납땜 모범 사례

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작성자: Bill Gilbert

[summary]이 페이지는 납땜의 기본 사항을 익히는 데 도움을 줍니다. 필요한 도구와 장비부터 시작하여, 올바른 기술을 알아보고, 마지막으로 자주 묻는 질문(FAQ)을 다룹니다.[\/summary]

납땜 모범 사례 안내서에 오신 것을 환영합니다. 여기에서는 올바르게 납땜하는 방법의 기초와 최상의 납땜 연결을 얻기 위한 팁과 요령, 그리고 앞으로 주의해야 할 사항을 배울 수 있습니다.

납땜 작업은 뜨거운 요소, 용융 금속, 민감한 전자 부품을 다루기 때문에 혼잡해질 수 있습니다. 원하는 결과를 얻으려면 좋은 환경을 설정하는 것이 중요합니다. 좋은 납땜 스테이션을 구성하는 요소는 다음과 같습니다.

보안경 - 측면과 상단 덮개가 있는 좋은 보안경이나 고글은 필수입니다. 작은 용융 납 조각이 연결 부위에서 튀어 올라 부상을 입힐 수 있습니다.
적절한 조명 - 작업 내용을 볼 수 없으면 납땜을 제대로 하기 어렵습니다. 적절한 조명은 만든 연결 부위를 검사하고 납이 흐르기 시작할 때를 확인하는 데 도움이 됩니다. 또한 더 안전하게 작업할 수 있습니다.
적절한 환기 - 납땜 시 흡입하면 안 되는 연기가 발생할 수 있습니다. 흄 추출기(fume extractor)를 갖추는 것이 중요합니다. 하나를 구입하거나 직접 만들어 볼 수 있습니다. 열린 창문이나 외부로 바람을 불어내는 팬과 같은 지속적인 신선한 공기 공급도 도움이 됩니다. 연기 발생을 보여주는 슬로 모션 영상입니다.

내열성 작업 표면. 납땜은 대부분의 표면을 손상시킬 수 있는 고온을 사용합니다.
- 합판이나 파티클 보드 한 장이면 충분합니다.
- 납땜용 실리콘 매트도 사용할 수 있습니다. 이는 좋은 보호 기능을 제공하며 종종 도구와 패스너를 보관할 주머니가 있습니다.
납땜 인두용 거치대를 사용하세요. 거치대를 사용하지 않으면 화상 위험이 있습니다.

작업 공간 확보 - 무언가를 수리하는 도중 좁은 공간에서 납땜해야 하는 경우가 있지만, 움직일 여유 공간이 있을 때 작업 결과가 더 좋습니다.
올바른 그립 사용 - 최상의 제어를 위해 납땜 인두를 연필처럼 주 손으로 잡으세요. 가장 편안한 자세가 되도록 작업물을 배치하고 납땜하는 손을 지지할 수 있도록 하세요. 불편한 각도를 맞추기 위해 자신의 몸을 비트는 것보다 보드를 회전시키는 것이 훨씬 쉽습니다.
팔/손 안정화 - 손이나 팔꿈치를 안정적인 표면에 대면 정확도와 안정성이 크게 향상됩니다. 이는 섬세한 부품을 다룰 때 필수적입니다!
"도와주는 손(Helping Hand)" 도구 - 이 도구들은 납땜하는 동안 작업 중인 프로젝트를 안정적으로 유지하는 데 큰 도움이 됩니다. 결국 납땜에는 두 손이 필요합니다. 한 손은 인두를 잡고, 다른 한 손은 연결 부위에 납을 공급해야 합니다. 완벽한 각도를 유지해 주는 "도와주는 손"이 있으면 실수와 좌절을 줄일 수 있습니다. 연결 부위가 움직이면 납땜에 필요한 신속한 가열을 위한 접촉을 유지할 수 없습니다. 납땜 부목, 옴니바이스, 회로 기판 홀더, 바이스 또는 도와주는 손을 사용하는 것이 필수적인 경우가 많습니다.
더 나은 시야 - 연결 부위나 부품이 작을 때 돋보기를 사용하면 품질 높은 작업을 할 수 있습니다. 돋보기는 그냥 지나칠 수 있는 결함을 발견하고 수정하는 데 도움이 됩니다.

고품질 납땜 인두 - 선택 고려 사항:
- 최소 60와트 전력.
- 빠른 가열; 가열이 느리면 시간이 낭비되고 온도 복구도 느려집니다.
- 정확하고 설정 가능한 온도 - 작업에 적합한 온도. 작은 연결 부위는 낮은 온도로 작업할 수 있지만, 더 큰 연결 부위는 신속한 가열을 위해 더 높은 온도가 필요합니다.
- 실리콘 절연 핸드피스 코드 - 실리콘 절연은 내열성과 뛰어난 유연성을 제공합니다. 유연한 코드는 인두가 작업하기 쉽게 연필이나 펜처럼 움직이도록 돕습니다.
- 교체 가능한 팁 - 작업별로 다른 모양. 팁이 타버렸을 때 인두 전체를 바꾸는 것보다 팁만 교체하는 것이 훨씬 낫습니다.
납땜 팁 클리너 - 거친 황동 울(brass wool)은 젖은 스폰지처럼 열충격을 주지 않으면서 인두에서 과도한 납과 산화막을 제거합니다. 젖은 스폰지를 선호하는 경우, 폴리머가 아닌 '셀룰로오스' 스폰지를 사용하세요.
부품 조작 도구 - 납땜 시 물체를 잡거나 움직일 도구가 필요합니다. 핀셋, 롱노즈 플라이어, 지혈겸자(작은 플라이어 형태)가 모두 좋은 선택입니다. 일반적으로 금속 도구가 더 좋습니다.

고품질 납땜용 납(처음에는 무연 납이 가장 좋습니다) 또는 신뢰할 수 있는 출처에서 판매하는 납이 가장 좋습니다.
- 온라인 경매 사이트에서 구매할 때는 주의하세요. 판매되는 납이 제어된 조건의 제조 현장용일 수 있으며 잠재적으로 부식성 플럭스가 포함되어 있을 수 있습니다.
고품질 플럭스 전자 제품 납땜용으로 의도된 플럭스를 구하세요. 끈적이는 타키 플럭스(tacky flux)는 특히 주사기 형태로 제공될 경우 좋은 선택입니다. 플럭스 펜을 사용하면 쉽게 적용할 수 있습니다. 배관용 플럭스는 부식성이 너무 강하므로 사용하지 마세요.
납제거 위크. 납땜 심지라고도 불리는 이 도구는 실수를 수정하거나 결함이 있는 부품을 제거하는 데 필수적입니다.

납제거 도구(납 흡입기)는 특히 일부 수리 작업에서 매우 유용합니다. 큰 부품의 경우 납제거 위크보다 더 쉽게 납을 제거할 수 있습니다.
작업 표면 위를 굴러다니는 대신 더 큰 물체를 잡기 위한 바이스.

납땜은 본질적으로는 간단한 과정이지만 많은 미묘한 차이가 있습니다. 가장 기본적인 과정은 다음과 같은 단계로 구성됩니다.

납땜 인두를 켜고 작동 온도에 도달하도록 합니다.
소량의 플럭스 코어 납을 납땜 인두 팁에 녹여 납땜질(tinning)합니다. 팁을 닦아냅니다.
뜨거운 납땜 인두 팁을 보드의 금속 연결 지점에 갖다 댑니다.
연결 지점과 전선을 가열하기 시작하면, 납이 연결 지점에 녹아들기 시작할 때까지 납을 연결 지점에 살짝 대봅니다.
납이 연결 부위로 흘러 들어가면 납을 제거한 다음 인두를 제거합니다. 납이 굳을 때까지 연결 부위를 움직이지 말고 고정하세요.

초보자가 납땜 인두를 처음 사용할 때 하는 흔한 실수는 납땜 인두를 납에 직접 갖다 대어 부품에 녹여야 한다고 믿는 것입니다. 불행히도 납은 차가운 금속에 잘 붙지 않기 때문에 이는 종종 불량한 연결 부위를 만듭니다. 대신, 납을 연결 부위에 가져가기 전에 연결 부위 위치에 먼저 열을 가해야 합니다.

