超聲誘發(fā)塑性變形純鋁箔的組織與性能.pdf

1、金屬鋁作為電子封裝引線鍵合技術(shù)中最常用的材料之一，在超聲作用下形成楔形焊點(diǎn)鍵合，用以在芯片和引線框架間形成電氣互連，其在超聲誘發(fā)變形過程中的性能對(duì)互聯(lián)焊點(diǎn)的形成及可靠性尤為重要。因此，本文對(duì)不同超聲工藝參數(shù)下的鋁箔基體組織、織構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)不同變形程度的鋁箔進(jìn)行顯微硬度、拉伸性能以及斷裂失效模式分析。本文試驗(yàn)采用控制變量法，分別控制超聲振幅、超聲時(shí)間和預(yù)留間隙（變形量）三個(gè)關(guān)鍵變量，逐一探討它們對(duì)塑性變形鋁箔的組織和性能的作用

2、規(guī)律。主要利用電子背散射衍射（EBSD）獲取的取向成像圖、晶界圖、取向分布函數(shù)（ODF）等來研究鋁箔基體的組織演變規(guī)律；采用數(shù)字顯微硬度計(jì)和萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)基體硬度和拉伸性能進(jìn)行測(cè)量和分析；利用掃描電鏡（SEM）觀察斷口的失效模式。
　　研究結(jié)果表明：超聲致鋁箔塑性變形過程中，鋁箔的組織得到了不同程度的細(xì)化，從原始樣品平均晶粒40μm細(xì)化到平均晶粒8μm。超聲振幅和超聲作用時(shí)間對(duì)基體的組織及織構(gòu)影響相對(duì)較弱，但總體趨勢(shì)是細(xì)化程度增加，

3、取向差增大。變形程度無疑是對(duì)組織和織構(gòu)影響最大的因素，隨著變形程度的增加，晶粒細(xì)化、取向差變化明顯，當(dāng)變形量達(dá)到50％這樣超大變形量后鋁箔基體在超聲作用下出現(xiàn)明顯的動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶現(xiàn)象，從而使變形織構(gòu)含量增速降低，再結(jié)晶織構(gòu)含量減速降低甚至小幅回升。
　　組織決定性能，組織的變化必然在性能上得以體現(xiàn)，為探索組織變化對(duì)鋁箔基體顯微硬度、拉伸性能的影響，本文以超聲誘發(fā)不同塑性變形量為變量，測(cè)試分析鋁箔顯微硬度和拉伸性能。隨著鋁箔變形量

4、的增加，顯微硬度曲線呈現(xiàn)先上升和后下降的演變規(guī)律。其原因在于晶粒的細(xì)化以及變形織構(gòu)含量的提升導(dǎo)致顯微硬度曲線前期的上升；超聲效果的增強(qiáng)、溫度的升高、以及鋁本身為高層錯(cuò)能金屬，導(dǎo)致變形量增大到25%后，動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象增強(qiáng)，再結(jié)晶織構(gòu)含量上升，導(dǎo)致顯微硬度曲線后期的降低。對(duì)于拉伸性能也有類似的變化規(guī)律，但有所不同的是拉伸性能峰值變形量在顯微硬度峰值對(duì)應(yīng)的變形量之后出現(xiàn)，這是因?yàn)榫Я＜?xì)化作用在回復(fù)和再結(jié)晶作用增強(qiáng)后仍在持續(xù)，同時(shí)二者都對(duì)拉

5、伸性能的提高起到正向作用，從而使拉伸性能峰值對(duì)應(yīng)變形量延后。
　　結(jié)合斷口失效模式和組織取向成像圖對(duì)延展性的分析結(jié)果表明：隨著變形程度的增加，鋁箔的塑性先升高，后急劇降低，最后緩慢回升。前期升高時(shí)斷口的韌窩形態(tài)細(xì)小且較深，是加工強(qiáng)化和晶粒的細(xì)化作用共同作用引起。驟降階段時(shí)斷口平滑韌窩很淺，韌性較差，這是超聲的高變形速率導(dǎo)致變形織構(gòu)比例大幅上升，再結(jié)晶織構(gòu)比例嚴(yán)重下降，疲勞嚴(yán)重，缺陷增多等因素共同作用所引起；而隨著超聲作用進(jìn)一步增強(qiáng)