Thermodynamic and Structural Investigation of the Ag-In-Sb System

Investigación termodinámica y estructural del sistema Ag-In-Sb

El sistema ternario Ag-In-Sb presenta uno de los posibles candidatos a soldaduras sin plomo. Por lo tanto, en el artículo se presentan los resultados del estudio termodinámico de las aleaciones Ag-In-Sb, obtenidos utilizando el modelo de solución general. Se dan los datos obtenidos para las cantidades termodinámicas molares parciales e integrales en el intervalo de temperatura 1000-1200K. La caracterización de estas aleaciones se ha realizado mediante ATD, DRX, MEB y microscopía óptica, lo que ha permitido construir el diagrama de fases Ag-In-Sb en el intervalo de concentraciones de hasta el 60 % en peso de Ag.

INTRODUCCIÓN

Hay dos fuerzas motrices principales que afectan los requisitos de las soldaduras sin plomo para aplicaciones electrónicas y microelectrónicas: problemas de salud debido a la toxicidad y el peligro para la salud del plomo y las mayores demandas en el nivel de rendimiento de las juntas de soldadura debido al aumento densidad y complejidad de los circuitos, impulsada por las demandas del mercado [1].

Por lo tanto, se ha puesto un gran esfuerzo en el desarrollo de diferentes aleaciones de soldadura sin plomo [2], debido a ciertos criterios que se deben tener en cuenta y cumplir antes de que se pueda poner en uso una soldadura sin plomo, como como: confiabilidad física, requisitos de temperatura, compatibilidad con piezas/procesos y reparaciones/retrabajo. Uno de los candidatos a soldadura investigados recientemente es el sistema Ag-In-Sb, generalmente aplicado para ensamblaje electrónico [1,3] y que presenta una parte constitutiva de un interesante material multicomponente para grabación óptica [4].

El sistema Ag-In-Sb ha sido objeto de diferentes estudios [5 - 11], pero no explorado completamente, aunque los datos de la literatura sobre los binarios constitutivos son numerosos [12-35]. Entre las referencias sobre aleaciones termarias de Ag-In-Sb, existen algunos trabajos sobre investigaciones de equilibrio de fases [5 - 7] y sólo dos investigaciones sobre termodinámica [8, 9]. Considerando el estudio de los equilibrios de fase, [5, 6] señalan la existencia de eutécticos ternarios, basados en los resultados del análisis térmico y de rayos X de algunas aleaciones de Ag-In-Sb. Recientemente, Buchtova et al. presentaron una comparación de la predicción de equilibrio de fase con datos experimentales a 473 K para el sistema Ag-In-Sb. [7]. En el marco del análisis termodinámico del sistema Ag-In-Sb, Itabashi et al. [6] realizaron mediciones de campos electromagnéticos con electrolito sólido de zirconio para determinar las actividades de indio en algunas secciones del sistema investigado en un rango de temperatura de 970 a 1280 K, mientras que Gather et al. [7] determinaron las entalpías de mezcla en estado líquido para el sistema Ag-In-Sb usando un calorímetro de flujo de calor.

Debido a la escasez momentánea de datos de referencia, en este artículo se da una contribución sin pretensiones al mejor conocimiento del sistema Ag-In-Sb, a través de las investigaciones de las propiedades termodinámicas y estructurales de las aleaciones en la sección Ag-In-Sb.