최근 “할라이드 프리(halide-free)”와 “할로겐 프리(halogen-free)”의 차이점을 명확히 해달라는 요청을 여러 건 받았습니다. 이 두 용어는 모두 전자 조립 산업에서 사용되는 납땜 플럭스의 성분에 적용됩니다. 어떤 사람들은 별다른 문제 없이 이 두 용어를 혼용하기도 하지만, 두 용어의 정의는 동의어가 아닙니다. 이 주제는 다소 혼란스러울 수 있으므로, 이 글에서는 산업 표준과 일반 화학의 관점에서 할라이드와 할로겐의 차이점을 설명하고자 합니다.
알아야 할 사항
업계 표준의 맥락에서 이러한 용어들을 이해하는 것은 매우 중요합니다. “할라이드 무함유”에 대한 표준화된 정의는 다음을 참조하십시오. J-STD-004 (Rev. C)를 참조하십시오. J-STD-004C는 “할라이드 프리”를 플럭스의 고체 성분 중량 백분율 기준으로 합계 할라이드 이온(F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻) 함량이 0.05% 미만인 플럭스로 정의합니다. 분석 시험 방법인 “이온 크로마토그래피”는 가열되지 않은 상태의 플럭스를 대상으로 수행됩니다. 플럭스의 할라이드 함량은 플럭스 분류의 마지막 문자로 표시되며, 0은 할라이드 무함유, 1은 할라이드 함유임을 나타냅니다.
반면, IEC 61249 는 “할로겐 프리”를 잔류물 중 염소(모든 형태)가 0.09% 미만, 브롬(모든 형태)이 0.09% 미만, 그리고 염소와 브롬의 합이 0.15% 미만인 재료로 정의합니다. 최종 리플로우 잔류물 형태의 플럭스 잔류물에 대해 (J-STD-004C에 따른) “폭탄 열량법” 분석 시험 방법을 수행한 후 이온 크로마토그래피를 실시합니다. 할로겐 시험은 선택 사항이며, 표준화된 등급 표기는 없습니다.
알아야 하는 이유
할로겐화물은 솔더를 부식시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있어 전기적 바이어스와 습기가 있는 경우 수지상 성장을 일으킬 수 있기 때문에 할로겐화물의 농도를 모니터링합니다. 무청정 제품이 J-STD-004 SIR 및 ECM 테스트를 통과하고 올바르게 사용되는 경우 이는 문제가 되지 않습니다. 세척해야 하는 플럭스 잔류물(수용성)의 경우, 철저하고 효과적인 세척 프로세스를 사용하면 부식을 방지할 수 있습니다. 할라이드 함유 플럭스는 본질적으로 어셈블리에 유해하지 않다는 점을 다시 한 번 강조하고 싶습니다. 할로겐화물의 존재는 전기화학적으로 신뢰할 수 있는 장치의 설계와 조립을 촉진하기 위해 특성화되어야 할 뿐입니다.
반대로 제조업체가 할로겐 프리 제품을 독점적으로 사용하기로 결정한 것은 환경적 고려에 따른 것입니다. 플럭스의 화학 성분 중 할로겐은 일반적으로 할로탄소이며, 할로겐 함유 플럭스 잔류물이 있는 어셈블리를 부적절하게 폐기할 경우 환경을 오염시킬 가능성이 있습니다. 할로겐 함유 플럭스는 전 세계적으로 매일 사용되고 있지만, 개별 기업은 이 문제를 완전히 피하기 위해 할로겐 함유 플럭스 사용을 거부하는 자체 규제를 선택할 수 있습니다. 전자제품에 모든 할로겐 함유 솔더 재료의 사용을 전면적으로 금지하는 정부 규정은 없습니다. 할로겐 함량을 특성화할 기술적 필요성이 없기 때문에 할로겐 테스트는 선택 사항입니다.
혼란스러운 부분
기술적으로 더 궁금한 점이 있는 분들을 위해 더 자세히 살펴볼 수 있습니다:
- 일반 화학에서 할로겐은 주기율표의 17족에 속하는 원소들을 말합니다. “할라이드”는 할로겐을 포함하는 모든 화합물을 의미합니다. 할라이드는 이온 결합 화합물과 공유 결합 화합물이라는 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 이온 결합 화합물에서는 서로 반대 전하(양전하와 음전하)를 띤 원자들이 서로 끌어당깁니다. 음전하를 띤 원자가 할로겐일 경우, 이를 “할라이드 이온”이라고 합니다. 그러나 전자 산업 및 관련 표준에서 “할라이드”라는 용어는 기술적으로 “할라이드 이온”을 의미합니다. 이온 크로마토그래피 분석은 모든 종류의 할라이드 종의 농도를 검출하는 것이 아니라, 이온성 할라이드 종의 농도만을 검출합니다.
- 표준 정의에 따르면, 플럭스는 기술적으로 “할라이드 무함유”와 “할로겐 함유”로 모두 분류될 수 있습니다. 플럭스의 주요 성분 중 하나인 활성화제는 산화물을 용해 및 제거하여 납땜을 가능하게 하는 화학 물질입니다. 일반적으로 활성화제는 할로카본이나 유기산이며, 특히 할로카본은 산화물 제거에 매우 효과적입니다. 플럭스에 할로카본이 함유되어 있다면, 부반응으로 인해 플럭스 내부에 할라이드 이온이 형성될 수 있습니다. 이것이 바로 많은 플럭스 함유 제품, 특히 솔더 페이스트가 할로겐을 함유하고 있다면 할라이드도 함유하게 되는 이유입니다. 그러나 할라이드 무함유 플럭스가 반드시 할로겐 무함유라고 가정해서는 안 됩니다.
- 할로겐 함량에 대해 동일한 분석 방법을 적용할 때, J-STD-004는 Br ≤ 0.1% 및 Cl ≤ 0.1%인 경우 플럭스 잔류물을 “저할로겐”으로 정의합니다. 그러나 “저할로겐”으로 표기된 플럭스 함유 소재를 찾아보기란 드문 일입니다.
- 제가 자주 받는 질문 중 하나는 “[제품명]에 있는 ‘HF’는 무슨 뜻인가요?”입니다. 인듐 코퍼레이션(Indium Corporation)은 제품명에 “HF”가 포함된 다양한 솔더 페이스트와 플럭스를 제공하고 있습니다(예: Indium8.9HF). 여기서 HF는 ‘할로겐 프리(halogen-free)’를 의미합니다. 하지만 모든 할로겐 프리 제품에 ‘HF’가 명칭에 포함된 것은 아닙니다. 제품이 할로겐 프리인 경우, 해당 제품 데이터 시트에 그 사실이 명시되어 있습니다.
이 정보가 다소 방대하여 소화하기 어려울 수 있지만, 지나치게 깊이 생각하지 않는 것이 중요합니다. 많은 조립 사례에서 할라이드 무함유 제품과 할라이드 함유 제품, 또는 할로겐 무함유 제품과 할로겐 함유 제품 중 어느 것을 선택하든 기기의 성능에 결정적인 영향을 미치지는 않습니다. 최적의 솔더 재료를 선정할 때는 고려해야 할 요소가 훨씬 더 많습니다. 플럭스 및 솔더 구매를 고려 중이시라면, 당사 기술 지원팀 담당자와 상담해 보시기를 권장합니다. 귀하의 프로젝트에 대해 기꺼이 논의해 드리며, 당사의 전자 조립 자재 포트폴리오를 효과적으로 활용하실 수 있도록 도와드리겠습니다.
추가 읽기
J-STD-004에 의한 플럭스 특성 분석에 대한 자세한 내용은 이 문서를 참조하세요:
