Di recente ho ricevuto diverse richieste di chiarimento sulla distinzione tra “senza alogenuri” e “senza alogeni”. Entrambi i termini si riferiscono alla composizione dei flussanti per saldatura utilizzati nel settore dell’assemblaggio elettronico. Sebbene alcuni possano usare i termini in modo intercambiabile senza conseguenze, le definizioni non sono sinonime. L’argomento può risultare un po’ confuso, quindi in questo articolo illustrerò la differenza tra alogenuri e alogeni sia nel contesto degli standard industriali che in quello della chimica generale.
Cosa c'è da sapere
È fondamentale comprendere questi termini nel contesto degli standard di settore. Per una definizione standardizzata dell’espressione “privo di alogenuri”, si rimanda a J-STD-004 (Rev. C). La norma J-STD-004C definisce “privo di alogenuri” un flussante che contiene meno dello 0,05% di ioni alogenuri combinati (F-, Cl-, Br-, I-) in percentuale in peso rispetto alla frazione solida del flussante. Il metodo di analisi “cromatografia ionica” viene eseguito sul flussante allo stato non riscaldato. Il contenuto di alogenuri di un flussante è indicato dall’ultimo carattere nella classificazione del flussante: 0 per “privo di alogenuri”, 1 per “contenente alogenuri”.
D'altra parte, la norma IEC 61249 definisce "privo di alogeni" un materiale il cui residuo contenga meno dello 0,09% di cloro (in tutte le forme), meno dello 0,09% di bromo (in tutte le forme) e meno dello 0,15% di cloro e bromo combinati. Il metodo di analisi (secondo la norma J-STD-004C), denominato «calorimetria a bomba» e seguito da cromatografia ionica, viene eseguito sui residui di flussante nella forma finale risultante dal riflusso. Il test degli alogeni è facoltativo e non esiste una designazione standardizzata.
Perché è necessario saperlo
La concentrazione di alogenuri viene monitorata perché gli alogenuri hanno il potenziale di corrodere la saldatura, il che può portare a una crescita dendritica in presenza di una polarizzazione elettrica applicata e di umidità. Quando i prodotti no-clean superano i test J-STD-004 SIR ed ECM e vengono utilizzati correttamente, questo non è un problema. Per i residui di flussante che devono essere puliti (solubili in acqua), l'utilizzo di un processo di pulizia completo ed efficace dovrebbe prevenire la corrosione. È fondamentale ribadire che un flussante contenente alogenuri non è intrinsecamente dannoso per un assemblaggio. La presenza di alogenuri deve semplicemente essere caratterizzata per favorire la progettazione e l'assemblaggio di un dispositivo elettrochimicamente affidabile.
Al contrario, la decisione di un produttore di utilizzare esclusivamente prodotti privi di alogeni è dettata da considerazioni ambientali. Gli alogeni presenti nella chimica di un flussante sono in genere alocarburi, che hanno il potenziale di inquinare l'ambiente quando i gruppi con residui di flussante contenenti alogeni vengono smaltiti in modo improprio. Sebbene i flussanti contenenti alogeni siano utilizzati quotidianamente in tutto il mondo, una singola azienda può decidere di autoimporre norme che rifiutano l'uso di flussanti contenenti alogeni per evitare del tutto questo problema. Non esistono norme governative che vietino in modo assoluto l'uso di tutti i materiali di saldatura contenenti alogeni nell'elettronica. Poiché non vi è alcuna necessità tecnica di caratterizzare il contenuto di alogeni, il test sugli alogeni è facoltativo.
Dove si fa confusione
Per chi ha una curiosità più tecnica, ecco un approfondimento:
- Nella chimica generale, gli alogeni sono gli elementi del gruppo 17 della tavola periodica. Un “alogenuro” è qualsiasi composto contenente un alogeno. Gli alogenuri possono essere suddivisi in due categorie principali: a legame ionico e a legame covalente. Nei composti a legame ionico, gli atomi con cariche opposte (positiva e negativa) si attraggono reciprocamente. Se l’atomo con carica negativa è un alogeno, viene considerato uno “ione alogenuro”. Tuttavia, nell’industria elettronica e nei relativi standard, il termine “alogenuro” si riferisce tecnicamente a uno “ione alogenuro”. L’analisi mediante cromatografia ionica non rileva la concentrazione di tutte le specie di alogenuri, ma solo quella delle specie di alogenuri ionici.
- In base alle definizioni standard, un flussante potrebbe tecnicamente essere classificato sia come “privo di alogenuri” che come “contenente alogeni”. Gli attivatori, uno dei componenti principali dei flussanti, sono le sostanze chimiche che dissolvono e rimuovono gli ossidi per consentire la saldatura. In genere, gli attivatori sono alocarburi o acidi organici, e gli alocarburi sono particolarmente efficaci nella rimozione degli ossidi. Se un flussante è formulato con alocarburi, all’interno dello stesso possono formarsi ioni alogenuri a causa di reazioni collaterali. Questo è il motivo per cui molti prodotti contenenti flussante, in particolare la pasta saldante, risulteranno contenenti alogenuri se contengono alogeni. Tuttavia, non si deve dare per scontato che un flussante privo di alogenuri sia anche privo di alogeni.
- Utilizzando lo stesso metodo analitico per il contenuto di alogeni, la norma J-STD-004 definisce i residui di flussante come “a basso contenuto di alogeni” se Br ≤ 0,1% e Cl ≤ 0,1%. Tuttavia, è raro trovare un materiale contenente flussante etichettato come “a basso contenuto di alogeni”.
- Una domanda che mi viene posta spesso è: “Cosa significa la sigla ‘HF’ in [nome del prodotto]?”. Indium Corporation offre numerose paste saldanti e flussanti con la sigla “HF” nel nome (come, ad esempio, Indium8.9HF). HF sta per «senza alogeni». Tuttavia, non tutti i prodotti senza alogeni riportano la sigla «HF» nel nome. Se un prodotto è privo di alogeni, ciò sarà indicato nella relativa scheda tecnica.
Sebbene si tratti di molte informazioni da assimilare, è importante non complicare troppo le cose. Per molti assemblaggi, la scelta tra prodotti privi di alogenuri e contenenti alogenuri, o privi di alogeni e contenenti alogeni, non sarà determinante per il funzionamento del dispositivo. Ci sono molti altri fattori da considerare nella scelta del materiale di saldatura ottimale. Se state cercando flussanti e leghe per saldatura, vi invitiamo a rivolgervi a un membro del nostro team di assistenza tecnica. Saremo lieti di discutere del vostro progetto e di aiutarvi a orientarvi nella nostra gamma di materiali per l’assemblaggio elettronico.
Ulteriori letture
Per ulteriori informazioni sulla caratterizzazione del flusso secondo J-STD-004, consultate questi articoli:
