서문

더 높아진 프로세스 온도가 필요한 고비율의 주석-함유 합금의 더 느려지는 젖음은 웨이브 솔더링 플럭스에 성능 문제를 대두시켰다. 대중적인 저농도-고형(low-solid), 알콜-기반, 무세척 재료들은 이러한 도전에 가장 큰 영향을 끼친다. 이들의 자체 활성이 여러 번의 솔더링 후의 신뢰성 표준을 준수하기 위해 필요에 의해 제한되기 때문이다. 제품 배합에 있어서 고유 특성은 젖음 속도를 개선하기 충분한 활성화 레벨을 늘릴 수도 있지만, 신뢰성 사양의 범위 내에서만 제품이 지속적으로 유지되어야 한다. 불행하게도 활성화 레벨과 신뢰성 사이의 미묘한 밸런스를 맞추는 것은 보통 다른 부분에서의 성능 타협으로 이어진다.
PWB 어셈블리 프로세스의 다른 공정에서 적용된 플럭스와 비교할 때, 웨이브 솔더 플럭스는 잠재적으로 플럭스들의 가장 높은 위험요소이다. 솔더 페이스트를 고려하면: 플럭스는 스텐실 프린팅 프로세스 내에 평평하게 적용된다. 그리고 허용 솔더 조인트가 리플로우 동안 형성된다면, 무세척 재료가 잔사 무-부식성(residues non-corrosive)을 제공하기에 충분한 열을 접할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 솔더 와이어를 이용한 수동 혹은 자동 포인트-투-포인트 솔더링의 경우, 솔더 와이어 내의 플럭스는 열에 직접적으로 노출되고, 솔더 와이어에서 실제 플로우를 위해 충분한 열을 접해야만 한다. 그러나 웨이브 솔더링에 적용되는 플럭스에 내재된 위험은 솔더링 프로세스 자체의 메커니즘에 의한 것이 크다.
웨이브 솔더 플럭스가 뿌려지고, 형성되거나 혹은 웨이브 되는 방식으로, 소량의 재료들이 PWB의 상부 표면에 침전된다. 사실, 용융 솔더의 홀 충진을 촉진하기 위해 어셈블리의 홀들을 통해서 도금 부분에 모든 방법을 동원해 플럭스를 전달하는 게 바람직하다. 그러나 웨이브 솔더링 프로세스에서, PWB의 하부 및 상부 면의 열 노출이 동일하지 않다. 반면, PWB의 솔더 측면에 대량의 플럭스 침전이 솔더 웨이브에 자체적으로 노출해 제공된다고 가정하는 것이 안전할 수도 있지만, PWB의 상부 면에 소량의 침전이라는 동일한 가정에서는 안전하지 않을 수도 있다. 이는 고밀도, 복잡한 어셈블리에 특히 그러하다.
Lead-Free 웨이브 솔더링으로의 전환은 많은 어셈블리 업체들에게 자신의 프로세스에 새로운 플럭스를 선택하도록 유도하고 있다. 다음의 정보는 플럭스 관련 분류 및 분류 방법을 통해 도움을 주기 위한 것이다. 자체 성분과 활성도 레벨에 기초하여 플럭스를 분류한 솔더링 플럭스를 위한 조인트 산업계 표준 권고사항인 J-STD-004A를 다시 짚어본다. 산업계 어셈블리에 적용되는 모든 솔더링 플럭스를 포함하고 있기 때문에 이해하는 게 매우 중요하다. 특히, 웨이브 솔더링용 플럭스를 선택할 때, 사용자는 기본 제품 구분 접근방식을 반드시 이해해야만 하고, 이들이 어떻게 프로세싱과 신뢰성에 영향을 미치는 지도 알아야 한다. 애플리케이션 개념을 두고 체계화 접근방식에 기반 한 웨이브 플럭스의 분류 방법을 제시한다.

플럭스 분류                  

J-STD-004A에서는 PWB 어셈블리에 적용되는 모든 형태의 플럭스를 설명하고 있다; 페이스트, 수용성, 플럭스 솔더 와이어(flux-cored solder wire), 플럭스-코어된 혹은 플럭스-코팅된 프리폼. 자체 성분에 기초하여 모든 플럭스는 4가지 클래스 중 하나로 구분된다. 1997년 Alvin Schneider가 설명한 바에 따르면, 플럭스 성분 카테고리와 자체 기호는 다음과 같다:
Rosin (RO), Resin (RE), Organic (OR), Inorganic (IN)

