單晶銀、鋁的制備及層錯(cuò)能對(duì)冷拔變形組織的影響.pdf

1、銀是電和熱的優(yōu)良導(dǎo)體，具有優(yōu)異的信號(hào)傳輸和熱傳導(dǎo)性能，而鋁同樣作為導(dǎo)體，具有價(jià)格便宜、材質(zhì)輕、導(dǎo)電性能好等特點(diǎn)，兩者廣泛應(yīng)用于集成電路中的封裝引線(xiàn)制備。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路和電子元器件質(zhì)量的突破，封裝技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，對(duì)封裝技術(shù)采用的材料也提出了越來(lái)越高的要求。多晶銀和鋁中由于存在大量晶界，對(duì)信號(hào)傳輸過(guò)程產(chǎn)生較大的信號(hào)衰減作用，而單晶銀、鋁則不存在晶界，能夠顯著提高信號(hào)傳輸效果，因此，高質(zhì)量單晶銀、鋁的制備廣泛受到關(guān)注

2、。本文重點(diǎn)研究了單晶銀、鋁的制備工藝，討論了固液界面、抽拉速度和溫度等工藝參數(shù)對(duì)單晶制備的影響，并借助電子背散射衍射對(duì)制備的銀、鋁單晶進(jìn)行了表征。同時(shí)，由于銀和鋁的層錯(cuò)能存在顯著差異，而層錯(cuò)能作為材料的本征屬性顯著影響材料的形變組織和織構(gòu)演變，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中銀、鋁必須通過(guò)冷拔變形來(lái)提高其力學(xué)性能才能作為傳輸信號(hào)線(xiàn)材來(lái)使用，故很有必要明確層錯(cuò)能對(duì)兩種面心立方材料冷拔形變組織和織構(gòu)演變的影響。因此，本文借助于電子背散射衍射和透射電子顯微鏡分

3、析了銀和鋁的宏觀(guān)裂化、微觀(guān)組織和織構(gòu)演變，通過(guò)對(duì)比分析，揭示了層錯(cuò)能對(duì)FCC金屬冷拔形變組織的影響，并對(duì)比分析了強(qiáng)織構(gòu)鋁線(xiàn)材在冷拔形變組織和織構(gòu)演變的溫度依賴(lài)性。
　　單晶銀和鋁的制備結(jié)果表明:<111>單晶銀的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:鎵銦合金液面距隔熱板距離為2.7mm，保溫溫度1400℃時(shí)，最優(yōu)抽拉速度為1μm/s。<110>單晶鋁的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:鎵銦合金液面距離隔熱板為15.5mm，保溫溫度865℃，最優(yōu)抽拉速度為1μm/s。

4、采用EBSD技術(shù)對(duì)制備<111>銀單晶和<110>鋁單晶進(jìn)行了表征，結(jié)果證實(shí)了兩種材料中均沒(méi)有晶界，反極圖成像也證實(shí)了銀單晶具有藍(lán)色<111>織構(gòu)取向，鋁單晶具有綠色<110>織構(gòu)取向。
　　銀線(xiàn)材冷拔變形結(jié)果表明，在冷拔變形后，晶粒表現(xiàn)出顯著的宏觀(guān)裂化。隨著應(yīng)變量的增大，晶粒沿冷拔方向被拉長(zhǎng)。在高應(yīng)量下形成纖維狀組織。在冷拔的過(guò)程中，隨著應(yīng)變量的增加，<111>和<100>織構(gòu)組分都呈現(xiàn)先增大后減小的變化狀態(tài);應(yīng)變量達(dá)到2.77

5、時(shí)，形成較為穩(wěn)定的<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，但是織構(gòu)組分中還存在大量復(fù)雜織構(gòu)。多晶銀的界面失配角分析結(jié)果表明，在低應(yīng)變量下，多晶銀以位錯(cuò)滑移為主;中等應(yīng)變下，位錯(cuò)滑移與形變孿生機(jī)制相互競(jìng)爭(zhēng)共同控制組織變形;高應(yīng)變下，變形主要以孿生為主。TEM結(jié)果表明，低應(yīng)變下，多晶銀以平面滑移為主，當(dāng)應(yīng)變量為0.28時(shí)，位錯(cuò)呈現(xiàn)“離散”分布，沒(méi)有觀(guān)察到位錯(cuò)纏結(jié);中等應(yīng)變下，多晶銀形變組織中出現(xiàn)與冷拔方向不平行的高密度位錯(cuò)墻和微帶。當(dāng)應(yīng)變量為0

6、.94時(shí)，組織觀(guān)察到剪切帶的出現(xiàn);當(dāng)應(yīng)變量高于1.96時(shí)，形成與冷拔方向平行的GNBs。鋁線(xiàn)材形變分析結(jié)果表明，在高應(yīng)變量下同樣形成了穩(wěn)定的<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，復(fù)雜織構(gòu)組分含量較少。
　　銀和鋁的冷拔組織對(duì)比發(fā)現(xiàn)，層錯(cuò)能對(duì)兩種FCC金屬存在顯著影響。兩種材料高應(yīng)變下雖然都產(chǎn)生<100>+<111>雙絲織構(gòu)組分，但是銀在高應(yīng)變依然存在大量復(fù)雜織構(gòu)組。同時(shí)，組織演變過(guò)程中，變形機(jī)制也存在差異。鋁的主要變形機(jī)制為位錯(cuò)滑移