El intermetálico oro-aluminio es un tipo de compuesto intermetálico de oro y aluminio que se forma generalmente en los contactos entre los dos metales. Los intermetálicos oro-aluminio tienen propiedades diferentes a las de los metales individuales, como baja conductividad y alto punto de fusión, según su composición. Debido a la diferencia de densidad entre los metales y los intermetálicos, el crecimiento de las capas intermetálicas provoca una reducción del volumen y, por lo tanto, crea espacios en el metal cerca de la interfaz entre el oro y el aluminio. [1]
La formación de espacios reduce la resistencia del compuesto metálico, lo que puede provocar fallos mecánicos en la unión, fomentando los problemas que los intermetálicos provocan en los compuestos metálicos. En microelectrónica , estas propiedades pueden causar problemas en la unión de cables .
Los principales compuestos formados son generalmente Au 5 Al 2 (plaga blanca) y AuAl 2 (plaga púrpura), ambos se forman a altas temperaturas, luego Au 5 Al 2 y AuAl 2 pueden reaccionar aún más con Au para formar un compuesto más estable, Au 2 Al. [2]
El Au 5 Al 2 tiene una conductividad eléctrica baja y un punto de fusión relativamente bajo. La formación de Au 5 Al 2 en la unión provoca un aumento de la resistencia eléctrica, lo que puede provocar una falla eléctrica. [3] El Au 5 Al 2 se forma típicamente con un 95 % de Au y un 5 % de Al en masa, su punto de fusión es de aproximadamente 575 °C, que es el más bajo entre los principales compuestos intermetálicos de oro y aluminio. El AuAl 2 es un compuesto de color púrpura brillante y quebradizo, su composición es de aproximadamente 78,5 % de Au y 21,5 % de Al en masa.
El AuAl 2 es la especie más estable térmicamente de los compuestos intermetálicos Au-Al, tiene un punto de fusión de 1060 °C (ver diagrama de fases), que es similar al punto de fusión del oro puro. El AuAl 2 puede reaccionar con el Au, por lo que a menudo se lo reemplaza por Au 2 Al, una sustancia de color tostado que se forma con una composición de 93 % de Au y 7 % de Al en masa. También es un mal conductor y puede provocar fallas eléctricas en la unión, lo que a su vez conduce a fallas mecánicas.
A temperaturas más bajas, alrededor de 400–450 °C, se produce un proceso de interdifusión en la unión, que conduce a la formación de capas de diferentes compuestos intermetálicos de oro y aluminio con diferentes velocidades de crecimiento. Se forman huecos a medida que las capas más densas y de crecimiento más rápido consumen las capas de crecimiento más lento. Este proceso se conoce como vaciado de Kirkendall , que conduce tanto a una mayor resistencia eléctrica como a un debilitamiento mecánico de la unión del cable. Cuando los huecos se forman a lo largo del frente de difusión, este proceso se ve favorecido por los contaminantes presentes en la red, y se conoce como vaciado de Horsting, que es un proceso similar al vaciado de Kirkendall.