하드웨어 회로를 설계하고, 수많은 테스트를 해야하는 임베디드 분야는 납땜의 방법을 아는 것이 기본적인 소양이라고 생각한다. 물론 필자도 흔히 땜쟁이, 납땜장인 이라 불리는 분들의 실력에 조금도 미치치 못하지만 하드웨어 시스템을 다루고 개발하다 보면 꼭 납땜을 해야하는 경우가 발생된다.
사실 납땜은 이론보다는 실습이 중요하긴하다. 대부분의 개발이 그렇듯 실제로 많이 해봐야 실력이 향상된다.
납땜은 영어로 Soldering(솔더링)이라 한다. 엄밀하게 정의하면 용접 (서로 다른 금속 재료 사이에 고열을 가해 붙이는 기술)의 일종이라고 한다.
1. 작업 온도에 따른 납땜 종류
경납땜 (Brazing) - 450도 이상의 납땜
연납땜 (Soldering) - 450도 이하의 납땜 -> PCB를 조립하는데 사용하는 납땜이 연납땜이다.
2. 납의 종류
유연납 - 납이 함유된 땜납, 주석과 납의 비율이 6:4 정도이다. 녹는점이 183도~190도 정도 이다.
무연납 - 납이 거의 들어 있지 않는 땜납, 납이 아주 거의 미량으로 들어간다고 한다. 녹는점이 200도 이상이다. 유연납에 비해 가격이 비쌈
3. 솔더링 페이스트(플럭스)
고체형은 솔더링 페이스트, 액체형은 플럭스라 한다. 금속 표면에 코팅을 입혀 열전달이 더 잘 되고 땜납이 금속에 더 잘 들러붙도록 하는 납땜작업 필수 재료이다.
솔더링 페이스트, 플럭스를 잘 사용한다면 남땝작업 효율이 매우 향상된다!
- 납이 부드럽고 잘 미끄러지게 만듬
- 납이 붙어야할 금속이 있으면 납이 더 잘 붙도록함
- 부품을 제거할 때에도 플럭스를 바르면 납이 부드러워져서 잘 녹으며 부품도 쉽게 분리됨
- 와이어(전선), 커넥터 납땜시에 원하는 포인트에 전선이 잘 달라붙토록 함
개인적으로 플럭스(액체형)이 납땜 부위 발라주면 되기 때문에 더 편한 재료인것 같다.
솔더링 페이스트(고체형)은 인두기에 문대야해서 냄새때문에 조금 힘들다. (물론 납땜 자체가 연기가 많이 나는 작업이라 환기는 필수다.)
4. 인두기
납땜작업시 가장 보편적인 도구는 전기 인두기이다. 유연납의 경우 팁 온도를 300도 정도하고, 무연납은 350도 정도로 맞춘다 (물론 전기 인두기에 온도조절이 가능하다면...)
인두기에 히터는 수명이 있는 장치라 적절한 온도를 잘 맞춰서 사용해야한다!
5. 납 제거 장비
납제거 용도로 사용되는 대표적 도구는 솔더윅과 흡입기가 있다.
납흡입기 - 사용하기전 스프링을 압축시키고 납을 녹인 상태에서 흡입기 버튼을 누르면 순간적으로 납을 빨아들인다. (인두기와 접촉되기 때문에 반영구적인 장비이다!)
솔더윅 - 솔더윅은 금속으로 엮어낸 끈처럼 생겼으며, 납땜 부위에 솔더윅을 갖다대면 솔더윅이 납을 빨아들인다.. 사용할 때마다 정말 유용한 장비인데, 소모품이라 작업량에 따라 금방 없어진다
솔더윅만 사용하면 잘 안될 수도 있는데, 이때 플럭스와 사용하면 훨씬 효율이 좋다!
5. 납 크림
크림형태로 된 납인데, 부르는 말이 좀 다양한 듯하다. 사실 주 성분이 플럭스+납으로 되있다보니, 플럭스라 부르고 판매되기도 한다. 헷갈리니 주의! 주사기에 크림납이 들어 있는 형태의 제품과 직접 퍼서 발라주는 형태의 제품이 있다.
이 크림납은 보통 세밀한 부품을 납땜하기 위한 재료인데, SMD 납땜시 미리 발라주고 그위에 부품을 올린 상태로 가열 (히터건)하면 납땜이 된다... 참 신기한 재료
6. 히터건
히터건의 목적의 위의 크림납을 녹이기 위한 장비이고, 전문적인 장비라 전기인두기보다는 조금 비싼 편이다.
보통 온도조절이 가능한 형태의 장비이며, 전기 인두기 보다는 전력소모가 크다.
이 히터건을 사용할 때도 역시 플럭스를 미리 납땜 부위에 슥슥 발라준다. 주의할 점은 고온에 취약한 부품있다면 방열테이프(캡톤테이프)로 미리 고온노출을 방지해야한다. 당연히 납땜부위를 제외하고 고온에 노출되지 말아야 부품은 플럭스를 바르면 안된다. (플럭스는 기본적으로 열전달을 더 잘 되게 하기 때문에)
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