Récemment, j'ai reçu plusieurs demandes visant à clarifier la distinction entre « sans halogénure » et « sans halogène ». Ces deux termes s'appliquent à la composition des flux de soudure utilisés dans l'industrie de l'assemblage électronique. Bien que certains puissent les employer de manière interchangeable sans conséquence, ces définitions ne sont pas synonymes. Ce sujet pouvant prêter à confusion, je vais, dans cet article, exposer la différence entre les halogénures et les halogènes, tant du point de vue des normes industrielles que de celui de la chimie générale.
Ce qu'il faut savoir
Il est essentiel de bien comprendre ces termes dans le contexte des normes industrielles. Pour une définition normalisée de l’expression « sans halogène », nous renvoyons à la norme la norme J-STD-004 (rév. C). La norme J-STD-004C définit le terme « sans halogénure » comme un flux contenant moins de 0,05 % d’ions halogénures combinés (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻), exprimé en pourcentage massique de la fraction solide du flux. La méthode d’analyse par « chromatographie ionique » est appliquée au flux à l’état non chauffé. La teneur en halogénures d’un flux est indiquée par le dernier caractère de la classification du flux : 0 pour « sans halogénures », 1 pour « contenant des halogénures ».
D'autre part, la norme CEI 61249 définit le terme « sans halogène » comme un matériau dont les résidus contiennent moins de 0,09 % de chlore (sous toutes ses formes), moins de 0,09 % de brome (sous toutes ses formes) et moins de 0,15 % de chlore et de brome combinés. La méthode d’essai analytique (conformément à la norme J-STD-004C), dite « calorimétrie à bombe », suivie d’une chromatographie ionique, est appliquée aux résidus de flux sous leur forme finale après refusion. Le test de teneur en halogènes est facultatif et il n’existe pas de désignation normalisée pour les caractéristiques.
Pourquoi vous devez savoir
La concentration d'halogénures est contrôlée parce que les halogénures ont le potentiel de corroder la soudure, ce qui peut conduire à une croissance dendritique en présence d'un biais électrique appliqué et d'humidité. Lorsque les produits non nettoyés passent les tests J-STD-004 SIR et ECM et sont utilisés correctement, ce problème ne se pose pas. Pour les résidus de flux qui doivent être nettoyés (solubles dans l'eau), l'utilisation d'un processus de nettoyage complet et efficace devrait empêcher toute corrosion. Il est essentiel de rappeler qu'un flux contenant des halogénures n'est pas intrinsèquement nocif pour un assemblage. La présence d'halogénures doit simplement être caractérisée pour favoriser la conception et l'assemblage d'un dispositif électrochimiquement fiable.
En revanche, la décision d'un fabricant d'utiliser exclusivement des produits sans halogène est motivée par des considérations environnementales. Les halogènes utilisés dans la chimie d'un flux sont généralement des halocarbures, qui peuvent polluer l'environnement lorsque les assemblages contenant des résidus de flux halogénés sont éliminés de manière inappropriée. Bien que les flux contenant des halogènes soient utilisés tous les jours dans le monde entier, une entreprise peut choisir d'imposer elle-même des réglementations qui rejettent l'utilisation de flux contenant des halogènes afin d'éviter complètement ce problème. Il n'existe aucune réglementation gouvernementale interdisant purement et simplement l'utilisation de tous les matériaux de soudure contenant des halogènes dans l'électronique. Étant donné qu'il n'y a pas de nécessité technique de caractériser la teneur en halogène, le test d'halogène est facultatif.
Où la confusion s'installe
Pour ceux qui sont plus curieux sur le plan technique, voici une exploration plus approfondie :
- En chimie générale, les halogènes sont les éléments du groupe 17 du tableau périodique. Un « halogénure » désigne tout composé contenant un halogène. Les halogénures peuvent être classés en deux grandes catégories : ceux à liaison ionique et ceux à liaison covalente. Dans les composés à liaison ionique, des atomes de charges opposées (positive et négative) s’attirent. Si l’atome chargé négativement est un halogène, il est considéré comme un « ion halogénure ». Cependant, dans l'industrie électronique et ses normes, le terme « halogénure » désigne techniquement un « ion halogénure ». L'analyse par chromatographie ionique ne détecte pas la concentration de toutes les espèces d'halogénures, mais uniquement celles qui sont de nature ionique.
- Selon les définitions standard, un flux pourrait techniquement être classé à la fois comme « sans halogénure » et « contenant des halogènes ». Les activateurs, qui constituent l’un des principaux composants des flux, sont les substances chimiques qui dissolvent et éliminent les oxydes afin de permettre le soudage. En général, les activateurs sont des halocarbures ou des acides organiques, et les halocarbures sont particulièrement efficaces pour éliminer les oxydes. Si un flux est formulé à base d’halocarbures, des ions halogénures peuvent se former au sein du flux en raison de réactions secondaires. C’est pourquoi de nombreux produits contenant du flux, notamment la pâte à souder, contiennent des halogénures s’ils contiennent des halogènes. Cependant, il ne faut pas en déduire qu’un flux sans halogénures est également exempt d’halogènes.
- En utilisant la même méthode d'analyse pour la teneur en halogènes, la norme J-STD-004 définit les résidus de flux comme « à faible teneur en halogènes » si Br ≤ 0,1 % et Cl ≤ 0,1 %. Pourtant, il est rare de voir un matériau contenant du flux étiqueté comme « à faible teneur en halogènes ».
- On me pose souvent la question suivante : « Que signifie le sigle « HF » dans [nom du produit] ? » Indium Corporation propose de nombreuses pâtes à souder et flux dont le nom comporte « HF » (comme Indium8.9HF, par exemple). HF signifie « sans halogène ». Cependant, tous les produits sans halogène ne comportent pas nécessairement la mention « HF » dans leur nom. Si un produit est sans halogène, cela sera indiqué sur sa fiche technique.
Même s’il y a beaucoup d’informations à assimiler, il est important de ne pas trop y réfléchir. Pour de nombreux assemblages, le choix entre des produits sans halogénures et contenant des halogénures, ou sans halogènes et contenant des halogènes, ne fera pas toute la différence pour le bon fonctionnement du dispositif. De nombreux autres facteurs doivent être pris en compte lors du choix du matériau de soudure optimal. Si vous êtes à la recherche de flux et de soudure, nous vous invitons à contacter un membre de notre équipe d'assistance technique. Nous serons ravis de discuter de votre projet et de vous aider à faire votre choix parmi notre gamme de matériaux destinés à l'assemblage électronique.
Pour en savoir plus
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