각 성분 카테고리는 다음의 부식성 혹은 플럭스의 전도성 그리고 자체 잔사에 따라 6개의 플럭스 활성 레벨로 세분화된다. 플럭스 활성 레벨은 구리 동경실험(copper mirror testing), 부식실험, SIR(surface insulation resistance), ECM(electrochemical migration) 및 할로겐 화합물의 함유 결과에 따라 결정된다. 3가지 주요 활성 레벨은 다음과 같다: 
   L  Low or no flux/flux residue activity
   M  Moderate flux/flux residue activity
   H  High flux/flux residue activity

이들 3가지 활성 레벨은 플럭스 내 할로겐 화합물의 존재 유무를 표시하기 위해 0 혹은 1을 이용해 좀 더 세분화된다. 6가지 분류 결과는 다음과 같다.
     L0, L1, M0, M1, H0,H1

4개의 성분 클래스와 6개의 활성 레벨을 함께 적용할 때, 그 결과 24개로 분류할 수 있다. J-STD-004A에서 인용한 표 1에서는 첫 번째 행에 4개의 성분 카테고리, 두 번째 행에 6개의 플럭스 활성 레벨/플럭스 타입, 세 번째 행에 이들 결과인 24개의 분류를 ‘flux designator’로 나타내고 있다.

표 1에서 나타내는 활성 레벨은 다음의 테스트에 의해 결정된다:

구리동경테스트(Copper Mirror Test)          
이 테스트는 유리에 진공 침전된 50nm 구리동경 위에 플럭스의 제거 효과를 확인한다. 테스트 플럭스의 드롭과 컨트롤 플럭스의 드롭은 구리동경에 놓여지고, 24시간 동안 23℃, 50% RH 조건으로 조정했다. 테스트 결과를 그림 1에 나타냈다.



할로겐 질량           
질량 할로겐 테스트는 할로겐의 부재 혹은 존재를 확인한다. 어떠한 할로겐도 검출되지 않으면, 질량 할로겐 테스트는 필요가 없다.



▶ 크롬산 은(Silver Chromate)      
실험 플럭스를 크롬산 은(Silver Chromate)으로 처리된 페이퍼에 떨어뜨렀다. 만약 염화물 혹은 브롬화물들이 샘플 내에 존재한다면, 페이퍼는 그림 2에서 보는 것처럼 불그스름한 색에서 회색 빛을 띤 백색으로 변할 것이다.

▶ Spot 테스트            
실험 플럭스를 자줏빛의 지르코늄-알리지닌 액체 내에 놓여졌다. 샘플 내에 불화물이 존재한다면, 액체는 자줏빛에서 노란색으로 변할 것이다.

할로겐 질량        
염화물, 브롬화물 혹은 불화물의 질량은 이온 크로마토그래피에 의해 결정된다.

부식 테스트                    
이 테스트는 가혹한 환경조건 하에서 플럭스 잔사의 부식성을 점검한다. 솔더의 작은 입자들을 시험 플럭스의 구리 테스트 위에 녹이고, 40℃, 100% RH에서 10일 동안 노출시키고 부식의 상태를 시각적으로 검토한다.

100 Megohm 표면절연저항(100 Megohm SIR)         
표면절연저항(Surface Insulation Resistance) 테스트는 고온 및 습도에 노출될 때 플럭스의 저항 혹은 플럭스의 잔사를 측정한다. 실험된 플럭스는 FR-4 테스트 견본 위 구리 패턴에 적용했고 프로세스 했다. 그리고 7일 동안 -48V 전압 바이어스 하에서의 환경과 같이 85℃, 85% RH 조건에 놓았다. 저항 측정은 4일째 그리고 7일째 되는 날에 측정된 1×108옴 이상이 되어야만 한다. 견본들은 플럭스의 의도된 최종 사용용도에 기인하는 테스트 표준에 따라 진행되었다.

