Recently, I’ve fielded several requests to clarify the distinction between “halide-free” and “halogen-free.” Both terms apply to the composition of soldering fluxes in the electronics assembly industry. While some may use the terms interchangeably without any repercussions, the definitions are not synonymous. This topic can get a bit confusing, so in this article, I’ll outline the difference between halides and halogens in the context of both industry standards and general chemistry.
Những điều bạn cần biết
Understanding these terms in the context of industry standards is crucial. For a standardized definition of “halide-free,” we refer to J-STD-004 (Rev. C). J-STD-004C defines “halide-free” as a flux that contains less than 0.05% of combined halide ions (F-, Cl-, Br-, I-) as a weight percentage of the solid portion of the flux. The analytical test method “ion chromatography” is performed on flux in the unheated state. The halide content of a flux is designated by the final character in the flux classification: 0 for halide-free, 1 for halide-containing.
On the other hand, IEC 61249 defines “halogen-free” as a material with residue that contains less than 0.09% of chlorine (all forms), less than 0.09% of bromine (all forms), and less than 0.15% of chlorine and bromine combined. The analytical test method (per J-STD-004C) “bomb calorimetry,” followed by ion chromatography, is performed on flux residue in the final reflowed residue form. The halogen test is optional, and there is no standardized character designation.
Tại sao bạn cần biết
Nồng độ halide được theo dõi vì halide có khả năng ăn mòn mối hàn, có thể dẫn đến sự phát triển của dendrit khi có điện áp và độ ẩm được áp dụng. Khi các sản phẩm không sạch vượt qua thử nghiệm J-STD-004 SIR & ECM và được sử dụng đúng cách, thì đây không phải là vấn đề đáng lo ngại. Đối với các cặn thông lượng phải được làm sạch (hòa tan trong nước), việc sử dụng quy trình làm sạch hiệu quả và kỹ lưỡng sẽ ngăn ngừa mọi sự ăn mòn. Điều quan trọng là phải nhắc lại rằng thông lượng chứa halide không gây hại cho một cụm lắp ráp. Sự hiện diện của halide chỉ cần được mô tả để thúc đẩy thiết kế và lắp ráp một thiết bị đáng tin cậy về mặt điện hóa.
Ngược lại, quyết định của nhà sản xuất chỉ sử dụng các sản phẩm không chứa halogen được thúc đẩy bởi các cân nhắc về môi trường. Các halogen trong hóa học của chất trợ dung thường là halocarbon, có khả năng gây ô nhiễm môi trường khi các cụm lắp ráp có cặn chất trợ dung chứa halogen bị thải bỏ không đúng cách. Mặc dù chất trợ dung chứa halogen được sử dụng hàng ngày trên toàn cầu, một công ty riêng lẻ có thể tự áp đặt các quy định từ chối sử dụng chất trợ dung chứa halogen để tránh hoàn toàn vấn đề này. Không có quy định nào của chính phủ cấm hoàn toàn việc sử dụng tất cả các vật liệu hàn chứa halogen trong thiết bị điện tử. Vì không có nhu cầu kỹ thuật nào để xác định hàm lượng halogen nên thử nghiệm halogen là tùy chọn.
Nơi nó trở nên khó hiểu
Đối với những ai tò mò về kỹ thuật hơn, sau đây là phần khám phá sâu hơn:
- In general chemistry, halogens are the elements in group 17 of the periodic table. A “halide” is any halogen-containing compound. Halides can be broken down into two main categories: ionically bonded and covalently bonded. In ionically bonded compounds, atoms with opposing charges (positive and negative) attract each other. If the negatively-charged atom is a halogen, it’s considered a “halide ion.” However, in the electronics industry and its standards, the term “halide” technically refers to a “halide ion.” The ion chromatography analysis does not detect the concentration of all halide species, only ionic halide species.
- Based on standard definitions, a flux could technically be classified as both “halide-free” and “halogen-containing.” Activators, one of the primary components of fluxes, are the chemicals that dissolve and remove oxides to enable soldering. Typically, activators are halocarbons or organic acids, and halocarbons are particularly effective at removing oxides. If a flux is formulated with halocarbons, halide ions can form within the flux due to side reactions. This is why many flux-containing products, notably solder paste, will be halide-containing if they are halogen-containing. However, it shouldn’t be assumed that a halide-free flux is also halogen-free.
- Using the same analytical method for halogen content, J-STD-004 defines flux residues as “low halogen” if Br ≤ 0.1% and Cl ≤ 0.1%. Yet, it’s uncommon to see a flux-containing material labeled as “low halogen.”
- A common question I get asked is, “What does the ‘HF’ in [product name] stand for?” Indium Corporation offers many solder pastes and fluxes with “HF” in the title (like Indium8.9HF, for example). The HF stands for halogen-free. However, not all halogen-free products have “HF” in their name. If a product is halogen-free, it will be noted on it’s product data sheet.
While this is a lot of information to digest, it’s important not to overthink it. For many assemblies, choosing between halide-free and halide-containing, or halogen-free and halogen-containing, is not going to make or break the device. There are many more factors to consider when selecting the optimal solder material. If you’re in the market for flux and solder, we encourage you to have a conversation with a member of our technical support team. We’ll be happy to discuss your project and help you navigate our portfolio of electronics assembly materials.
Đọc thêm
Để biết thêm thông tin về đặc tính thông lượng theo J-STD-004, vui lòng tham khảo các bài viết sau:
