In letzter Zeit habe ich mehrere Anfragen erhalten, um den Unterschied zwischen "halogenfrei" und "halogenfrei" zu klären. Beide Begriffe beziehen sich auf die Zusammensetzung von Lötflussmitteln in der Elektronikindustrie. Auch wenn einige die Begriffe ohne Konsequenzen austauschbar verwenden, sind die Definitionen nicht gleichbedeutend. Dieses Thema kann etwas verwirrend sein, daher werde ich in diesem Artikel den Unterschied zwischen Halogeniden und Halogenen sowohl im Kontext der Industrienormen als auch der allgemeinen Chemie erläutern.
Was Sie wissen müssen
Es ist wichtig, diese Begriffe im Zusammenhang mit den Industriestandards zu verstehen. Für eine standardisierte Definition von "halogenidfrei" 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 an Flussmitteln im unerhitzten Zustand durchgeführt. Der Halogenidgehalt eines Flussmittels wird durch den letzten Buchstaben in der Flussmittelklassifizierung angegeben: 0 für halogenidfrei, 1 für halogenidhaltig.
Andererseits, IEC 61249 definiert "halogenfrei" als ein Material mit Rückständen, die weniger als 0,09 % Chlor (alle Formen), weniger als 0,09 % Brom (alle Formen) und weniger als 0,15 % Chlor und Brom zusammen enthalten. Die analytische Prüfmethode (gemäß J-STD-004C) "Bombenkalorimetrie", gefolgt von Ionenchromatographie, wird an Flussmittelrückständen in der endgültigen Form des Rückflusses durchgeführt. Der Halogen-Test ist optional, und es gibt keine standardisierte Zeichenbezeichnung.
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 die Halogene die Elemente der Gruppe 17 des Periodensystems. Ein "Halogenid" ist jede halogenhaltige Verbindung. Halogenide lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: ionisch gebundene und kovalent gebundene Verbindungen. Bei ionisch gebundenen Verbindungen ziehen sich Atome mit entgegengesetzten Ladungen (positiv und negativ) gegenseitig an. Wenn das negativ geladene Atom ein Halogen ist, wird es als "Halogenidion" bezeichnet. In der Elektronikindustrie und ihren Normen bezieht sich der Begriff "Halogenid" jedoch technisch gesehen auf ein "Halogenid-Ion". Bei der ionenchromatographischen Analyse wird nicht die Konzentration aller Halogenidarten, sondern nur der ionischen Halogenidarten ermittelt.
- Auf der Grundlage von Standarddefinitionen könnte ein Flussmittel technisch sowohl als "halogenfrei" als auch als "halogenhaltig" eingestuft werden. Aktivatoren, einer der Hauptbestandteile von Flussmitteln, sind die Chemikalien, die die Oxide auflösen und entfernen, um das Löten zu ermöglichen. In der Regel handelt es sich bei den Aktivatoren um Halogenkohlenwasserstoffe oder organische Säuren, und Halogenkohlenwasserstoffe sind besonders wirksam bei der Entfernung von Oxiden. Wenn ein Flussmittel mit Halogenkohlenwasserstoffen formuliert ist, können sich im Flussmittel durch Nebenreaktionen Halogenidionen bilden. Aus diesem Grund sind viele flussmittelhaltige Produkte, insbesondere Lotpaste, halogenidhaltig, wenn sie halogenhaltig sind. Es sollte jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass ein halogenfreies Flussmittel auch halogenfrei ist.
- Unter Verwendung der gleichen Analysemethode für den Halogengehalt definiert J-STD-004 Flussmittelrückstände als "halogenarm", wenn Br ≤ 0,1 % und Cl ≤ 0,1 %. Dennoch ist es ungewöhnlich, dass ein flussmittelhaltiges Material als "halogenarm" gekennzeichnet ist.
- Eine häufige Frage, die mir gestellt wird, lautet: "Wofür steht das 'HF' in [Produktname]?" Die Indium Corporation bietet viele Lötpasten und Flussmittel mit "HF" im Titel an (z. B. Indium8.9HF). Das HF steht für halogenfrei. Allerdings haben nicht alle halogenfreien Produkte "HF" in ihrem Namen. Wenn ein Produkt halogenfrei ist, wird dies auf dem Produktdatenblatt vermerkt.
Das sind zwar eine Menge Informationen, die man verdauen muss, aber man sollte nicht zu viel darüber nachdenken. Bei vielen Baugruppen ist die Wahl zwischen halogenfrei und halogenhaltig oder halogenfrei und halogenhaltig nicht entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg des Geräts. Bei der Auswahl des optimalen Lötmaterials gibt es noch viele weitere Faktoren zu berücksichtigen. Wenn Sie auf dem Markt für Flussmittel und Lötmittel sind, empfehlen wir Ihnen ein Gespräch mit einem Mitglied unseres technischen Support-Teams. Wir besprechen gerne Ihr Projekt und helfen Ihnen bei der Auswahl unseres Portfolios an Materialien für die Elektronikmontage.
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