ECM            
전자화학이동(electrochemical migration) 테스트는 수지상 성장(dendritic growth)과 같이 전자화학이동을 가능케 해 쇼트의 원인이 되는 플럭스 잔사의 특성을 엄격한 조건 하에서 측정한다. 실험 플럭스는 FR-4 테스트 견본(SIR 견본과 다른) 위의 구리패턴에 적용했고, 전압 바이어스 없이 4일 동안 65℃, 85% RH 조건에서 노출했다. SIR을 측정했다. 테스트 견본은 500 시간 동안 10V 바이어스, 65/86 환경에 적용했으며, SIR를 다시 측정했다. SIR 수치의 기하학 의미가 축적되었고, 비교되었다. ‘Pass’ 조건은 최종 수치가 초기 수치의 10%와 동일하던지 혹은 더 높을 경우이다.
플럭스 활성 레벨을 위한 테스트의 설명을 의도적으로 간략했다. 자세한 사항은 관련 문서들을 찾아서 보면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 표 2에서는 플럭스에 적용한 테스트의 결과를 보여주고 있다.
J-STD-004A는 어떻게 플럭스가 자체 성분과 활성 타입에 의해 분류되었는지를 설명하고 있다. 비록 활성 및 신뢰성 테스트의 가이드를 제공한다고 할지라도, 실제 애플리케이션에 적합한 재료를 어떻게 선택해야 하는가라는 가이드를 제공하지는 않는다. 프로세싱, 엔드-유저 및 신뢰성이 균형 잡힌 자체 구성 범주에 기반 한 웨이브 솔더링 플럭스 카테고리 시스템을 제안한다.

플럭스 구성 카테고리                
배합 측면에서 보면, 플럭스는 캐리어 타입, 로진 함유, 신뢰성 및 할로겐 함유 등과 같은 카테고리로 나눌 수 있다. 그림 3은 이러한 내용들을 보여주고 있다.
그림 3에서는 모든 다른 활성 플럭스 구성물들의 결합에 사용되는 재료인 캐리어 혹은 솔벤트가 최초 알콜 혹은 수용성으로 나뉜다. 알콜-기반 플럭스는 쉬운 용해성분과 젖음을 촉진하는 낮은 표면장력 제공이라는 이점을 가지고 있고, 프로세스의 예열 구간에서 쉽게 건조시킬 수 있다. 그러나 연소성 방해와 높은 휘발성유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound) 방출이 나타난다. 반대로, 수용성-기반 플럭스는 연소성 위험과 더불어 대량의 VOC 방출이 없다. 그러나 더 낮은 휘발성, 더 높은 표면장력 특성을 가지고 있으며, 예열 구간에서 건조가 매우 어렵다. 게다가 수용성-기반 플럭스의 솔더링 이후의 잔사는 흡습성을 지니고 있어 낮은 신뢰성을 초래할 수 있다.
로진(혹은 레진) 존재유무는 카테고리의 두 번째 줄에 나타냈으며, 알콜/수용성-기반 플럭스 모두에 적용할 수 있다. 플럭스 조합 내에서 로진의 함유는 전기화학적 및 표면적인 관점에서 자체 잔사의 특성을 결정한다. 로진은 플럭스 내에서 더 활발한 활성을 가능케 한다. 염화물, 브롬화물 혹은 다른 측면에서 신뢰성 문제를 유발할 수 있는 잔사 내의 미반응 산성 존재와 같이 어떠한 이온 물질도 해롭지 않게 캡슐화하고, 제공하기 때문이다. 로진 자체는 금속 산화물과 반응하는 높은 분자량의 산성 혼합물이므로, 솔더링 온도에서 활성화한다. 플럭스 제조 동안 다른 활성 재료들 사이에서 캐리어 솔벤트가 용해된다. 솔더링 프로세스 내에서 가열될 때, 로진이 녹기 시작하며 솔더링 프로세스에 열적 안정 도움을 주면서 활동하고, 냉각될 때 특정 이온 활성 성분에 소수성 캡슐(hydrophobic encapsulant)로 동작하도록 응고한다. 이 캡슐화 동작은 솔더링 이후 신뢰성 감소 없는 높은 솔더링 수율을 위해 상대적으로 적극적인 플럭스 생산을 가능케 한다. 로진 기반 플럭스는 낮은 가격과 PWB 기판에 플럭스가 흡수되는 성질을 지닌 페이퍼-기반 라미네이트에 선호되고 있다. 
로진 및 레진의 전문용어에 주의해야 한다: 로진은 큰 범주의 화학 레진계의 일부분이다. 로진은 소나무 및 다른 식물체에서 자연적으로 발생하고, 추출 및 정제를 통해서 얻을 수 있는 물질이다. 레진은 완벽하게 합성되던지 혹은 로진이 정제된 비슷한 화합물이다. 비록 J-STD-004A 분류시스템이 로진-함유 플럭스와 레진-함유 플럭스와 차별을 두고 있더라도, 본고에서는 플럭스 제품계와 엔드-유저를 분류할 때, 로진 및 레진 양쪽 모두의 플럭스는 함께 그룹지어지고, ‘로진-함유’ 혹은 ‘로진-포함’으로써 정확하게 언급한다.
로진-함유 플럭스와 관계된 일반적인 문제들은 잔사의 물리적 형상과 관계가 있다. 보드의 표면에 잔존하는 잔사는 취급 문제를 발생할 수 있으며, 최종 어셈블리의 핀 시험가능성(pin testability)을 방해할 수 있다. 이러한 잠재적인 위험을 적극적으로 해결하는 방법으로는 여러 가지가 있다. 로진이 함유된 플럭스로부터의 잔사는 끈적거리거나 혹은 끈끈한 것으로 주로 인지된다. 최근 로진-기반 화합물을 적용할 때, 실내 온도에서 차가워진 후에 어셈블리에서는 끈적거리거나 혹은 끈끈한 느낌이 되지 않아야 한다. 끈적끈적한 느낌이 든다면, 플럭스가 너무 많이 적용되었음을 의미한다. 제품 생산 동안 플럭스 침전 비율은 프로세스 엔지니어링에 의해 결정되어야만 하고, 정기적인 점검을 통해 컨트롤되어야만 한다. PWB 어셈블리를 포함한 모든 프로세스에서 웨이브 솔더 플럭싱은 전체 컨트롤 유지를 위한 가장 중요한 것 중 하나이다. 제대로 관리되지 않으면 신뢰성을 해치는 가장 커다란 위험요소가 되기 때문이다.
부정확한 핀 성능테스트는 또한 보드 위에 과도한 플럭스의 결과를 초래한다. 로진-함유 플럭스 제품들은 자체 개발 동안 특별히 핀 성능테스트가 측정되었고, 상업용 요구사항으로써 확실한 핀 성능 테스트 표준을 충족시키기 위해 디자인되었다. 매우 부정확한 프로브 접촉이 ICT에서 실시된다면, 웨이브 솔더링 프로세스 동안 과도한 플럭스 적용이라는 결과를 자주 초래할 것이다. 다시 한 번 말하지만, 적합한 프로세스 컨트롤은 이러한 손실을 예방할 수 있다. 로진-함유 플럭스를 사용할 때 통상적인 기준에서 잘못된 불량의 낮은 환경 레벨을 유지하기 위해서는 최상의 실행이 ICT에 적용되어야만 한다. 테스트 프로브는 테스트 포인트에 합당한 모양이 되어야 하고 프로브/픽쳐 세척 및 유지보수 일정이 충실해야만 한다.
로진이 함유되지 않은 플럭스는 최소한의 잔사, 우수한 외형 및 향상된 핀 성능 테스트를 보인다. 그러나 이들은 매우 잘 조절된 프로세스 하에서만 꼭 적용되어야 한다. 플럭스가 완전하게 활성화되지 않은 곳에 적용된다면, 활성화된 플럭스 잔사는 엔드-유저 환경에서 신뢰성 문제를 초래할 수도 있다. 로진-프리 플럭스를 선택할 때 라미네이트 재료는 고려되어야만 한다. 침투성의 페이퍼-기반 제품에 일반적으로 추천되지 않기 때문이다.
플럭스 잔사의 전기화학 활성도는 카테고리의 3번째 줄에서 수세성(water washable) 혹은 비-세척으로 결정한다. ‘수세성’의 플럭스 카테고리는 부식성이고, 솔더링 이후 완전하게 세척되어야만 한다. 대부분의 수세성 플럭스는 웨이브 솔더링 공정 동안 완전하게 소모되지 않고, 실온에서 활성화되는 할로겐과 강력한 유기산성을 포함하고 있다. 솔더링 이후 어셈블리에 이들이 남아 있다면, 회로 내의 금속에서 지속적으로 활성화하여 궁극적으로 불량을 유발할 것이다. 왜냐하면 솔더링 이후 플럭스가 완벽하게 세척되었기 때문에 제조업체의 옵션들이 비-세척 제품들처럼 제한적이지 않다. 그리고 수세성 플럭스는 일반적으로 가장 활발하고, 효과적으로 적용이 가능하다. 수세성 플럭스의 가장 분명한 결점은 어셈블리 프로세스에서 비용이 추가되는 세척이 되어야만 한다는 것이고, 적절하게 세척되지 않으면 신뢰성 문제가 많아질 것이다.
비-세척 플럭스가 프로세스 단계를 최소화함으로써 비용을 절감하지만, 자체 활성도 수준은 포스트-솔더링 신뢰성의 요구에 제한적이다. 웨이브 솔더링 프로세스 내에서 완전하게 활성화되기 시작하도록 구성되어야만 한다. 자체 잔사가 전자기적으로 수용가능한 수준이 될 것이다. 전형적인 솔더링 사이클 내에서 완전하게 활성화되도록 설계되었기 때문에 너무 짧은 사이클은 좋은 잔사를 보이지 않은 것이고, 너무 긴 사이클은 어셈블리에서 웨이브에 도달하기 전에 모든 활성제를 소비해 빈약한 솔더 접합을 이끌 것이다. 적당한 활성의 비-세척 플럭스 요구는 수세성 제품군과 비교할 때 자체 프로세스 공정이 타이트해진다. 또한 수세성 화학물질과 비교하면, 허용 가능한 구성성분 리스트가 제한됨으로써 구성 옵션 또한 타이트해진다.
플럭스 카테고리의 4번째 및 마지막 줄은 할로겐 존재유무로 나뉜다. 할로겐 성능이 금속 산화를 빠르게 감소하기 때문에 활성제로써 주로 이용된다. 할로겐이 고성능 활성제로 이용될 수 있지만 솔더링 이후 부식의 근본적인 원인이 될 수도 있다. 그래서 많은 사용자들이 할로겐을 피하려고 노력하고 있다. 할로겐-프리 플럭스가 안전하다고 인식하고 있지만, 일반적으로 활성이 떨어지고 빈약한 젖음성이 나타난다.

다른 고려사항들       

성능에서 중요한 역할을 담당하는 다른 플럭스 형성 구성성분들이 있으나, 계면활성제를 포함해 앞서 설명한 카테고리 프로세스 내에서 구체적으로 언급되지 않았다. 계면활성제는 PWB 가로질러 플럭스 확산에 도움을 주고, 액상의 표면 장력을 낮춤으로써 홀을 통해 도금 안으로 모세관 현상(capillary action)을 증진시킨다. 솔더 마스크 위에서의 액상 플럭스의 퍼짐에 있어서 표면 장력의 영향을 간단하게 평가하기 위해, 탈이온수(deionised(DI) water)와 99.9% 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, IPA) 각각의 drop이 PWB의 부품이 없는 부분에서 실시했다. 탈이온수의 표면 장력은 73dynes/cm이다. IPA의 표면장력은 22~23dynes/cm이다. 그림 4에서와 같이 떨어진 곳에 정확하게 한 방울의 물이 남아 있으며, 알콜은 사진으로 캡쳐할 수 없을 정도로 빠르게 퍼져나간다. 수성과 IPA는 그래서 동일한 PWB 기판에서 퍼져간다. 그림 5에서는 이들이 퍼진 직후의 재질들을 보여주고 있다.
물에 의한 계면활성제를 도식화하기 위해, 표면장력이 계면활성제로 변경된 탈이온수와 수용성 기반 비-세척 플럭스 각각의 drop이 PWB 위에서 실시되었다. 그 결과를 그림 6에 나타냈다.



그림 6에서 좌측의 액상 drop이 탈이온수이고, 우측의 것이 수용성-기반 플럭스이다. 이 간단한 실험에서 정확하게 측정하지 않았지만, 젖은 각(2면각)은 탈이온수 작은 방울이 더 큰다는 것을 볼 수 있는데, 이 표면 장력이 더 높기 때문이다. 계면활성이 수용성-기반 플럭스 제품들의 표면장력 감소를 도울 수 있지만, 신뢰성 문제 생성이 없는 IPA의 것과 동일하게 결코 충분하게 낮출 수 없다. Lead-Free 웨이브 솔더링용 플럭스 개발에 있어서 가장 중요한 고려사항은 새로운 합금에 관한 것이 아니라 공정 온도 감소 및 웨이브 시의 PCB 접촉 시간이다. 접촉 시간이 50% 이상 증가하고, 웨이브 온도가 SnPb 프로세스 경우보다 25℃ 이상 더 높다는 것을 알 수 있었다. 그래서 활성제가 늘어난 노출에 동안에 지속적으로 작업할 필요가 있다. SnPb와 Lead-Free 제품 양쪽 모두에 적당한 솔더를 위해 비-세척 플럭스는 확장된 온도 범위 내에서 동작해야만 하고, 냉각 SnPb 사이클 내에서 신뢰성을 유지하면서 가열 Lead-Free 사이클 내에서 활성화되어야 한다.
전통적으로, 산가(acid number)는 플럭스 내에서 ‘적용 가용한 활성제’와 직접 연계되어 나타나 왔다. 새로운 배합 방법이 일부 예외 규칙으로 생성되기 때문에 항상 맞는 것은 아니다. 높은 산가의 일부 플럭스는 Lead-Free 프로세스 내에서 나쁘게 작용할 것이다. 이들이 열적으로 안정되지 않고, 산화물 형성 이후 순차적인 솔더링 불량 발생을 유발하는 초창기에 모두 태워져 버리기 때문이다. 낮은 산가의 일부 플럭스는 활성화를 지원하는 다른 구성성분을 가지고 있어 더 좋게 작용할 것이다. Lead-Free 솔더링용 플럭스를 고를 때, 플럭스의 산가는 더 이상 활성제의 주요 지표로 사용해서는 안 된다.
솔더링 이후 신뢰성은 많은 국제 표준 중 하나로 평가 및 분류될 수 있다. IPC J-STD 등급 시스템은 많은 애플리케이션에서 최소의 요구사항으로 여겨진다. 이 방법 이외에 델코디아(Telcordia) 시험 방법(이전 Bellcore)이 좀 더 엄격하게 고려되어진다. 많은 플럭스가 델코디아 전자이동 테스트를 통과했으나 상당한 수가 SIR 테스트에서 떨어졌다. 델코디아 SIR 테스트가 IPC 테스트에 비해 다른 조건 하에서 실시되었지만, 그 최소 저항은 1×1011Ω에서 3번째로 가장 높은 등급이다. 더 나아가 JIS(Japanese Industrial Standard)에서는 신뢰성 테스트를 통과하는 것은 단지 플럭스 내의 로진 함유로만 이뤄진다.

