht zu versehen, um sie vor Oxidation zu schützen und die dem Metall gegenüberliegende Fläche des Keramikkörpers mit einer Metallschicht, z.B. einer Goldschicht, zu beschichten.
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das einen Rohling und einen Schaft umfaßt, die bei niedriger Temperatur verbunden wurden, und das unabhängig von der Temperatur, bei der der Rohling und der Schaft verbunden wurden, bei hohen Temperaturen verwendet werden kann.
- Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug eines Typs zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Rohling mit einem Schaft verbunden wird und die Verläßlichkeit bei hoher Temperatur verbessert ist.
- Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung eines einen Rohling und einen Schaft umfassenden Werkzeugs zu stellen, bei dem das Problem besteht, daß sich der Rohling während des Hartlötens thermisch verschlechtert.
- Diese Aufgaben können durch ein Werkzeug mit einem Rohling und einem Schaft gelöst werden, das eine Bindungsschicht aus Gold aufweist, die wie in Anspruch 1 offenbart durch Thermokompressionsverbinden zwischen dem Rohling und dem Schaft ausgebildet wird.
- Die Begleitzeichnungen sollen das Prinzip und die Vorzüge der Erfindung im einzelnen veranschaulichen.
- Fig. 1 (a) und (b) sind Querschnittsansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs und des Verfahrens zu dessen Herstellung. Darin sind der Zustand (a) eines Rohlings und eines Schafts vor dem Verbinden und (b) des Rohlings und des Schafts, die durch eine Kombination von Gold 6, 7 und 8 verbunden worden sind, gezeigt.
- Fig. 2 (a) und (b) sind Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs und eines Verfahrens zu dessen Herstellung. Darin sind der Zustand (a) eines Rohlings und eines Schafts vor dem Verbinden und (b) des Rohlings und des Schafts, die durch eine Kombination von Gold 13, 16 und 17 verbunden worden sind, gezeigt.
- Die Erfinder haben sich auf vielfache Weise bemüht, die vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen, und haben dabei herausgefunden, daß ein Werkzeug wirksam eingesetzt werden kann, wenn es einen Rohling und einen Schaft umfaßt, die durch das Thermokompressionsverfahren unter Verwendung von Gold als Bindematerial verbunden wurden. Dementsprechend stellt die Erfindung ein Werkzeug zur Verfügung, das einen Rohling und einen Schaft umfaßt, die durch eine Bindungsschicht aus Gold, die durch Thermokompression zwischen dem Rohling und dem Schaft ausgebildet wurde, verbunden sind.
- In der Erfindung umfaßt der Rohling und/oder Schaft als Basisschicht eine bindungsverstärkende Schicht und/oder eine diffusionsfeste Schicht. Beispielsweise haben der Rohling und der Schaft jeweils als erste Schicht bindungsverstärkende Schichten und diffusionsfeste Schichten außerhalb der bindungsverstärkenden Schichten sowie außerdem eine Bindungsschicht aus Gold, die durch Thermokompressionsverbinden zwischen der diffusionsfesten Schicht des Rohlings und der diffusionsfesten Schicht des Schafts ausgebildet wurde.
- Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Werkzeugs durch Verbinden eines Rohlings und eines Schafts zur Verfügung, bei dem die Oberflächen des Rohlings und des Schafts, die miteinander verbunden werden sollen, mit Gold als äußere Schicht beschichtet werden, wobei die Goldbeschichtungen so angebracht sind, daß sie einander gegenüberliegen, wahlweise ein dünnes Goldblech dazwischengelegt wird und diese dann durch Thermokompression verbunden werden. Dabei wird vor dem Verbinden durch Thermokompression ein dünnes Goldblech zwischen die äußeren Goldschichten gelegt und entweder der Rohling und/oder der Schaft mit einer bindungsverstärkenden Schicht und einer diffusionsfesten Schicht als Basisschichten versehen, ehe die Beschichtung mit Gold als äußere Schicht erfolgt.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand der Begleitzeichnungen im einzelnen veranschaulicht:
- Fig. 1 (a) und (b) sind Querschnittsansichten, die das Verbinden eines Rohlings 1 und eines Schafts 2 zeigen. Der Rohling 1 wird zuerst mit einer bindungsverstärkenden Schicht 3 versehen, die aus einem Metall besteht, das auf einfache Weise eine Verbindung mit dem Rohling bilden kann mit dem Zweck, eine ausreichende Bindungsfestigkeit zwischen dem Rohling und der Beschichtung zu gewährleisten. Als Rohling verwendet man Einkristalldiamant, polykristallinen Diamant, polykristallines cBN, Aluminiumnitrat, Berylliumoxid und/oder Substrate, die aus gesinterten Preßkörpern mit Si, Si&sub3;N&sub4;, SiC oder AlN als Hauptkomponente bestehen, und/oder Verbundkörper daraus, die durch das Gasphasensyntheseverfahren mit polykristallinem Diamant (d.h. CVD-Diamant) beschichtet wurden.
