Flussmedel är en viktig del av lödprocessen och påverkar både vätning, lödbarhet och den färdiga lödfogens tillförlitlighet. Här går vi igenom hur flussmedel fungerar, vanliga typer som no-clean, RMA, RA och vattenlösliga flussmedel samt hur de klassificeras enligt IPC J-STD-004. Du får också vägledning kring vad som är viktigt att tänka på vid val av flussmedel för elektronikproduktion.
Flussmedel används vid lödning för att reducera och avlägsna oxider från de ytor som ska sammanfogas, motverka återoxidation under uppvärmningen och förbättra lodets vätning. Rätt flussmedel bidrar därmed till en stabil lödprocess och tillförlitliga lödfogar.
Vilket flussmedel som är lämpligt beror bland annat på lödprocess, material och ytfinish, oxidationsgrad, lödlegering, temperaturprofil, rengöringsprocess och kraven på den färdiga elektronikens tillförlitlighet.
Vanliga branschbenämningar är exempelvis no-clean, RMA, RA och vattenlösliga/OA-flussmedel. Dessa ska dock skiljas från klassificeringen enligt IPC J-STD-004, där flussmedel klassificeras efter sammansättning, aktivitetsnivå och halidinnehåll.
Metallytor bildar oxider när de exponeras för omgivningen. Oxidskikten försvårar lodets förmåga att väta metallytan och kan därför påverka både lödprocessen och lödfogens kvalitet.
Flussmedlet har flera funktioner under lödningen:
Flussmedel förekommer i olika former. Det kan exempelvis appliceras som flytande flussmedel vid våg- eller selektivlödning, ingå i lödpasta vid reflowlödning eller finnas i kärnan på lödtråd för handlödning och rework.
IPC J-STD-004, Requirements for Soldering Fluxes, är en central standard för klassificering och karakterisering av flussmedel för elektroniska lödförband.
Den aktuella revisionen är IPC J-STD-004D.
Standarden omfattar flussmedel för både Sn/Pb- och blyfria processer och omfattar bland annat flytande flussmedel, paste flux, flussystem i lödpasta samt flussfylld lödtråd och andra flussinnehållande lödmaterial.
IPC använder en fyrteckensbeteckning, exempelvis ROL0.
De två första tecknen anger flussmedlets sammansättningsklass:
Den tredje bokstaven beskriver flussmedlets/flusrestens aktivitetsnivå:
Den sista siffran, 0 eller 1, anger halidklassificeringen.
En beteckning som ROL0 betyder alltså:
RO = rosin
L = låg aktivitetsnivå
0 = halidklass 0
För L0 innebär den kvantitativa halidklassificeringen mindre än 0,05 vikt-% halid räknat på flussmedlets fasta substans. L1 omfattar en högre halidnivå inom gränserna för den låga aktivitetsklassen.
Begreppen halide-free och halogen-free bör inte användas som synonymer.
IPC 0/1-beteckning avser halidklassificering. Ett flussmedel som är exempelvis ROL0 kan därför inte automatiskt beskrivas som totalt halogenfritt utan att detta verifierats mot relevant specifikation eller produktdokumentation.
Om halogenfrihet är ett uttryckligt krav bör detta kontrolleras separat i produktens tekniska dokumentation.
IPC J-STD-004 innehåller definierade tester för klassificering och karakterisering av flussmedel.
Dessa omfattar bland annat:
En IPC-beteckning bör därför ses som en standardiserad klassificering av flussmedlets egenskaper – inte enbart som en enkel beskrivning av hur ”starkt” flussmedlet är.
No-clean är en etablerad benämning på flussmedel som är utvecklade så att de kvarvarande resterna normalt inte behöver avlägsnas efter en korrekt genomförd och kvalificerad lödprocess.
No-clean betyder däremot inte att inga rester bildas. Alla flussystem lämnar någon form av rest efter att de flyktiga komponenterna har avlägsnats eller reagerat under processen.
No-clean är inte heller en egen RO-, RE-, OR- eller IN-klass i IPC beteckningssystem. Ett no-clean-flussmedel kan ha olika IPC-klassificering beroende på sin kemi och sina egenskaper, exempelvis ROL0 eller ORL0.
Behovet av rengöring måste bedömas för den specifika applikationen. Rengöring kan exempelvis bli aktuell vid:
Om no-clean-rester ska lämnas kvar bör flussmedlet och lödprocessen vara kvalificerade för den aktuella applikationen.
Benämningarna R, RMA och RA härrör från äldre klassificeringssystem och förekommer fortfarande i produktnamn och teknisk dokumentation.
De betyder traditionellt:
RMA innehåller aktivatorer för att ge större flussaktivitet än ren rosin, medan RA traditionellt betecknar mer aktiverade rosinbaserade flussystem.
Dessa äldre beteckningar kan dock inte översättas direkt till en bestämd J-STD-004-klass. Ett flussmedel som historiskt klassificerades som RMA kan exempelvis idag vara ROL0 enligt J-STD-004.
Vid produktval bör därför den aktuella IPC-klassificeringen och produktens tekniska datablad användas i stället för att enbart utgå från den äldre RMA- eller RA-beteckningen.
Vattenlösliga flussmedel används när hög lödaktivitet och möjlighet till efterföljande vattenbaserad rengöring är önskvärd.
Inom elektronikindustrin används ofta benämningen OA – Organic Acid för vattenlösliga flussystem baserade på organiska syror.
