Интерметаллид золота и алюминия — это тип интерметаллического соединения золота и алюминия, который обычно образуется на контактах между двумя металлами. Интерметаллид золота и алюминия имеет свойства, отличные от свойств отдельных металлов, такие как низкая проводимость и высокая температура плавления в зависимости от их состава. Из-за разницы в плотности между металлами и интерметаллидами рост интерметаллических слоев вызывает уменьшение объема и, следовательно, создает зазоры в металле вблизи интерфейса между золотом и алюминием. [1]
Образование зазоров снижает прочность металлического соединения, что может привести к механическому разрушению соединения, способствуя проблемам, которые интерметаллиды вызывают в металлических соединениях. В микроэлектронике эти свойства могут вызывать проблемы при соединении проводов .
Основными образующимися соединениями обычно являются Au 5 Al 2 (белая чума) и AuAl 2 (фиолетовая чума), оба из которых образуются при высоких температурах, затем Au 5 Al 2 и AuAl 2 могут далее реагировать с Au, образуя более стабильное соединение Au 2 Al. [2]
Au 5 Al 2 имеет низкую электропроводность и относительно низкую температуру плавления. Образование Au 5 Al 2 в соединении вызывает увеличение электрического сопротивления, что может привести к электрическому отказу. [3] Au 5 Al 2 обычно образуется при 95% Au и 5% Al по массе, его температура плавления составляет около 575 °C, что является самой низкой среди основных интерметаллических соединений золота с алюминием. AuAl 2 представляет собой ярко-фиолетовое и хрупкое соединение, его состав составляет около 78,5% Au и 21,5% Al по массе.
AuAl 2 является наиболее термически устойчивым видом интерметаллических соединений Au–Al, имеет температуру плавления 1060 °C (см. фазовую диаграмму), что аналогично температуре плавления чистого золота. AuAl 2 может реагировать с Au, поэтому его часто заменяют на Au 2 Al, желтовато-коричневое вещество, которое образуется при составе 93% Au и 7% Al по массе. Он также является плохим проводником и может вызвать электрический отказ соединения, что в дальнейшем приведет к механическому отказу.
При более низких температурах, около 400–450 °C, на стыке происходит процесс интердиффузии , приводящий к образованию слоев различных интерметаллических соединений золота и алюминия с разной скоростью роста. Зазоры образуются, когда более плотные и быстрорастущие слои поглощают более медленнорастущие слои. Этот процесс известен как образование пустот Киркендалла , что приводит как к повышению электрического сопротивления, так и к механическому ослаблению связи проводов. Когда пустоты образуются вдоль фронта диффузии, этому процессу способствуют загрязняющие вещества, присутствующие в решетке, и он известен как образование пустот Хорстинга, что похоже на процесс образования пустот Киркендалла.