Modelado computacional de intermetálicos binarios de los sistemas Cu-In-Sn y Ni-In-Sn para aplicaciones en tecnologías de unión libres de Pb. - Deluque Toro, Crispulo Enrique (2015)
Los requerimientos medioambientales para el desarrollo de soldaduras libres de Pb han motivado la búsqueda de reemplazos de las tradicionales aleaciones de Pb-Sn. En particular, las aleaciones de In-Sn son atractivas para tal fin por su baja temperatura de fusión y por hacer posible la formación de varias fases intermetálicas [Fis] en la zona de interconexión. Las propiedades de estas FIs, que se forman entre el material de contacto [usualmente Cu ó Ni] y la aleación de soldadura, son importantes pues influyen sobre la respuesta final de la unión. En esta tesis se realizó una caracterización de las propiedades estructurales, cohesivas y electrónicas de FIs de los subsistemas binarios: [Cu,Ni]-In y [Cu,Ni]-Sn vinculados a los sistemas ternarios Cu-In-Sn y Ni-In-Sn, utilizando métodos de cálculo ab initio. Se desarrolló una base de datos termofísicos que aporta nueva información y permite establecer tendencias en las propiedades estudiadas y en la estabilidad de las diferentes FIs estables y metaestables de los mencionados binarios. Se caracterizaron también compuestos hipotéticos involucrados en modelados termodinámicos de los diagramas de fases reportados para el sistema ternario Cu-In-Sn y los sistemas binarios Ni-In y Ni-Sn. Específicamente se determinaron los valores a 0 K de propiedades tales como volumen molar, módulo de compresión y su derivada con respecto a la presión, densidad de estados electrónicos, momentos magnéticos y energías de formación de diversos compuestos estables de [Cu,Ni]-In y [Cu,Ni]-Sn. Los cálculos se efectuaron en el marco de la teoría de la funcional densidad [DFT], mediante los códigos VASP y WIEN2k, utilizando el método del proyector de ondas aumentadas [PAW] y de potencial total con ondas planas aumentadas y linealizadas, [FP-LAPW], respectivamente. Se utilizaron las aproximaciones de gradiente generalizado y de densidad local para evaluar las energías de correlación e intercambio. Se realizó además un estudio sobre la difusión y propiedades de defectos en In, Sn y la fase Cu3Sn, a través del desarrollo y aplicación de potenciales de interacción empíricos y técnicas de dinámica molecular. Se diseñó un nuevo ajuste de potencial interatómico del tipo de átomo embebido modificado [MEAM] para el sistema Cu-Sn, el cual involucra información ab initio producida en esta tesis sobre propiedades de defectos puntuales en Cu3Sn. Este modelo se aplicó al estudio de las propiedades de vacancias y antisitios en equilibrio, y sus posibles mecanismos de migración, determinándose los coeficientes de difusión de Cu y Sn en Cu3Sn.