單晶銀和鋁的制備及層錯(cuò)能對(duì)冷拔顯微組織的影響

　　銀是一種優(yōu)良的電導(dǎo)體和熱導(dǎo)體，具有良好的信號(hào)傳輸和熱導(dǎo)率，鋁也是一種導(dǎo)體，具有成本低、材料輕、電導(dǎo)率好等特點(diǎn)，廣泛用于集成電路封裝的制造。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路和電子元器件的突破，封裝技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，對(duì)包裝工藝材料也提出了越來(lái)越高的要求。由于多晶銀和鋁中存在大量的晶界，信號(hào)橫向傳播的衰減效應(yīng)很大，單晶銀和鋁沒(méi)有晶界，可以明顯改善信號(hào)的傳輸效果。討論了固液界面、拉伸速度和溫度對(duì)單晶制備的影響，并對(duì)銀和鋁單晶的性能進(jìn)行了電子背散射衍射。同時(shí)，ag和al的層錯(cuò)能也有明顯的不同。層錯(cuò)能作為材料的固有屬性，對(duì)材料的變形微觀結(jié)構(gòu)和織構(gòu)的演化有著重要的影響，因此有必要確定層錯(cuò)對(duì)兩種面心立方材料的微觀結(jié)構(gòu)和織構(gòu)演化的影響，因?yàn)殂y和鋁的力學(xué)性能在用作傳輸線之前必須通過(guò)拉伸來(lái)改善。通過(guò)比較銀和鋁與電子背散射衍射和透射電子顯微鏡的微觀組織演變，揭示了層錯(cuò)能對(duì)冷拉金屬微觀組織的影響，分析了冷拉過(guò)程中微觀組織和織構(gòu)演變的溫度依賴性。結(jié)果表明，111單晶銀的最佳工藝參數(shù)為:液面與隔熱板的距離為2.7mm，保溫溫度為1400。C，最佳拉伸速度為1μm/s。110種單晶鋁的最佳工藝參數(shù)為:鎵銦合金隔熱板的液面距離為15.5mm，保溫溫度為865°c，最佳拉伸速度為1μm/s。111ag和110al單晶為擁有屬性電子背散射衍射技術(shù)。結(jié)果表明，兩種材料均無(wú)晶界，單晶鋁為綠色110織構(gòu)取向。銀線冷拉試驗(yàn)結(jié)果表明，冷拉后銀線晶粒出現(xiàn)明顯的宏觀開(kāi)裂。隨著應(yīng)變的增加，晶粒沿冷拉伸方向伸長(zhǎng)。在高壓下形成纖維組織。冷拉伸過(guò)程中，隨著應(yīng)變的增加，111和100個(gè)織構(gòu)組分先增加后減少。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到2.77時(shí)，形成穩(wěn)定的100+111雙絲織構(gòu)組分，但織構(gòu)組分中仍含有大量復(fù)雜的織構(gòu)組分。多晶銀界面失配角分析表明，在低應(yīng)變條件下，位錯(cuò)滑移占主導(dǎo)地位，在中等應(yīng)變條件下，位錯(cuò)滑移和孿晶變形機(jī)制相互競(jìng)爭(zhēng)控制微變形，位錯(cuò)滑移占主導(dǎo)地位，變形主要由孿晶引起。結(jié)果表明，在低應(yīng)變條件下，多晶銀的平面滑移占主導(dǎo)地位。當(dāng)應(yīng)變?yōu)?.28時(shí)，位錯(cuò)分布是“離散”的，沒(méi)有觀察到位錯(cuò)糾纏，變形的多晶銀微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了與冷拉伸方向不平行的高密度位錯(cuò)壁和微帶線。當(dāng)應(yīng)變?yōu)?.94時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)剪切帶。當(dāng)應(yīng)變大于1.96時(shí)，形成與冷拔方向平行的gnb。對(duì)鋁線材的變形分析結(jié)果表明，在高應(yīng)變條件下形成了穩(wěn)定的100+111雙織構(gòu)組分，復(fù)合織構(gòu)組分含量較少。發(fā)現(xiàn)層錯(cuò)能對(duì)兩種面心立方金屬的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。雖然兩種材料在高應(yīng)變條件下都能產(chǎn)生100+111雙絲織構(gòu)組分，但在高應(yīng)變條件下銀中仍存在大量復(fù)雜的織構(gòu)組分。同時(shí)，組織演化過(guò)程中的變形機(jī)制也存在差異。位錯(cuò)滑移是鋁的主要變形機(jī)制，位錯(cuò)滑移是銀在低應(yīng)變下的主要變形機(jī)制，孿晶變形是銀在高應(yīng)變下的主要變形機(jī)制。結(jié)果表明，在高溫(80°c)和液氮溫度下，冷拉伸可形成100+111雙絲織構(gòu)組分，降低變形溫度可提高111雙絲織構(gòu)組分的穩(wěn)定性。失配角的分析結(jié)果表明，兩種溫度下失配角的峰值都在5°左右。但峰值高度有顯著差異，說(shuō)明降低變形溫度可以促進(jìn)變形，提高位錯(cuò)密度。