플럭스 선택의 주요 요인들             

일반적으로, 플럭스 선택에 있어서의 기본 요인들은 잔사 외형 또한 무게에 포함되는 전자제품의 어셈블리 복합성의 엔드-유저 환경이다. 고도로 복합화된 어셈블리에서는 일반적으로 열에 있어서 더욱 안정된 성능을 보이는 더 높은 활성제의 플럭스를 요구한다. 고성능 환경에서는 플럭스 재료 내에서 높은 등급의 신뢰성이 전통적으로 요구되는 반면, 저급 성능 환경에서는 일반적으로 낮은 신뢰성이 허용된다. 잔사 레벨과 외형은 핀 테스트 혹은 제품들(커스터머 혹은 엔드-유저가 명백한) 작동을 걱정할 수 있다. 일부에서는 제조 위치가 플럭스 선택 프로세스에 포함된다. 일부 지역에서는 제조설비에서 대기 중으로 방출 될 수 있는 대량의 VOC를 제한하기 때문이다. 지리학적으로 환경에 민감한 경우에는 Low-VOC 혹은 VOC-Free 플럭스를 추천한다. 주의해야 할 사항은, 모든 Low- 혹은 no-VOC 플럭스가 수용성-기반이지만, 모든 수용성-기반 플럭스가 low- 혹은 no-VOC가 아니라는 점이다. 사용자들은 수용성-기반 플럭스가 자동적으로 그 지역의 환경 요구를 충족시킬 것이라고 추측하지 말아야 한다. 공급업체들에게 그들 제품의 수용성-기반 플럭스 재료에서 VOC 함유량에 관해서 알아보아야 한다. EPA 방법 24는 VOC 함유를 결정하는 테스트 프로토콜을 제공한다. ‘VOC-Free’를 고려할 경우, 제품이 무게에서 1% 미만의 VOC를 함유해야만 한다. ‘Low-VOC’에 관한 표준 정의가 글로벌적으로 책정되지 않았지만, 일반적으로 5% 미만으로 여겨지고 있다.

전통적인 애플리케이션                 

언뜻 보면, 배합 화학재를 여러 개의 조합만이 모든 요구사항과 애플리케이션을 충족시킬 수 있을 것으로 보인다. 그러나 현실적으로, 모든 기술적 및 외형적 요구사항이 함께 고려되어 질 때, 최종 결과는 심지어 배합 하부-카테고리 내에서 다양한 제품 선택이 될 수 있다. 다시 말하면, ‘하나의 사이즈로 모두 충족하는’ 솔루션은 없다. 이는 특히 전자기기 제조 및 폭 넓게 다양한 제품 종류를 생산하는 다른 사람과의 협력 관계를 무너뜨릴 수 있다.
웨이브 솔더 플럭스 선택 시, 전통적으로 다음의 3가지 주요 고려사항이 있다:
▶ 어셈블리 복잡성  ▶ 잔사 외형
▶ 엔드 유저의 환경성/신뢰성

IPC 접합 산업계 표준은 3개의 카테고리 내에 모든 어셈블리 타입을 넣으려고 노력하고 있다. 이들 카테고리는 다음과 같다.