- Die Dicke der bindungsverstärkenden Schicht liegt im allgemeinen im Bereich von 100 bis 10000 Å, der unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung der Bindungsfestigkeit und der Wirtschaftlichkeit des Materials spezifiziert wird.
- Auf der bindungsverstärkenden Schicht 3 wird eine diffusionsfeste Schicht 4 aufgebracht, um zu verhindern, daß die metallischen Elemente der bindungsverstärkenden Schicht 3, Ti, Cr, Mn, V und/oder Zr eindiffundieren und eine Legierung mit der Goldschicht bilden. Deshalb wird die diffusionsfeste Schicht 4 aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt hergestellt, das kaum Legierungen mit Gold bildet, z.B. Platin (Pt), Palladium (Pd), Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Tantal (Ta), und hat bevorzugt eine Dicke von 100 bis 5000 Å, die unter dem Gesichtspunkt der diffusionsfesten Wirkung und der wirtschaftlichen Probleme des Materials festgelegt wird.
- Die vorstehend beschriebene bindungsverstärkende Schicht 3 und die diffusionsfeste Schicht 4 auf dem Rohling 1 kann auf bekannte Weise gebildet werden, z.B. durch Dampfabscheidung, Vakuumzerstäubung, Ionenplattierung, stromlose Plattierung, Galvanisieren usw.
- Andererseits wird der Rohling 2 zuerst mit einer diffusionsfesten Schicht 5 versehen, um zu verhindern, daß das Metall des Rohlings in die Goldschicht eindiffundiert. Als Rohling 2 kann man beispielsweise Wolfram- Nickellegierungen, Wolfram-Kupferlegierungen, Sintercarbide, Nickellegierung, eisenhaltige Metalle u.ä. verwenden, wobei dann Nickel (Ni) beispielsweise als diffusionsfeste Schicht verwendet wird. Die Bildung der diffusionsfesten Schicht 5 auf dem Rohling 2 kann ebenfalls auf bekannte Weise erfolgen, z.B. Dampfabscheidung, Vakuumzerstäubung, durch Ionenplattierungsverfahren usw. Die Dicke der diffusionsfesten Schicht 5 liegt aus den gleichen Gründen wie vorstehend beschrieben im Bereich von 100 bis 5000 Å.
- Wenn auch der Schaft mit einer bindungsverstärkenden Schicht versehen wird, verwendet man Ti, Cr, Mn, V oder Zr als Material. Die Dicke der bindungsverstärkenden Schicht liegt in diesem Fall im Bereich von 100 bis 10000 Å.
- Die Oberflächen der diffusionsfesten Schicht 4 des Rohlings 1 und der diffusionsfesten Schicht 5 des Schafts 2 werden mit den Goldschichten 6 bzw. 7 versehen. Diese Goldschichten 6 und 7 werden auf bekannte Weise aufgebracht, z.B. Dampfabscheidung, Vakuumzerstäubung, Ionenplattierung usw., um eine Dicke von 0,5 bis 8,0 um zu ergeben. Wenn die Dicke weniger als 0,5 um beträgt, sinkt die Kompressionsbindungsfestigkeit des Goldes. Übersteigt sie dagegen 0,8 um, ergibt sich keine Steigerung in der Wirkung des Goldes, aber die Kosten erhöhen sich.
