In letzter Zeit habe ich mehrere Anfragen erhalten, den Unterschied zwischen „halogenidfrei“ und „halogenfrei“ zu erläutern. Beide Begriffe beziehen sich auf die Zusammensetzung von Lötflussmitteln in der Elektronikfertigung. Auch wenn manche die Begriffe ohne weitere Konsequenzen synonym verwenden, sind die Definitionen nicht gleichbedeutend. Da dieses Thema etwas verwirrend sein kann, werde ich in diesem Artikel den Unterschied zwischen Halogeniden und Halogenen sowohl im Kontext von Industriestandards als auch der allgemeinen Chemie erläutern.
Was Sie wissen müssen
Es ist von entscheidender Bedeutung, diese Begriffe im Kontext der Industriestandards zu verstehen. Für eine standardisierte Definition des Begriffs „halogenfrei“ verweisen wir auf J-STD-004 (Rev. C). J-STD-004C definiert „halogenidfrei“ als ein Flussmittel, das weniger als 0,05 % kombinierte Halogenidionen (F-, Cl-, Br-, I-) als Gewichtsprozent des festen Anteils des Flussmittels enthält. Die analytische Prüfmethode „Ionenchromatographie“ wird am Flussmittel im ungeheizten Zustand durchgeführt. Der Halogenidgehalt eines Flussmittels wird durch das letzte Zeichen in der Flussmittelklassifizierung angegeben: 0 für halogenidfrei, 1 für halogenidhaltig.
Andererseits, definiert die IEC 61249 definiert „halogenfrei“ als ein Material, dessen Rückstand weniger als 0,09 % Chlor (in allen Formen), weniger als 0,09 % Brom (in allen Formen) und weniger als 0,15 % Chlor und Brom zusammen enthält. Das analytische Prüfverfahren (gemäß J-STD-004C) „Bombenkalorimetrie“, gefolgt von einer Ionenchromatographie, wird an Flussmittelrückständen in Form des endgültigen Reflow-Rückstands durchgeführt. Die Halogenprüfung ist optional, und es gibt keine standardisierte Kennzeichnung.
Warum Sie das wissen müssen
Die Konzentration der Halogenide wird überwacht, weil Halogenide das Potenzial haben, das Lot zu korrodieren, was bei Vorspannung und Feuchtigkeit zu dendritischem Wachstum führen kann. Wenn No-Clean-Produkte die J-STD-004 SIR- und ECM-Tests bestehen und korrekt verwendet werden, ist dies kein Problem. Bei Flussmittelrückständen, die gereinigt werden müssen (wasserlöslich), sollte ein gründliches, effektives Reinigungsverfahren jegliche Korrosion verhindern. Es ist wichtig zu wiederholen, dass ein halogenidhaltiges Flussmittel nicht per se schädlich für eine Baugruppe ist. Das Vorhandensein von Halogeniden muss lediglich charakterisiert werden, um die Konstruktion und Montage eines elektrochemisch zuverlässigen Geräts zu fördern.
Im Gegensatz dazu ist die Entscheidung eines Herstellers, ausschließlich halogenfreie Produkte zu verwenden, von Umweltüberlegungen geleitet. Bei den Halogenen in der Chemie eines Flussmittels handelt es sich in der Regel um Halogenkohlenwasserstoffe, die die Umwelt verschmutzen können, wenn Baugruppen mit halogenhaltigen Flussmittelrückständen unsachgemäß entsorgt werden. Obwohl halogenhaltige Flussmittel weltweit täglich verwendet werden, kann sich ein einzelnes Unternehmen dafür entscheiden, selbst Vorschriften zu erlassen, die die Verwendung halogenhaltiger Flussmittel ablehnen, um dieses Problem gänzlich zu vermeiden. Es gibt keine staatlichen Vorschriften, die die Verwendung aller halogenhaltigen Lötmittel in der Elektronik vollständig verbieten. Da es aus technischer Sicht nicht notwendig ist, den Halogengehalt zu charakterisieren, ist die Halogenprüfung optional.
Wo es verwirrend wird
Für technisch Interessierte gibt es hier einen tieferen Einblick:
- In der allgemeinen Chemie sind Halogene die Elemente der Gruppe 17 des Periodensystems. Ein „Halogenid“ ist jede halogenhaltige Verbindung. Halogenide lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: ionisch gebundene und kovalent gebundene Verbindungen. In ionisch gebundenen Verbindungen ziehen sich Atome mit entgegengesetzten Ladungen (positiv und negativ) gegenseitig an. Ist das negativ geladene Atom ein Halogen, wird es als „Halogenidion“ bezeichnet. In der Elektronikindustrie und ihren Normen bezieht sich der Begriff „Halogenid“ technisch gesehen jedoch auf ein „Halogenidion“. Bei der Ionenchromatographie-Analyse wird nicht die Konzentration aller Halogenidarten ermittelt, sondern nur die der ionischen Halogenidarten.
- Auf der Grundlage von Standarddefinitionen könnte ein Flussmittel technisch gesehen sowohl als „halogenidfrei“ als auch als „halogenhaltig“ eingestuft werden. Aktivatoren, einer der Hauptbestandteile von Flussmitteln, sind chemische Substanzen, die Oxide auflösen und entfernen, um das Löten zu ermöglichen. In der Regel handelt es sich bei Aktivatoren um Halogenkohlenwasserstoffe oder organische Säuren, wobei Halogenkohlenwasserstoffe bei der Entfernung von Oxiden besonders wirksam sind. Wenn ein Flussmittel mit Halogenkohlenwasserstoffen formuliert ist, können sich aufgrund von Nebenreaktionen Halogenidionen im Flussmittel bilden. Aus diesem Grund sind viele flussmittelhaltige Produkte, insbesondere Lötpaste, halogenidhaltig, wenn sie halogenhaltig sind. Es sollte jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass ein halogenidfreies Flussmittel auch halogenfrei ist.
- Unter Verwendung derselben Analysemethode für den Halogengehalt definiert J-STD-004 Flussmittelrückstände als „halogenarm“, wenn Br ≤ 0,1 % und Cl ≤ 0,1 % beträgt. Dennoch ist es selten, dass ein flussmittelhaltiges Material als „halogenarm“ gekennzeichnet ist.
- Eine häufig gestellte Frage lautet: „Wofür steht das ‚HF‘ in [Produktname]?“ Die Indium Corporation bietet zahlreiche Lötpasten und Flussmittel an, deren Bezeichnung „HF“ enthält (wie beispielsweise Indium8.9HF). „HF“ steht für „halogenfrei“. Allerdings enthalten nicht alle halogenfreien Produkte „HF“ in ihrem Namen. Ist ein Produkt halogenfrei, wird dies im entsprechenden Produktdatenblatt vermerkt.
Auch wenn dies eine Menge Informationen sind, die es zu verarbeiten gilt, sollten Sie die Sache nicht überdenken. Bei vielen Baugruppen ist die Wahl zwischen halogenidfreien und halogenidhaltigen bzw. halogenfreien und halogenhaltigen Materialien nicht entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg des Bauteils. Bei der Auswahl des optimalen Lötmaterials sind noch viele weitere Faktoren zu berücksichtigen. Wenn Sie auf der Suche nach Flussmittel und Lötzinn sind, empfehlen wir Ihnen, sich mit einem Mitarbeiter unseres technischen Support-Teams in Verbindung zu setzen. Wir besprechen gerne Ihr Projekt mit Ihnen und helfen Ihnen dabei, sich in unserem Portfolio an Materialien für die Elektronikmontage zurechtzufinden.
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