Rester från sådana flussmedel ska normalt avlägsnas enligt tillverkarens specificerade rengöringsprocess. Kvarvarande aktiva rester kan annars påverka elektronikens elektriska och kemiska tillförlitlighet.
Det är viktigt att skilja detta från IPC-beteckningen OR – Organic.
OR betyder inte automatiskt att ett flussmedel är vattenlösligt eller att det måste rengöras. Även no-clean-flussmedel kan vara klassificerade som ORL0 eller andra OR-klasser.
Valet av flussmedel bör göras utifrån hela lödprocessen och kraven på den färdiga produkten.
Våglödning, selektiv lödning, reflow, handlödning och rework innebär olika krav på flussmedlets kemi, applicering och processfönster.
Lödbarheten påverkas bland annat av komponenternas och kretskortets ytfinish, lagring och oxidationsgrad.
Flussmedlet måste vara anpassat till den aktuella legeringen och temperaturprofilen.
Blyfria legeringar som SnAgCu används normalt vid högre processtemperaturer än traditionella SnPb-legeringar. Flussystemet behöver därför vara utvecklat för den aktuella termiska processen.
Valet påverkas även av om processen är avsedd att vara no-clean eller om kretskortet ska rengöras efter lödningen.
För vattenlösliga/OA-system är en kontrollerad rengöringsprocess normalt en integrerad del av lödprocessen.
För elektronik med höga tillförlitlighetskrav behöver flussmedel, rester och rengöringsprocess bedömas utifrån exempelvis SIR, ECM och de krav som gäller för den aktuella produkten och användningsmiljön.
Vid exempelvis conformal coating, ingjutning eller elektrisk testning bör kompatibiliteten med kvarvarande flussmedelsrester verifieras.
Det går inte att avgöra enbart utifrån att ett flussmedel har låg aktivitet eller en viss IPC-kod.
För no-clean-flussmedel är avsikten normalt att resterna ska kunna lämnas kvar under de process- och användningsförhållanden som flussmedlet är kvalificerat för.
För vattenlösliga/OA-flussmedel ska resterna normalt avlägsnas genom den rengöringsprocess som anges av tillverkaren.
För andra flussystem behöver rengöringskravet bestämmas utifrån produktens tekniska data, lödprocessen, slutproduktens krav och eventuella efterföljande processteg.
QQ-S-571 är en äldre amerikansk federal specifikation för elektroniska lödmaterial.
Specifikationen upphävdes 1995. För framtida anskaffning hänvisade den amerikanska myndigheten i stället till:
Äldre produktdokumentation kan fortfarande innehålla beteckningar och klassificeringar från QQ-S-571. Vid bedömning av dagens produkter bör aktuell J-STD-klassificering och leverantörens aktuella tekniska dokumentation användas.
Flussmedel reducerar och avlägsnar oxider från lödytorna, motverkar återoxidation under uppvärmningen och förbättrar lodets vätning. Detta bidrar till en stabil lödprocess och en tillförlitlig lödfog.
ROL0 är en klassificering enligt IPC J-STD-004. RO anger rosinbaserad sammansättning, L anger låg aktivitetsnivå och 0 anger halidklass 0.
Nej. ROL0 beskriver bland annat flussmedlets halidklassificering. Halidfri och halogenfri är inte samma krav, så halogenfrihet måste verifieras separat om detta är ett krav i applikationen.
No-clean innebär att flussmedlets rester är utvecklade för att normalt kunna lämnas kvar efter en korrekt genomförd och kvalificerad lödprocess. Det betyder inte att inga rester finns kvar.
Nej. OR är IPC beteckning för en organisk sammansättningsklass. Det finns både vattenlösliga och no-clean-flussystem inom organiska kemier.
RMA är en äldre traditionell beteckning för Rosin Mildly Activated. ROL0 är en klassificering enligt IPC J-STD-004. Det finns ingen generell en-till-en-översättning mellan RMA och ROL0.
Inte normalt om produkten och processen är kvalificerade för att resterna ska lämnas kvar. Rengöring kan dock krävas på grund av applikationskrav, efterföljande processer, kundkrav eller särskilda krav på renhet och tillförlitlighet.
Valet beror på bland annat lödprocess, ytfinish, oxidationsgrad, lödlegering, temperaturprofil, rengöringsprocess och slutproduktens krav. Produktens aktuella tekniska datablad och relevanta process- och kundkrav bör alltid ligga till grund för valet.
G A Lindberg erbjuder Kester lödprodukter för elektronikproduktion, inklusive flussmedel, lödpasta och lödtråd för olika processer och tekniska krav.
Vi hjälper dig att utvärdera rätt flussmedel utifrån material, lödprocess, rengöringskrav och krav på den färdiga produktens tillförlitlighet.
Vanliga limtyper för industriellt bruk och vad de kan tänkas användas till.
Läs mer
Limfogar utsätts för olika typer av belastningar som påverkar deras hållbarhet över tid. I denna artikel går vi igenom de främsta orsakerna till åldring av limfogar och hur du kan minimera risken för förtida försämring.
Läs mer
Limma ”feta plaster” (Polyeten och Polypropylen) – Det här behöver du tänka på
Läs mer
2-komponentslim och gjutmassor ska blandas i ett visst blandningsförhållande. Här följer en guide för hur du ska tänka och mäta.
Läs mer
Nu ska vi gå igenom några tips på hur du bör hantera frysta limsprutor med epoxilim.
Läs mer