LED中为什么要用金线做导线？铜线不可以吗？

铜线和金线的优缺点

zhs146 发表于: 2008-1-19 22:20 来源: 半导体技术天地

这里有一份铜线和金线的详细试验结果与分析

1 引言

丝球焊是引线键合中最具代表性的焊接技术，它是在一定的温度下，作用键合工具劈刀的压力，并加载超声振动，将引线一端键合在IC芯片的金属法层上，另一端键合到引线框架上或PCB便的焊盘上，实现芯片内部电路与外围电路的电连接，由于丝球焊 *** 作方便、灵活、而且焊点牢固，压点面积大（为金属丝直径的2.5－3倍），又无方向性，故可实现高速自动化焊接[1]。

丝球焊广泛采用金引线，金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于集成电路，铝丝由于存在形球非常困难等问题，只能采用楔键合，主要应用在功率器件、微波器件和光电器件，随着高密度封装的发展，金丝球焊的缺点将日益突出，同时微电子行业为降低成本、提高可靠性，必将寻求工艺性能好、价格低廉的金属材料来代替价格昂贵的金，众多研究结果表明铜是金的最佳替代品[2－6]。

铜丝球焊具有很多优势：

（1）价格优势：引线键合中使用的各种规格的铜丝，其成本只有金丝的1/3－1/10。

（2）电学性能和热学性能：铜的电导率为0.62（μΩ/cm）－1，比金的电导率[0.42（μΩ/cm）－1]大，同时铜的热导率也高于金，因此在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流，使得铜引线不仅用于功率器件中，也应用于更小直径引线以适应高密度集成电路封装；

（3）机械性能：铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合；

（4）焊点金属间化合物：对于金引线键合到铝金属化焊盘，对界面组织的显微结构及界面氧化过程研究较多，其中最让人们关心的是"紫斑"（AuAl2）和"白斑"（Au2Al）问题，并且因Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能[7，8]，对于铜引线键合到铝金属化焊盘，研究的相对较少，Hyoung－Joon Kim等人[9]认为在同等条件下，Cu/Al界面的金属间化合物生长速度比Au/Al界面的慢10倍，因此，铜丝球焊焊点的可靠性要高于金丝球焊焊点。

1992年8月，美国国家半导体公司开始将铜丝球焊技术正式运用在实际生产中去，但目前铜丝球焊所占引线键合的比例依然很少，主要是因此铜丝球焊技术面临着一些难点：

（1）铜容易被氧化，键合工艺不稳定，

（2）铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。键合时需要施加更大的超声能量和键合压力，因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。

本文采用热压超声键合的方法，分别实现Au引线和Cu引线键合到Al-1％Si-0.5％Cu金属化焊盘，对比考察两种焊点在200℃老化过程中的界面组织演变情况，焊点力学性能变化规律，焊点剪切失效模式和拉伸失效模式，分析了焊点不同失效模式产生的原因及其和力学性能的相关关系。

2 试验材料及方法

键合设备采用K＆S公司生产的Nu-Tek丝球焊机，超声频率为120m赫兹，铜丝球焊时，增加了一套Copper Kit防氧化保护装置，为烧球过程和键合过程提供可靠的还原性气体保护（95％N25％H2），芯片焊盘为Al＋1％Si＋0.5％Cu金属化层，厚度为3μm。引线性能如表1所示。

采用DOE实验对键合参数（主要为超声功率、键合时间、键合压力和预热温度四个参数）进行了优化，同时把能量施加方式做了改进，采用两阶段能量施加方法进行键合，首先在接触阶段（第一阶段），以较大的键合压力和较低的超声功率共同作用于金属球（FAB），使其发生较大的塑性变形，形成焊点的初步形貌；随之用较低的键合压力和较高超声功率来完成最后的连接过程（第二阶段），焊点界面结合强度主要取决于第二阶段，本文所采用的键合参数，如表2所示。

为加速焊点界面组织演变，在200℃下采用恒温老化炉进行老化实验，老化时间分别为n2天（n＝1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11）。为防止焊点在老化过程中被氧化，需要在老化过程中进行氮气保护。

焊点的横截面按照标准的制样过程进行制备。但由于焊点的尺寸原因需要特别精心，首先采用树脂进行密封，在水砂纸上掩模到2000号精度，保证横截面在焊点正中，再采用1.0μm粒度的金刚石掩模剂在金丝绒专用布上抛光，HITACHIS－4700扫描电镜抓取了试样表面的被散射电子像，EDX分析界面组成成分。

剪切实验和拉伸实验是研究焊点力学性能和失效模式的主要实验方法，采用Royce 580测试仪对各种老化条件下的焊点进行剪切实验和拉伸实验，记录焊点的剪切断裂载荷和拉伸断裂载荷，剪切实验时，劈刀距离焊盘表面4μm，以5μm/s的速度沿水平方向推动焊点，Olympus STM6光学显微镜观察记录焊点失效模式，对于每个老化条件，分别48个焊点用于剪切实验和拉伸实验，以满足正态分布。

3 试验结果与分析

3.1 金、铜丝球焊焊点金属间化合物成长

丝球焊是在一定的温度和压力下，超声作用很短时间内（一般为几十毫秒）完成，而且键合温度远没有达到金属熔点，原子互扩散来不及进行，因此在键合刚结束时很难形成金属间化合物，对焊点进行200℃老化，如图1所示。金丝球焊焊点老化1天形成了约8μm厚的金属间化合物层，EDX成分分析表明生成的金属间化合物为Au4Al为和Au5AL2，老化时间4天时出现了明显的Kirkendall空洞，铜丝球焊焊点生成金属间化合物的速率要比金丝球焊慢很多，如图2所示，在老化9天后没有发现明显的金属间化合物，在老化16天时，发现了很薄的Cu/Al金属间化合物层（由于Cu和Al在300℃以下固溶度非常小，因此认为生成的Cu/Al相是金属间化合物），图3显示了老化121天时其厚度也不超过1μm，没有出现kirkendall空洞。

在温度、压力等外界因素一定的情况下，影响两种元素生成金属间化合物速率的主要因素有晶格类型、原子尺寸、电负性、原子序数和结合能。Cu和Au都是面心立方晶格，都为第IB族元素，而且结合能相近，但是Cu与Al原子尺寸差比Au与AL原子尺寸差大，Cu和AL电负性差较小，导致Cu/Al生成金属间化合物比Au/Al生成金属间化合物慢。

3.2 金、铜丝球焊焊点剪切断裂载荷和失效模式

图4显示了金、铜丝球焊第一焊点（球焊点）剪切断裂载荷老化时间的变化，可以看到，无论对于金球焊点还是铜球焊点，其剪切断裂载荷在很长一段时间内随老化时间增加而增加，随后剪切断裂载荷下降，这主要与不同老化阶段剪切失效模式不同有关，同时可以发现，铜球焊点具有比金球焊点更稳定的剪切断裂载荷，并且在未老化及老化一定时间内，铜球焊点的剪切断裂载荷比金球焊点好，老化时间增长后，铜球焊点剪切断裂载荷不如金球焊点，但此时金球焊点内部出现大量Kirkendall空洞及裂纹，导致其电气性能急剧下降，而铜球焊点没有出现空洞及裂纹，其电气性能较好。

对于金球焊点，剪切实验共发现了5种失效模式：完全剥离（沿球与铝层界面剥离）、金球残留、铝层断裂、球内断裂和d坑，图5显示了金球焊点剪切失效模式随老化时间的变化，未老化时，Au/Al为还没有形成金属间化合物，剪切失效模式为完全剥离，由于Au/Al老化过程中很快生成金属间化合物，失效模式在老化初期马上发展为以铝层剥离为主：随后，铝层消耗完毕，老化中期失效模式以金球残留为主，此时断裂发生在金属间化合物与金球界面；老化100天以后金球内部断裂急剧增加，成为主要失效模式，导致剪切断裂载荷降低。

对于铜球焊点，剪切实验共发现了4种失效模式：完全剥离、铜球残留、铝层断裂和d坑。图6显示了铜球焊点剪切失效模式随老化时间的变化，由于铜球焊点200℃时生成金属间化合物很慢，因此其剪切失效模式在老化较长时间内以完全剥离为主：d坑随老化进行逐渐增多，尤其老化81天后，应力型d坑大量增加，导致剪切断裂载荷下降，图7所示为d坑数量随老化时间变化，需要说明的是d坑包括应力型d坑和剪切性d坑，应力型d坑为剪切实验之前就已经存在的缺陷，而剪切型d坑是由于接头连接强度高，在剪切实验过程中产生，因此只有应力型d坑是导致剪切断裂载荷下降的原因，相对金球焊点，铜球焊点剪切出现d坑较多，主要是因为铜丝球焊键合压力比金丝球焊大。

2.3 金、铜丝球焊拉伸断裂载荷和失效模式

图8显示了金、铜丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间的变化，金丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间变化不大，拉伸断裂模式以第一焊点和中间引线断裂为主。铜丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间不断下降，由于铜的塑性比金差，而且铜丝球焊第二焊点键合压力比金丝球焊大很多，因此铜丝球焊第二焊点比金丝球焊变形损伤大，铜丝球焊拉伸时容易发生第二焊点断裂，第二焊点断裂又分为鱼尾处断裂（根部断裂）和焊点剥离（引线和焊盘界面剥离），如图9所示，铜丝球焊拉伸在老化初期为鱼尾处断裂，老化16天以后焊点剥离逐渐增多，主要是因为铜丝球焊老化过程中第二焊点被氧化，从而也导致拉伸断裂载荷下降。

4 结论

（1）铜丝球焊焊点的金属间化合物生长速率比金丝球焊焊点慢得多，认为Cu与Al原子尺寸差Au与Al原子尺寸差大，Cu和Al电负性差较小是其本质原因。

（2）铜丝球焊焊点具有比金丝球焊焊点更稳定的剪切断裂载荷，并且在老化一定时间内铜丝球焊焊点表现出更好的力学性能。

（3）铜丝球焊焊点和金丝球焊焊点老化后的失效模式有较大差别。

没钱的看看,图片粘贴不上

暴冲弧圈 at 2008-1-22 09:59:00

对于铜丝压焊来说，芯片的铝层成分必须改善，以增加铝层硬度，但是对于铝层反射率来讲，是提高好一些还是降低好一些呢，希望哪位大侠给予答复，谢谢！

Sam8848 at 2008-1-22 10:51:06

还是厚一些吧，铜线太硬了！

123qweasdf at 2008-1-23 09:07:51

楼下的太好了，都贴出来啊

shaiya at 2008-1-23 09:43:10

厄 搞什么啊 怎么2个一样的啊

xxh at 2008-2-19 15:49:17

学习一下，谢谢LZ分享

binchang at 2008-2-22 16:33:03

这兄弟太伟大了,,劫富济贫啊~~~~~~```

氯金酸相对分子质量是339.786。

氯金酸是一种酸性化合物，橘黄色结晶，极易潮解，易溶于水，用于铷、铯的定量分析，生物碱的沉淀，还用于玻璃瓷器着色、镀金、照相材料。

化学实验

氯金酸试剂一般都含4个结晶水，化学式为AuCl3·HCl·4H2O，是金黄色或橙黄色针状晶体。空气中极易潮解。在干燥空气中失去一个水分子。溶于水也溶于醇和醚，微溶于 *** 。有腐蚀性，接触皮肤会留下紫斑。从乙醇溶液中可结晶出无水氯金酸。一般将金溶于王水，蒸发除去氮化合物而制得。

氯金酸

氯金酸水溶液中含有正方平面的[AuCl4]-离子，由此可以制得许多含有平面正方形离子[AuX4]-的盐(X=F, Cl, Br, I, CN)

可用于半导体及集成电路引线框架局部镀金，印刷电路板、电子接插件及其他电接触元件的镀金。也可制作红色玻璃。用作分析试剂，专用于铷、铯的微量分析和测量生物碱组成等。还用于照相材料。

氯金酸盐，特别是氯金酸钠Na[AuCl4]（由 AuCl3与NaCl反应制得），可取代有毒的汞(II)盐作为炔烃反应的催化剂。同时，氯金酸作为制备纳米级金方面有着重要应用，一般通过还原。

辉铜矿 Chalcocite Cu 2 S

[化学组成]Cu 79.86%，S 20.14%；常含Ag，有时含Fe、Co、Ni、As、Au等，其中有的是机械混入物。

[结晶形态]晶体极少见。晶形呈假六方形的短柱状或厚板状。通常呈致密块状、粉末状 (烟灰状)集合体 (图4-2-1)。

图4-2-1 粉末状 (烟灰状)集合体

[物理性质]新鲜面铅灰色，风化表面黑色，表面常带锖色；条痕暗灰色。金属光泽，风化后表面呈黑色，无光泽。不透明。无解理。硬度2～3，用小刀刻划可见光亮沟痕。相对密度5.5～5.8。略具延展性。电的良导体。

[成因产状]有内生和外生两种成因。内生者见于富Cu贫S的晚期热液铜矿床中，常与斑铜矿共生。外生辉铜矿见于某些含铜硫化物矿床氧化带的下部，为氧化带渗滤下去的硫酸铜溶液与原生硫化物 (黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿等)进行交代作用的产物。辉铜矿在地表环境下很不稳定，易于分解而转变为铜的氧化物和铜的碳酸盐。在不完全的氧化下，可转变为自然铜。

[鉴定特征]暗铅灰色，低硬度，弱延展性小刀刻之出现光亮沟痕。常与其他铜矿物共生或伴生。呈铜的蓝绿色焰色反应；溶于HNO3 中，呈绿色，将小刀置于其中可镀上金属铜。

[主要用途]为含铜最富的硫化物，是铜的重要矿石矿物。

方铅矿 Galena PbS

[化学组成]Pb 86.6%，S 13.4%。成分中常含Ag、Cu、Zn、Tl、As、Bi、Sb、Se等，其中以Ag最为重要；Se以类质同象置换S；存在着PbS-PbSe完全类质同象系列。

[结晶形态]晶体常呈立方体 (图4-2-2)，还可出现八面体、菱形十二面体，并有时以八面体与立方体聚形出现。也常见呈粒状、致密块状集合体。

图4-2-2 方铅矿晶体

[物理性质]铅灰色；条痕灰黑色；金属光泽。解理三组完全；含Bi的亚种，则可见裂开。硬度2～3。相对密度7.4～7.6。具弱导电性，有良好的检波性。

[成因产状]主要形成于中温热液矿床中，常与闪锌矿一起形成铅锌硫化物矿床。方铅矿也可形成于接触交代矿床中。

方铅矿在氧化带中不稳定，易转变为铅钒、白铅矿等一系列次生矿物。

[鉴定特征]铅灰色，强金属光泽，立方体完全解理，相对密度大，硬度小。

[主要用途]为提炼铅的主要矿物；含Ag的方铅矿又是提炼银的重要矿物原料。晶体还可用作检波器。铅主要用于冶金、电气、国防等工业。

闪锌矿 Sphalerite ZnS

[化学组成]Zn 67.1%，S 32.9%。通常含有Fe、Mn、In、Tl、Ag、Ga、Ge等类质同象混入物。其中Fe替代Zn十分普遍，替代量最高可达26.2%。一般地，较高温度条件下形成的闪锌矿，其成分中Fe和Mn的含量增高，颜色趋深。

[晶体结构]具闪锌矿型结构:S2-呈立方最紧密堆积，Zn2+充填于半数的四面体空隙中。Zn2+分布于单位晶胞的角顶及面心，S2-分布相间的4个小立方体的中心 (图4-2-3)。面网{110}为Zn2+和S2-的电性中和面，因此，闪锌矿具有6组完全解理。

图4-2-3 闪锌矿的晶体结构

[结晶形态]晶体常呈四面体，通常呈粒状集合体 (图4-2-4)，有时呈肾状、葡萄状，反映出胶体成因的特征。在四面体晶体上可见由正形和负形相聚形成的聚形纹 (图4-2-5)。晶体有时呈菱形十二面体 (通常为低温下形成)。偶见双晶，有时成聚片双晶。

闪锌矿的形态具有标型意义:一般地，高温条件下形成的闪锌矿主要呈正负四面体(图4-2-6)，并见立方体，中低温下则以菱形十二面体为主。

图4-2-4 粒状闪锌矿集合体

图4-2-5 闪锌矿晶体

图4-2-6 闪锌矿晶体 (具正负四面体的聚形纹)

立方体a；正四面体o；负四面体 ；三角三四面体n

[物理性质]颜色、条痕、光泽和透明度与Fe的含量有关。随着含Fe量的增加，颜色由浅黄到棕褐直至黑色 (铁闪锌矿)；条痕为淡土黄至棕褐色；光泽由树脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。解理平行菱形十二面体完全。硬度3.5～4。相对密度3.9～4.1，随含Fe量的增加而降低。不导电。

[成因产状]闪锌矿是分布最广的锌矿物。常见于各种高、中温热液矿床中，也常出现于接触交代矿床中。在高温热液矿床中，闪锌矿成分中常富含Fe、In、Se和Sn，与毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿等矿物共生；在中低温热液矿床中则含Cd、Ga、Ge和Tl，往往与方铅矿共生，有时还出现各种硫盐矿物，如硫锑铅矿。

此外，闪锌矿还有表生沉积成因的。闪锌矿在氧化带中形成菱锌矿Zn[CO3]等次生矿物。

[鉴定特征]以具有多组完全解理、粒状晶形、条痕色、硬度小、金刚光泽以及常与方铅矿密切共生为特征。

[主要用途]最重要的锌矿石矿物原料。矿物中所含Cd、In、Ge、Ga、Tl等一系列稀有元素可综合利用。良好的闪锌矿的单晶可用作紫外半导体激光材料。锌主要用于合金、镀锌、印刷、颜料等工业。

黄铜矿 Chalcopyrite CuFeS2

[化学组成]Cu 34.56%，Fe 30.52%，S 34.92%，其成分中可有 Mn、As、Sb、Ag、Au、Zn、In、Bi、Se、Te等元素混入，当形成温度高于200℃时，其成分与理想化学式比较，S不足，即 (Cu+Fe)∶S>1。形成温度越高，缺S越多。形成温度低于200℃时，其成分与理想化学式一致，即 (Cu+Fe)∶S=1。

[结晶形态]通常为致密块状或分散粒状集合体 (图4-2-7)；偶尔出现隐晶质肾状形态。晶体常见单形有四方四面体、四方双锥，但晶体较少见。

图4-2-7 黄铜矿晶体

[物理性质]颜色为铜黄色，但往往带有暗黄或斑状锖色；条痕绿黑色；金属光泽；不透明。解理不发育。硬度3～4。相对密度4.1～4.3。性脆。能导电。

[成因产状]黄铜矿成因类型较多。

1)在与基性岩有关的铜镍硫化物岩浆矿床中，与磁黄铁矿、镍黄铁矿共生。

2)在接触交代矿床中，黄铜矿充填于石榴子石或透辉石等矽卡岩矿物间。

3)在中温热液矿床中，黄铜矿往往与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿及方解石、石英共生。在地表氧化环境中，黄铜矿易于氧化、分解，可形成孔雀石、蓝铜矿。

在含铜硫化物矿床的次生富集带中，黄铜矿被次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝所交代。

[鉴定特征]以铜黄色、绿黑色条痕、硬度小于小刀为特征。黄铜矿与黄铁矿相似；但可以其更黄的颜色和较低的硬度加以区别，还可利用焰色反应进行区别。与自然金的区别在于绿黑色的条痕，性脆及溶于硝酸。

[主要用途]炼铜的主要矿石矿物。

磁黄铁矿 Pyrrhotite Fe 1-x S

[化学组成]FeS理论值为Fe 63.53%，S 36.47%。但自然界产出的磁黄铁矿往往含有更多的S，可达39%～40%，这是因为磁黄铁矿中部分Fe2+为Fe3+代替，为保持电价平衡，结构中Fe2+出现部分空位现象 (此现象称“缺席构造”)，使得S的含量相对较高；故其成分为非化学计量，通常以Fe1-xS表示(其中x=0～0.2)。成分中常见Ni、Co类质同象置换Fe；此外，还含有Cu、Pb、Ag等元素。

[结晶形态]通常呈致密块状、粒状集合体或呈浸染状。晶体呈板状 (图4-2-8)，少数为柱状或桶状。成双晶或三连晶。

图4-2-8 磁黄铁矿晶体

[物理性质]暗古铜黄色，表面常具褐色的锖色；条痕灰黑色；金属光泽；不透明。解理不发育；裂开发育。硬度4。相对密度4.6～4.7。性脆。具导电性和弱-强磁性。

[成因产状]磁黄铁矿的主要产状有:

1)产于基性岩体内的铜镍硫化物岩浆矿床中，与镍黄铁矿、黄铜矿紧密共生。

2)产于接触交代矿床中，与黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、铁闪锌矿、毒砂等矿物共生，主要形成于接触交代作用过程的后期阶段。

3)产于一系列热液矿床中，如锡石硫化物矿床，与锡石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等共生。

在氧化带，磁黄铁矿极易分解，最后转变为褐铁矿。

[鉴定特征]暗古铜黄色，硬度小，具弱-强磁性。

[主要用途]为制作硫酸的矿石矿物原料，但经济价值远不如黄铁矿。含Ni较高时可作为镍矿石综合利用。

镍黄铁矿 Pentlandite (Fe，Ni)9S8

[化学组成]Fe∶Ni=1∶1时，Fe 32.55%，Ni 34.22%，S 33.23%。常含Co的类质同象替代，有时含有Se、Te。

[结晶形态]常呈叶片状或火焰状连生于磁黄铁矿中，系固溶体分离的产物，亦常呈微粒或细脉状被包裹于其他矿物中。

[物理性质]古铜黄色，色调稍浅于磁黄铁矿。绿黑色或亮青铜褐色条痕。金属光泽。不透明。解理完全。硬度3～4。相对密度4.5～5。

[成因产状]主要分布于与基性、超基性岩有关的Cu-Ni硫化物矿床中，与磁黄铁矿、黄铜矿密切共生极富特征。在氧化带中易氧化成鲜绿色被膜状镍华或含水硫酸镍。

[鉴定特征]常呈极细的析出体连生在磁黄铁矿中。显微镜下具较磁黄铁矿稍淡的色调、古铜黄色条痕和裂理与之区分。镍黄铁矿无磁性，而磁黄铁矿通常有磁性。

[主要用途]富集时为镍的重要矿石矿物。常含有可综合利用的钴、铜、铂族元素及硒、碲等。

辰砂Cinnabar HgS

[化学组成]Hg 86.2%，S 13.8%；有时含少量的Se、Te、Sb、Cu混入物等。

[结晶形态]晶体常呈菱面体，或厚板状，或平行c轴方向延伸的柱状。双晶常见，常成以c轴为双晶轴的贯穿双晶 (图4-2-9)。集合体多呈粒状，有时为致密块状、粉末状及被膜状。

图4-2-9 辰砂的晶体形态

[物理性质]鲜红色，有时表面呈铅灰的锖色；条痕红色；金刚光泽；半透明。解理三组完全。硬度2～2.5。相对密度8.05～8.2。成分纯净者，导电性极差，如含0.1%的Se或Te时，就显著增加其导电性。

[成因产状]为低温热液矿床标型矿物。常与辉锑矿、雄黄、雌黄、黄铁矿、隐晶质石英、方解石等矿物共生。辰砂在氧化条件下较其他硫化物稳定，可见于砂矿中。

我国是辰砂的主要生产国之一。湖南晃县、贵州婺源和铜仁等地是辰砂的著名产地。

[鉴定特征]以鲜红的颜色和条痕，相对密度大，硬度低为特征。

[主要用途]提炼汞最重要的矿石矿物。辰砂的单晶可作激光调制晶体，为目前激光技术的关键材料。此外，大而完好的晶体还具有极高的观赏及收藏价值。

辉锑矿 Antimonite Sb 2 S 3

[化学组成]Sb 71.4%，S 28.6%；成分较固定，含少量As、Pb、Ag、Cu和Fe，其中绝大部分元素为机械混入物。

[结晶形态]晶体呈柱状或针状，柱面具有明显的纵纹 (图4-2-10)，较大的晶体往往显现弯曲。常呈柱状、放射状 (图4-2-11)或粒状集合体。

图4-2-10 辉锑矿晶体

斜方柱:m{110}，n{210}；平行双面:b{010}；斜方双锥:s{111}，p{331}，t{341}

图4-2-11 辉锑矿晶簇

[物理性质]铅灰色或钢灰色，晶面常带暗蓝锖色；条痕黑色；金属光泽；不透明。一组完全解理。解理面上常有横的聚片双晶纹。硬度2～2.5。相对密度4.6。性脆。熔点低 (546℃)。

[成因产状]主要产于低温热液矿床中，与辰砂、石英、萤石、重晶石、方解石等共生。我国湖南新化锡矿山是世界最著名最大的辉锑矿产地。

[鉴定特征]以铅灰色，柱状晶形，柱面上有纵纹，解理面上有横纹 (聚片双晶纹)为特征。对于细粒的块体，滴KOH于其上，立刻呈现黄色，随后变为橘红色，以此区别于与其类似的辉铋矿。

[主要用途]为锑的重要矿石矿物，金属锑主要用于冶金工业，如耐磨合金、高硬度锑铅。晶体大或呈美观的晶簇状可具很高的观赏和收藏价值。

辉铋矿 Bismuthinite Bi 2 S 3

[化学组成]Bi 81.3%，S 18.7%；常含少量Pb、Cu、As、Ag、Sb、Fe等类质同象混入物。

[结晶形态]晶体呈柱状或针状，柱面具有明显的纵纹，较大的晶体往往显现弯曲。常呈柱状 (图4-2-12)、放射状或粒状集合体。

图4-2-12 辉铋矿晶体

[物理性质]铅灰色-锡白色，晶面常带暗蓝锖色；条痕黑色；金属光泽；不透明。一组完全解理。硬度2～2.5。相对密度6.4～6.8。性脆。

[成因产状]主要产于高温热液矿床中，与黑钨矿、锡石、辉钼矿、毒砂等共生。辉铋矿在中温热液矿床及接触交代矿床中也有产出。

辉铋矿在氧化带易转变成泡铋矿Bi2[CO3](OH)4、铋华Bi2O3 等含铋次生矿物，它们常呈辉铋矿假象。

[鉴定特征]以铅灰色-锡白色，柱状晶形 (图4-2-12)，柱面上有纵纹为特征。与辉锑矿相似，可根据颜色、共生矿物和简易实验区别。

[主要用途]为铋的重要矿石矿物，金属铋主要用于易熔合金、特殊玻璃和化学制剂。

雌黄 Orpiment As 2 S 3

[化学组成]As 60.91%，S 39.09%，含Sb可达3% (为类质同象混入物)。此外，还有微量的Hg、Ge、Se、V等。

[结晶形态]常见板状或短柱状 (图4-2-13)。集合体呈片状、柱状、土状等(图4-2-14)。

图4-2-13 雌黄的晶体

平行双面:o{301}；斜方柱:m{110}，u{210}，x{311}，γ{695}，β{351}，v{391}

图4-2-14 雌黄呈柱状的晶簇

[物理性质]柠檬黄色；条痕鲜黄色；油脂光泽至金刚光泽，解理面为珍珠光泽。半透明。一组极完全解理，薄片具挠性。硬度1.5～2。相对密度3.5。熔点低 (320℃)。

[成因产状]主要产于低温热液矿床中，为标型矿物。常与雄黄共生。此外，也可以由火山喷气直接结晶而成，与自然硫共生。

我国湖南、云南、贵州、四川、甘肃等省均有产出，尤以湖南和云南著名。

[鉴定特征]柠檬黄色，硬度低，一组极完全解理。与自然硫相似，但自然硫不具极完全解。

[主要用途]为砷及制造各种砷化物的主要矿石矿物，还可用于中药。

雄黄 Realgar AsS

[化学组成]As 70.1%，S 29.9%；成分固定，含杂质较少。

[结晶形态]通常以致密块状或土状块体或皮壳状集合体产出。晶体通常细小，呈柱状、短柱状或针状，柱面上有细的纵纹 (图4-2-15，图4-2-16)。

图4-2-15 晶簇状雄黄晶体

图4-2-16 雄黄晶体

[物理性质]橘红色，条痕淡橘红色；晶面上具金刚光泽，断面上出现树脂光泽，透明至半透明。一组完全解理。硬度1.5～2。相对密度3.6。性脆。长期受光作用，可转变为淡橘红色粉末。

[成因产状]形成条件与雌黄相似，并常与雌黄共生。

[鉴定特征]以橘红色，条痕淡橘红色，硬度低为特征。与辰砂相似，但辰砂的条痕色鲜红，相对密度大。

[主要用途]为砷及制造各种砷化物的主要矿石矿物。

辉钼矿 Molybdenite MoS 2

[化学组成]Mo 59.94%，S 40.06%；自然界的辉钼矿成分几乎都近于理论值。Re为其重要的类质同象混入物，含量可高达2%。S被Se、Te替代可达25%。

[结晶形态]晶体呈六方板状、片状；通常以片状 (图4-2-17，图4-2-18)、鳞片状集合体产出。

图4-2-17 辉钼矿晶体集合体

图4-2-18 片状的辉钼矿晶体集合体

[物理性质]铅灰色；条痕为亮铅灰色，在上釉瓷板上为微绿的灰黑色；金属光泽，不透明。一组极完全解理，解理薄片具挠性。硬度1。相对密度5.0。有滑腻感。

[成因产状]主要产于高、中温热液矿床中；与黑钨矿、锡石等共生。此外，还可产于接触交代矿床中，与黄铁矿、黄铜矿等矿物共生。

我国钼矿储量居世界首位，最著名的产地有辽宁、河南、山西、陕西等。

[鉴定特征]以铅灰色，金属光泽，硬度低，一组极完全解理为特征。以其相对密度大，光泽较强，颜色及条痕较淡，在其条痕呈黄绿色时可与相似的石墨相区别。

[主要用途]为钼最重要的矿石矿物，亦为提取Re的主要矿石，当含Pt族元素 (Os、Pd、Rn、Pl)较多时，可综合利用。钼用于制钼钢和其他合金；还可用于化工、染料工业。

斑铜矿Bornite Cu 5 FeS 4

[化学组成]Cu 63.33%，Fe 11.12%，S25.55%；由于斑铜矿中常含有黄铜矿、辉铜矿的显微包裹体，其成分变化很大。此外，常含银。

[结晶形态]单晶极为少见，通常呈致密块状或粒状不规则状集合体。

[物理性质]新鲜断面呈暗铜红色，风化表面常呈暗蓝紫斑状锖色，因此得名；条痕灰黑色；金属光泽；不透明。无解理。硬度3。相对密度4.9～5。性脆。具导电性。

[成因产状]斑铜矿可形成于铜镍硫化物矿床、矽卡岩矿床及铜硫化物矿床的次生硫化物富集带中。

斑铜矿在表氧化环境中易遭受分解而形成孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等矿物。

[鉴定特征]以特有的暗铜红色和不新鲜的表面的蓝紫斑杂的锖色及低硬度为特征。

[主要用途]为铜的主要矿石矿物。

铜蓝 Covellite CuS

[化学组成]Cu 66.48%，S 33.52%。通常含有铁和少量的硒、银、铅等混入物。

[结晶形态]晶体呈细薄的六方板状或片状，但少见。通常呈粉末状、煤烟状或被膜状集合体。

[物理性质]靛青蓝色，遇水后稍带紫色。条痕灰黑色。暗淡至金属光泽。不透明。一组解理完全。硬度1.5～2。相对密度4.59～4.67。薄片稍具d性。

[成因产状]铜蓝主要是外生成因的，是含铜硫化物矿床次生富集带中最常见的矿物。它是由硫酸铜溶液交代黄铜矿、斑铜矿等的产物。其反应式如下:

矿物鉴定

铜蓝在氧化带常分解成孔雀石。

[鉴定特征]铜蓝以靛青蓝色和硬度低为特征。有时铜蓝与表面常呈蓝色锖色的斑铜矿容易混淆，但只要用小刀刻划一下，使其露出新鲜面，如仍呈蓝色则为铜蓝，如呈现古铜红色则为斑铜矿。

[主要用途]数量多时可作为铜矿石。

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