Class 1 - 일반 가전기기     
가정용 컨수머 전자기기와 같은 완성된 어셈블리에서 주요 요구사항이 필요한 애플리케이션에 적당한 제품군을 포함하고 있다.

Class 1 제품 예: 가정용 컨수머 전자제품                 
컨수머 전자기기 부분에서는 일반적으로 paper-phenolic laminate를 사용한다. 어셈블리는 자주 SMT 디바이스를 레디알 및 액시알 관통 부품과 더불어 접착제로 붙인다. 어셈블리 비용이 큰 고려사항이지만, 일부 플럭스 타입과 저가의 기판과의 조합은 제품의 초창기 서비스 수명 동안 심각한 신뢰성 문제를 유발한다. 실제로, 로진-프리 플럭스는 FR-2와 같은 침투성 페이퍼-라미네이트는 애플리케이션에서 플럭스를 흡수할 수 있다는 위험을 안고 있다. 캐리어가 건조될 때, 비-반응의 활성제가 라미네이트 내부에 내장되어 존재하는 것은 전해물을 형성할 수 있으며, 전자이동과 간혹 제품 오작동의 원인이 될 수 있다. 이러한 위험은 로진-함유 플럭스의 사용으로 쉽게 가라앉힌다. 특정 활동하지 않은 활성제는 로진 내에서 안전하게 캡슐화된다. 로진-함유 플럭스의 사용은 신뢰성 불안감 없이 저가의 라미네이트 사용을 가능케 한다.
많은 가정용 컨슈머 제품들은 OEM 방식으로 어셈블리되고 있으며, 실제 사용동안 커스터머 혹은 엔드-유저가 결코 알 수 없다. 그래서 잔사 외형이 커다란 고려사항이 아니고 비교적 높은 레벨의 잔사가 허용된다. 가정용 전자기기를 위해 언급되는 플럭스 타입은 로진-함유, 알콜-기반 플럭스이다. 이들 플럭스는 높은 레벨의 활성도(주로 할로겐이 함유된)가 저가의 부품 및 PCB의 솔더링 요구를 충족할 수 있도록 한다. 로진은 심지어 습기 조건에서도 높은 잔사 절연 내구성을 유지한다. 플럭스 내 로진의 함유량 회수는 핀 작동 테스트에서 잘못된 불량의 증가를 유발할 수 있다. 특히, 너무 많은 플럭스가 솔더링 동안 적용할 때 그러하다. 최상의 결과는 플럭스 침전이 관찰되어야만 하고 테스트-포인트-적합 프로브 타입이 인-서킷-테스에 사용되어야만 한다. J-STD-004A에 따르면, 이들 플럭스의 분류도는 할로겐 없는 플럭스의 경우, ROL0, ROM0, REL0 및 REM0이고, 할로겐 함유 플럭스의 경우, ROL1, ROM1, REL1 및 REM1이다.

Class 2 - 전용 서비스 전자제품        
이것에는 연속적인 성능과 확장된 수명이 요구되는 분야 그리고 연속적인 서비스가 필요하면서 위험하지 않는 분야의 제품들이 포함된다. 전통적으로 엔드-유저 환경은 불량의 원인이 되지 않는다. 이러한 제품군으로 컴퓨터, 산업계 및 통신 장비 그리고 자동차 전장(엔진, 운전 및 안전관련 부품을 제외한) 등이 있다.
Class 2 제품군 예 : IT/통신 인프라 제품           
이 부문에 가장 복잡한 어셈블리가 속한다. 대부분의 제품들은 양면 SMT 리플로우 뒤에 웨이브가 있거나 혹은 SMT 리플로우 뒤에 SMT 접착경화, 그 뒤에 웨이브가 있는 시스템이다. 이들 양쪽 모두의 어셈블리 경우, 웨이브 솔더링 이전에 두 번의 열 충격을 받을 것이다. 이들 회로 어셈블리 타입은 높은 부품과 높은 레이어 수를 동시에 지니고 있어서 전통적으로 가장 밀집되게 놓이고, 열적으로 타이트하다. 이전 가열 사이클의 결과로 솔더 가능한 표면 위의 산화는 플럭스에 상당한 솔더링 문제들을 발생시키는 PWB의 높은 열적 밀집도를 결합한다. 문제들을 낮추기 위해 이 부문의 제품들은 CEM 방식으로 생산하고 있으며, 허용 가능한 잔사의 외형이 고려사항이 되기 시작했다. 낮은 잔사 레벨이 거의 항상 의무적이다. 컴퓨터/IT 인프라기기 내에서 이전 단계의 열 충격, 높은 복잡성 및 낮은 잔사 요구로 인해 예열 레벨에서 너무 민감하지 않은 저농도 고체성 재질의 활성제를 필요로 한다. 플럭스는 수용성- 혹은 알콜-기반이 될 수 있다. 수용성-기반 플럭스는 VOC 위원회의 영향이 미치는 지역에 유리하지만, 수성을 없애기 위해 더 많은 열 에너지가 요구하는 예열 구간에서는 좀 민감하다. 웨이브 솔더 장비는 효과적으로 이러한 것을 실현하기 위한 한 혹은 더 많은 컨벡션 존의 멀티-존의 예열구간을 지닌 설비가 권장되어야만 한다.
알콜 플럭스는 설비의 의존도가 낮고, 컨벡션 예열요구가 필요하지 않다. 낮은 잔사 레벨과 빈번한 핀-테스트 적용이 로진-프리 제품에 영향을 끼친다. 이 부문에서 사용되는 일반적인 플럭스 타입은 높은 활성레벨의 저농도 고체성, 로진-프리 플럭스가 포함된다. ORL0과 점점 더 ORM0으로 구분될 수 있다. FR-4 PWB 구조에 ORM0 카테고리 플럭스 타입이 적용가능하다. 그러나 페이퍼-페놀 라미네이트에서는 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. FR-2 기판이 가끔 통신용 데스크톱 제품에 적용되고 있지만 통신인프라 부품에서는 드물게 사용된다.

 Class 3 - 고성능 전자기기                           
이는 지속적인 고성능 혹은 성능 요구가 중요한 분야, 장비의 멈춤이 허용되지 않는 분야, 엔드-유저 환경이 엄격한 분야 및 원할 때 장비가 꼭 작동해야 하는 분야 등의 제품을 총 망라한다. 일반적으로 군수, 항공, 의료, 자동차 엔진 부분 등이 포함된다.

Class 3 제품 예 : 자동차 전장   
어셈블리 관점에서 보면, 자동차 전장분야는 적당히 복잡한 곳이다. 전자기기 설계자들은 절대적으로 필요함에도 불구하고 초소형 부품들을 적용하지 않는다. 설계에 있어서 가장 중요한 고려사항은 전기적 및 기계적 신뢰성이다. PCB 부분은 일반적으로 낮은 레이어 수(8 미만)의 소형이다. 대량의 Class 2 제품군과 비교해 볼 때 낮은 상호접촉 밀집도 때문이다. PCB 자체는 일반적으로 도금되고 도통홀 된 FR-4 에폭시 글라스 구조이다. 이 부분에서 중요한 요구사항은 높은 생산수율과 끊임없는 솔더링 프로세스를 실현하는 것이며, 상대적으로 높은 전류와 열악한 환경 조건 하에서도 전기화학적 신뢰성을 보장하는 것이다. 
로진은 높은 수율의 솔더링과 장시간의 신뢰성을 지속적으로 제공한다. 전통적으로 제조 프로세스의 이 타입은 매우 잘 조절되고 있고, 너무 많은 로진-기반 플럭스 적용과 관련한 문제들이 자주 나타나지 않는다. 할로겐은 이들 타입의 제품에서 우수한 솔더링을 실현하기 위해 일반적으로 요구되지 않는다. 할로겐의 부재는 플럭스 자체 잔사의 신뢰성을 높인다. 수용성-기반 플럭스가 이용될 수도 있지만 알콜-기반 플럭스가 일반적으로 더 많이 이용된다. 알콜-기반 플럭스가 예열에 좀 더 적합하고 우수한 젖음으로 홀 충진을 향상할 수 있기 때문이다. Lea-Free 자동자 전장 어셈블리용으로 가장 어울리는 선택(알콜-기반, 로진-함유, 할로겐-프리 플럭스)은 ROL0, ROM0, RELo 혹은 REM0으로 구분할 수 있다.

결론          

어셈블리 업체들에게 적용 가능한 웨이브 솔더 플럭스는 많은 타입이 있다. 차별화시키고, 플럭스 타입을 설명하기 위한 목적으로 J-STD-004A를 이용했다. 작업 제품 혹은 프로세스, 특히 Lead-Free로 전환할 때 최상의 플럭스 타입을 결정하기 위해서는 사용자는 반드시 구조, 제품의 엔드-유저를 고려해야만 하고, 최종 어셈블리에서 활성제, 신뢰성 및 잔사 외형의 영향을 이해해야만 한다.