납땜 인두 팁에 '소량'의 납을 녹여 연결 부위에 적용하고 그 상태로 유지하면 연결 부위로의 열 흐름에 도움이 될 수 있습니다. 하지만 납땜 팁을 가열된 흙손처럼 사용하여 납을 펴 바르려고 하지 마세요. 인내심을 갖고 연결 부위가 가열되어 납이 흐를 때까지 기다리세요. 인두를 안정적으로 잡는 것이 가장 중요합니다.

시간이 지나면 적절한 납 흐름이 어떤 모습인지, 다양한 용도에 얼마큼의 납을 사용할지, 그리고 매번 이상적인 납땜 연결을 만드는 방법을 감각적으로 알게 될 것입니다. 다른 기술과 마찬가지로 납땜도 숙달하는 데 시간과 연습이 필요하므로, 많이 할수록 납땜 실력이 향상될 것임을 믿으세요.

스루홀 및 표면 장착 납땜에 대한 상세 가이드입니다. 처음에는 조금 어렵게 보일지라도 읽어볼 가치가 충분합니다.

생각과 달리 더 낮은 온도를 더 오래 가하는 것보다, 더 뜨거운 인두를 더 짧은 시간 동안 가하는 것이 부품에 더 부담이 적습니다.
더 짧은 시간 동안 더 뜨겁게 가열하면 전선이나 회로 배선이 과열되어 피복이 연결 부위에서 녹아내리는 것을 방지할 수 있습니다.
납이 흐르게 하는 데 어려움이 있다면 과도한 열을 주의하세요. 온도를 최대로 올리는 것보다 연결 부위에 열을 더 잘 전달할 수 있는 더 크거나 다른 모양의 팁을 사용하는 것이 더 나은 해결책일 수 있습니다.

납 기반 납땜 시 약 300°C(~570°F)
무연 납땜 시 약 375°C(~700°F)
굵은 구리 전선을 연결하는 것과 같은 큰 연결 부위의 경우 가끔 400°C까지 올리는 것을 두려워하지 마세요. 팁이 작다면 온도를 올리는 대신 팁을 더 큰 것으로 바꾸는 것이 좋습니다.
인두와 스테이션의 보정은 항상 100% 정확하지는 않으므로, 온도를 더 높인다고 해서 문제가 생기거나, 너무 뜨거워 플럭스가 빨리 타버린다고 느껴져 온도를 낮추려 한다고 해서 잘못된 것이 아닙.
- 본인의 작업 스타일과 선호도가 중요합니다. 일부 해결사는 기술상 더 높은 온도가 필요할 수 있고, 더 낮은 온도가 필요한 경우도 있습니다. 이는 종종 감각을 통해 발견됩니다.
너무 뜨거우면 산화가 발생하므로, 산화가 심각해지기 전에 연결 부위로 열을 전달하여 납이 흐르도록 하는 것이 관건입니다.
- 적절한 크기의 팁을 사용하여 연결 부위에 충분히 접촉되도록 함으로써 열 흐름을 좋게 하세요. 팁은 연결 부위 크기에 맞춰야 합니다. Hakko의 이 다이어그램이 매우 훌륭합니다!
- 특정 연결 부위에 비해 팁이 너무 작으면 연결 부위에 충분한 열을 공급할 수 없습니다. 온도가 너무 극단적이면 팁이 산화되어 부식될 수도 있습니다.

물질이 가열되는 데는 시간이 걸리며, 물질이 많을수록 더 많은 시간이나 열 흐름이 필요합니다. 물질이 적으면 더 빨리 가열되지만... 기억해야 할 사항—
- 작은 납땜 인두 팁은 빨리 가열되지만 잠재적인 문제가 있습니다:
  - 질량이 작아 많은 열을 '머금고' 있을 수 없습니다.
  - 크기가 작아 많은 열을 '전달'할 수 없습니다.
- 더 큰 납땜 인두 팁이 해결책이 '될 수' 있지만, '모양'도 그만큼 중요할 수 있습니다.
  - Hakko의 다이어그램에 좋은 요약이 있습니다.
납땜 인두에 작은 팁이 있을 수 있지만, 위에서 언급한 어려움을 극복할 상당한 출력을 가지고 있을 수도 있습니다.
PCB의 패드가 넓은 구리 영역의 일부라면 분리된 패드보다 납땜하기 위해 훨씬 더 많은 열 입력을 필요로 합니다.
넓은(또는 많은) 배선(회로 기판 전선)과 연결된 PCB의 패드는 제대로 납땜하기 위해 더 많은 열 입력이 필요합니다.

두 가지 작업을 납땜질이라고 합니다:

결합하려는 각 품목에 소량의 납을 미리 적용하는 것. 보통 부품의 리드나 전선에 해당합니다.
납땜 인두 팁이 신선한 납으로 덮여 있는지 확인하는 것. 이는 유지 관리 절차이기도 하며, 산화물을 닦아내고 팁을 청소한 후 납땜 인두를 사용하는 도중에도 수행하는 작업입니다. 특히 작업을 마치고 납땜 인두를 보관하기 전에 이 작업을 수행하세요.

플럭스를 충분히 사용하면 납이 연결 부위의 여러 부분에 더 쉽게 젖어듭니다. 초보자는 납이 흐르지 않는 것을 보완하기 위해 과도한 양의 납을 적용하려 하곤 합니다.
이 문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 납을 더 많이 사용하는 것이 아니라 플럭스를 조금 더 사용하는 것입니다.
큰 납 덩어리는 좋은 연결을 만드는 방법이 아닙니다. 이런 방식으로 납땜하려고 하면 자주 "솔더 브리지"가 생성됩니다. 이는 납이 회로 기판의 두 지점을 의도치 않게 연결하는 것입니다. 이를 수정하려면 납제거 위크(와 약간의 플럭스)를 사용하여 아래와 같이 과도한 납을 흡수하고 닦아낼 수 있습니다.

빨간색으로 표시된 솔더 브리지

납제거 위크를 적용하고 가열하는 모습

높은 열을 빠르게 가하면 부품이 손상될 가능성이 줄어듭니다.
플럭스를 아끼지 마세요. 과도한 플럭스는 나중에 제거할 수 있습니다.
- 전문가 팁: 모든 것이 여전히 뜨겁고 액체 상태일 때 나무 면봉을 사용하여 가능한 한 많은 플럭스를 닦아내세요.
- 그런 다음 90% 이상의 농도의 이소프로필 알코올(IPA)을 적신 면봉을 사용하여 나머지 과도한 플럭스를 제거하세요.
- IPA를 적신 보풀 없는 닦개(lint-free wipes)를 사용하여 닦아낼 수 있습니다.
- IPA를 묻힌 부드러운 솔도 큰 부분의 플럭스를 풀어주는 데 효과적입니다. 닦지 않고 솔질만 하면 플럭스가 퍼지기만 하므로 꼭 닦아내야 합니다.
연결 부품을 가열하고 납이 그 위로 흐르도록 하세요. 납을 납땜 인두 팁에 직접 먹이지 마세요.
납땜 인두 팁이 납땜질 되어 있는지 확인하세요.
90% 이상의 이소프로필 알코올로 과도한 플럭스를 제거하세요. 나무 면봉이나 보풀 없는 닦개를 사용하세요.

납의 메니스커스 또는 필렛이 보드 표면에서 약 45° 각도를 이루고, 스루홀 연결의 경우 작고 둥근 오목한 텐트처럼 약간 오목해야 합니다. 거품 같다면 납이 너무 많은 것입니다. 팬케이크 같다면 너무 적은 것입니다. 예시는 다음과 같습니다:

왼쪽 연결은 매우 좋고, 오른쪽 연결은 사각형 패드라 납이 더 많습니다. 이것도 좋은 편입니다.

납땜 인두는 뜨겁습니다. 가연성 물질과 함께 두지 마세요. 작업 영역에서 종이, 티슈 및 접착제나 페인트와 같은 기타 가연성 항목을 치우세요.
용융 납이 가끔 작은 공 모양으로 연결 부위에서 튈 수 있습니다. 보안경 착용이 중요합니다.
납이 포함된 납땜은 독성이 있습니다. 플럭스 연기도 마찬가지입니다. 흄 추출기를 사용하거나 매우 잘 환기하세요.
납땜 인두용 거치대를 사용하세요. 분리된 인두로 물건(또는 자신!)을 실수로 태우지 않도록 하세요. 납땜 인두를 작업 표면에 그대로 두지 마세요. 실수로 잡을 수 있습니다.

인두의 특정 지점에 뭉쳐 있다면 팁이 더러워서 그럴 수 있습니다. 수정 방법은 여기 있습니다.
연결 부위에 붙지 않고 인두에만 남아 있다면, 연결 부위가 더럽거나 상당한 산화가 진행되었을 가능성이 큽니다. 플럭스를 사용하면 문제가 해결될 것입니다.

납이 흐르도록 내버려 두지 않고 제자리에 밀어 넣으려다 보니 펴 발라지고 있을 가능성이 높습니다. 납을 너무 많이 사용하여 덩어리가 형성되었을 수도 있습니다.
- 인두의 온도 설정을 높여 납을 더 액체 상태로 유지해 보세요.
- 플럭스를 사용하세요(정말 기적 같은 효과가 있습니다!).
- 납제거 위크로 오래된 납을 제거하고 플럭스와 신선한 납으로 다시 시도하세요.
- 납이 굳을 때 연결 부위를 움직이지 마세요(아래 참조).
- 균일하게 녹고 굳는 납을 사용하는지 확인하세요. 공융 합금(eutectic alloy)이 순수 금속처럼 하나의 녹는점과 굳는 온도를 가지고 있어 가장 좋습니다. 60/40 또는 50/50(권장하지 않음)과 같은 다른 납은 먼저 페이스트 단계가 형성된 후 공융 온도에 도달해야 완전히 굳습니다. 이 페이스트 단계는 연결 부위의 움직임에 매우 취약하여 불량한 납땜 연결을 유발할 수 있습니다. 덩어리짐은 이 문제의 징후입니다.
- 연결 부위를 너무 오래 작업하여 플럭스를 모두 태워버렸을 수 있습니다. 이는 플래깅(납의 뾰족한 돌기)과 불량한 품질의 연결을 초래합니다. 납 속의 주석이 산화되어 덩어리가 생길 수도 있습니다.

팁에 플럭스나 플럭스 코어 납을 묻혔을 수 있습니다. 해당 플럭스가 타버리면 연기는 멈춥니다. 해당 연기는 건강에 해로우니 흡입하지 마세요.
새 납땜 인두인 경우 제조업체에서 적용한 코팅이 타버리고 있는 것일 수 있습니다.
인두가 너무 뜨겁게 설정되었을 수 있습니다.
전선에서 절연체를 일부 녹여 팁에서 타고 있을 수 있습니다. 황동 울이나 젖은 셀룰로오스 스폰지로 팁을 닦으세요.

이는 인두를 장시간 켜두어 납이 산화되기 시작할 때 발생합니다. 젖은 스폰지나 황동 울로 팁을 닦고 납땜질(tinning)을 하세요.
신선한 납을 묻히세요. 더 청소가 필요한 것처럼 보이면 이 가이드를 따르세요.
반짝이는 크롬 부분이 전체적으로 이런 모습이라면 인두가 심하게 과열되었다는 신호입니다.

연결 부위가 전도되지 않는다면, 납이 연결 부위 부품에 제대로 젖거나 접착되지 않은 것입니다. 산화층이 방해하고 있을 가능성이 큽니다. 이는 냉납(cold solder joint)일 수 있습니다. 냉납은 연결 부위가 제대로 가열되지 않아 납이 흐르지 못하거나, 납이 냉각되는 동안 연결 부위가 움직였을 때 발생합니다.
- 연결 부위에 플럭스를 바르고 다시 가열하여 제대로 재용해(reflow)되도록 하세요.
- 연결 부위를 반복적으로 재작업/재가열하면 쉽게 냉납이 발생할 수 있습니다.
- 기존 납을 납제거 위크와 플럭스로 제거하고 처음부터 다시 시작하는 것이 좋습니다.