- Die so entstehenden Goldbeschichtungen 6 und 7 bilden unmittelbar eine Thermokompressionsbindung. Das heißt, der Rohling 1 wird mit einer bindungsverstärkenden Schicht 3, einer diffusionsfesten Schicht 4 und einer Goldbeschichtung 6 versehen; der Schaft 2 wird mit einer diffusionsfesten Schicht 5 und einer Goldbeschichtung 7 versehen, zwischen die ein dünnes Goldblech 8 eingeführt wird. Die Dicke des Goldblechs 8 wird unter Berücksichtigung der Bindungsfestigkeit und der wirtschaftlichen Probleme bevorzugt auf 0,3 bis 0,003 mm eingestellt. Wenn das dünne Goldblech 8 ein Young'sches Modul von höchstens 1,20 x 10¹¹ dyn/cm aufweist, können Sn, Si, Ge, Cu, Sb usw. als Verunreinigungen darin enthalten sein.
- Wenn der Rohling 1 und der Schaft 2 in diesem Zustand erhitzt und die Goldschichten 6, 7 und 8 somit einer plastischen Verformung unterzogen werden, um das Gold auf atomarem Niveau zu verbinden, werden der Rohling 1 und der Schaft 2 wie in Fig. 1 (b) gezeigt verbunden. Die Bedingungen während dieses Zeitraums sind vorzugsweise ein Druck von 0,1 bis 40 kg/mm² und eine Temperatur von mindestens 100ºC, die niedriger als die Hitzeresistenztemperatur des Materials ist.
- Wenn der Verbindungsdruck höher ist, steigt im allgemeinen die Bindungsfestigkeit. Ist der Bindungsdruck jedoch viel höher, löst der Schaft oft ein Verziehen oder eine plastische Verformung aus, und der Rohling bricht. Folglich sollte der Bindungsdruck bevorzugt im vorstehend beschriebenen Bereich liegen. Diese Bindung erfolgt unabhängig von der Bindungstemperatur und kann auch bei hoher Temperatur eingesetzt werden; darüber hinaus weist sie gute Wärmeleitfähigkeit auf, weil sie ausschließlich aus Gold besteht.
- Die Goldschichten können auch ohne Einschub eines dünnen Goldblechs miteinander verbunden und die bindungsverstärkende Schicht oder die diffusionsfeste Schicht weggelassen werden.
- Das erfindungsgemäße Werkzeug kann deshalb wie vorstehend beschrieben durch Thermokompressionsverbinden des Rohlings und des Schafts mit Gold als Bindematerial erhalten werden.
- Die Goldbeschichtungen 6 und 7 und das dünne Goldblech 8 werden unter Druck erhitzt, um in dem in Fig. 1 (a) gezeigten Zustand eine plastische Deformation durch Erhitzen und Kompression zu bewirken. Diese plastische Deformation führt zum Bruch eines Oxid- oder Fleckfilms auf den Goldflächen 6, 7 und 8, wodurch neue Flächen von Gold freigelegt werden; diese neuen freiliegenden Oberflächen liegen auf atomarem Niveau nebeneinander. Somit erfolgt die Bindung unter den Goldschichten 6, 7 und 8 durch eine gegenseitige Anziehung der Goldatome. Das heißt, die Goldschichten 6, 7 und 8 werden durch die zwischen den Goldatomen entstehenden Bindungen zu einem Körper konsolidiert. Deshalb löst sich die Bindung auch dann nicht, wenn während des Verbindens mit hoher Temperatur erhitzt wird, und zeigt darüber hinaus eine gute Wärmeleitung, weil sie aus der einfachen Substanz Gold besteht.
- Im erfindungsgemäßen Werkzeug wird die Verläßlichkeit des durch Thermokompression mit Gold verbundenen Rohlings durch die Anwesenheit der bindungsverstärkenden Schicht gesteigert; die Anwesenheit der diffusionsfesten Schicht erhöht die Verläßlichkeit bei hoher Temperatur.
- Folgende Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen, sie jedoch nicht einschränken.
- Auf die Oberfläche eines quadratischen Rohlings von 10 mm, der aus polykristallinem cBN (gesinterter Preßkörper) bestand und dessen Materialeigenschaften sich bei einer Temperatur von 750ºC oder mehr verschlechtern, wurden nacheinander drei Schichten Titan (5000 Å dick), eine Platinschicht (1 um dick) und eine Goldschicht (5 um dick) als äußerste Schicht durch Ionenplattierung unter folgenden Bedingungen aufgebracht: Druck 1 x 10&supmin;³ Torr, Substrattemperatur 200ºC, Beschichtungsgeschwindigkeit 10 Å/sec und Ionisierungsspannung 50 V. Andererseits wurde die Oberfläche eines aus einer Wolfram-Nickellegierung bestehenden Schafts zuerst durch stromloses Plattieren mit einer Nickelschicht (1 um dick) und dann durch Galvanisieren mit einer Goldschicht (5 um) versehen. Ein dünnes Blech aus 99,99 % Gold mit einer Dicke von 0,05 mm wurde zwischen den so beschichteten Rohling und den Schaft gelegt, die dann bei 500ºC erhitzt und gleichzeitig mit einer Kraft von 500 kgf komprimiert wurden, um eine Verbindung durch Thermokompression durchzuführen. Selbst wenn das auf diese Weise hergestellt Werkzeug, das eine Bindungsfestigkeit von 10 kg/mm² aufweist, bei sehr hohen Temperaturen verwendet wurde, z.B. 600ºC, kam es nicht zu einer Lockerung in dem verbundenen Rohling.
- Auf die Oberfläche eines quadratischen Rohlings von 15 mm, der aus polykristallinem cBN (gesinterter Preßkörper) bestand und dessen Materialeigenschaften sich bei einer Temperatur von 700ºC oder mehr verschlechtern, wurde eine Chromschicht (2000 Å dick) und eine Goldschicht (3 um dick) durch Vakuumzerstäuben unter folgenden Bedingungen aufgebracht: Argondruck 1 x 10&supmin;³ Torr, Substrattemperatur 200ºC und Beschichtungsgeschwindigkeit 20 Å/sec. Andererseits wurde die Oberfläche eines Schafts aus rostfreiem Stahl (SUS 304) mit einer Nickelschicht (3 mm dick), Molybdänschicht (2000 Å dick) und einer Goldschicht (3 mm dick) durch Ionenplattierung bei folgenden Bedingungen beschichtet: Druck 1 x 10&supmin;³ Torr, Substrattemperatur 150ºC und Beschichtungsgeschwindigkeit 50 Å/sec und Ionisierungsspannung 80 V. Dann wurde der so beschichtete Rohling und der Schaft bei 400ºC erhitzt, ohne daß ein dünnes Goldblech zwischen die äußeren Goldschichten des Rohlings und des Schafts eingeführt wurde, und gleichzeitig mit einer Kraft von 5000 kgf komprimiert, um sie durch Thermokompression zu verbinden. Selbst wenn keine diffusionsfeste Schicht auf der Seite des Rohlings ausgebildet war und, wie in diesem Beispiel, kein dünnes Goldblech eingeführt wurde, konnte man durch Steuerung der Bedingungen für das Thermokompressionsverbinden ein Werkzeug mit einer Bindungsfestigkeit von 9,5 kg/mm² erhalten, dessen verbundene Teile sich auch bei Verwendung bei hoher Temperatur, z.B. 650ºC, nicht lockerten.
- Auf die Oberfläche eines quadratischen Rohlings von 5 mm, der aus Einkristalldiamant bestand, dessen Oberfläche bei 600ºC oder mehr zur Oxidation neigt, wurden nacheinander drei Schichten Titan (600 Å dick), eine Molybdänschicht (1000 Å dick) und eine Goldschicht (8 um dick) als äußerste Schicht durch Vakuumzerstäuben unter folgenden Bedingungen aufgebracht: Druck 1 x 10&supmin;&sup4; Torr, Substrattemperatur 280 ºC, Beschichtungsgeschwindigkeit 5 Å/sec. Andererseits wurde die Oberfläche eines aus Sintercarbid bestehenden Schafts mit einer Titanschicht (600 Å dick), einer Palladiumschicht (2000 Å dick) und dann einer Goldschicht (8 um dick) als äußere Schicht durch Vakuumzerstäuben bei folgenden Bedingungen versehen: Druck 1 x 10&supmin;³ Torr, Substrattemperatur 150ºC und Beschichtungsgeschwindigkeit 15 Å/sec. Dann wurde ein dünnes Blech aus 99,99 % Gold mit einer Dicke von 0,2 mm zwischen die so beschichteten äußeren Schichten des Rohlings und des Schafts gelegt, die dann bei 500ºC erhitzt und gleichzeitig mit einer Kraft von 50 kgf komprimiert wurden, um sie durch Thermokompression zu verbinden. Durch Veränderung der Dicke des Goldblechs, das auf diese Weise zwischen die äußeren Schichten gelegt wurde, erhielt man selbst bei solch einer geringeren Kraft ein Werkzeug, das eine Bindungsfestigkeit von 9,8 kg/mm² aufwies und dessen verbundener Teil sich selbst bei Verwendung bei 580ºC nicht lockerte.
- Auf die Oberfläche eines quadratischen Rohlings von 14 mm, der aus einem Substrat 9 aus einem gesinterten SiC- Preßkörper bestand, das wie in Fig. 2 gezeigt mit einer 0,1 mm dicken Schicht 10 aus polykristallinem Diamant beschichtet war, und zwar durch das Mikrowellen-Plasma- CVD Verfahren unter folgenden Bedingungen:
- H&sub2;: 200 cc/min
- CH&sub4;: 4 cc/min
- Ar: 50 cc/min
- Druck: 100 Torr
- Mikrowellenleistung: 800 W
- Zeitraum: 10 Stunden
- wurden nacheinander drei Schichten Titan 11 (1000 Å dick), eine Platinschicht 12 (2000 Å dick) und eine Goldschicht 13 (3 um dick) als äußerste Schicht durch Ionenplattierung unter folgenden Bedingungen aufgebracht: Druck 1 x 10&supmin;³ Torr, Substrattemperatur 200ºC, Beschichtungsgeschwindigkeit 10 Å/sec, Ionisierungsspannung 50 V. Andererseits wurde die Oberfläche eines aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung bestehenden Schafts 14 zuerst durch stromloses Plattieren mit einer Nickelschicht 15 (1 um dick) und dann durch Galvanisieren mit einer Goldschicht 16 (5 um dick) als versehen. Dann wurde ein dünnes Blech 17 aus 99,99 % Gold mit einer Dicke von 0,2 mm zwischen den so beschichteten Rohling und den Schaft gelegt, die dann bei 700ºC erhitzt und gleichzeitig mit einer Kraft von 300 kgf komprimiert wurden, um sie durch Thermokompression zu verbinden. Selbst wenn das auf diese Weise hergestellte Werkzeug, das eine Bindungsfestigkeit von 12 kg/mm² aufwies, bei hoher Temperatur, z.B. 600ºC, verwendet wurde, lockerte sich dessen verbundener Schaft nicht.
- Wie vorstehend veranschaulicht, werden bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug der Rohling und der Schaft durch plastische Verformung des Goldes ohne Verwendung eines Hartlötmetalls miteinander verbunden. Dementsprechend tritt das Problem, daß ein Hartlötmetall aus dem zu verbindenden Bereich fließt, wie es im Bindeverfahren des Standes der Technik unter Verwendung eines Hartlötemetalls der Fall ist, gar nicht auf. Außerdem hat das erfindungsgemäße Werkzeug den Vorteil, daß es bei höheren Temperaturen als der Verbindetemperatur verwendet werden kann und daß der miteinander verbundene Bereich über gute Wärmeleitfähigkeit verfügt.
- Daher kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren besonders gut für die Herstellung eines Werkzeuges eingesetzt werden, z.B. eines Bindewerkzeugs für TAD, das einen miteinander verbundenen Rohling und einen Schaft umfaßt, wobei der Schaft eine um so viel geringe Hitzeresistenz aufweist, daß er zu thermischer Verschlechterung beim Hartlöten neigt.
Claims (8)
1. Werkzeug umfassend einen Rohling und einen Schaft
mit einer zwischen dem Rohling und dem Schaft durch
Thermokompression ausgebildeten Bindungsschicht aus
Gold, bei dem der Rohling und/oder der Schaft eine
bindungsverstärkende Schicht als Basisschicht und
der Rohling und/oder der Schaft eine diffusionsfeste
Schicht als Basisschicht aufweisen, wobei die
diffusionsfeste Schicht außerhalb der
bindungsverstärkenden Schicht vorgesehen ist, und bei dem
die bindungsverstärkende Schicht mindestens eine aus
Titan, Chrom, Vanadium, Zirconium und Mangan
ausgewählte Komponente und die diffusionsfeste
Schicht mindestens eine aus Platin, Palladium,
Wolfram, Molybdän, Tantal und Nickel ausgewählte
Komponente aufweist und der Rohling aus
einkristallinem Diamant, polykristallinem Diamant,
polykristallinem cBN, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid
oder Substraten aus gesinterten Preßkörpern, die
eine der Komponenten Si, Si&sub3;N&sub4;, SiC und AlN als eine
Hauptkomponente enthalten, und/oder
Verbundwerkstoffen daraus, die durch das
Gasphasensyntheseverfahren mit polykristallinem Diamant beschichtet
wurden [d.h. CVD-Diamant (CVD = chemical vapour
deposition = chemische Dampfabscheidung)], besteht.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem die
bindungsverstärkende Schicht eine Dicke von 100 bis 10.000 Å
aufweist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die
diffusionsfeste Schicht eine Dicke von 100 bis 5.000 Å
aufweist.
4. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem der Schaft aus einer Wolfram-Nickellegierung,
Wolfram-Kupferlegierung, Sintercarbid, einer
Nickellegierung oder einem eisenhaltigen Metall
besteht.
5. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs nach
Anspruch 1 durch Verbinden eines Rohlings und eines
Schafts, bei dem die Oberflächen des Rohlings und
des Schafts, die miteinander verbunden werden
sollen, mit Gold als äußere Schicht beschichtet
werden, wobei Goldbeschichtungen so angebracht
werden, daß sie einander gegenüberliegen, und dann
durch Thermokompression verbunden werden, wobei ein
dünnes Goldblech vor dem Verbinden durch
Thermokompression zwischen die äußeren Goldschichten
gelegt wird und wobei der Rohling und/oder der
Schaft mit einer bindungsverstärkenden Schicht und
einer diffusionsfesten Schicht als Basisschichten
versehen werden, ehe die Beschichtung mit Gold als
äußere Schicht erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das dünne
Goldblech eine Dicke von 0,3 bis 0,003 mm aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das dünne
Goldblech ein Young'sches Modul von höchstens 12 x
10¹¹ dyn/cm aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 und 7, bei
dem die Bindung durch Thermokompression bei einem
Druck von 0,1 bis 40 kg/mm² und einer Temperatur von
100ºC bis zur Hitzeresistenztemperatur der
Materialien erfolgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1180550A JPH0349834A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 金を接合材とする工具及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69014161D1 DE69014161D1 (de) | 1994-12-22 |
DE69014161T2 true DE69014161T2 (de) | 1995-03-23 |
Family
ID=16085238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69014161T Expired - Fee Related DE69014161T2 (de) | 1989-07-14 | 1990-07-12 | Werkzeug unter Verwendung von Gold als Bindemittel und Verfahren zu dessen Herstellung. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5079102A (de) |
EP (1) | EP0408367B1 (de) |
JP (1) | JPH0349834A (de) |
DE (1) | DE69014161T2 (de) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0435423B1 (de) * | 1989-12-20 | 1995-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Verbindungswerkzeug |
US5213248A (en) * | 1992-01-10 | 1993-05-25 | Norton Company | Bonding tool and its fabrication |
WO1995012557A1 (de) * | 1993-11-02 | 1995-05-11 | Roland Emmrich | Verfahren zur herstellung eines verbundkörpers, der die erzeugung geometrisch sehr genau abgegrenzter elektrischer felder erlaubt, und verbundkörper |
SE514737C2 (sv) * | 1994-03-22 | 2001-04-09 | Sandvik Ab | Belagt skärverktyg av hårdmetall |
