지난 주 캘리포니아에 있는 한 동료가 전화를 걸어왔습니다: "우리는 더 큰 활동성을 가진 플럭스가 필요합니다!" 그가 말했습니다. "다음에 여기 오면 조깅을 하면 어떨까요?" 같은 말을 듣고는 좀 더 구체적으로 말해달라고 부탁했습니다. "무슨 말인지 잘 아시잖아요!" 그의 말이 맞았어요. 맞았어요. 일종의... 하지만 저는 또한 그가 무엇을 요구하고 있는지 생각하도록 강요하고 있었습니다. 너무 자주 사람들은 (심지어 지적이고 교육을 많이 받은 사람들조차도) 자신이 진정으로 원하는 효과가 무엇인지 고려하지 않고 더 높은/더 큰/더 강한/더 나은 활동 플럭스를 요구합니다. 여기서 실마리를 잃기 시작했다면 처음부터 시작하여 액티베이터가 무엇을 하는 것인지 생각해 보는 것이 가장 좋습니다.
활성제는 금속 표면에서 산화물을 제거하기 위해 솔더 플럭스에 첨가하여 서로 결합하여 강력한 야금 결합을 형성하도록 하는 화학 물질입니다. 솔더 페이스트 배합 화학자로 처음 일을 시작했을 때, 저도 다른 많은 사람들처럼 화학 물질의 반응성이 높을수록 더 좋은 활성제가 될 것이라고 생각했습니다. 또한 부식성과 활성도를 동일시하는 해리 상수, 즉 pKa가 핵심이라고 생각했습니다. 용액에서 해리되는 화학식 AB의 화학 물질을 예로 들어 보겠습니다:
AB &t> A + B
따라서 해리 상수인 pKa는 다음과 같습니다:
pKa = -log { [A].[B] / [AB] }
따라서 pKa가 작을수록 해리 정도가 커집니다. 하지만 실험을 해보니 데이터는 이해가 되지 않았습니다. 항상 그런 것은 아니지만 낮은 pKa의 화학 물질은 종종 잘 작동하지 않았고, 동종 계열의 활성화제를 테스트할 때 일부는 잘 작동하고 대부분은 작동하지 않았지만 항상 뚜렷한 패턴이 없었습니다. 세 가지 사실이 금방 분명해졌습니다:
1/ pKa는 거의 항상 수용액으로 제공됩니다
2/ 나는 단일 효과에 초점을 맞추지 않았습니다 ( "효과"가 의미하는 바에 대해 잠시 후에 이야기하겠습니다)
3/ 특정 화학 물질을 활성제에 첨가하여 효과를 향상시킬 수 있습니다.
부식성/반응성이 매우 높은 특정 플럭스를 제외하고 물은 용매로 적합하지 않으므로 (예를 들어) 산과 염기를 기반으로 한 분석은 기껏해야 다소 단순하므로 1/은 적용할 수 없습니다. 2/와 3/에 대해 말하자면... 그렇다면 이 '효과'는 무엇일까요? 당시 저는 솔더 페이스트에만 집중하고 있었고, 개별 솔더 입자가 부분적으로 합쳐지면서 리플로우된 페이스트 본체와 결합하지 않는 일부 개별 입자가 남는 솔더볼링 문제에만 집중하고 있었습니다. 솔더볼링 데이터가 우수한 솔더 페이스트를 가져다가 OSP-구리로 리플로우하면 구리 표면에 습윤이 잘 되지 않는 경우가 많았기 때문에, 솔더 페이스트 배합에서 핵심이 되는 솔더볼링은 제가 네 번째로 배운 내용입니다:
4/ 어떤 효과를 원하시나요?
솔더 표면에서 산화물을 제거하는 활성제는 니켈이나 구리 산화물 및 수산화물과 같은 기판 표면의 산화물을 제거하는 데는 효과적이지 않은 경우가 많습니다. 다섯 번째 배움도 있었습니다:
5/ 액티베이터는 한 가지가 아닌 두 가지 일을 해야 합니다(그림 참조):
- 첫째: 표면 금속 산화물과 반응하여 금속 활성제 반응 생성물(MARP)을 형성합니다(
) - 둘째: 금속 표면에서 MARP를 제거합니다.
이것은 자연스럽게 활성제 코안으로 이어집니다: 불용성 금속 산화물을 금속 표면에서 멀리 이동하지 않는 한, MARP로 대체하면 무슨 소용이 있을까요? 이러한 MARP는 잔류물에 용해되거나 휘발성으로 만들 수 있습니다. 후자의 접근 방식은 휘발성 유기 금속 화합물이 얼마나 독성이 있는지에 대한 의문을 제기하지만, 이 흥미로운 개념이 실용화되었다고 생각하지 않습니다. 더 잘 아시나요?
다음에 누군가 "더 높은 활동성"을 가진 플럭스를 만들어 달라고 요청할 때는 밝게 웃으며 이 블로그 게시물의 링크를 보내주고(그리고 앤디 맥키가 보냈다고 말해주세요!) 마지막으로 "플럭스가 정확히 무엇을 하길 원하십니까?" 또는 좀 더 구체적으로 물어보세요:
* 고객이 발견한 납땜 결함을 자세히 설명하세요
* 어떤 납땜 합금을 사용했나요?
* 어떤 표면에 습윤되었는가?
* 어떤 리플로우 조건(프로파일/대기)에서?
이렇게 하면 제형 화학자가 문제에 대한 접근 방식을 추측하는 대신 문제를 해결할 수 있도록 더 잘 안내할 수 있습니다.
건배! Andy


