Volumen II - SAM

3.2 Del sistema Cu-Sn
Figura 1. Diagramas de fases calculados, izquierda: Cu-In [12] y derecha: Cu-Sn [9]
Las propiedades termodinámicas y el diagrama de fases del sistema Cu-Sn fueron modelados por Shim et al.
[8] de la siguiente manera: el líquido y las soluciones sólidas desordenadas se trataron utilizando el SSRK;
para la fase γ, estable a altas temperaturas entre 15.5 %at.Sn y 27.5%at.Sn [7] se utilizó un modelo donde los
átomos de Cu y Sn se mezclan en dos subredes. Las demás FIs estables en el diagrama de fases previamente
compilado [2,7] se describieron como fases estequiométricas con las fórmulas que se indican a continuación:
ε(Cu3Sn), δ(Cu41Sn11), ζ(Cu10Sn3), HT-η(Cu6Sn5) y LT-η(Cu6Sn5). Sin embargo, para el tratamiento de
diversos sistemas ternarios y multicomponentes basados en Cu-Sn para el desarrollo de soldaduras libres de
Pb es necesario tener en cuenta los intervalos de homogeneidad medidos para algunas de estas FIs, en
particular, la fase ε (Cu3Sn) y las fases HT-η(Cu6Sn5) y LT-η(Cu6Sn5). Estos aspectos fueron tenidos en
cuenta en el análisis termodinámico más reciente del sistema Cu-Sn, presentado por Gierlotka et al. [9]. Ellos
trataron la fase ε (Cu3Sn) utilizando un modelo de dos subredes asumiendo que la mezcla de átomos de Cu y
de Sn tiene lugar en las dos, en tanto HT-η(Cu6Sn5) y LT-η(Cu6Sn5) fueron tratadas como fases
independientes mediante un modelo de tres subredes asumiendo que la mezcla de átomos de Cu y de Sn
ocurre solamente en una de ellas. La fase ζ(Cu10Sn3) fue considerada estequiométrica. En la Figura 1 a la
derecha se presenta la región de diagrama de fases comprendida entre 20 %at.Sn y 50 %at.Sn calculado
utilizando la descripción de Gierlotka et al. [9].
4. DISCUSIÓN
4.1 Modelado termodinámico de las FIs de los sistemas binarios
Los modelos más recientes utilizados para describir termodinámicamente las FIs de interés en el presente
estudio se resumen en la Tabla 1. Comenzando por las fases HT-η y LT-η del sistema Cu-In puede
mencionarse que el modelo de subredes de Kao et al. [10] se basó en una consideración de las subredes
cristalográficas, los intervalos de homogeneidad y los tamaños atómicos. Por su parte, el modelo con tres
subredes de Liu et al. [12] (Cu)0.545(Cu,In)0.122(In)0.333 fue diseñado: a) estableciendo una analogía con el que
Shim et. al [8 ] utilizaron para describir la fase HT-η en el sistema Cu-Sn, a saber, (Cu)0.545(Sn)0.455; y, b)
separando la subred que Shim et al. [8] destinaron al Sn en otras dos, en una de las cuales el Sn es
reemplazado por una mezcla de átomos de Cu e In, en tanto la otra se supone completamente ocupada por
átomos de In. De esta manera se introduce un intervalo posible de homogeneidad cuyos límites – un mínimo
de 33.3% at.In y un máximo de 45.5% at.In – permiten describir la desviación observada en la composición
de la fase η en el sistema Cu-In hacia contenidos de In mayores que el indicado por la fórmula Cu2In. Este
modelo está incorporado actualmente en las bases de datos mas completas, esto es las de Thermo Calc [13],
Pandat [14] y la del proyecto COST 531 [15]. Los datos experimentales más recientes de Bahari et al [6] son
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