US6413797B2 (en) | 1997-10-09 | 2002-07-02 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method for making the same |
US6587742B2 (en) * | 2000-12-20 | 2003-07-01 | Mark Manuel | Method and apparatus for the creation of a tool |
US7222834B2 (en) * | 2001-08-14 | 2007-05-29 | Floodcooling Technologies, Llc | Tool and a method for making a tool |
US20040038074A1 (en) | 2001-11-01 | 2004-02-26 | Mark Manuel | Tool and a method for creating a tool |
US20040047039A1 (en) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Jian Wang | Wide angle optical device and method for making same |
US6840424B2 (en) * | 2002-10-08 | 2005-01-11 | Chien-Min Sung | Compression bonding tools and associated bonding methods |
US7338717B2 (en) * | 2002-11-07 | 2008-03-04 | Floodcooling Technologies, Llc | Tool and a method for creating the tool |
US7195223B2 (en) * | 2002-12-02 | 2007-03-27 | Mark Manuel | System and a method for cooling a tool |
US7429152B2 (en) * | 2003-06-17 | 2008-09-30 | Kennametal Inc. | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
US7592077B2 (en) * | 2003-06-17 | 2009-09-22 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool with brazed-in superhard blank |
US20050196232A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-08 | Mark Manuel | Method and an apparatus for the creation of a tangible item, such as a tool and/or a part, and a tangible item |
US7278197B2 (en) * | 2005-01-18 | 2007-10-09 | Floodcooling Technologies, Llc | Method for producing a tool |
US20070102837A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-05-10 | Mark Manuel | Tool having desired thermal management properties and a method for producing a tool having desired thermal management properties |
US20060156787A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-20 | Mark Manuel | Laminated tool and a method for forming a tool |
US7376484B2 (en) * | 2005-01-18 | 2008-05-20 | Floodcooling Technologies, Llc | Method for building a tool |
US7563091B2 (en) * | 2005-01-18 | 2009-07-21 | Floodcooling Technologies, L.L.C. | Tool having an ejection assembly, a method for making such a tool, and a method for ejecting a formed object from a tool |
US7379787B2 (en) * | 2005-04-09 | 2008-05-27 | Floodcooling Technologies, Llc | Method for forming a tangible item and a tangible item formed by the method |
US20070040298A1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Mark Manuel | Assembly and a method for cooling and/or forming an item |
US20070039153A1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Mark Manuel | Method for forming a tool and a tool |
US20070067977A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-29 | Mark Manuel | Tool and a method for producing a tool |
FR2914206B1 (fr) * | 2007-03-27 | 2009-09-04 | Sas Varel Europ Soc Par Action | Procede pour fabriquer une piece comprenant au moins un bloc en materiau dense constitue de particules dures dispersees dans une phase liante : application a des outils de coupe ou de forage. |
US8858871B2 (en) * | 2007-03-27 | 2014-10-14 | Varel International Ind., L.P. | Process for the production of a thermally stable polycrystalline diamond compact |
FR2936817B1 (fr) * | 2008-10-07 | 2013-07-19 | Varel Europ | Procece pour fabriquer une piece comprenant un bloc en materiau dense du type carbure cemente, presentant un grandient de proprietes et piece obtenue |
US20110024201A1 (en) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Danny Eugene Scott | Polycrystalline diamond composite compact elements and tools incorporating same |
US20130029175A1 (en) * | 2010-04-08 | 2013-01-31 | Tungaloy Corporation | Composite Material |
AU2012284012A1 (en) * | 2011-07-20 | 2014-01-23 | Diamond Innovations, Inc. | Brazed coated diamond-containing materials |
CN104858458B (zh) * | 2014-02-26 | 2018-09-14 | 三菱综合材料株式会社 | 耐异常损伤性和耐磨损性优异的表面包覆切削工具 |
US10755986B2 (en) * | 2016-03-29 | 2020-08-25 | QROMIS, Inc. | Aluminum nitride based Silicon-on-Insulator substrate structure |
US10297445B2 (en) | 2016-06-14 | 2019-05-21 | QROMIS, Inc. | Engineered substrate structure for power and RF applications |
TWI767741B (zh) * | 2016-08-23 | 2022-06-11 | 美商克若密斯股份有限公司 | 與工程基板整合之電力元件 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3192620A (en) * | 1961-08-29 | 1965-07-06 | Philips Corp | Method of joining diamond to metal |
AT272929B (de) * | 1966-05-09 | 1969-07-25 | Egyesuelt Izzolampa | Verfahren zur vakuumdichten Verlötung eines Metallkörpers mit einem glasphasenfreien Keramikkörper |
US3555667A (en) * | 1968-10-08 | 1971-01-19 | Westinghouse Electric Corp | High temperature,electrically conductive hermetic seals |
GB1426873A (en) * | 1972-05-03 | 1976-03-03 | Mullard Ltd | Methods of pressure bonding a ceramic member to another member |
US3856480A (en) * | 1973-02-16 | 1974-12-24 | Du Pont | Diamond joined to metal |
US4605343A (en) * | 1984-09-20 | 1986-08-12 | General Electric Company | Sintered polycrystalline diamond compact construction with integral heat sink |
US4929516A (en) * | 1985-03-14 | 1990-05-29 | Olin Corporation | Semiconductor die attach system |
JPH0712567B2 (ja) * | 1985-12-17 | 1995-02-15 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶ダイヤモンドチツプ |
FR2623201B1 (fr) * | 1987-11-17 | 1993-04-16 | Combustible Nucleaire | Produit abrasif diamante composite, son procede de preparation et les outils de forage ou d'usinage qui en sont equipes |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP1180550A patent/JPH0349834A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-12 DE DE69014161T patent/DE69014161T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-12 US US07/552,689 patent/US5079102A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-12 EP EP90307650A patent/EP0408367B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0349834A (ja) | 1991-03-04 |
DE69014161D1 (de) | 1994-12-22 |
EP0408367A1 (de) | 1991-01-16 |
US5079102A (en) | 1992-01-07 |
EP0408367B1 (de) | 1994-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69014161T2 (de) | Werkzeug unter Verwendung von Gold als Bindemittel und Verfahren zu dessen Herstellung. | |
DE2435989C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten, beschichteten Hartmetallkörpers für Zerspanungszwecke | |
DE69314223T2 (de) | Beschichtete Hartmetallkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE69018220T2 (de) | Verbindungswerkzeug. | |
DE69527124T3 (de) | Harter Verbundwerkstoff für Werkzeuge | |
DE3873286T2 (de) | Methode zur herstellung eines mit diamant verkleideten schneideinsatzes. | |
DE2302574C3 (de) | Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3688999T2 (de) | Sinterhartmetallkörper für Werkzeuge. | |
DE69217123T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern mit chemisch-gebundener haftender Beschichtung | |
DE69025582T3 (de) | Beschichteter Hartmetallkörper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2005707C3 (de) | Hartstoffpulver zur Herstellung von metallgebundenen Hartstofflegierungen | |
DE3587133T2 (de) | Im fluessiger phase gebundene amorphe materialien und deren herstellung. | |
DE3618102A1 (de) | Verfahren zum stoffschluessigen verbinden von keramik-werkstoffen und metall sowie von gleichartigen und verschiedenartigen keramik-werkstoffen miteinander | |
DE3780136T2 (de) | Gesinterter verbundpresskoerper mit grosser haerte. | |
DE69802051T2 (de) | Legierungen zum Verbinden auf Sinterkarbid, und damit hergestellte Verbundwerkstoffe | |
EP3577253B1 (de) | Beschichtetes werkzeug | |
DE2302595B2 (de) | Schleifmittelkoerper und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2657083A1 (de) | Verbund-zwischenschicht fuer das diffusionsbinden | |
CH646127A5 (de) | Beschichtetes sintercarbidprodukt. | |
DE3421922C2 (de) | Verbundgebilde aus einem keramischen Material und einer Aluminiumlegierung | |
DE4037902C2 (de) | Mehrschichtiges Lot und Verfahren zum Verbinden von Keramik und Metall | |
DD301925A9 (de) | Verfahren zur Herstellung von Keramik-Metall-Verbundwerkstoffen | |
DE69615054T2 (de) | Verbindung rauher kohlenstoff-kohlenstoff-verbundwerkstoffe mit hoher verbindungsfestigkeit | |
EP0337007B1 (de) | Hartstoff-Schutzschicht mit homogener Elementverteilung | |
EP1095168B1 (de) | Hartmetall- oder cermet-körper und verfahren zu seiner herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |