Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
RESUMEN
MODELADO DE FASES DE IMPORTANCIA TECNOLÓGICA
EN SISTEMAS Cu-In Y Cu-Sn
M. Ruda (1,2) , S. Ramos de Debiaggi (3,4) , A. Fernández Guillermet (4,5)
(1) Grupo Fisicoquímica de Materiales. Centro Atómico Bariloche, 8400 Bariloche, Argentina.
(2) CRUB-Universidad Nacional del Comahue, Bariloche Argentina
(3) Dpto. de Física, Fac. de Ingeniería, Universidad Nacional del Comahue
Buenos Aires 1400, 8300, Neuquén, Argentina
(4) CONICET
(5) Grupo Física de Metales. Centro Atómico Bariloche. 8400 Bariloche, Argentina.
E-mail (autor de contacto): ruda@cab.cnea.gov.ar
Las aleaciones In-Sn están siendo utilizadas como reemplazo del Pb en soldaduras por difusión sobre
sustratos de Cu. Permiten el procesado a bajas temperaturas manteniendo altas temperaturas de trabajo
posterior. Dentro del sistema ternario Cu-In-Sn aparecen fases de importancia tecnológica en la zona de
unión, en particular las formas de alta (“HT”) y baja (“LT”) temperatura de la fase η, las cuales presentan
un intervalo de homogeneidad alrededor de las composiciones aproximadas Cu2In y Cu6Sn5 en los sistemas
Cu-In y Cu-Sn, respectivamente. En este trabajo presentamos un análisis crítico de los modelos
fenomenológicos utilizados previamente en cálculos termodinámicos (“CALPHAD”) de los diagramas de
fases para las fases intermetálicas sólidas y para la fase líquida estables entre 50 y 80 % at. de Cu,
teniendo en cuenta datos experimentales obtenidos recientemente y considerando la extensión del modelado
al sistema ternario.
Palabras clave: Diagramas de fases, Cu-In, Cu-Sn, Cu-In-Sn, método CALPHAD.
1. INTRODUCCIÓN
El proceso de soldadura por difusión es una atractiva combinación de la soldadura convencional y de
métodos de unión por difusión que requiere bajas temperaturas de fabricación, permite que la unión soporte
altas temperaturas de servicio y permite también cumplir con las nuevas regulaciones medioambientales que
promueven la eliminación de la industria electrónica de aleaciones que contienen Pb (ver Ref. [1] y
bibliografía citada allí). Las aleaciones de soldadura más populares entre las candidatas a sustituir las que se
basan en Pb son aquellas que incorporan Sn, por ejemplo, los sistemas Sn-Ag, Sn-Au, Sn-Bi y Sn-In. En
particular, la aleación eutéctica In-48 %at.Sn es una de las más atractivas por su baja temperatura de liquidus
y por presentar una buena mojabilidad a bajas temperaturas [1]. Además, las aleaciones In-Sn forman con el
Cu fases intermedias (FIs) de alto punto de fusión. En virtud de las ventajas potenciales de la aleación
eutéctica In-48%at.Sn, diversos trabajos se han dedicado a investigar la reacción entre Cu y aleaciones In-Sn
(ver Ref. [1] y bibliografía citada allí). Sin embargo, un análisis de la literatura sobre estudios experimentales
permite concluir que no existe un estudio exhaustivo de la estructura cristalina de las FIs del sistema ternario
Cu-In-Sn y que tampoco existe un acuerdo completo sobre las regiones de existencia de los intermetálicos
binarios y ternarios identificadas previamente en la zona de unión [1]. El presente trabajo forma parte de un
proyecto de investigación destinado a investigar la estabilidad de las FIs del sistema Cu-In-Sn. El tema
general del presente estudio es el tratamiento termodinámico de las FIs y de la fase liquida en los sistemas
binarios Cu-In, Cu-Sn y su extensión al ternario Cu-In-Sn, analizando las diversas hipótesis y
aproximaciones acerca de su estabilidad, sus fórmulas e intervalos de homogeneidad. En particular
prestamos atención a las extensiones ternarias de las FIs identificadas previamente en la zona de unión en
cuplas Cu/In-48%at.Sn/Cu y al liquidus en ese intervalo de composición. Las FIs de mayor relevancia para el
presente trabajo serán – en general – referidas utilizando la notación propuesta en las compilaciones previas,
con la única excepción de las variedades de alta y baja temperatura de la fase η que han sido respectivamente
designadas como η´ y η en estudios del sistema Cu-In y como η y η´, respectivamente, en estudios del
sistema Cu-Sn y del ternario Cu-In-Sn. En vista de esta falta de acuerdo, en este trabajo se referirá a las
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